C# 版上位机二次开发教程

视频教程

我们为您准备了视频教程，可以在这里观看全部知识。

C# 版本上位机二次开发教程

在我们开始之前

我们将在这个教程开发一个具有如下功能的程序：

连接控制器；
让机器人上电；
点动机器人；
让机器人关节插补；
让机器人直线插补；
获取机器人位置；
设置数字输出；
查询数字输出；

这篇教程将分为 3 个章节：

环境准备：当我们要进行上位机二次开发时要准备哪些东西
基础教程：快速开始一个项目

前置知识

在学习使用 C#进行上位机二次开发前，我们默认您已经具备以下知识：

C#语言
工业机器人相关基础知识
Visual Studio 编辑器

如果您不具备以上知识，请不要继续本教程。我们给您推荐以下教程：

环境准备

使用 C#进行上位机二次开发，请在 Windows 系统下使用 Visual Studio 进行。

Visual Studio

我们建议您前往 Visual Studio 官网下载Visual Studio Community 2019版本编辑器，网址如下。

免费的 IDE 和开发人员工具 | Visual Studio Community

安装过程中请注意勾选如下两项：

.NET 桌面开发
使用 C++ 的桌面开发

SDK

进行二次开发也少不了我们提供的 SDK 文件，请点击下面的链接进行下载。

C# SDK

基础教程

项目初始化

在 Visual Studio Community 2019(以下简称 VS)中创建新项目，检索语言-C#，环境-桌面。选择Windows 窗体应用(.NET Framework)；
项目名称可以命名为 csharpdemo，为了方便开发调试，请勾选将解决方案和项目放在同一目录中，点击创建即可；
将 SDK 中提供的Nrc.cs文件放入项目目录中；
右键解决方案资源管理器窗口中的csharpdemo项目名，选择添加-现有项，在弹出来的窗口中选择刚刚放入目录的Nrc.cs文件；
在上面的编译一栏中，选择 Debug、Any CPU，点击启动按钮，会编译出一个空白窗口；
关闭空白窗口后，将 SDK 中依赖目录下的所有文件复制到项目目录的bin/Debug目录下；
项目初始化完毕。

连接控制器

首先在工具箱窗口中拖入一个TextBox控件。如果工具箱窗口消失，请在视图菜单中打开它。在属性窗口中设置 TextBox 控件的属性如下:

Name：ipAddress

再拖入一个Button控件，设置属性如下：

Name：connectButton
Text：连接控制器

选中 Button 控件后，点击属性窗口中闪电图标的事件按钮，双击其中Click，新建按钮的 Click 事件对应的函数connectButton_Click()，其代码如下：

private void connectButton_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            var ip = ipAddress.Text; // 获取ipAddress控件中的值
            if (Nrc.connect_robot(ip)) //调用connect_robot()，返回值为bool
            {
                connectButton.Text = "连接成功";
            }
            else
            {
                connectButton.Text = "连接失败";
            }
        }

这里面使用到了 API 中的connect_robot()，传入了参数 ip。返回值为 bool 类型，true表示连接成功，false表示连接失败。

在这里使用 if 来判断，如果连接成功，则将 connectButton 的显示值变为连接成功，否则变为连接失败。

机器人上电

机器人需要上电后才可以进行点动、运行等操作。

拖入一个Button控件，设置属性如下：

Name：enableButton
Text：机器人上电

新建控件的 Click 事件enableButton_Click()，其代码如下：

private void enableButton_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            if(enableButton.Text == "机器人上电") {
            if (Nrc.servo_power_on()) //调用servo_power_on()
            {
                    enableButton.Text = "机器人下电";
            }
            else
            {
                return;
            }
            }else if(enableButton.Text == "机器人下电")
            {
                Nrc.servo_power_off(); //调用servo_power_off()
            }
        }

