可擴(kuò)展的機(jī)器人中間語言系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā).pdf

1、本研究以“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”國家重大科技專項(xiàng)“15kg噴涂機(jī)器人成套裝備”項(xiàng)目為背景，針對現(xiàn)有機(jī)器人離線編程系統(tǒng)存在問題與技術(shù)發(fā)展方向，設(shè)計(jì)并開發(fā)了用于機(jī)器人離線編程通用平臺(tái)系統(tǒng)的可擴(kuò)展的機(jī)器人中間語言系統(tǒng)。
　　本文首先分析研究了國內(nèi)外機(jī)器人離線編程系統(tǒng)的發(fā)展近況以及機(jī)器人語言的研究現(xiàn)狀，分析了機(jī)器人編程語言系統(tǒng)的應(yīng)用需求。在此基礎(chǔ)上，借鑒計(jì)算機(jī)高級(jí)語言的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，針對本課題組開發(fā)的機(jī)器人離線編程與仿真通用平臺(tái)，設(shè)計(jì)了

2、一種通用的、功能靈活的、易于擴(kuò)展的機(jī)器人中間語言。此語言力求擁有較完善的數(shù)學(xué)和邏輯體系，以及基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和程序結(jié)構(gòu)，解決課題組現(xiàn)有的中間語言方案在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)與邏輯運(yùn)算、控制結(jié)構(gòu)等諸多方面的缺陷和功能難以擴(kuò)展的缺點(diǎn)。針對上述的機(jī)器人中間語言，研究開發(fā)了相應(yīng)的語言解釋執(zhí)行系統(tǒng)，該系統(tǒng)由詞法分析系統(tǒng)、語法分析系統(tǒng)和語義解釋執(zhí)行系統(tǒng)構(gòu)成。本文設(shè)計(jì)了基于正則表達(dá)式描述的機(jī)器人中間語言詞法規(guī)則，由詞法規(guī)則文件生成不確定有窮自動(dòng)機(jī)模型，再優(yōu)化為

3、狀態(tài)數(shù)最少的確定有窮自動(dòng)機(jī)模型。詞法分析系統(tǒng)接受機(jī)器人中間語言源代碼，并輸出詞法單元，交給語法分析系統(tǒng)處理。然后，本文設(shè)計(jì)了基于上下文無關(guān)文法描述的語法規(guī)則，由語法規(guī)則文件生成LR項(xiàng)集族，并利用自底向上的LR語法分析技術(shù)將其轉(zhuǎn)換為語法分析表，語法分析系統(tǒng)接受詞法單元，輸出語法分析樹，交給語義解釋執(zhí)行系統(tǒng)處理。語義解釋執(zhí)行系統(tǒng)通過將語法分析系統(tǒng)輸出的語法樹解釋并轉(zhuǎn)化為機(jī)器人離線編程通用平臺(tái)中的機(jī)器人作業(yè)任務(wù)的方式，來完成語義解釋執(zhí)行的過程

4、。本文為語義解釋執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了較豐富的類型系統(tǒng)和作用域獨(dú)立的符號(hào)表機(jī)制，功能上支持多樣化的聲明和初始化方式以及控制流語句的跳轉(zhuǎn)功能，還開發(fā)了錯(cuò)誤處理系統(tǒng)和簡單的調(diào)試輔助功能。為了讓中間語言的詞法和語法系統(tǒng)更加具有擴(kuò)展性，詞法分析器和語法分析器部分的代碼被設(shè)計(jì)得比較結(jié)構(gòu)化、樣板化和過程化，這樣不同代碼模塊之間完全隔離，損失了代碼可讀性，卻非常利于代碼的自動(dòng)化生成?；谶@樣的設(shè)計(jì)，本文采用元編程的方式來根據(jù)詞法和語法規(guī)則自動(dòng)構(gòu)造詞法和語

5、法分析器的代碼。一旦詞法和語法規(guī)則配置文件發(fā)生變化，詞法和語法分析器的代碼也會(huì)重新生成。
　　本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的機(jī)器人中間語言系統(tǒng)，最終應(yīng)用于課題組多年來研發(fā)的“ROBOLP機(jī)器人離線編程與仿真通用平臺(tái)”系統(tǒng)，并在實(shí)際的機(jī)器人仿真作業(yè)場景下加以驗(yàn)證。利用本語言系統(tǒng)的諸多特性，非常快速的利用語言中內(nèi)置的數(shù)學(xué)函數(shù)描述了一些復(fù)雜的作業(yè)軌跡，并實(shí)現(xiàn)其作業(yè)算法，代碼簡練清晰，易于調(diào)試。而在此之前，這樣的復(fù)雜軌跡難以示教獲得，一般通過為其開發(fā)特定