本发明实施例涉及机器人技术领域，特别涉及一种机器人应用程序开发方法、系统、装置及存储介质。
背景技术：
随着计算机、微电子和信息技术的进步，智能机器人技术在当前生产生活中的应用越来越广泛，正在替代人发挥着日益重要的作用。机器人技术属于专门的技术领域，一个实体机器人通常由几十个关节组成，每个关节都需要独立控制，通常需要基于机器人操作系统(robotoperatingsystem，ros)来实现机器人应用程序的开发。
然而，发明人发现对于普通用户很难在短时间内掌握ros并实现想要的功能，要开发机器人应用程序需要耗费大量的开发时间以及开发成本，开发效率不高。
技术实现要素：
本发明实施方式的目的在于提供一种机器人应用程序开发方法、系统、装置及存储介质，降低了机器人应用程序的开发门槛，减少了开发时间以及开发成本，提高了应用程序的开发效率。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种机器人应用程序开发方法，包括：获取应用程序的开发需求，开发需求包括若干目标功能、以及若干目标功能的执行顺序；从预先存储的多个可视化功能模块中选取分别用于实现若干目标功能的若干可视化功能模块；根据若干可视化功能模块以及执行顺序，生成应用程序。
本发明的实施方式还提供了一种机器人应用程序开发系统，包括：信息获取模块，用于获取应用程序的开发需求，开发需求包括若干目标功能以及若干目标功能的执行顺序；应用程序生成模块，用于从预先存储的多个可视化功能模块中选取分别用于实现若干目标功能的若干可视化功能模块，并根据若干可视化功能模块以及执行顺序，生成应用程序。
本发明的实施方式还提供了一种机器人应用程序开发方法，包括：至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行上述的机器人应用程序开发方法。
本发明的实施方式还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述机器人应用程序开发方法。
另外，根据若干可视化功能模块以及执行顺序，生成应用程序之后，还包括：对应用程序进行调试。该方案在得到应用程序之后，对应用程序进行调试以确保该应用程序能够准确实现目标功能。
另外，对应用程序进行调试，包括：将应用程序的接口与预设的仿真机器人对接；通过接口调用应用程序以控制仿真机器人执行若干目标功能。该方案通过使用仿真机器人来对应用程序进行调试，从而避免了利用实体机器人对应用程序进行调试带来的时间以及金钱的成本问题，大大降低了初学者以及研究人员的学习门槛。
另外，开发需求还包括：若干目标功能的执行场景；通过接口调用应用程序以控制仿真机器人实现若干目标功能之前，还包括：获取执行场景的三维地图；通过接口调用应用程序以控制仿真机器人实现若干目标功能，包括：扫描三维地图得到机器人识别地图；通过接口调用应用程序以控制仿真机器人在机器人识别地图中执行若干目标功能。该方案通过获取执行场景的三维地图，从而控制仿真机器人在机器人识别地图中执行若干目标功能，进一步提高调试完整度以及可靠性。
另外，获取应用程序的开发需求之前，还包括：提供用户注册的显示界面；接收注册过的用户的应用程序的开发需求。
另外，还包括：机器人仿真模块；机器人仿真模块与应用程序的接口对接；机器人仿真模块用于通过接口调用应用程序以控制仿真机器人实现若干目标功能。
另外，开发需求还包括：若干目标功能的执行场景；应用程序生成模块还用于获取执行场景的三维地图；机器人仿真模块用于扫描三维地图得到机器人识别地图，并通过接口调用应用程序以控制仿真机器人在机器人识别地图中实现若干目标功能。
本发明实施方式相对于现有技术而言，提供了一种机器人应用程序开发方法，获取应用程序的开发需求，从而获取到若干目标功能，以及若干目标功能的执行顺序，从预先存储的多个可视化功能模块中选取分别用于实现若干目标功能的若干可视化功能模块；根据若干可视化功能模块以及执行顺序，生成应用程序。本实施方式中开发人员在可视化界面对预先存储的可视化功能模块进行选择、拖动、连线等操作即可得到用户想要的应用程序，无需开发人员专门学习机器人操作系统的使用，降低了开发机器人应用程序的开发门槛，且减少了开发人员开发应用程序的开发时间以及开发成本，提高了应用程序的开发效率。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是根据本发明第一实施方式的机器人应用程序开发方法的流程示意图；