这里使用到了 APi 中的servo_power_on()和servo_power_off()。

servo_power_on()返回值为 bool 类型，true表示上电成功，false表示不成功。

这里使用 if 来判断，如果上电成功则将显示字符改变为机器人下电，否则不执行操作。

外面的 if 表示如果按钮的字符为机器人上电，则执行上电操作，如果为机器人下电，则执行下电操作。

机器人下电使用servo_power_off()，没有返回值。

查看轴的当前位置

在点动之前，我们需要先看到轴的当前位置，这样在点动过程中也能看到值的实时变化值。

拖入一个Label控件，设置属性如下：

Name：j1value
Text：无

Text 的无表示当没有获取到值时，默认的显示值为“无”。

定义一个 getPosition()方法，用来获取当前位置

private void getPosition()
{
    var position = new double[] { 0, 0, 0, 0, 0, 0 }; //定义数组变量用来接收位置值，6个轴，所以数组长度为6
    Nrc.get_current_position(position); //调用get_current_position()
    j1value.Text = position[0].ToString(); //需要将double值转换为string才能在label中显示
}

这里使用了get_current_position()，根据 API 文档我们看到需要传入一个数组变量来接收位置值。由于机器人有 6 个轴，我们定义了一个长度为 6 的数组变量。

下面需要使用定时器功能，用来每隔一段时间获取一次当前位置值。

在Form1类中定义一个定时器 getPositionTimer

static System.Windows.Forms.Timer getPositionTimer = new System.Windows.Forms.Timer();

我们需要在控制器连接成功后才可以开始获取，所以修改 connectButton 的 Click 事件函数如下：

private void connectButton_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            var ip = ipAddress.Text;
            if (Nrc.connect_robot(ip))
            {
                connectButton.Text = "连接成功";
                //设置定时器每隔一段时间执行函数handleGetPositionTimer()
                getPositionTimer.Tick += new EventHandler(handleGetPositionTimer)//定时器，每500ms执行一次handleGetPositionTimer
                getPositionTimer.Interval = 500; //500ms
                getPositionTimer.Start();
            }
            else
            {
                connectButton.Text = "连接失败";
            }
        }

这里我们将定时器绑定了handleGetPositionTimer这个方法，每隔 500ms 执行一次。所以我们需要定义一下：

// 注意要传入参数 Object myObject,EventArgs myEventArgs
private void handleGetPositionTimer(Object myObject,EventArgs myEventArgs)
{
    getPosition();
}

这样，连接控制器后，每隔 500ms，就会执行一次handleGetPositionTimer()方法，也就是会执行一次getPosition()，将当前位置中的 1 轴的值放在j1value这个 Label 中显示出来。

反方向点动按钮

下面我们制作点动按钮。

拖入一个Button控件，设置属性如下：

Name：j1re
Text：1 轴 -

点动需要每 200ms 调用一次，否则系统会判定为连接断开，机器人停止。所以点动也需要使用定时器功能。在Form1类中定义一个定时器 jogTimer

static System.Timers.Timer jogTimer = new System.Timers.Timer();

由于点动是一个过程，不能使用 Click 事件，所以新建控件MouseDown（鼠标按下后）事件的函数，代码如下：

private void j1re_MouseDown(object sender, MouseEventArgs e) // 鼠标按下时
{
    jogTimer.Elapsed += new ElapsedEventHandler((ss, ee) => jogging(ss, ee, 1, false)); //点动，false表示反方向
    jogTimer.Interval = 200;//点动需要200毫秒发一次，否则会判断中断点动
    jogTimer.Start();
}

这里定时器每隔 200ms 会执行一次jogging()方法，并传入了 1、false 两个参数，分别表示 1 轴，反方向。

我们需要定义jogging()方法如下

private void jogging(Object source,ElapsedEventArgs e,int axis,bool direction)
{
    Nrc.start_jogging(axis, direction);
}

这里调用了start_jogging()，传入的两个参数分别表示轴和方向，方向使用 bool 类型表示，true 表示正方向，false 表示反方向。

我们还需要新建 j1re 控件的MouseUp*(鼠标抬起)事件的函数j1re_MouseUp()，代码如下：

private void j1re_MouseUp(object sender, MouseEventArgs e) //鼠标抬起时
{
    jogTimer.Stop();
    Nrc.stop_jogging(1); //停止点动1轴
}

这里有两步操作，停止 jogTimer 定时器，不再调用start_jogging()，然后调用stop_jogging()，传入参数 1，表示停止点动 1 轴。

为了防止鼠标按下时离开按钮机器人还在动，可以再新建 j1re 控件的MouseLeave(鼠标离开)事件的函数j1re_MouseLeave()，其内容与j1re_MouseUp()相同，代码如下：

private void j1re_MouseLeave(object sender, EventArgs e) //鼠标按下的同时离开
{
    jogTimer.Stop();
    Nrc.stop_jogging(1);
}

