機器人熱門編程語言及優缺點分析

 

機器人編程語言最先於20世紀70年代初期問世，到目前爲止已有多種編程語言出現，在衆多機器人編程語言中究竟哪一種編程語言最好呢？這個問題困擾了不少新手學者，但遺憾的是，這是一個沒有準確答案的問題，你問不一樣的人會獲得不一樣的答案，對於機器人學者來講創建「編程思惟「纔是最關鍵的，而不是用一種特定語言去衡量，在不少方面，學習哪一種機器人編程語言並非最重要的，重要的是經過編程思惟來不斷提高本身的技能。

回到本文主題，咱們將爲你們介紹機器人研發中比較主流的5種機器人編程語言，並對他們的優缺點進行分析。

 

1、Python——一種動態的、面向對象的腳本語言

在機器人研究領域，Python 佔據了重要地位。其中一個緣由極可能是 Python（和C ++）是ROS中的兩種主要編程語言。像JAVA同樣，它是一種解釋性語言。但也不一樣於JAVA，Python 語言主要集中在可用性上。

Python優勢：

1．更易入門

Python程序簡單易懂，初學者學Python更易入門且深刻下去可編寫很是複雜的程序，且開發效率高，有很是強大的第三方庫。

2．高級語言

當你用Python語言編寫程序的時候，你無需考慮諸如如何管理你的程序使用的內存一類的底層細節

3．可移植性

因爲它的開源本質，Python已經被移植在許多平臺上（通過改動使它可以工 做在不一樣平臺上）。若是你當心地避免使用依賴於系統的特性，那麼全部Python程序無需修改就幾乎能夠在市場上全部的系統平臺上運行

4．可擴展性

若是須要一段關鍵代碼運行得更快或者但願某些算法不公開，就可將部分程序用C或C++編寫，而後在你的Python程序中使用它們。

 

Python缺點：

1．運行速度慢

Python的運行速度相比C語言確實慢不少，跟JAVA相比也要慢一些。

2．線程不能利用多CPU問題

這是Python被人詬病最多的一個缺點。

 

2、C /C ++——大多數中國程序員的第一個語言

C++語言是從C語言發展過來的，是一門面向對象的語言，它繼承了C語言的優點。不少人都認爲 C 和 C ++ 對機器人科學家來講是一個很好的開端。由於大部分的硬件庫使用這些語言，容許實時性能，是很是成熟的編程語言。

C /C ++優勢：

1．跨平臺性好

C/C++能夠潛入任何現代處理器中，幾乎全部的操做系統都支持，跨平臺性很是好。

2．運行效率高

C語言體型小巧，簡潔高效而且接近彙編語言，C++功能在C的基礎上增長面向對象的特色，代碼可讀性好，運行效率高。

3．語言簡潔，編寫風格自由

兼有高級語言與彙編語言的優勢，語言簡潔、緊湊，使用方便、靈活豐富的運算符和數據類型，能訪問內存地址和位操做等硬件底層操做，生成的目標代碼質量高。

 

C/C++缺點：

1．無垃圾回收機制

相對於JAVA來講，沒有垃圾回收機制，容易引起內存泄露

2．學習較困難

從應用的角度，C語言比其餘高級語言較難掌握。也就是說，對用C語言的人，要求對程序設計更熟練一些。

3．數據安全性上有缺陷

C語言的缺點主要表如今數據的封裝性上，這一點使得C在數據的安全性上有很大缺陷，這也是C和C++的一大區別。　

 

3、JAVA——世界上使用範圍最廣的語言

JAVA語法規則和C++相似，從某種意義上來講，JAVA是由C和C++語言轉變而來的。像C＃和MATLAB同樣，JAVA是一種解釋性語言，這意味着它不會被合併到機器語言代碼中。相反，JAVA虛擬機在運行時解釋指令。理論上來講，基於JAVA虛擬機，使用JAVA能夠在不一樣機器上使用相似的代碼。但實際上，這並不廣泛使用，有時會致使代碼運行緩慢，可是JAVA編程語言在機器人研究中很是流行。

JAVA優勢：

1．更易學習

因爲JAVA語言與C語言和C++語言比較接近，使大多數程序員學起來更簡單。

2．支持動態綁定

JAVA語言全面支持動態綁定，而C++語言只對虛函數使用動態綁定。

3．支持Internet應用開發

JAVA語言支持Internet應用的開發，在基本的JAVA應用編程接口中有一個網絡應用編程接口（JAVA.net），它提供了用於網絡應用編程的類庫，包括URL、URLConnection、Socket、ServerSocket等。

