Программное обеспечение для роботов и лучший язык программирования для робототехники

Программное обеспечение робота используется для выполнения автономных задач. Это набор закодированных команд или инструкций, которые сообщают механическому устройству и электронной системе, вместе известной как робот , какие задачи выполнять. Было предложено выполнить множество программных систем и фреймворков. программировать роботов проще.

Программное обеспечение для промышленных роботов

Программное обеспечение робота способно разрабатывать интеллектуальные механические устройства. Наиболее распространенные задачи включают петли обратной связи, управление, поиск пути, фильтрацию данных, обнаружение и совместное использование данных, хотя многие программы предназначены для манипулирования данными и просмотра результата на экране. , Программное обеспечение робота предназначено для манипулирования объектами или инструментами в реальном мире.

Программное обеспечение промышленного робота состоит из объектов данных и списков инструкций, известных как поток программы (список инструкций). Данные и программа находятся в отдельных разделах памяти контроллера робота. Вы можете изменять данные без изменения программы и т. Д. И наоборот, программное обеспечение для роботов может создавать роботизированные приложения, которые помогают или развлекают людей. Приложения содержат программное обеспечение для управления и управления задачами.

Вы можете изучить теорию управления автономным роботом. Это поможет вам создать симулятор, который позволит вам практиковать теорию управления на простом мобильном роботе . Робот может угадать состояние реального мира на основе измерений, возвращаемых его датчиками. Он может измениться. состояние реального мира посредством применения его управляющих сигналов. Каждый робот имеет разные возможности и особенности управления.

Программное обеспечение для роботов

Итак, одним из первых шагов в проектировании управления является создание абстракции реального мира, известной как модель, с помощью которой можно интерпретировать показания датчиков и принимать решения . Робот может быть автономным мобильным роботом. Итак, он будет свободно перемещаться и в пространстве, и это будет происходить под его собственным контролем. В отличие от робота RC (который не является автономным) или заводского робота-манипулятора (который не является мобильным).

Есть много разных способов, которыми робот может быть оборудован для мониторинга окружающей среды. Они могут содержать что угодно, от датчиков приближения, датчиков освещенности, бамперов, камер и т. Д. Роботы могут связываться с внешними датчиками, которые дают ему информацию, которую сам робот не может наблюдать напрямую .

Лучший язык программирования для робототехники

Мы вкладываем много времени и усилий в изучение новых языков программирования. Если вы новый робототехник , вы хотите изучить языки программирования, которые будут полезны для вашей карьеры, в мире для программирования используются многие языки программирования. микроконтроллеров. Их слишком много, чтобы их изучать. Каждый язык имеет разные преимущества для робототехники .

Робототехникам следует развивать мышление программирования, а не владеть одним конкретным языком, на самом деле не имеет значения, какой язык программирования вы изучаете первым. Каждый язык развивает ваши навыки с помощью мышления программирования и облегчает изучение любого нового языка, Программирование ваш робот — это последний шаг в создании робота , когда вы выбрали исполнительные механизмы, электронику, датчики и многое другое.

C / C ++

C / C ++ — один из самых популярных языков , C предоставляет высокоуровневую функциональность, сохраняя при этом хороший низкоуровневый контроль, Java более современна, чем C, и предоставляет множество функций безопасности в ущерб низкоуровневому контролю.

Многие люди согласны с тем, что C и C ++ являются хорошей отправной точкой для новых робототехников, потому что многие аппаратные библиотеки используют эти языки, они позволяют взаимодействовать с низкоуровневым оборудованием, обеспечивают производительность в реальном времени и являются очень зрелым программированием. языков , C / C ++ — язык программирования номер 1 в робототехнике .

Поскольку у языка гораздо больше функциональных возможностей, вы будете использовать C ++ больше, чем C , C ++ является расширением C , может быть полезно сначала изучить хотя бы немного C , поэтому вы можете узнать это, когда найдете Аппаратные библиотеки, написанные на C , C / C ++ , не так просты в использовании, как Python или MATLAB.

Это может занять гораздо больше времени , чтобы реализовать ту же функциональность с использованием C & это потребует много больше строк кода , хотя, как и робототехники очень зависит от производительности в реальном времени, C и C ++ являются ближе всего , что в робототехники га Ve к быть стандартным языком.

