機(jī)器人研發(fā)中使用的十大最流行的編程語(yǔ)言詳解

在本文中，我們將介紹機(jī)器人研發(fā)中使用的十大最流行的編程語(yǔ)言。我們將討論他們的缺點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，以及使用或者不使用它們的理由。世界上有超過(guò)1500種編程語(yǔ)言你可以學(xué)習(xí)。下面列出的是目前機(jī)器人中十種最流行的編程語(yǔ)言。每種語(yǔ)言都有不同的優(yōu)勢(shì)，作者根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)，按照優(yōu)先級(jí)從低到高排序。

這個(gè)問(wèn)題大多數(shù)新的機(jī)器人專家在他們的職業(yè)生涯中至少會(huì)思考一次。不幸的是，這也是一個(gè)沒(méi)有直接答案的問(wèn)題。

如果你在 Stack Overflow、Quora、Trossen、Reddit 或 Research Gate 等機(jī)器人專家或者社區(qū)論壇上提問(wèn)“機(jī)器人最好的編程語(yǔ)言是什么?” 你會(huì)得到不同的答案。正如我們?cè)谖恼轮杏懻摰幕緳C(jī)器人技能一樣，對(duì)于機(jī)器人學(xué)家來(lái)說(shuō)最關(guān)鍵的是建立“ 編程思維 ”，而不是用一種特定的語(yǔ)言來(lái)衡量。在很多方面，你首先學(xué)習(xí)哪種編程語(yǔ)言并不重要，重要的是在通過(guò)編程思維來(lái)不斷提高自身的技能。

回歸主題，在本文中，我們將介紹機(jī)器人研發(fā)中使用的十大最流行的編程語(yǔ)言。我們將討論他們的缺點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，以及使用或者不使用它們的理由。世界上有超過(guò)1500種編程語(yǔ)言你可以學(xué)習(xí)。下面列出的是目前機(jī)器人中十種最流行的編程語(yǔ)言。每種語(yǔ)言都有不同的優(yōu)勢(shì)，作者根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)，按照優(yōu)先級(jí)從低到高排序。

10. BASIC / Pascal

BASIC和Pascal是我曾經(jīng)學(xué)過(guò)了的兩種主要的編程語(yǔ)言。但這并不是我把它們放在榜單上的原因。相反，它們是運(yùn)用于工業(yè)機(jī)器人編程上很好的語(yǔ)言。BASIC 針對(duì)初學(xué)者設(shè)計(jì)，這使它可以成為開發(fā)者簡(jiǎn)單的入門語(yǔ)言。

Pascal的目的是提高編程實(shí)踐，并提出像指針這樣的構(gòu)建，這使得它成為一個(gè)從 BASIC 到更多編程語(yǔ)言的奠基石。如今，這兩種語(yǔ)言對(duì)于“日常運(yùn)用”來(lái)說(shuō)有些過(guò)時(shí)了。但是普通情況下，您要進(jìn)行相當(dāng)程度的底層編碼，或者需要熟悉其他工業(yè)機(jī)器人語(yǔ)言，那么了解它們會(huì)對(duì)您有所幫助。

9.工業(yè)機(jī)器人語(yǔ)言

實(shí)際上，每一個(gè)機(jī)器人制造商都已經(jīng)建立了自己特定的限制性機(jī)器人編程語(yǔ)言，這一直是工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的一個(gè)問(wèn)題。通過(guò)學(xué)習(xí)Pascal，你會(huì)熟悉他們的一部分。但是，當(dāng)你開始在另一個(gè)機(jī)器人平臺(tái)編碼時(shí)，都必須使用另一種語(yǔ)言。

如機(jī)械臂領(lǐng)域?qū)嵙?qiáng)勁的 ABB 公司，用的語(yǔ)言系統(tǒng)叫做 RAPID;來(lái)自于德國(guó)的 KUKA，語(yǔ)言和公司名字一樣也叫做 KUKA;Comau 利用 PDL2;Yaskawa 利用 Advise 和 Kawasaki 利用 AS。在這一點(diǎn)上，F(xiàn)anuc 機(jī)器人利用 Karel，Staubli 機(jī)器人利用 VAL3 和 Widespread Robots 利用 URScript。

