机器人是二十世纪人类最伟大的发明之一，随着机器人逐渐向大众普及，教育、娱乐领域已经成为了机器人研究的热点之一，它将娱乐和科技创造融合起来，引领到当前最为活跃的前沿科技领域，形成巨大的市场感召力。由于在教育、娱乐领域使用的机器人，主要是面向普通人甚至是儿童，他们普遍缺乏甚至没有专业的计算机知识，更不懂程序设计语言，如何提供一种有效的设计与实现机器人控制程序的编程环境，就显得尤为重要了。因此，采用图形化编程的机器人控制系统设计软件的出现，给传统的机器人控制软件设计带来了变革。这种设计软件的思想是基于图形化编程语言的，将与机器人控制相关的编程命令分别以特定的图形符号表示，用户面对的不再是繁琐的程序语句。本文所研究的基于图形化编程的机器人专用软件研究系统(GR4S)就是用图形化的编程语言进行机器人控制程序的设计和实现，用户只需选择相应的功能图元，用连线将其连接，完成程序设计，GR4S将自动生成相应的目标代码框架，并且对系统的任何修改都可基于图形化设计界面进行；而且，GR4S针对用户掌握相关知识的不同，提供了不同水平等级的编程方式。这种技术使得机器人控制程序的设计和实现变得直观、易学、易行。在具体实现图元及连线的过程中，采用了面向对象设计方法，为用户设计自己所需的机器人对象提供了平台；GR4S是基于结构化的数据流的编程方式，结合图形化编程语言的特点，在编译器的实现技术上，采用了层次化的编译思想及伪代码技术，设计出了基于API函数的编译系统；为了方便此系统在不同控制平台的移植，引入了虚拟机技术，并将LeJOS移植到机器人的控制系统。