Lua语言在机器人领域的应用入门 机器人语言库

Lua 是一种强大、高效、轻量、可嵌入的类C脚本语言，支持过程式编程、面向对象式编程、函数式编程和数据描述。

print("Hello" .. " World!")

Lua的读音卢阿（LOO-ah），在葡萄牙语里是月亮的意思

Lua的官方网站：https://www.lua.org/

Lua的入门教程：

• https://www.lua.org/pil/contents.html
• https://www.w3cschool.cn/lua/

谁在使用Lua

• Adobe Photoshop
• 游戏产业首选的脚本语言：魔兽世界、大话西游
• 绝大多数手游都用Lua写游戏逻辑，方便做安装后的热更新

Lua的特点

• 快速，其他语言谈论起执行效率时，通常会说“和Lua一样快”
• 可移植性（标准C实现），可以运行在Windows，Linux，移动设备和其他嵌入式设备（甚至乐高的MindStorms）
• 可嵌入性，可以作为一种动态特性嵌入到其他语言中，如C、C++、Java、C#、SmallTalk，甚至其他脚本语言如Perl，Ruby。
• 简单的强大性，Lua不是原生的面向对象语言，但可以通过元编程支持面向对象。
• 短小精湛，压缩后大小为350k，一首编码率为128kbps的mp3大小接近4M。

Getting Started

运行环境：二进制安装包“Lua for Windows”

编辑器：推荐Sublime（内建对lua的支持，直接可以build运行）

交互式编程

> Lua -i
> Print("Hello World!")

脚本式编程，新建一个后缀名为.lua的文件，如hello.lua，内容如下

print("Hello World!")

通过在console中输入lua hello.lua来运行该lua程序（确保console当前目录与lua文件在同一个目录下）

变量

全局变量

name = "Elon Musk"

局部变量

local name = "Musk"
-- 局部变量只在作用域（程序块）中起作用，典型的程序块，如下

-- 1. 函数
function sum(a, b)
  -- 函数开始即块开始
  local s = a + b
  return s
  -- 函数结束即块结束
end

-- 2. 代码块
if spring_is_comming then
  -- 块开始
  local rocket_is_ready = true
  if rocket_is_ready then
    --launch_it()
  end
  -- 块结束
end

-- 3. 文件
-- 文件开始即块开始
local filename = "hello.lua"
-- 文件结束即块结束

数据类型

-- nil, 未初始化的变量的默认值为nil，即为空
print(bezos)

-- number
local price = 1.2
print(type(price))

-- boolean, true or false
local today_is_weekend = false
print(type(today_is_weekend))

-- string
bezos = "Boss of Blue Origin"
print(type(bezos))

-- table
values = {1, 4, 9, 16}
for i=1,#values do
  print(values[i])
end

pos = {x=1, y=2, z=3}
print(type(pos))
print(pos.x, pos.y, pos.z)

-- function
function do_something()
  step_1()
  step_2()
  step_3()
  ...
end

-- userdata 
-- 自定义数据类型，如系统中的JointTarget、RobTarget、ToolData等

赋值

-- SpaceX 2022年发射任务
launch_times = 36
target_of_IM_1 = "MOON"
launch_tasks = {"IM-1", "TRANSPORTER-3", "猎鹰重型USSF-44"}
im_1 = {
  name = "IM-1",
  date = "2022-1-30"，
  load = "Moon Detector from Intuitive Machines"
}

循环

local sum = 0
-- for
for i=1,10,1 do
  sum = sum + i
end
print(sum)

-- while
sum = 0
local i = 0
while i <= 10 do
  sum = sum + i
  i = i + 1
end
print(sum)

-- while break
sum = 0
i = 0
while true do
  if i > 10 then
    break
  end
  sum = sum + i
  i = i + 1
end

条件判断

if is_sunny then
  -- launch
else
  -- cancel the launch task
end

if wind_force == 7 then
  -- do something
elseif wind_force == 8 then
  -- do something
elseif wind_force == 9 then
  -- do something
else
  -- cancel
end

函数

函数是完成特定任务或功能的语句组合。可以通过名字加小括号的方式来调用指定函数。

function launch(rocket)
  local ret = test()
  if not ret then
    return false
  end
  add_fuel()
  load_detector()
  return ignite()
end

运算符

库函数

Lua提供很多库函数，如string、os,、math、table

string

print(string.upper("Hello"))
print(string.lower("Hello"))
print(string.reverse("Hello"))
print(string.len("Hello"))

-- format
print(string.format("The result is: %d\n", 3))

-- find
-- 使用正则表达式进行数据提取 {{x,y,z},{q1,q2,q3,q4}}
local str = "{{1.1,1.2,1.3},{1,0,0,0}}"
local _, _, x, y, z, q1, q2, q3, q4 = string.find(str, "{{([+-.%d]+),([+-.%d]+),([+-.%d]+)},{([+-.%d]+),([+-.%d]+),([+-.%d]+),([+-.%d]+)}}")
if x == nil then
  return
end
print(x, y, z, q1, q2, q3, q4)

其他库函数请在需要使用时自行搜索

机器人编程

主要关注以下三个方面

• 程序架构
• 数据类型
• 指令

程序架构

举例说明

1. 有一项目使用点激光（测距）来进行边缘检测，目前系统提供的SearchL函数只接收DI信号输入，如何把距离转化为DI信号？

坐标系

数据类型

指令

MoveL([motGroup/mecName], toPoint, speed, zone, tool, wobj, [load])

其中括号包括的参数是可以省略不写的，如：

MoveL(toPoint, speed, zone, tool, wobj) 是没有毛病的。

现阶段的机器人程序都是死的，不会进行联想。使用指令前，先看清函数定义，它需要什么类型的参数，就给它什么类型的参数，不要自己想当然。

函数执行与机器人运动执行

脚本程序在执行时，是一条语句接着一条语句执行；机器人运动时，也是一个运动接着一个运动执行，在一个运动还没执行完之前不会去执行下一个运动。像MoveL这种运动指令存在一种情况，就是函数执行完了，运动还没有执行完。这就会导致MoveL之后的SetDO输出时间提前了。如果要等运动执行完再输出DO，需要在SetDO前加入

while GetDO("SYS_SERVO_BUSY") ~= 0 do
    check_stop()
    Sleep(10)
end

以上