最近，像 ROS 這樣的行業(yè)已經(jīng)開始為程序員提供更加標(biāo)準(zhǔn)化的語(yǔ)言選擇。盡管如此，作為一個(gè)技術(shù)人員，你仍需要使用制造商的編程語(yǔ)言。

8. LISP

LISP是世界上第二古老的編程語(yǔ)言(FORTRAN更為古老，但只差一年)。相比與其他語(yǔ)言，它使用得并不是很廣泛，但是在人工智能編程領(lǐng)域還是很最重要的。ROS的一部分是用 LISP 編寫的，事實(shí)上，你并不需要知ROS是怎么編寫的。

7.硬件描述語(yǔ)言(HDL)

硬件描述語(yǔ)言基本上是描繪電氣的編程方法。這些語(yǔ)言對(duì)于一些機(jī)器人專家來(lái)說(shuō)是非常普遍的，因?yàn)樗麄兞?xí)慣用 FPGAs(Field Programmable Gate Arrays)編程。FPGA可以不用硅芯片便能開發(fā)出電子硬件，這使得它們成為一種開發(fā)的更快，更低要求的改進(jìn)選擇。如果你不模擬硬件，你可能永遠(yuǎn)不會(huì)使用HDL。

存在即是合理，你還是需要了解一下HDL的，并且它們和其他編程語(yǔ)言也不太一樣。HDL的所有的操作都是并行完成的，而不是像基于處理器的語(yǔ)言那樣順序操作。

6.Assembly

Assembly 可以讓你用“0和1”進(jìn)行編程，這是最底層的編程。在過(guò)去，大多數(shù)底層硬件需要在 Assembly 中進(jìn)行編程。隨著 Arduino 和其他類似微控制器的興起，你現(xiàn)在可以利用C / C ++在底層進(jìn)行有效的編程，這意味著 Assembly 對(duì)于一般的機(jī)器人專家來(lái)說(shuō)可能會(huì)不那么重要。

5. MATLAB

MATLAB和它的開源親戚(例如Octave)在一些機(jī)器人專家中非常有名，是他們負(fù)責(zé)調(diào)查數(shù)據(jù)和創(chuàng)建控制系統(tǒng)常用的語(yǔ)言。還有一個(gè)非常有名的MATLAB機(jī)器人 工具箱。我知道使用MATLAB單獨(dú)創(chuàng)建整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)的人員。所以，如果您需要分解數(shù)據(jù)，創(chuàng)建高級(jí)圖表或執(zhí)行控制系統(tǒng)，那就很可能需要學(xué)習(xí)MATLAB。

4. C#/.NET

C#是微軟提供的一種限制性編程語(yǔ)言。C#/ .NET很大程度上是為微軟機(jī)器人工程師工作室(Microsoft Robotics Studio Studio)提供的，微軟機(jī)器人工程師工作室將其作為基本語(yǔ)言。如果你將使用這個(gè)框架，你就必須學(xué)習(xí) C#。盡管如此，首先學(xué)習(xí)C / C ++，也可以提高自身的編碼能力。

3. Java

作為一個(gè)電子設(shè)計(jì)工程師，我很驚訝一些軟件工程學(xué)院將 JAVA 作為他們第一個(gè)學(xué)習(xí)的編程語(yǔ)言。

Java把對(duì)程序員的底層存儲(chǔ)功能“隱藏了”，這使得對(duì)Java程序的要求不那么高，而且也意味著你對(duì)代碼的處理方式了解得不多。從軟件工程的基礎(chǔ)到探索機(jī)器人的未來(lái)，你很可能已經(jīng)學(xué)習(xí)了Java。

