PythonプログラマのためのEusLisp入門

PythonプログラマのためのEusLisp入門#

概要#

EusLispはPythonに慣れたプログラマにとって，括弧が多く見慣れない構文に戸惑うかもしれないが，基本的な対応関係を理解すれば，比較的短時間で習得できる．

本ページでは，Pythonの知識を前提として，EusLispの構文と考え方を解説する．

基本的な構文対応#

概念	Python	EusLisp	説明
関数呼び出し	`jedy_init()`	`(jedy-init)`	関数名を括弧で囲み，括弧の前に配置
変数代入	`a = 1`	`(setq a 1)`	`setq`を使用して代入
メソッド呼び出し	`ri.servo_off_all()`	`(send ri :servo-off-all)`	`send`でオブジェクトにメソッドを送信
引数付きメソッド	`ri.go_velocity(0.1, 0, 0)`	`(send ri :go-velocity 0.1 0 0)`	引数をカンマなしで列挙
リスト/配列	`[0, 0, 0, 0, 0, 0]`	`#f(0 0 0 0 0 0)`	`#f`は浮動小数点数ベクトル
入れ子の関数	`jedy.inverse_kinematics(make_coords(pos=[370, 0, 150]))`	`(send jedy :inverse-kinematics (make-coords :pos #f(370 0 150)))`	内側から外側へ評価される

1. 関数呼び出し#

Python:

jedy_init()
print("Hello")
max(10, 20)

EusLisp:

(jedy-init)
(print "Hello")
(max 10 20)

ポイント:

EusLispでは，関数名を括弧の内側に書く（前置記法）
引数はカンマなしで列挙する
関数名にはハイフン（-）を使用する（Pythonのアンダースコア_に相当）

2. 変数代入#

Python:

a = 1
name = "robot"
position = [100, 200, 300]

EusLisp:

(setq a 1)
(setq name "robot")
(setq position #f(100 200 300))

ポイント:

setq（set quote）を使用して変数に値を代入する
文字列はダブルクォートで囲む（Pythonと同じ）
ベクトルは#f(...)で表現する

3. メソッド呼び出し#

Python:

ri.servo_off_all()
ri.angle_vector([0, 0, 0, 0])
jedy.reset_pose()

EusLisp:

(send *ri* :servo-off-all)
(send *ri* :angle-vector #f(0 0 0 0))
(send *jedy* :reset-pose)

ポイント:

send関数を使用してオブジェクトにメッセージを送る
メソッド名は:method-nameのようにコロンで始まるキーワードシンボル
オブジェクトが第一引数，メソッド名が第二引数，その後に引数を続ける

4. 引数付きメソッド#

Python:

ri.go_velocity(0.1, 0, 0)
ri.angle_vector([10, 20, 30], 3000)
jedy.move_to(x=100, y=200, z=300)

EusLisp:

(send *ri* :go-velocity 0.1 0 0)
(send *ri* :angle-vector #f(10 20 30) 3000)
(send *jedy* :move-to :x 100 :y 200 :z 300)

ポイント:

位置引数はカンマなしで列挙
キーワード引数は:keyword valueのように記述
Pythonのfunc(a, b, c=10)は，EusLispで(func a b :c 10)に相当

5. リスト・配列・ベクトル#

Python:

# リスト
my_list = [1, 2, 3, 4, 5]
# NumPy配列
import numpy as np
my_array = np.array([1.0, 2.0, 3.0])

EusLisp:

;; リスト
(setq my-list (list 1 2 3 4 5))
;; または
(setq my-list '(1 2 3 4 5))

;; 浮動小数点数ベクトル
(setq my-vector #f(1.0 2.0 3.0))
;; 整数ベクトル
(setq my-int-vector #i(1 2 3))

ポイント:

#f(...)は浮動小数点数ベクトル（float vector）
#i(...)は整数ベクトル（integer vector）
'(...)はリスト（クォートされたリスト）
(list ...)もリストを作成する