现在可以点击上面的启动按钮调试一下，在输入框中输入 IP 地址，点击连接控制器，显示连接成功后，点击机器人上电按钮，按钮变为了机器人下电，这时点击 1 轴 -，如果数值在减少，松开后数值停止改变，恭喜你成功了！

正方向点动按钮

再拖入一个Button控件，修改属性如下：

Name：j1po
Text：1 轴 +

它的MouseDown事件函数代码如下：

private void j1po_MouseDown(object sender, MouseEventArgs e) // 鼠标按下时
{
    jogTimer.Elapsed += new ElapsedEventHandler((ss, ee) => jogging(ss, ee, 1, true)); //点动，false表示反方向
    jogTimer.Interval = 200;//点动需要200毫秒发一次，否则会判断中断点动
    jogTimer.Start();
}

可以看到它和j1po_MouseDown()仅仅传给jogging()方法的参数，从false变为了true，表示正向运动。

j1po 控件的MouseUp和MouseLeave事件函数内容与 j1re 相同，在此不做赘述。

关节插补按钮

下面我们制作关节插补和直线插补的功能。选择坐标系，设置好速度、1-6 轴的值后，点击关节插补按钮，机器人做关节插补运动到设置的目标值。点击直线插补按钮，机器人做直线插补运动到设置的目标值。

首先拖入一个ComboBox控件，用来选择坐标系，设置属性如下：

Name：coordBox

然后右键控件，点击编辑项，在其中写入四个坐标系，每个坐标系一行：

关节坐标
直角坐标
工具坐标
用户坐标

拖入 7 个TextBox控件，分别用来填写运行速度和 1-6 轴的目标值。分别设置它们的Name属性值如下：

speed
pos1
pos2
pos3
pos4
pos5
pos6

拖入 8 个Label控件，分别与 ComboBox 和 7 个 TextBox 控件对齐，分别设置它们的 Text 属性如下：

坐标系
速度
1 轴
2 轴
3 轴
4 轴
5 轴
6 轴

拖入一个Button控件，设置属性如下：

Name：movjButton
Text：关节插补

新建 movjButton 的Click事件函数movjButton_Click()，代码如下

private void movjButton_Click(object sender, EventArgs e)
{
    // pos1.text是个string，要转成double
    var pos = new double[] { Convert.ToDouble(pos1.Text), Convert.ToDouble(pos2.Text), Convert.ToDouble(pos3.Text), Convert.ToDouble(pos4.Text), Convert.ToDouble(pos5.Text), Convert.ToDouble(pos6.Text) };
    //速度要转成int
    //坐标系0-关节，1-直角，2-工具，3-用户，这里的selectedIndex和定义的数字正好相等
    Nrc.robot_movj(pos,Convert.ToInt32(speed.Text),coordBox.SelectedIndex);
}

这里调用了robot_movj()，需要传入 3 个参数-位置、速度、坐标系，分别为 double[]、int、int 类型。

首先我们定义一个 pos 数组变量，它的值为 pos1-pos6 输入框(TextBox)的值，但是由于 TextBox 控件返回的是 string 类型，所以我们需要使用Convert.ToDouble()方法来将 string 转换为 double 类型存入数组，然后传入robot_movj()。

使用Convert.ToInt32()方法将 speed 输入框的值转换为 int，传入robot_movj()，速度针对关节插补和直线插补的含义不同

直线插补：毫米每秒，1-9999
关节插补：关节最大速度的百分比，1-100

根据 ComboBox 的特征，我们选中下拉框中第 1-n 项时，其传回的 SelectedIndex 值为 0-(n-1)。而我们定义的坐标系也正好为 0-关节，1-直角，2-工具，3-用户。所以我们直接将 coordBox 控件的SelectedIndex值传入robot_movj()。

这样关节插补的按钮就制作完成了。

下面我们在 j1value 这个 Label 控件下面新拖入 5 个 Label 控件，分别表示 2-6 轴的值，分别设置其 Name 属性为 j2value-j6value，修改getPosition()代码如下：

private void getPosition()
{
    var position = new double[] { 0, 0, 0, 0, 0, 0 };
    Nrc.get_current_position(position);
    j1value.Text = position[0].ToString();
    j2value.Text = position[1].ToString();
    j3value.Text = position[2].ToString();
    j4value.Text = position[3].ToString();
    j5value.Text = position[4].ToString();
    j6value.Text = position[5].ToString();
}