像C#和MATLAB一樣，Java是一種解釋性語(yǔ)言，這意味著它不會(huì)被合并到機(jī)器語(yǔ)言代碼中。相反，Java虛擬機(jī)在運(yùn)行時(shí)解釋指令。理論上來(lái)說(shuō)，基于Java虛擬機(jī)，使用Java可以在不同機(jī)器上使用類似的代碼。但實(shí)際上，這并不普遍使用，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致代碼運(yùn)行緩慢。但是Java編程語(yǔ)言在機(jī)器人研究中非常流行，所以你可能需要它。

2. Python

在機(jī)器人研究領(lǐng)域，Python 占據(jù)了重要地位。其中一個(gè)原因很可能是 Python(和C ++)是ROS中的兩種主要編程語(yǔ)言。像Java一樣，它是一種解釋性語(yǔ)言。但也不同于Java，Python 語(yǔ)言主要集中在可用性上。Python不需要花大量的時(shí)間來(lái)做常規(guī)的事情，例如定義和強(qiáng)制轉(zhuǎn)換變量類型。此外，還有大量免費(fèi)的庫(kù)，這意味著當(dāng)你不得不實(shí)現(xiàn)一些基本的功能時(shí)，你不需要“重新造輪子”。而且由于它允許與C / C ++代碼之間可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的綁定，這意味著執(zhí)行代碼繁重部分的性能可以植入這些語(yǔ)言，從而避免性能損失。隨著越來(lái)越多的電子產(chǎn)品開始使用“開箱即用”的Python(像Raspberry Pi那樣)，我們可能會(huì)在機(jī)器人中看到更多的Python。

1. C/C++

機(jī)器人研發(fā)第一編程語(yǔ)言—c++。許多人都認(rèn)為 C 和 C ++ 對(duì)機(jī)器人科學(xué)家來(lái)說(shuō)是一個(gè)很好的開端。為什么?因?yàn)橄喈?dāng)多的硬件庫(kù)使用這些語(yǔ)言。它們適用于低級(jí)別的硬件，允許實(shí)時(shí)性能，是非常成熟的編程語(yǔ)言。

現(xiàn)在，你可能會(huì)更多地使用C ++，因?yàn)镃++具有更強(qiáng)大的實(shí)用性。C ++是C的一個(gè)擴(kuò)展。從基礎(chǔ)的C學(xué)習(xí)，你也可以得到很多收獲，尤其是當(dāng)你發(fā)現(xiàn)一個(gè)硬件庫(kù)是用 C 編寫的時(shí)候。C / C ++不像Python或MATLAB那么容易學(xué)習(xí)的。使用C來(lái)執(zhí)行類似的功能可能需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，并且需要更多的代碼。盡管如此，但機(jī)器人極其依賴實(shí)時(shí)性能，所以它們?nèi)匀皇菣C(jī)器人科學(xué)家心中的“標(biāo)準(zhǔn)”機(jī)器人編程語(yǔ)言。

那學(xué)習(xí)哪一個(gè)比較好呢?

我列舉了機(jī)器人十大熱門編程語(yǔ)言，并不意味著你每一個(gè)都需要去學(xué)習(xí)。最重要的是發(fā)現(xiàn)一種適合你的語(yǔ)言，當(dāng)然，也適用于你的機(jī)器人硬件。您需要一種可以讓你快速有效地創(chuàng)建程序的語(yǔ)言，你可以更專注于實(shí)用性。

因此，我建議先學(xué)習(xí)Python。這是我根據(jù)自己的自身經(jīng)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，當(dāng)然你也可以先學(xué)習(xí)適合你的語(yǔ)言。無(wú)論如何，Python是一門簡(jiǎn)單易學(xué)的語(yǔ)言它有許多有效的庫(kù)可供學(xué)習(xí)，而且功能非常強(qiáng)大。我聽過(guò)很多經(jīng)驗(yàn)豐富的程序員在幾天內(nèi)就學(xué)會(huì)了Python，并且很快就運(yùn)用到了大部分編程需求里面。在你學(xué)會(huì)了 Python 之后，我會(huì)建議學(xué)習(xí) C，再由C ++來(lái)牽引。因?yàn)槟阈枰獙⑺c機(jī)器人硬件驅(qū)動(dòng)程序的巨大主導(dǎo)接口進(jìn)行交互。