[发明专利]一种机器人图形化编程系统中编程及编译的设计方法

说明书

本发明提出一种机器人图形化编程系统中编程及编译的设计方法。根据机器人运动控制特征，将字符代码封装为图形控件的形式提供给用户，大大降低编程难度，提高编程效率；在编译器语法分析阶段，采用预先推导模式进行语法分析，减少预测查询次数，省去了部分语法产生式分析所需的时间，实现字符串语法结构的快速分析，提高了编译效率；利用mono运行环境作为编译器后端，使得编译器前后端的体系架构相对独立，具有良好的扩展性和可移植性。

技术领域

本发明涉及一种机器人图形化编程控制方法，具体是指一种图形化编程系统中编程及编译的设计方法。

背景技术

机器人编程系统是操作人员控制机器人完成一定动作或作业任务的操作系统，随着机器人研究的不断深入和机器人领域的不断发展，机器人编程控制系统的研究也愈发重要。

但是，自机器人诞生以来，所采用的编程系统都是开发者基于自己产品的独立结构开发的：使用专用的机器人语言编程，专用的硬件结构，机器人控制算法固化在ROM中，系统功能的修改性与扩展性较差。另一方面，目前市场上大多数机器人控制平台采用文本编辑的方式进行程序的编写，在文本编辑方式中，所有的程序代码均需要手工输入，不可避免会有一些拼写上的错误，增加了程序调试的难度和时间。同时，采用文本编辑方式的前提条件是必须熟悉所使用的编程语言的语法，而由于机器人控制涉及大量算法，导致了编程语言的复杂性，需要操作人员具有专业的编程知识，不能很快的投入到使用中。

针对以上问题，国内外进行了一系列研究。徐成提出基于事件驱动的机器人图形化编程思想，利用图形的特征区分不同的编程单元，同时采用积木式的编程方法，大大降低了开发人员在编程过程中的出错率，节省了机器人系统的开发周期。张琪采用基于结构化的数据流的编程方式，结合图形化编程语言的特点设计了图形化编程的机器人专用软件研究系统(GR4S)，用户通过构建流程图的形式，完成程序设计。魏兰提出了一种基于图形化编程的机器人软件系统的总体结构设计，包括软件结构的总体设计思路，主要处理从流程图式的图形化结构到类C语言的转换，再将这种类C语言翻译转换为下位机所能识别的目标代码。Jianfei Mao和Antonio Benitez利用构建机器人3D模型的形式动态辅助编程。GermanoVeiga设计了一种用户期望草图结合三维技术调整的编程模式。曹建福采用了基于构件的组态结构，提出了一种柔性的机器人控制软件结构，所有软件模块都按标准接口进行封装，它可解决基于嵌入式系统的机器人控制功能重构问题。Omar A Fresti讨论了一种通用的机器人虚拟机概念Rovim，来解决控制软件对硬件的依赖。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机器人图形化编程控制系统的设计方法，实现和提高机器人编程系统中编程和编译的效率。本发明提供的技术方案如下：

机器人图形化编程系统的执行步骤为：

1、图形化编程。基于机器人控制特性对图形控件进行分类，将机器人基本动作、条件判断、循环等函数代码封装为图形控件的模式提供给用户。用户通过对这些图形控件的调用设计机器人任务程序，并通过代码转换机制将图形化代码转化成字符源代码。

2、编译器。编译器读取字符源代码，并将其转换成中间语言形式，主要步骤为：

(a)词法分析，读取源程序，按规定类型识别并区分单词，并输出相应的单词流信息。

(b)语法分析，解析词法分析步骤中得到的单词流，根据指定文法，采用预先推导的模式建立产生式推导预测表，减少预测查询次数，省去了中间部分语法产生式分析过程，实现语法结构的快速分析。

(c)语义分析和中间代码转换，根据语法分析树审查源程序有无语义错误，将代码转换成IL中间语言的形式。

3、虚拟机。利用mono虚拟机，调用机器人控制算法相关函数，对IL中间代码进行解析，生成机器人控制器能够识别的目标代码。