4．更安全

JAVA語言提供了一個安全機制以防止惡意代碼的共計，相對來講更安全。

5．具備可移植性

JAVA語言是可移植的，這種可移植性來源於體系結構中立性，另外，JAVA還嚴格規定了各個基本數據類型的長度。

 

JAVA缺點：

1．運行須要安裝JAVA虛擬機

JAVA語言最大的缺點就是運行JAVA程序須要裝JAVA虛擬機，就這一條嚴重的影響了JAVA應用程序的使用，基本看不到JAVA的應用程序。

2．運行成本較高

另外JAVA程序的運行成本比較高，過去機器配置不夠高的時候，JAVA顯得很慢如今隨着JAVA自己的版本升級和電腦性能的強化這條基本已經不是問題了。

 

4、C＃/.NET——微軟提供的一種限制性編程語言

C＃/ .NET很大程度上是爲微軟機器人工程師工做室提供的，微軟機器人工程師工做室將其做爲基本語言。若是使用這個框架，就必須學習 C＃。

C＃/.NET優勢：

1．強大的.Net Framework託管代碼集合類

,封裝了大多數windows上使用的技術組件類, 文件系統，UI界面，數據源訪問，網絡訪問，COM互操做(圖形圖像多媒體,WPF圖形系統)，沒有的能夠經過.net的平臺調用win API函數來獲得。

2．較簡單的語言特性

自動內存管理, 單繼承，支持事件、委託、屬性、Linq等一系列讓業務開發更簡單的功能。

3．Web應用程序開發速度快

Web應用程序開發速度快(.net框架的支持，控件能夠拖拉(UI方便編輯和定位)，添加事件(跳轉到控制邏輯層),ADO.net數據源訪問, xml 網絡類庫, windows服務)。

4．和語言平臺無關的編譯機制及較快的運行速度

和語言平臺無關的編譯機制，及較快的運行速度(ms不推薦, mono的 Xamarin, Unity還不錯)：編譯成IL中間語言，CLR公共語言運行庫託管代碼，CLR根據運行時程序須要將IL中間語言用JIT即時編譯方式編譯爲內部機器代碼，對編譯好的機器代碼緩存起來，提升了程序速度。

5．代碼安全性

window是基於角色的安全機制，.net提供了基於代碼的安全機制，因爲中間語言提供了類型安全性，CLR在運行前檢查代碼，肯定是否有須要的安全權限，CLR沒有權限則不能執行該代碼。

 

C＃/.NET缺點：

1.底層和高性能不合適

不合適作時間性能很高(高速算法)或空間性能很靈活(內存當即釋放)的程序，由於中間語言和編譯過程，比C/C++Native類型的語言會慢一些，內存自動回收難以當即釋放不須要的內存，不採用內聯函數和析構函數(不建議)。

2.Windows平臺之外支持有限

mono不夠成熟好用，window之外Java,Python等是很強大和一樣優秀的。

 

5、MATLAB——一種面向數值計算的高級程序設計語言

MATLAB和它的開源親戚（例如Octave）在一些機器人專家中很是有名，是他們負責調查數據和建立控制系統經常使用的語言。還有一個很是有名的MATLAB機器人工具箱。使用MATLAB單首創建整個機器人系統的人員。如須要分解數據，建立高級圖表或執行控制系統，那就極可能須要學習MATLAB。

 

MATLAB優勢：

1．編程效率高

MATLAB語言爲演算紙式科學算法語言，因爲它編程簡單，因此編程效率高，易學易懂。

2．高效方便的矩陣和數組運算

MATLAB語言像BASIC、C語言同樣規定了矩陣的算術運算符、關係運算符、邏輯運算符、條件運算符及賦值運算符，並且這些運算符大部分能夠毫無改變的照搬到數組建的運算中。

MATLAB缺點：

1．循環運算效率低。

MATLAB中全部的變量均爲向量形式，這樣一方面在對向量進行總體的計算時，表現出其餘語言難以表現出的高效率，可是對於向量中的單個元素，或是將向量做爲單個的循環變量來處理時，其處理過程至關的複雜。

2．封裝性很差。

一方面，全部的變量均保存在公共工做區中，任何語句均可以調用。另外一方面，做爲一個完備的軟件，而不是實現算法的程序，編程人員在使用MATLAB時須要花至關多的時間考慮如何設計用戶界面。

本文爲你們列舉了機器人編程比較熱門的5種語言，但這並不意味着須要所有掌握，對於開發者來講，發現一種對自身來講很天然的語言更爲重要，且適合你的機器人硬件，使你能快速上手。在這裏建議先學習Python，Python是一門相對簡單易懂的語言，有許多有效的庫可供學習，且功能很是強大。