機器人10大編程語言你會哪種？

ID:396476 · 發表于 2018-12-7 13:39

我究竟應該先學哪種編程語言？

這是一個許多新入行的機器人工程師在他們職業生涯中至少會問一次的問題。不幸的是，這也是一個沒有簡單答案的問題。

也許更恰當的問題應該是先從哪種編程語言開始學起？但是，你仍然會得到不同的看法，但是許多機器人專家會同意從關鍵編程語言開始學。

在本文中，我們將會審視在機器人學中最流行的10種編程語言，深入探討它們各自的優缺點以及使用和棄用它們的原因。

這實際上是個很有道理的問題——畢竟，如果你從不付諸實踐，那為什么要花大量的時間和精力去學習一種新的編程語言呢？如果作為一名機器人學新人，你當然會想學習一種確實對你的職業生涯很有用的編程語言。

不幸的是，如果你去問一屋子的機器人學專家，“什么是機器人學中最好編程語言？”，你永遠不會得到一個直接的答案。

電氣工程師會從工業機器人技術這個角度給出不同的答案。計算機視覺程序員給出的答案會跟認知機器人專家給出的不一樣。而且，每個人都會對什么是最好的編程語言有自己的看法。最終，大多數人都會贊同的答案就是”這個取決于……“。對于一個新入行正在試圖決定要先學哪種語言的機器人學者來說，這是一個相當無用的答案。即使這是最現實的回答——因為它的確取決于你想要開發的應用程序和你在使用的系統。

對于機器人專家來說，最重要的事情是開拓你的”編程思維”，而不是精通一種特定的編程語言。從很多方面來說，從哪種編程語言開始學習真的無關緊要。你學習的每種語言提升了你的編程思維，擁有了這種思維，去學習一種新編程語言的時候會容易不少。

機器人學中主流的10種編程語言

世界上有1500多種編程語言，都要學的話是太多了。目前，在機器人學中有這10種最流行的編程語言——如果你喜歡的不在這里，請在留言區告訴大家。對于機器人學，每種編程語言有不同的優點。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是我最早學過的兩種編程語言。不過這并不是我把它們列在這里的原因。對于幾種工業機器人語言，它們是基礎，下面說明一下。BASIC是為初學者設計的（BASIC是縮寫，Beginners All-Purpose Symbolic Instruction Code），它讓初學者可以從一種非常簡單的編程語言開始學習。Pascal旨在鼓勵好的編程習慣，還引入了結構，例如指針，這讓Pascal成為從BASIC到更復雜語言的一塊“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。不過如果你準備做很多底層編碼或是想要熟悉一下其它工業機器人編程語言，學習一下還是有用的。

9. 工業機器人編程語言

幾乎每一個機器人制造商都開發了他們自己專有的機器人編程語言，這成了工業機器人行業中的一個問題。通過學習Pascal，你會熟悉它們中的一部分。但是每次開始使用新的機器人時，你還得學習一種新的編程語言。

最近幾年， ROS行業已經開始提供更標準化的替代語言給程序員。但是如果是一個技術人員，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，但只早了一年）。相比今天提到很多其它編程語言，它的應用并不廣泛。不過在人工智能編程領域它還是相當重要的。ROS的一部分是用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）

硬件描述語言一般是用來描述電氣的編程方式。這些語言對于一些機器人專家來說是相當熟悉的，因為他們習慣FPGAs（Field Programmable Gate Arrays）編程。FPGAs能讓你開發電子硬件而無需實際生產出一塊硅芯片，對于一些開發來說，這是更快更簡易的選擇。如果你沒有開發電子原型產品，你也許永遠不會用HDLs。即便如此，還是有必要了解一下這種編程語言，因為它們和其它編程語言差別很大。一個重點：HDLs所有的操作是并發的，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數位上進行編程。基本上這是最底層的編程語言。就在最近，最底層的電子需要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對于大多數機器人專家來說也許會變得更不必要了。

5. MATLAB

MATLAB以及和它相關的開源資源，比如Octave，一些機器人工程師特別喜歡，它被用來分析數據和開發控制系統。還有一個非常流行的機器人工具箱——MATLAB。我知道一些僅僅使用MATLAB就能開發出整個機器人系統的專家。如果你想要分析數據，產生高級圖像或是實施控制系統，你也許會想學習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員工作包（Microsoft Robotics Developer Studio），這個包的主要開發語言是C#。如果你準備用這個系統，那么你很可能必須要用C#。

3. Java

作為一位電子工程師，我總是對一些計算機科學學位課程將Java作為第一種編程語言讓學生們學習感到驚訝。Java對程序員隱藏了底層存儲功能，這讓它比起一些語言（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背景并轉到機器人學（很多人是這樣的，特別是在研究領域），你也許已經學過Java 。像C#和MATLAB，Java是一種解釋性語言，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，有時會導致代碼運行緩慢。但是Java在一部分機器人學中非常流行，因此你也許需要它。

2. Python

近年來，學習Python的人有一個巨大的回潮，特別是在機器人領域。其中一個原因可能是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的事情，如定義和強制轉換變量類型。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，這意味著當你需要實現一些基本的功能時不必“重新發明輪子”。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品開始支持 “開箱即用” Python（與Raspberry Pi一道），我們可能會在機器人中看到更多Python。

注：The Raspberry Pi Foundation：英國一個小型的慈善組織，成立的宗旨在于推廣科技，而非以銷售技術來營利。

1. C/C++

最后我們到了排名第1的機器人編程語言！許多人認為C和C++對新入行的機器人學家是一個很好的起點。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級別的硬件進行交互，允許實時性能，是非常成熟的編程語言。現如今，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的一種延伸。首先學一點C會很有用，特別是當你發現一個硬件庫是用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++是最接近我們機器人專家“標準語言”的編程語言。

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