图2是根据本发明第一实施方式中应用程序的开发界面示意图；
图3是根据本发明第一实施方式中开发者门户的界面示意图；
图4是根据本发明第一实施方式的机器人应用程序开发系统的结构示意图；
图5是根据本发明第二实施方式的机器人应用程序开发装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
本发明的第一实施方式涉及一种机器人应用程序开发方法，本实施方式的核心在于获取应用程序的开发需求，开发需求包括若干目标功能、以及若干目标功能的执行顺序，从预先存储的多个可视化功能模块中选取分别用于实现若干目标功能的若干可视化功能模块；根据若干可视化功能模块以及执行顺序，生成应用程序。本实施方式中开发人员在可视化界面对预先存储的可视化功能模块进行选择、拖动、连线等操作即可得到用户想要的应用程序，无需开发人员专门学习机器人操作系统的使用，降低了开发机器人应用程序的开发门槛，且减少了开发人员开发应用程序的开发时间以及开发成本，提高了应用程序的开发效率。
下面对本实施方式的机器人应用程序开发方法的实现细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须。
本实施方式中的机器人应用程序开发方法的流程示意图如图1所示：
步骤101：获取应用程序的开发需求。
本实施方式中获取应用程序的开发需求之前，还包括：提供用户注册的显示界面；接收注册过的用户的应用程序的开发需求。
具体地说，本实施方式中提供了开发者门户，为用户提供注册的显示界面，用户可在显示界面进行注册，并在注册后登陆开发者门户，将用户的应用程序的开发需求发送至开发者门户，开发需求包括：若干目标功能、以及若干目标功能的执行顺序。
例如：若用户想要开发一款能够实现迎宾的机器人应用程序，则该款应用程序实现的功能如下：1、当客人出现时，播报语音并播放迎宾动作；2、接收导航意图，开始导航；3、到达目的地后播报语音。那么该款机器人应用程序的开发需求包括：(1)在识别到人脸时语音播报欢迎词、(3)迎宾动作、(4)语音播报开始导航、(5)导航、(6)语音播报到达目的地。
步骤102：从预先存储的多个可视化功能模块中选取分别用于实现若干目标功能的若干可视化功能模块。
具体地说，本实施方式中在虚幻引擎4(unrealengine4，ue4)的集成开发环境下，预先设置多个可实现各种目标功能的可视化功能模块，该可视化功能模块包括：功能函数、一般事件等等。如此在接收到用户发布的应用程序的开发需求后，便可直接从预先存储的多个可视化功能模块中选取分别用于实现若干目标功能的若干可视化功能模块。以上述实现迎宾的机器人应用程序为例：选取的可视化功能模块以及执行顺序如图2所示，按照执行顺序依次为：1、人脸识别事件；2、语音播放模块(播报欢迎词)；3、迎宾动作模块；4、导航事件；5、语音播报模块(播报导航提示)；6、导航模块；7、到达目的地事件；8、语音播报模块(播报到达目的地)。
步骤103：根据若干可视化功能模块以及执行顺序，生成应用程序。
具体地说，在ue4集成开发环境下，在可视化界面选择若干可视化功能模块，通过拖动、连线等操作将选取的若干可视化功能模块依照执行顺序连接起来，即可初步生成应用程序。为了保证应用程序的正确运行，ue4集成开发环境下提供有在线蓝图调测功能，可以对初步生成的应用程序进行流程的逻辑完整性的初步验证，从而保证程序的逻辑完整性。相对于现有技术中需要开发人员熟练掌握ros，才能够基于ros开发出想要的机器人应用程序来说，开发人员在ue4集成开发环境，直接在可视化界面对预先存储的可视化功能模块进行选择、拖动、连线等操作即可得到用户想要的应用程序，无需开发人员专门学习机器人操作系统的使用，降低了开发机器人应用程序的开发门槛，且减少了开发人员开发应用程序的开发时间以及开发成本，提高了应用程序的开发效率。
本实施方式中最终实现迎宾的机器人应用程序的执行过程大致如下：1、触发人脸识别事件，当识别到人脸时，即客人出现时，触发语音播放模块以及迎宾动作模块，语音播报欢迎词(例如：你好，欢迎光临)，迎宾动作模块执行迎宾动作(例如：招手或鞠躬)。2、触发导航事件获取导航地图，之后触发语音播报模块以及导航模块，语音播报模块播放导航提示(例如：您好，请跟我来)，导航模块依据导航地图开始导航。3、当到达目的地后触发到达目的地事件，并触发语音播报模块，语音播报模块播报达到目的地(你好，已经到达目的地，请就坐)。