6. 関数の入れ子（ネスト）#

Python:

jedy.inverse_kinematics(
    make_coords(pos=[370, 0, 150])
)

result = math.sqrt(abs(x - y))

EusLisp:

(send *jedy* :inverse-kinematics
      (make-coords :pos #f(370 0 150)))

(setq result (sqrt (abs (- x y))))

ポイント:

EusLispでは，内側の式から外側へ順に評価される
(- x y)が最初に評価され，その結果にabsが適用され，最後にsqrtが適用される
Pythonの関数合成f(g(h(x)))は，EusLispで(f (g (h x)))となる

演算子#

算術演算#

Python:

a + b
a - b
a * b
a / b
a ** b  # べき乗

EusLisp:

(+ a b)
(- a b)
(* a b)
(/ a b)
(expt a b)  ;; べき乗

比較演算#

Python:

a == b
a != b
a < b
a > b
a <= b
a >= b

EusLisp:

(= a b)
(/= a b)
(< a b)
(> a b)
(<= a b)
(>= a b)

論理演算#

Python:

a and b
a or b
not a

EusLisp:

(and a b)
(or a b)
(not a)

制御構造#

条件分岐（if文）#

Python:

if x > 0:
    print("positive")
else:
    print("non-positive")

EusLisp:

(if (> x 0)
    (print "positive")
  (print "non-positive"))

多分岐（if-elif-else / cond）:

Python:

if x > 0:
    result = "positive"
elif x < 0:
    result = "negative"
else:
    result = "zero"

EusLisp:

(cond
 ((> x 0) (setq result "positive"))
 ((< x 0) (setq result "negative"))
 (t (setq result "zero")))

ループ（for文）#

Python:

for i in range(10):
    print(i)

for item in my_list:
    print(item)

EusLisp:

;; カウンタループ
(dotimes (i 10)
  (print i))

;; リストの各要素に対するループ
(dolist (item my-list)
  (print item))

while文#

Python:

while x < 100:
    x = x + 1
    print(x)

EusLisp:

(while (< x 100)
  (setq x (+ x 1))
  (print x))

EusLisp特有の重要な概念#

1. グローバル変数の命名規則#

EusLispでは，グローバル変数を*variable*のようにアスタリスクで囲む慣習がある．

(setq *ri* (instance robot-interface :init))  ;; グローバル変数
(setq *jedy* (jedy))                           ;; グローバル変数
(setq local-var 10)                            ;; ローカル変数

2. コメント#

Python:

# これはコメント
x = 10  # 行末コメント

EusLisp:

;; これはコメント
(setq x 10)  ;; 行末コメント

セミコロン2つ（;;）が一般的
セミコロン1つ（;）も使用可能

3. クォート（Quote）#

EusLispでは，リストをそのまま評価せずにデータとして扱いたい場合，クォート（'）を使用する．

;; クォートなし（関数として評価される）
(setq result (list 1 2 3))  ;; list関数を呼び出す

;; クォートあり（データとして扱う）
(setq result '(1 2 3))       ;; リストそのものを代入

4. float-vector（計算可能なベクトル）#

#f(...)は読み取り専用のベクトルである．計算結果を格納したい場合はfloat-vectorを使用する．

;; 読み取り専用
(setq v1 #f(1.0 2.0 3.0))

;; 計算可能なベクトル
(setq v2 (float-vector 1.0 2.0 3.0))
(setq v3 (float-vector (+ 1.0 2.0) (* 2.0 3.0) (/ 10.0 2.0)))
;; => #f(3.0 6.0 5.0)

5. send-allとmapcar#

複数のオブジェクトに同じ操作を行う場合の便利な関数．

Python:

# リスト内包表記
names = [joint.name for joint in joints]

# map関数
lengths = list(map(len, strings))

EusLisp:

;; send-all: 全てのオブジェクトに同じメソッドを送る
(setq names (send-all joints :name))

;; mapcar: 全ての要素に同じ関数を適用
(setq lengths (mapcar #'length strings))