点击启动按钮进行调试，机器人上电后，选择关节坐标系，速度填写 20，1 轴-6 轴分别填写 10,20,30,40,50,60，点击关节插补按钮。如果 j1value-j6value 控件显示机器人正在向目标值运动，并最终到达目标值，那么恭喜你，成功制作了关节插补功能！

直线插补按钮

直线插补与关节插补按钮的功能相同。我们拖入一个Button控件，设置其属性如下：

Name：movlButton
Text：直线插补

新建其 Click 事件函数movlButton_Click()，代码如下

private void movlButton_Click(object sender, EventArgs e)
{
    // pos1.text是个string，要转成double
    var pos = new double[] { Convert.ToDouble(pos1.Text), Convert.ToDouble(pos2.Text), Convert.ToDouble(pos3.Text), Convert.ToDouble(pos4.Text), Convert.ToDouble(pos5.Text), Convert.ToDouble(pos6.Text) };
    //速度要转成int
    //坐标系0-关节，1-直角，2-工具，3-用户，这里的selectedIndex和定义的数字正好相等
    Nrc.robot_movl(pos, Convert.ToInt32(speed.Text), coordBox.SelectedIndex);
}

可以看到，和关节插补按钮仅仅是调用的 API 不同，改为调用robot_movl()，传入的参数相同。

获取数字输出

获取数字输出的值，我们建议使用CheckBox控件，这样在查看输出值的过程中，也可以通过勾选来设置输出值。

拖入一个CheckBox控件来查看数字输出端口 1 的值，设置属性如下：

Name：dout1
Text：DOUT 1

然后我们定义一个getDout()方法，用来获取当前数字输出的值：

private void getDout()
{
    var dou = new double[16];
    Nrc.get_dout(dou);
    dout1.Checked = toBool(dou[0]);
}

这里用到了get_dout()，需要传入一个 double 数组变量来接收每个端口输出值，我们使用的 IO 板有 16 个输出端口，所以数组长度为 16。这里每个端口会有 3 种值

-1 - 没有 IO 板
0 - 输出低电平
1 - 输出高电平

由于 CheckBox 控件勾选和未勾选的状态为 bool 类型，我们需要自己定义一个toBool()方法将值从 double 转换为 bool 类型：

private bool toBool(double value)
{
    if(value == 0 || value == -1)
    {
        return false;
    }
    else
    {
        return true;
    }
}

然后可以在连接成功的地方调用getDout()，因为输出状态不会由于外部环境改变，所以不需要实时获取。

设置数字输出

定义setDout()方法来设置输出值，传入两个 int 类型的值，port、value：

private void setDout(int port,int value)
{
    Nrc.set_dout(port, value);
}

这里使用了set_dout()，需要传入两个 int 类型的值，分别为端口号和输出值，输出值 0 表示低电平，1 表示高电平。将 port 和 value 传入。

新建 dout1 控件的CheckedChanged(改变勾选)事件函数dout1_CheckedChanged()，代码如下

private void dout1_CheckedChanged(object sender, EventArgs e)
{
    if (dout1.Checked)
    {
        setDout(1, 1);
    }
    else
    {
        setDout(1, 0);
    }
}

使用 if 来判断，如果勾选框状态为true，也就是勾选状态，那么设置端口 1 的值为高电平，否则设置端口 1 的值为低电平。

初期完成！

那么到此为止，我们的项目已经大致完成！现在 Form1.cs 的代码如下

using NbtRobot;
using System;
using System.Timers;
using System.Windows.Forms;