进一步地，根据若干可视化功能模块以及执行顺序，生成应用程序之后，还包括：对应用程序进行调试。在得到应用程序之后，需要在机器人上运行该应用程序以对应用程序进行调试，确保该应用程序能够准确实现目标功能。
为了训练某一个功能，需要在机器人上操作成千上万次调试才能达到一个好的效果。实体机器人由视觉采集模块、听觉模块、导航模块、避障模块、34个关节、电源模块、中央控制单元及电子控制单元等构成，每个模块都有相应的控制单元，数据或控制指令都通过控制单元下发到对应模块或上报到云端大脑。因此，智能机器人本体是集精密机械、仿生技术、动捕技术、电机技术、计算机控制于一体的高科技产品，能够实现自主行走、智能抓取、聊天、舞蹈、安全检测等一系列功能。
但由于初学者或者研究人员在使用实体机器人进行调试的过程中，操作风险较大，易造成机器人部件损坏，由于更换部件带来时间和金钱的成本，因此对于初学者或者研究人员来说，使用实体机器人的训练、维护、学习等门槛很高。针对于此，本实施方式中在对应用程序进行调试时，将应用程序的接口与预设的仿真机器人对接；通过接口调用应用程序以控制仿真机器人执行若干目标功能。通过使用仿真机器人来对应用程序进行调试，从而避免了利用实体机器人对应用程序进行调试带来的时间以及金钱的成本问题，大大降低了初学者以及研究人员的学习门槛。
具体地说，预设的仿真机器人利用仿真平台进行搭建，仿真平台可采用isaac仿真平台，该平台由isaacsim和isaacsdk两部分组成。其中，isaacsim提供仿真工具，isaacsim的主要组成部分是用于深度学习应用的世界模型、机器人模型、动态特性、虚拟传感器、虚拟执行器和地面真实信息。isaacsdk是nvidia机器人的主要软件工具包，由isaacrobotengine(框架)、isaacgems(机器人算法集合)和app(示例应用程序)组成，engine是一个框架，允许用户轻松编写模块化应用程序并将其部署在机器人上；gems是从计划到感知的机器人算法集合，其中大多数是gpu加速的；app是基本样本的各种示例应用程序，它们显示了促进复杂机器人用例的应用程序的特定功能。
isaacsim模拟实现虚拟机器人及对应的环境，isaacsim允许开发者在模拟环境中测试机器人，从而免于造成破坏。完成测试后，便可在基于jetson运行的机器人上部署应用程序。isaacsim是一个虚拟的机器人实验室，也是细节丰富的3d世界模拟器。相较于无模拟情形，它能为未来机器人的研究和设计节省更多时间与成本。通过isaac平台并结合本地的机器人模型，实现机器人的导航、固定动作、移动抓取、问答等功能。
isaacsdk调用ros应用程序并通过gpu加速显卡加速完成后与isaacsim模拟环境通讯，完成机器人仿真过程。isaacsdk能够实现高保真模拟和高级实时渲染，从而轻松完成这项任务。isaacsim与isaacsdk中的工具和框架紧密结合，能够轻松实现与机器人之间的数据及算法传输，而这正是在时间紧迫下加速机器人开发的关键。仿真成功的应用程序下载到实体机器人后，即可在实体机器人上运行。
进一步地，开发需求还包括：若干目标功能的执行场景；通过接口调用应用程序以控制仿真机器人实现若干目标功能之前，还包括：获取执行场景的三维地图；通过接口调用应用程序以控制仿真机器人实现若干目标功能，包括：扫描三维地图得到机器人识别地图；通过接口调用应用程序以控制仿真机器人在机器人识别地图中执行若干目标功能。
具体地说，在接收开发者的开发需求时，还需要接收该若干目标功能的执行场景，该执行场景即机器人实现该若干目标功能的场景。一般来说，根据开发者的执行场景需求从第三方地图软件中可获取到执行场景的三维地图，预设的仿真机器人利用激光雷达扫描该三维地图从而得到机器人识别地图，之后，预设的仿真机器人通过接口调用应用程序以控制仿真机器人在机器人识别地图中执行若干目标功能。值得说明的是，该三维地图也可利用ue4集成开发环境下的场景地图编辑器实现，地图编辑器实现地图中各层语义的修改编辑。本实施方式中通过获取执行场景的三维地图，从而控制仿真机器人在机器人识别地图中执行若干目标功能，进一步提高调试完整度以及可靠性。
值得说明的是，开发者门户如图3所示，还设有装备管理、机器人账号管理、地图管理、系统管理等部分。装备管理用于实现机器人控制器管理、机器人本地管理、外设管理，该部分完成机器人物理核心及外设的注册；机器人账号管理用于给机器人命名，用于对外唯一标识机器人；地图管理用于实现推送和地图服务；系统管理用于注册客户信息，登录开发者门户网站。
