對于機器人專來說,重要的事情是開拓你的”編程思維”,而不是精通種特定的編程語言。從很多方面來說,從哪種編程語言開始學(xué)習(xí)真的無關(guān)緊要。你學(xué)習(xí)的每種語言提升了你的編程思維,擁有了這種思維,去學(xué)習(xí)種新編程語言的時候會容易不少。
世界上有1500多種編程語言,都要學(xué)的話是太多了。目前,在機器人學(xué)中有這10種流行的編程語言——如果你喜歡的不在這里,請在留言區(qū)告訴大。對于機器人學(xué),每種編程語言有不同的優(yōu)點。我只是部分地按照重要程度從低到高對它們進行了排序。
10、BASIC/Pascal
BASIC和Pascal是我早學(xué)過的兩種編程語言。不過這并不是我把它們列在這里的原因。對于幾種工業(yè)機器人語言,它們是基礎(chǔ),下面說明下。BASIC是為初學(xué)者設(shè)計的(BASIC是縮寫,BeginnersAll-PurposeSymbolicInstructionCode),它讓初學(xué)者可以從種非常簡單的編程語言開始學(xué)習(xí)。Pascal旨在鼓勵好的編程習(xí)慣,還引入了結(jié)構(gòu),例如指針,這讓Pascal成為從BASIC到更復(fù)雜語言的塊“敲門磚”。如今,這兩種語言如果要說是好的“日常使用”程序語言,那是有點過時了。不過如果你準(zhǔn)備做很多底層編碼或是想要熟悉下其它工業(yè)機器人編程語言,學(xué)習(xí)下還是有用的。
9、工業(yè)機器人編程語言
幾乎每個機器人制造商都開發(fā)了他們自己專有的機器人編程語言,這成了工業(yè)機器人行業(yè)中的個問題。通過學(xué)習(xí)Pascal,你會熟悉它們中的部分。但是每次開始使用新的機器人時,你還得學(xué)習(xí)種新的編程語言。
近幾年,ROS行業(yè)已經(jīng)開始提供更標(biāo)準(zhǔn)化的替代語言給程序員。但是如果是個技術(shù)人員,你仍然更可能不得不使用制造商的編程語言。
8、LISP
LISP是世界上第二古老的編程語言(FORTRAN更古老,但只早了年)。相比今天提到很多其它編程語言,它的應(yīng)用并不廣泛。不過在人工智能編程領(lǐng)域它還是相當(dāng)重要的。ROS的部分是用LISP寫的,雖然你不需要掌握這個來使用ROS。
7、硬件描述語言(HDLs)
硬件描述語言般是用來描述電氣的編程方式。這些語言對于些機器人專來說是相當(dāng)熟悉的,因為他們習(xí)慣FPGAs(FieldProgrammableGateArrays)編程。FPGAs能讓你開發(fā)電子硬件而無需實際生產(chǎn)出塊硅芯片,對于些開發(fā)來說,這是更快更簡易的選擇。如果你沒有開發(fā)電子原型產(chǎn)品,你也許不會用HDLs。即便如此,還是有必要了解下這種編程語言,因為它們和其它編程語言差別很大。個重點:HDLs所有的操作是并發(fā)的,而不是基于處理器的編程語言的順序操作。
6、Assembly
Assembly讓你能在0和1數(shù)位上進行編程。基本上這是底層的編程語言。就在近,底層的電子需要Assembly進行編程。隨著Arduino和其它如微控制器的崛起,現(xiàn)在你可以使用C/C++在底層方便地編程了。這意味著Assembly對于大多數(shù)機器人專來說也許會變得更不必要了。
5、MATLAB
MATLAB以及和它相關(guān)的開源資源,比如Octave,些機器人工程師特別喜歡,它被用來分析數(shù)據(jù)和開發(fā)控制系統(tǒng)。還有個非常流行的機器人工具箱——MATLAB。我知道些僅僅使用MATLAB就能開發(fā)出整個機器人系統(tǒng)的專。如果你想要分析數(shù)據(jù),產(chǎn)生高圖像或是實施控制系統(tǒng),你也許會想學(xué)習(xí)MATLAB。
4、C#/.NET
C#是微軟提供的專用編程語言。我把C#/.NET放在這里,主要是因為微軟機器人開發(fā)員工作包(MicrosoftRoboticsDeveloperStudio),這個包的主要開發(fā)語言是C#。如果你準(zhǔn)備用這個系統(tǒng),那么你很可能必須要用C#。
3、Java
作為位電子工程師,我總是對些計算機科學(xué)學(xué)位課程將Java作為種編程語言讓學(xué)生們學(xué)習(xí)感到驚訝。Java對程序員隱藏了底層存儲功能,這讓它比起些語言(如C語言)來說,編寫要容易些,但這也意味著你會更少地理解底層代碼的運行邏輯。如果你有計算機科學(xué)背景并轉(zhuǎn)到機器人學(xué)(很多人是這樣的,特別是在研究領(lǐng)域),你也許已經(jīng)學(xué)過Java。像C#和MATLAB,Java是種解釋性語言,這意味著它不會被編譯成機器代碼。相反,Java虛擬機在運行時解釋指令。使用Java,理論上讓你可以在不同的機器上運行相同的代碼,這得感謝Java虛擬機。在實踐中,這不總是可行的,有時會導(dǎo)致代碼運行緩慢。但是Java在部分機器人學(xué)中非常流行,因此你也許需要它。
2、Python
近年來,學(xué)習(xí)Python的人有個巨大的回潮,特別是在機器人領(lǐng)域。其中個原因可能是Python(和C++)是ROS中兩種主要的編程語言。與Java不同,Python的重點是易用性,Python不需要很多時間來做常規(guī)的事情,如定義和強制轉(zhuǎn)換變量類型。這些在編程里面本是很平常的事。另外,Python還有大量的免費庫,這意味著當(dāng)你需要實現(xiàn)些基本的功能時不必“重新發(fā)明輪子”。而且因為Python允許與C/C++代碼進行簡單的綁定。這就意味著代碼繁重部分的性能可以植入這些語言,從而避免性能損失。隨著越來越多的電子產(chǎn)品開始支持“開箱即用”Python(與RaspberryPi道),我們可能會在機器人中看到更多Python。
1、C/C++
后我們到了排名第1的機器人編程語言!許多人認(rèn)為C和C++對新入行的機器人學(xué)是個很好的起點。為什么?因為很多硬件庫都使用這兩種語言。這兩種語言允許與低別的硬件進行交互,允許實時性能,是非常成熟的編程語言?,F(xiàn)如今,你可能會使用C++比C多,因為前者具有更多的功能。C++基本上是C的種延伸。學(xué)點C會很有用,特別是當(dāng)你發(fā)現(xiàn)個硬件庫是用C編寫的。C/C++并不是像Python或MATLAB那樣簡單易用。同樣用C來實現(xiàn)相同的功能會需要大量時間,也將需要更多行代碼。但是,由于機器人非常依賴實時性能,C和C++是接近我們機器人專“標(biāo)準(zhǔn)語言”的編程語言。