機器人學中最流行的10種編程語言

　　在本文中，我們將會審視在機器人學習中最流行的10種編程語言，深入探討它們各自的優(yōu)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(yè)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(yè)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。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(xiàn)實的回答——因為它的確取決于你想要開發(fā)的應用程序和你在使用的系統(tǒng)。

　　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。

　　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(qū)告訴大家。對于機器人學，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(yè)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，BeginnersAll-PurposeSymbolicInstrucTIonCode），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(jié)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(yè)機器人編程語言，學習一下還是有用的。

　　9、工業(yè)機器人編程語言

　　幾乎每一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(yè)已經(jīng)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（FieldProgrammableGateArrays）編程。FPGAs能讓你開發(fā)電子硬件而無需實際生產(chǎn)出一塊硅芯片，對于一些開發(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(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(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(shù)據(jù)和開發(fā)控制系統(tǒng)。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(fā)出整個機器人系統(tǒng)的專家。如果你想要分析數(shù)據(jù)，產(chǎn)生高級圖像或是實施控制系統(tǒng)，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(fā)員工作包（Microsoft RoboTIcs Developer Studio），這個包的主要開發(fā)語言是C#。如果你準備用這個系統(tǒng)，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(zhuǎn)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(jīng)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(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，這意味著當你需要實現(xiàn)一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?，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的一種延伸。首先學一點C會很有用，特別是當你發(fā)現(xiàn)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(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++是最接近我們機器人專家“標準語言”的編程語言。