программирование микроконтроллеров обычно происходит на языках, способных оперировать с операционной системой на низком уровне, — например, С (Си).
Также для роботов широко востребован язык Python.
Некоторые роботизированные устройства используют свой собственный язык, адаптированный под конкретное устройство.
Заходите в Яндекс.Дзен
Комментировать ответ… Комментировать…
Контроллеры у станков программируются на блоке языков стандарта IEC61131-3. Там несколько языков .. от блоков диаграмм до СИ подобного языка.
Контроллеры роботов и беспилотников чаще всего на СИ.
Школьные роботы (на ARDUINO и их аналогах ) на СИ, SCRATH, ARDUBLOCK
2 эксперта согласны
Комментировать ответ… Комментировать…
Программист, хакер, сноб, кухонный философ, эксперт во всех вопросах(нет). · 10 дек 2017
Думаю, что запрограммировать робота можно на любом языке программирования. Лично я видел, как ребята в моем универе программировали робота на «C»(Си). Еще я точно знаю о существовании микроконтроллеров Iskra-JS, которые программируют на JavaScript. А еще, мой школьный учитель информатики программировал микроконтроллеры на C++ и Assembler, например. Есть еще роботы для. Читать далее
Что нужно знать робототехнику
Источник: yandex.ru
6 лучших языков программирования для изучения робототехники
Изучение
На чтение 7 мин Просмотров 2.6к. Опубликовано 13.12.2021
Робототехника (вы также можете сказать «робототехника» для лучшего понимания) — это точка, в которой сильные стороны науки, технологий и инженерии объединяются с целью создания машин, то есть роботов, имитирующих поведение и потенциал человека. Согласно статистике Allied Market Research, размер мирового рынка робототехники вырастет до 189,36 миллиарда долларов к 2027 году. Разве это не означает, что отрасли различных секторов, таких как автомобилестроение, здравоохранение, оборона и безопасность и т. Д., Будут принимать робототехнику. и интегрировать его с этими приложениями, служащими более широкому кругу задач, связанных с ростом и осведомленностью, даже в эту эпоху COVID, полную осложнений?
В самом деле, для достижения таких сложных и зависящих от времени целей роботов необходимо обучать, чтобы они могли понимать, как реагировать на изменение окружающей среды, которое возможно с помощью программирования роботов. Любопытно узнать, как это сделает робота действительно самообучающимся? Эти самообучающиеся роботы могут удивительным образом делать все, от планирования мероприятия до посещения пациентов в больнице, после того, как их возможности будут расширены или в их конструкции будут внесены подробные изменения. И чтобы увидеть эту магию в реальном времени, необходимо изучить языки программирования для робототехники. Давайте познакомимся с 6 основными языками программирования, которые могут решить общие проблемы, возникающие у вашего робота, и заменить их решениями, которые ожидает большинство компаний и клиентов:
Какой язык программирования выбрать начинающим? (и первая практика кодирования — пишем бота)
1. C/C++
Изучение базового синтаксиса и функций C / C ++ полезно, если вы серьезно относитесь к созданию собственного программируемого робота и увеличению его производительности, чтобы он мог проактивно и точно реагировать в средах высокой сложности. Хотя для написания программы на C или C ++ требуется много времени, вы можете получить доступ:
- полная библиотека робототехники, которая потенциально взаимодействует с низкоуровневым оборудованием.
- и поскольку оба языка являются стандартными языками в области робототехники, они могут быстро установить связь с кинематикой роботов, планированием движения, визуализацией и обнаружением столкновений.
Следовательно, чем больше вы научитесь разрабатывать и писать программы на C / C ++, тем лучше для вас будет анализировать, понимать и улучшать динамическое поведение робота, привязанного к положению, скорости и ускорению.
2. LISP
LISP, содержащий полнофункциональные стандартные пакеты LISP, представляет собой язык программирования высокого уровня, с помощью которого вы можете управлять движением роботов. Кроме того, использование LISP в любом из ваших будущих проектов робототехники даст вам представление о:
- как в реальном времени можно разработать множество функций управления роботоми безошибочно реализовать их?
- и не нужно беспокоиться о разрешениях на доступ, поскольку LISP со своими пакетами и библиотеками может их хорошо обрабатывать.