与现有技术相比，本发明实施方式中提供的机器人应用程序开发方法，开发人员在可视化界面对预先存储的可视化功能模块进行选择、拖动、连线等操作即可得到用户想要的应用程序，无需开发人员专门学习机器人操作系统的使用，降低了开发机器人应用程序的开发门槛，且减少了开发人员开发应用程序的开发时间以及开发成本，提高了应用程序的开发效率。
上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。
本发明的第二实施方式涉及一种机器人应用程序开发系统，如图4所示，包括：信息获取模块1，用于获取应用程序的开发需求，开发需求包括若干目标功能以及若干目标功能的执行顺序。应用程序生成模块2，用于从预先存储的多个可视化功能模块中选取分别用于实现若干目标功能的若干可视化功能模块，并根据若干可视化功能模块以及执行顺序，生成应用程序。
具体地说，信息获取模块1还用于提供用户注册的显示界面，并接收注册过的用户的应用程序的开发需求。信息获取模块1还提供了开发者门户，用户可在显示界面进行注册，并在注册后登陆开发者门户，将用户的应用程序的开发需求发送至开发者门户，开发需求包括：若干目标功能、以及若干目标功能的执行顺序。
应用程序生成模块2具体可采用虚幻引擎4(unrealengine4，ue4)的集成开发环境，预先设置多个可实现各种目标功能的可视化功能模块，该可视化功能模块包括：功能函数、一般事件等等。如此在接收到用户发布的应用程序的开发需求后，便可直接从预先存储的多个可视化功能模块中选取分别用于实现若干目标功能的若干可视化功能模块。在可视化界面选择若干可视化功能模块，通过拖动、连线等操作将选取的若干可视化功能模块依照执行顺序连接起来，即可初步生成应用程序。为了保证应用程序的正确运行，ue4集成开发环境下提供有在线蓝图调测功能，可以对初步生成的应用程序进行流程的逻辑完整性的初步验证，从而保证程序的逻辑完整性。相对于现有技术中需要开发人员熟练掌握ros，才能够基于ros开发出想要的机器人应用程序来说，开发人员在ue4集成开发环境，直接在可视化界面对预先存储的可视化功能模块进行选择、拖动、连线等操作即可得到用户想要的应用程序，无需开发人员专门学习机器人操作系统的使用，降低了开发机器人应用程序的开发门槛，且减少了开发人员开发应用程序的开发时间以及开发成本，提高了应用程序的开发效率。
进一步地，还包括：机器人仿真模块3；机器人仿真模块3与应用程序的接口对接；机器人仿真模块3用于通过接口调用应用程序以控制仿真机器人实现若干目标功能。
具体地说，由于更换部件带来时间和金钱的成本，因此对于初学者或者研究人员来说，使用实体机器人的训练、维护、学习等门槛很高。本实施方式中在对应用程序进行调试时，利用机器人仿真模块3，机器人仿真模块3与应用程序的接口对接，通过接口调用应用程序以控制仿真机器人执行若干目标功能。通过使用仿真机器人来对应用程序进行调试，从而避免了利用实体机器人对应用程序进行调试带来的时间以及金钱的成本问题，大大降低了初学者以及研究人员的学习门槛。
进一步地，开发需求还包括：若干目标功能的执行场景；应用程序生成模块2还用于获取执行场景的三维地图；机器人仿真模块3用于扫描三维地图得到机器人识别地图，并通过接口调用应用程序以控制仿真机器人在机器人识别地图中实现若干目标功能。应用程序生成模块2通过获取执行场景的三维地图，从而控制仿真机器人在机器人识别地图中执行若干目标功能，进一步提高调试完整度以及可靠性。
与现有技术相比，本发明实施方式中提供的机器人应用程序开发系统，开发人员利用信息获取模块1获取应用程序的开发需求，开发需求包括若干目标功能以及若干目标功能的执行顺序；利用应用程序生成模块2在可视化界面对预先存储的可视化功能模块进行拖动、连线等操作即可得到用户想要的应用程序，无需开发人员专门学习机器人操作系统的使用，降低了开发机器人应用程序的开发门槛，且减少了开发人员开发应用程序的开发时间以及开发成本，提高了应用程序的开发效率。
值得说明的是，本实施方式中的机器人应用程序开发系统为与第一实施方式中的机器人应用程序开发方法对应的系统实施方式，第一实施方式中的实现细节可应用于本实施方式中，本实施方式中的实现细节也可应用于第一实施方式中。
本发明第三实施方式涉及一种机器人应用程序开发装置，如图5所示，包括至少一个处理器301；以及，与至少一个处理器301通信连接的存储器302；其中，存储器302存储有可被至少一个处理器301执行的指令，指令被至少一个处理器301执行，以使至少一个处理器301能够执行上述的机器人应用程序开发方法。