Python

Самое главное — найти язык, который кажется вам естественным и подходит для вашего роботизированного оборудования. Вам нужен язык, который позволит вам быстро и легко разрабатывать программы, чтобы вы могли больше сосредоточиться на разработке функциональности. Итак, у вас есть сначала изучить Python .

Python — превосходный простой язык для изучения и чрезвычайно мощный благодаря множеству легкодоступных библиотек. Вы можете создавать пригодный для использования код на Python так же быстро, как и печатать. После того, как вы достаточно хорошо освоили язык Python ,вам нужно изучить C , за которым следует C ++ , он понадобится вам для взаимодействия с огромным большинствомдрайверов оборудованиядляроботов.

Python (ая C ++ ) являются двумя основными языками программирования нашли в ROS, таких как Java , Существует огромный всплеск ое Python впоследние годыособенно в робототехнике , это интерпретируемый язык,премьерфокус языка простота использования. В отличие от Java , Python не требуетмножества обычных вещей, которые отнимают время при программировании , таких как определение и приведение типов переменных.

Мы можем использовать гораздо больше Python в робототехнике , Python обеспечивает простые привязки с кодом C / C ++ , производительность тяжелых частей кода может быть реализована на этих языках, чтобы избежать потери производительности, многие электронные устройства поддерживают Python вне -коробка .

Джава

Некоторые степени по информатике преподают Java студентам в качестве первого языка программирования , Java скрывает от программиста базовую функциональность памяти , что упрощает программирование, чем, скажем, C  , но это означает, что вы меньше понимаете, что это такое. на самом деле делает с вашим кодом.

Когда вы приходите к робототехнике из информатики (а многие люди так и поступают, особенно в исследованиях), вы, вероятно, выучили Java. Как и C # и MATLAB, Java является интерпретируемым языком, что означает, что он не компилируется в Машинный код .

Java Virtual Machine интерпретирует инструкцию во время выполнения, теория для использования Java является то , что вы можете использовать один и тот же код на разных машинах, благодаря виртуальной машине Java, ой это не всегда работает и может привести код работать медленно. Хотя Java довольно популярна в некоторых областях робототехники , она может вам понадобиться.

C + /. NET

C + — это проприетарный язык программирования, предлагаемый Microsoft, C # / .NET включен в основном из-за Microsoft Robotics Developer Studio, которая использует его в качестве основного языка. Если вы собираетесь использовать эту систему, у вас будет Чтобы использовать C #,однако сначала изучение C / C ++ может быть хорошим вариантом для долгосрочного развития ваших навыков программирования. .NET / C # используется для разработки приложений в Visual Studio.

MATLAB

Существует очень популярный набор инструментов Robotics Toolbox для MATLAB. Некоторые люди разработали целые системы робототехники, используя только MATLAB. Если вы хотите анализировать данные, создавать расширенные графики или внедрять системы управления, вы захотите изучить MATLAB, MATLAB и его родственников с открытым исходным кодом. такие как Octave, очень популярны среди некоторых инженеров-робототехников для анализа данных и разработки систем управления.

БАЗОВЫЙ / Паскаль

BASIC и Pascal являются основой для многих языков промышленных роботов, и они были двумя из первых языков программирования , Basic — одним из первых широко используемых языков программирования , он все еще используется некоторыми микроконтроллерами (Basic Micro, BasicX, Parallax) для в образовательных роботов   .

BASIC был разработан для начинающих, он означает универсальный код символьных инструкций для начинающих, что делает его довольно простым языком для начала, язык Pascal представляет такие конструкции, как указатели, что делает его хорошей ступенькой от BASIC к более сложный язык, и он был разработан для поощрения хороших практик программирования.

В наши дни оба языка немного устарели, чтобы быть удобными для повседневного использования, однако их может быть полезно изучить, если вы собираетесь выполнять много низкоуровневого кодирования или хотите познакомиться с другими языками промышленных роботов.   .

Почти каждый робот производитель час , как разработали свой собственный фирменный язык программирования робота , который был одной из проблем в промышленной робототехники , Вы можете ознакомиться с некоторыми из них learnin г Паскаль, хотя, вы все равно придется учиться новый язык каждый раз, когда вы начинаете использовать нового робота .

LISP

LISP не так широко используется, как многие другие языки программирования , это второй старейший язык программирования в мире (FORTRAN старше, но только на год), он по-прежнему очень важен в программировании искусственного интеллекта, части ROS написаны на LISP, хотя вам не нужно знать его, чтобы использовать ROS.