Хотите запрограммировать своего робота через LISP, архитектура которого не зависит от языка, как C ++ и Java? Все, что вам нужно сделать, это познакомиться с манипуляциями с функциями, используемыми в кодах LISP, которые могут управлять всеми типами движений, такими как движение рук, ног или головы.
3. Java
Java действительно является одним из самых востребованных языков программирования после Python. В настоящее время люди, занимающиеся наукой о данных и робототехникой, принимают Java для реализации решений машинного обучения. Это поможет роботам проактивно понимать шаблоны данных без каких-либо препятствий. С Java:
- разработчики могут значительно расширить возможности роботов.
- кроме того, если вы используете инструменты и библиотеки Java, нет необходимости явно программировать своего робота для прогнозирования результатов с повышенной точностью.
Итак, теперь вы можете спросить: «Хорошо ли использовать Java для робототехники ?». Да, одним из примеров, демонстрирующих использование Java, является компьютерное зрение с Java и OpenCV (вы можете использовать C ++ вместо Java, но он не сможет достичь того, что вы хотите с точки зрения робототехники) и напишите свой код обработки изображений с помощью Java.
Позже вы можете запустить его на Raspberry Pi с подключенной камерой.
4. C # (.NET)
C # (. NET) и его библиотеки, такие как Machina.NET и ROS.NET, широко используются многими разработчиками роботов для управления роботами в реальном времени. Кроме того, этот язык не требует лицензий, что означает, что вы можете использовать C # с наименьшими ограничениями в любом из ваших роботизированных проектов. Кроме того, этот язык программирования:
- не изменит ключевые функции вашего робота.
- кроме того, любой, кто заинтересован в том, чтобы сделать свою карьеру в области робототехникии повысить ее за счет создания приложений для любого типа роботов, должен хорошо разбираться в его IDE, инструментах и библиотеках.
Но чтобы создавать сервис-ориентированные и легкие приложения для вашего робота, вы должны хорошо знать Microsoft robotics studio. С помощью этой структуры у вас есть возможность тестировать моделирование ваших роботов во время выполнения, решения которых привлекательны с точки зрения визуализации и обучения с меньшими инвестициями или без них.
5. Python
Как и Java, Python — это интерпретируемый язык программирования, который потенциально может создавать, вычислять или активировать программы роботов постобработки быстрее с помощью своих простых в использовании библиотек. Подумал, в чем польза этих программ !! Благодаря им становится проще:
- чтобы помочь вашему роботу адаптироваться к желаемому вами стилю движения.
- однако такие программы — не лучший вариант, когда дело доходит до повышения производительности критически важных частей вашего робота, таких как датчики и исполнительные механизмы.
В этом случае автономное программирование роботов с его интуитивно понятными и удобными для пользователя действиями будет более разумным выбором для тестирования различных критически важных частей вашего робота, а затем гибкой интеграции их с программным обеспечением CAM / CAD. Короче говоря, Python отлично работает, когда вам нужно быстро протестировать роботизированные приложения с базовыми функциями с меньшей вычислительной мощностью и минимальными временными ограничениями.
6. MATLAB
MATLAB — ваш мастер робототехники. Это связано с тем, что благодаря безупречной среде программирования с открытым исходным кодом различные исследователи, инженеры, разработчики и программисты робототехники могут:
- проектировать, тестировать и моделировать приложения, необходимые, чтобы сделать вашего робота (гуманоида или автономного) более гибким и продуктивным.
- для мобильных роботов MATLAB предлагает комплексный инструментарий для прямой и обратной кинематики гуманоидных или мобильных роботов, управления движением и различных алгоритмов для генерации траектории и отслеживания столкновений.
Планируете разработать удобный прототип робота? Все, что вам нужно сделать, это применить основы робототехники в MATLAB и подключиться к его библиотекам, анализируя скважинные данные в режиме реального времени.