其中，存储器302和处理器301采用总线方式连接，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将一个或多个处理器301和存储器302的各种电路连接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路连接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器301处理的数据通过天线在无线介质上进行传输，进一步，天线还接收数据并将数据传送给处理器301。
处理器301负责管理总线和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时、外围接口、电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器302可以被用于存储处理器301在执行操作时所使用的数据。
本发明的实施方式还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述机器人应用程序开发方法。
即，本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以以使一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
1.一种机器人应用程序开发方法，其特征在于，包括：
获取应用程序的开发需求，所述开发需求包括若干目标功能、以及所述若干目标功能的执行顺序；
从预先存储的多个可视化功能模块中选取分别用于实现所述若干目标功能的若干可视化功能模块；
根据所述若干可视化功能模块以及所述执行顺序，生成所述应用程序。
2.根据权利要求1所述的机器人应用程序开发方法，其特征在于，所述根据所述若干可视化功能模块以及所述执行顺序，生成所述应用程序之后，还包括：
对所述应用程序进行调试。
3.根据权利要求2所述的机器人应用程序开发方法，其特征在于，所述对所述应用程序进行调试，包括：
将所述应用程序的接口与预设的仿真机器人对接；
通过所述接口调用所述应用程序以控制所述仿真机器人执行所述若干目标功能。
4.根据权利要求3所述的机器人应用程序开发方法，其特征在于，所述开发需求还包括：所述若干目标功能的执行场景；
所述通过所述接口调用所述应用程序以控制所述仿真机器人实现所述若干目标功能之前，还包括：
获取所述执行场景的三维地图；
所述通过所述接口调用所述应用程序以控制所述仿真机器人实现所述若干目标功能，包括：
扫描所述三维地图得到机器人识别地图；
通过所述接口调用所述应用程序以控制所述仿真机器人在所述机器人识别地图中执行所述若干目标功能。
5.根据权利要求1所述的机器人应用程序开发方法，其特征在于，所述获取应用程序的开发需求之前，还包括：
提供用户注册的显示界面；
接收注册过的所述用户的应用程序的开发需求。
6.一种机器人应用程序开发系统，其特征在于，包括：
信息获取模块，用于获取应用程序的开发需求，所述开发需求包括若干目标功能以及所述若干目标功能的执行顺序；
应用程序生成模块，用于从预先存储的多个可视化功能模块中选取分别用于实现所述若干目标功能的若干可视化功能模块，并根据所述若干可视化功能模块以及所述执行顺序，生成所述应用程序。
7.根据权利要求6所述的机器人应用程序开发系统，其特征在于，还包括：机器人仿真模块；所述机器人仿真模块与所述应用程序的接口对接；
所述机器人仿真模块用于通过所述接口调用所述应用程序以控制所述仿真机器人实现所述若干目标功能。
8.根据权利要求7所述的机器人应用程序开发系统，其特征在于，所述开发需求还包括：所述若干目标功能的执行场景；
所述应用程序生成模块还用于获取所述执行场景的三维地图；
所述机器人仿真模块用于扫描所述三维地图得到机器人识别地图，并通过所述接口调用所述应用程序以控制所述仿真机器人在所述机器人识别地图中实现所述若干目标功能。
9.一种机器人应用程序开发装置，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至5中任一所述的机器人应用程序开发方法。
10.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一所述的机器人应用程序开发方法。
技术总结