面向复杂作业的微操作机器人编程语言

摘要

微操作机器人系统是机器人技术向微细领域的延伸[1],目前,面向单目标的微操作技术已经日趋完善和成熟。与此同时,随着它的应用在广度和深度两方面的拓展,微操作技术对复杂作业的需求不断增多。简单操作命令不足以满足机器人系统在灵活、方便上的要求,因此产生了对微操作机器人语言的研究需求,使之能够通过在线给出的一系列命令语句的方式,来完成非结构化环境下微操作复杂作业。 论文首先分析了微操作机器人语言的总体需求,接着提出语言系统的整体架构,给出功能划分。然后对其中各个子模块的功能进行了详细说明,并对各个子模块间的通信和同步机制进行了深入分析。 其次,论文给出了微操作机器人语言解释器的设计与实现过程。分别从词法分析模块、语法分析模块、语义分析模块和目标函数调用模块介绍说明,并给出根据这些设计方法建立的微操作机器人语言指令代码集。 最后,本文分析并解决了在进行微操作复杂作业实验中的几项关键性技术,并在此基础上,设计并实现基于微操作机器人语言的复杂作业实例,验证了本文微操作机器人语言的有效性。 微操作机器人语言建立了用户和机器人系统之间有效的通信方法,使用户能更加方便地控制机器人完成预定的任务,并可以把预定完成的任务通过字符串的形式保存起来,这就为机器人自动完成多种微操作任务奠定了基础。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

第一节微操作复杂作业

第二节微操作机器人编程语言

1.2.1机器人语言的发展现状与特点

1.2.2微操作机器人编程语言

第三节论文的研究背景、主要研究内容和意义

1.3.1论文的研究背景

1.3.2论文主要研究内容

1.3.3论文研究意义

第二章微操作机器人语言结构设计

第一节微操作机器人语言需求分析和功能描述

2.1.1微操作机器人语言需求分析

2.1.2微操作机器人语言功能描述

第二节微操作机器人语言总体结构设计

2.2.1语言系统基本结构

2.2.2带有语言系统的微操作机器人软件系统结构

第三节微操作机器人语言的指令代码格式与错误分析

2.3.1微操作机器人语言指令代码格式

2.3.2微操作机器人语言错误分析

第四节本章小结

第三章微操作机器人语言解释器的设计与实现

第一节编译器及解释器的概述

3.1.1高级语言的执行方式

3.1.2编译过程及编译程序结构概述

3.1.3编译结构中的其他概念

第二节微操作机器人语言词法分析设计与实现

3.2.1微操作机器人语言词法概述

3.2.2微操作机器人词法分析方法设计

3.2.3微操作机器人词法分析方法实现

第三节微操作机器人语言语法分析设计与实现

3.3.1微操作机器人语言语法概述

3.3.2微操作机器人语法分析方法设计

3.3.3微操作机器人语法分析方法实现

第四节微操作机器人语言语义分析设计与实现

3.4.1语义分析概述及相关概念

3.4.2微操作机器人语义分析方法设计

3.4.3微操作机器人语义分析方法实现

第五节微操作机器人语言目标函数调用模块设计与实现

第六节微操作机器人语言指令代码集

第七节本章小结

第四章基于微操作机器人语言的复杂作业实例

第一节微操作复杂作业实验中的几项支撑技术

4.1.1微针针尖位置的实时显示

4.1.2自动寻找针尖位置算法的改进

4.1.3多运动命令依次下发的运动分线程问题

4.1.4正多边形运动任务规划

第二节微操作复杂作业实例

4.2.1双针互插实验

4.2.2双针或单针正多边形运动实验

4.2.3双针或单针划圆实验

4.2.4自动寻找细胞实验设计

第三节本章小结

第五章结论与展望

第一节结论

第二节展望

参考文献

致谢

附录A

个人简历、研究生期间主要参与的研究项目和论文发表情况