Бонус — Arduino
Arduino — это недорогой, кроссплатформенный и понятный способ запрограммировать робота, чтобы он мог танцевать так, как вам нравится. И чтобы продолжать играть в эту танцевальную игру и дальше, можно использовать программные коды Arduino, методы и специальные функции которых, такие как sketch (), setup () и loop (), могут гибко управлять роботом даже в самых экстремальных условиях. Кроме того, Arduino предлагает:
Набор инструментов для роботов Arduino,соединяющий датчики скважин, исполнительные механизмы и системы управления вашего робота для улучшения его функциональных возможностей.
Встроенные библиотеки C ++ для упрощения повседневных задач любого из ваших роботизированных проектов.
Итак, если вы изучаете робототехнику и хотите использовать свои знания для решения реальных задач, было бы разумнее знать все об Arduino, ее инструментарии и библиотеках, чтобы используемый вами робот мог целенаправленно реагировать на окружающие его объекты. тем самым выполняя требования различных предприятий и их пользователей с помощью искусственного интеллекта.
Источник: bestprogrammer.ru
Программирование роботов. Разработка робототехники
Программист-разработчик андроидов, работающий на стыке кибернетики, психологии и бихевиоризма (науки о поведении), и инженер, составляющий алгоритмы для промышленных роботизированных комплексов, среди основных инструментов которого — высшая математика и мехатроника, работают в самой перспективной отрасли ближайших лет — робототехнике. Роботы, несмотря на сравнительную новизну термина, издавна знакомы человечеству. Вот лишь несколько фактов из истории развития умных механизмов.
Железные люди Анри Дро
Еще в мифах Древней Греции упоминались механические рабы, созданные Гефестом для выполнения тяжелых и однообразных работ. А первым изобретателем и разработчиком человекоподобного робота стал легендарный Леонардо да Винчи. До наших дней сохранились подробнейшие чертежи итальянского гения, описывающие механического рыцаря, способного имитировать человеческие движения руками, ногами, головой.
Созданию первых автоматических механизмов с программным управлением положили начало в конце XVΙΙΙ века европейские часовые мастера. Наиболее преуспели на этом поприще швейцарские специалисты отец и сын Пьер-Жак и Анри Дро. Ими создана целая серия человекоподобных роботов («пишущий мальчик», «рисовальщик», «музыкантша») в основе управления которыми лежали часовые механизмы. Именно в честь Анри Дро в дальнейшем все программируемые человекоподобные автоматы стали называть «андроидами».
У истоков программирования
Основы программирования промышленных роботов были заложены на заре XIX века во Франции. Здесь же и были разработаны первые программы для автоматических текстильных станков (прядильных и ткацких). Стремительно растущая армия Наполеона остро нуждалась в обмундировании и, следовательно, тканях.
Изобретатель из Лиона Жозеф Жаккар предложил способ быстрой перенастройки ткацкого станка для производства различных видов продукции. Нередко эта процедура требовала огромного количества времени, колоссальных усилий и внимания целого коллектива. Суть нововведения сводилась к использованию картонных карточек с перфорированными отверстиями.
Иглы, попадая в просеченные места, необходимым образом смещали нити. Смена карт быстро проводилась оператором станка: новая перфокарта — новая программа — новый тип ткани или узора. Французская разработка стала прообразом современных автоматизированных комплексов, роботов с возможностью программирования.
Идею, предложенную Жаккаром, с восторгом использовали в своих автоматических устройствах многие изобретатели:
- Начальник статистического управления С. Н. Корсаков (Россия, 1832 г.) — в механизме для сравнивания и анализа идей.
- Математик Чарльз Бэббидж (Англия, 1834 г.) — в аналитической машине для решения широкого круга математических задач.
- Инженер Герман Холлерит (США, 1890 г.) — в устройстве для хранения и обработки статистических данных (табуляторе). Для заметки: в 1911 году компания. Холлерита получила название IBM (International Business Machines).
Перфокарты были основными носителями информации вплоть до 60-х годов прошлого века.
Что такое робот?
Своим названием интеллектуальные машины обязаны чешскому драматургу Карелу Чапеку. В пьесе «R.U.R.», увидевшей свет в 1920 году, писатель назвал роботом искусственного человека, созданного для тяжелых и опасных участков производства (robota (чешск.) — каторга). А что отличает робота от механизмов и автоматических устройств? В отличие от последних, робот не только выполняет определенные действия, слепо следуя заложенному алгоритму, но и способен более тесно взаимодействовать с окружающей средой и человеком (оператором), адаптировать свои функции при изменении внешних сигналов и условий.