namespace csharpdemo
{
    public partial class Form1 : Form
    {
        static System.Windows.Forms.Timer getPositionTimer = new System.Windows.Forms.Timer();
        static System.Timers.Timer jogTimer = new System.Timers.Timer();
        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
        }
        private void connectButton_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            var ip = ipAddress.Text;
            if (Nrc.connect_robot(ip))
            {
                connectButton.Text = "连接成功";
                getDout();
                getPositionTimer.Tick += new EventHandler(handleGetPositionTimer); //定时器，每500ms执行一次handleGetPositionTimer
                getPositionTimer.Interval = 500; //500ms
                getPositionTimer.Start();
            }
            else
            {
                connectButton.Text = "连接失败";
            }
        }
        private void handleGetPositionTimer(Object myObject,EventArgs myEventArgs)
        {
            getPosition();
        }
        private bool toBool(double value)
        {
            if(value == 0 || value == -1)
            {
                return false;
            }
            else
            {
                return true;
            }
        }
        private void getDout()
        {
            var dou = new double[16];
            Nrc.get_dout(dou);
            dout1.Checked = toBool(dou[0]);
        }
        private void setDout(int port,int value)
        {
            Nrc.set_dout(port, value);
        }
        private void getPosition()
        {
            var position = new double[] { 0, 0, 0, 0, 0, 0 };
            Nrc.get_current_position(position);
            j1value.Text = position[0].ToString();
            j2value.Text = position[1].ToString();
            j3value.Text = position[2].ToString();
            j4value.Text = position[3].ToString();
            j5value.Text = position[4].ToString();
            j6value.Text = position[5].ToString();
        }
        private void enableButton_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            if(enableButton.Text == "机器人上电") {
            if (Nrc.servo_power_on())
            {
                    enableButton.Text = "机器人下电";
            }
            else
            {
                return;
            }
            }else if(enableButton.Text == "机器人下电")
            {
                Nrc.servo_power_off();
            }
        }
        private void jogging(Object source,ElapsedEventArgs e,int axis,bool direction)
        {
            Nrc.start_jogging(axis, direction);
        }
        private void j1re_MouseDown(object sender, MouseEventArgs e) // 鼠标按下时
        {
            jogTimer.Elapsed += new ElapsedEventHandler((s, ee) => jogging(s, ee, 1, false)); //点动，false表示反方向
            jogTimer.Interval = 200;//点动需要200毫秒发一次，否则会判断中断点动
            jogTimer.Start();
        }

        private void j1re_MouseUp(object sender, MouseEventArgs e) //鼠标抬起时
        {
            jogTimer.Stop();
            Nrc.stop_jogging(1); //停止点动1轴
        }

        private void j1re_MouseLeave(object sender, EventArgs e) //鼠标按下的同时离开
        {
            jogTimer.Stop();
            Nrc.stop_jogging(1);
        }

        private void j1po_MouseDown(object sender, MouseEventArgs e)
        {
            jogTimer.Elapsed += new ElapsedEventHandler((s, ee) => jogging(s, ee, 1, true)); //点动，true表示正方向
            jogTimer.Interval = 200;//点动需要200毫秒发一次，否则会判断中断点动
            jogTimer.Start();
        }

        private void j1po_MouseLeave(object sender, EventArgs e)
        {
            jogTimer.Stop();
            Nrc.stop_jogging(1);
        }

        private void j1po_MouseUp(object sender, MouseEventArgs e)
        {
            jogTimer.Stop();
            Nrc.stop_jogging(1);
        }

        private void movjButton_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            // pos1.text是个string，要转成double
            var pos = new double[] { Convert.ToDouble(pos1.Text), Convert.ToDouble(pos2.Text), Convert.ToDouble(pos3.Text), Convert.ToDouble(pos4.Text), Convert.ToDouble(pos5.Text), Convert.ToDouble(pos6.Text) };
            //速度要转成int
            //坐标系0-关节，1-直角，2-工具，3-用户，这里的selectedIndex和定义的数字正好相等
            Nrc.robot_movj(pos,Convert.ToInt32(speed.Text),coordBox.SelectedIndex);
        }

        private void movlButton_Click(object sender, EventArgs e)
        {
                // pos1.text是个string，要转成double
                var pos = new double[] { Convert.ToDouble(pos1.Text), Convert.ToDouble(pos2.Text), Convert.ToDouble(pos3.Text), Convert.ToDouble(pos4.Text), Convert.ToDouble(pos5.Text), Convert.ToDouble(pos6.Text) };
                //速度要转成int
                //坐标系0-关节，1-直角，2-工具，3-用户，这里的selectedIndex和定义的数字正好相等
                Nrc.robot_movl(pos, Convert.ToInt32(speed.Text), coordBox.SelectedIndex);
        }

        private void dout1_CheckedChanged(object sender, EventArgs e)
        {
            if (dout1.Checked)
            {
                setDout(1, 1);
            }
            else
            {
                setDout(1, 0);
            }
        }
    }
}

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