実践例：ロボット制御#

以下に，ロボット制御における典型的なPythonコードとEusLispコードの対比を示す．

ロボットの初期化と姿勢制御#

Python（仮想的な例）:

# ロボット初期化
ri = RobotInterface()
jedy = JedyModel()

# リセット姿勢にセット
jedy.reset_pose()

# ビューワ更新
viewer.draw_objects()

# 実機に送信（4秒かけて移動）
ri.angle_vector(jedy.angle_vector(), 4000)

EusLisp:

;; ロボット初期化
(jedy-init)  ;; *ri*と*jedy*を自動生成

;; リセット姿勢にセット
(send *jedy* :reset-pose)

;; ビューワ更新
(send *irtviewer* :draw-objects)

;; 実機に送信（4秒かけて移動）
(send *ri* :angle-vector (send *jedy* :angle-vector) 4000)

逆運動学を使った手先位置制御#

Python（仮想的な例）:

# 目標座標を作成
target = make_coords(pos=[370, 0, 150])

# 逆運動学を実行
jedy.inverse_kinematics(target, arm="larm")

# 実機に送信
ri.angle_vector(jedy.angle_vector(), 3000)

EusLisp:

;; 目標座標を作成
(setq target (make-coords :pos #f(370 0 150)))

;; 逆運動学を実行
(send *jedy* :larm :inverse-kinematics target)

;; 実機に送信
(send *ri* :angle-vector (send *jedy* :angle-vector) 3000)

関節名の取得とサーボON#

Python（仮想的な例）:

# 関節名のリストを取得
joint_names = [joint.name for joint in jedy.joint_list()]

# 特定の関節のみサーボON
ri.servo_on(names=["head_joint0", "head_joint1"])

EusLisp:

;; 関節名のリストを取得
(setq joint-names (send-all (send *jedy* :joint-list) :name))

;; 特定の関節のみサーボON
(send *ri* :servo-on :names (list "head_joint0" "head_joint1"))

まとめ#

EusLispとPythonの主な違いをまとめると以下のようになる：

項目	Python	EusLisp
記法	中置記法（infix）	前置記法（prefix）
関数呼び出し	`func(a, b)`	`(func a b)`
メソッド呼び出し	`obj.method(a)`	`(send obj :method a)`
演算子	`a + b`	`(+ a b)`
代入	`a = 1`	`(setq a 1)`
配列/ベクトル	`[1, 2, 3]`	`#f(1 2 3)`
コメント	`#`	`;;`
括弧の意味	関数呼び出し，タプル，優先順位	すべての式の境界

EusLispは一見複雑に見えるが，以下の3つのルールを理解すれば読み書きできるようになる：

すべての式は括弧で囲まれる
関数名（または演算子）が最初に来る
引数はスペースで区切られる

慣れるまでは，Pythonの構文をEusLispに変換する練習をすると良い．括弧の対応に注意しながらコードを読み書きすることで，徐々にLisp的な思考に慣れていくことができる．

参考資料#

roseus効率的な作業方法 - roseusの実行環境とコマンド履歴の使い方
EusLispの逆運動学 - ロボットアームの逆運動学計算
IRTビューワ操作方法 - 3Dビューワの使い方

PythonプログラマのためのEusLisp入門

目次

PythonプログラマのためのEusLisp入門#

概要#

基本的な構文対応#

1. 関数呼び出し#

2. 変数代入#

3. メソッド呼び出し#

4. 引数付きメソッド#

5. リスト・配列・ベクトル#

6. 関数の入れ子（ネスト）#

演算子#

算術演算#

比較演算#

論理演算#

制御構造#

条件分岐（if文）#

ループ（for文）#

while文#

EusLisp特有の重要な概念#

1. グローバル変数の命名規則#

2. コメント#

3. クォート（Quote）#

4. float-vector（計算可能なベクトル）#

5. send-allとmapcar#

実践例：ロボット制御#

ロボットの初期化と姿勢制御#

逆運動学を使った手先位置制御#

関節名の取得とサーボON#

まとめ#

参考資料#