Параметры программирования , такие как ROS Industrial начали предлагать более стандартизированные параметры для программистов, хотя, если вы техник, вы , скорее всего, придется использовать производитель язык .

Языки описания оборудования (HDL)

Языки описания аппаратного обеспечения используются для программирования программируемых вентильных матриц (ПЛИС), поэтому они хорошо знакомы некоторым робототехникам, ПЛИС позволяют разрабатывать электронное оборудование без необходимости изготовления кремниевого чипа, что делает их более быстрым и простым вариантом для некоторые разработки. Эти языки представляют собой программный способ описания электроники.

Вы никогда не можете использовать HDL. Если вы не прототипируете электронику , вы должны знать, что они существуют, поскольку они отличаются от других языков программирования , все операции выполняются параллельно, а не последовательно, как с процессором. на основе языков.

Обработка (Arduino) вариант из C ++ , который содержит некоторые упрощения , чтобы сделать программирование  проще, Python является одним из самых популярных скриптовых языков, он очень прост в освоении , и это может использоваться , чтобы поместить программы вместе очень быстро и эффективно.

Языки сценариев

Язык сценариев — это язык программирования высокого уровня, который используется для управления программным приложением. Он интерпретируется в реальном времени или переводится на лету, вместо того, чтобы компилироваться заранее. Язык сценариев — это язык программирования общего назначения или он могут быть ограничены конкретными функциями, используемыми для расширения работы приложения или системной программы.

Язык сценариев имеет данные Объекты , проживающие в регистрах и выполнении программы представляет собой список команд или набор инструкций , который используется для программирования робота , набор команд языка сценариев является обтекаемым перечнем программных команд, которые используются для упрощения процесс программирования и предложение быстрой разработки приложений.

Языки программирования в промышленной робототехнике предназначены для создания структур данных и алгоритмов с нуля, в то время как языки сценариев больше предназначены для соединения или склеивания инструкций и компонентов вместе.

Параллельные языки

Все роботизированные приложения нуждаются в параллелизме и программировании на основе событий. Параллелизм — это когда робот выполняет две или более задачи одновременно. Для этого требуется соответствующее оборудование и программное обеспечение.

Многие языки программирования зависят от потоков или сложных классов абстракции для обработки параллелизма и связанной с ним сложности, например, одновременный доступ к общим ресурсам, URBI предлагает более высокий уровень абстракции за счет интеграции параллелизма и событий в ядре семантики языка. .

Соображения безопасности

Вы можете создавать управляемые фрагменты функционального кода. Создавая сегменты кода, специфичные для каждого продукта, вы постепенно наращиваете библиотеку. Разрабатываете файловую систему на своем компьютере, чтобы легко находить необходимый код.

Вы должны задокументировать все в коде, используя комментарии. Документирование всего необходимого для всех работ, особенно в робототехнике. По мере того, как вы становитесь все более продвинутыми, вы можете добавлять комментарии к общим разделам кода, хотя, когда вы начинаете, вы следует добавить комментарий (почти) к каждой строке.

Вы должны сохранять разные версии кода, не всегда перезаписывать один и тот же файл, если вы обнаружите, что ваши 200+ строк кода не компилируются, вы не застрянете, просматривая его построчно, но вы можете вернуться к ранее сохраненная (и функциональная) версия и добавляйте / изменяйте ее по мере необходимости. Код не занимает много места на жестком диске, поэтому вы не должны чувствовать давление, чтобы сохранить только несколько копий.

Ошибки программирования дают вам много опасений по поводу безопасности в больших промышленных роботах . Мощность и размер промышленных роботов. Таким образом, они могут нанести серьезную травму, если они запрограммированы неправильно или используются небезопасным образом.

Для человека небезопасно оставаться в рабочей зоне робота во время автоматической работы из-за массы и высоких скоростей промышленных роботов.Система может начать движение в неожиданное время, и человек не сможет достаточно быстро отреагировать. во многих ситуациях, даже если вы готовы к этому.

Таким образом, если программное обеспечение не содержит ошибок программирования, необходимо проявлять большую осторожность, чтобы сделать промышленного робота безопасным для людей и взаимодействия с ними, например, для загрузки или разгрузки деталей, устранения застревания деталей или выполнения технического обслуживания.