Принято считать, что первый действующий робот был сконструирован и реализован в 1928 году американским инженером Р. Уэнсли. Человекоподобный «железный интеллектуал» получил имя Герберт Телевокс. На лавры пионеров претендуют также ученый-биолог Макото Нисимура (Япония, 1929 г.) и английский военнослужащий Уильям Ричардс (1928 г.).
Созданные изобретателями антропоморфные механизмы имели схожий функционал: способны были двигать конечностями и головой, выполнять голосовые и звуковые команды, отвечать на простые вопросы. Основным предназначением устройств была демонстрация научно-технических достижений. Очередной виток в развитии технологий позволил в скором времени создать и первых индустриальных роботов.
Поколение за поколением
Разработка робототехники представляет собой непрерывный, поступательный процесс. К настоящему моменту сформировались три ярко выраженных поколения «умных» машин. Каждое характеризуется определенными показателями и сферами применения.
Первое поколение роботов создавалось для узкого вида деятельности. Машины способны выполнять только определенную запрограммированную последовательность операций. Устройства управления роботами, схемотехника и программирование практически исключают автономное функционирование и требуют создания специального технологического пространства с необходимым дополнительным оборудованием и информационно-измерительными системами.
Машины второго поколения называют очувствленными, или адаптивными. Программирование роботов осуществляется с учетом большого набора внешних и внутренних сенсоров. На основе анализа информации, поступающей с датчиков, вырабатываются необходимые управляющие воздействия.
И наконец, третье поколение — интеллектуальные роботы, которые способны:
- Обобщать и анализировать информацию,
- Совершенствоваться и самообучаться, накапливать навыки и знания,
- Распознавать образы и изменения ситуации, и в соответствии с этим выстраивать работу своей исполнительной системы.
В основе искусственного интеллекта лежит алгоритмическое и программное обеспечение.
Общая классификация
На любой представительной современной выставке роботов многообразие «умных» машин способно поразить не только простых обывателей, но и специалистов. А какие бывают роботы? Наиболее общую и содержательную классификацию предложил советский ученый А. Е. Кобринский.
По назначению и выполняемым функциям роботов подразделяют на производственно-промышленные и исследовательские. Первые, в соответствии с характером выполняемых работ, могут быть технологическими, подъемно-транспортными, универсальными или специализированными. Исследовательские предназначены для изучения областей и сфер, опасных или недоступных для человека (космическое пространство, земные недра и вулканы, глубоководные слои мирового океана).
По типу управления можно выделить биотехнические (копирующие, командные, киборги, интерактивные и автоматические), по принципу — жестко программируемые, адаптивные и гибко программируемые. Бурное развитие современной микропроцессорной техники предоставляет разработчикам практически безграничные возможности при проектировании интеллектуальных машин. Но отличное схемное и конструктивное решение будет служить лишь дорогостоящей оболочкой без соответствующего программного и алгоритмического обеспечения.
Основы программирования роботов
Чтобы кремний микропроцессора смог взять на себя функции мозга робота, необходимо «залить» в кристалл соответствующую программу. Обычный человеческий язык не способен обеспечить четкую формализацию задач, точность и надежность их логической оценки. Поэтому требуемая информация представляется в определенном виде с помощью языков программирования роботов.
В соответствии с решаемыми задачами управления выделяют четыре уровня такого специально созданного языка:
- Низший уровень используется для управления исполнительными приводами в виде точных значений линейного или углового перемещения отдельных звеньев интеллектуальной системы,
- Уровень манипулятора позволяет осуществлять общее управление всей системой, позиционируя рабочий орган робота в координатном пространстве,
- Уровень операций служит для формирования рабочей программы, путем указания последовательности необходимых действий для достижения конкретного результата.
- На высшем уровне — заданий — программа без детализации указывает что надо сделать.
Робототехники стремятся свести программирование роботов к общению с ними на языках высшего уровня. В идеале оператор ставит задачу: «Произвести сборку двигателя внутреннего сгорания автомобиля» и ожидает от робота полного выполнения задания.
Языковые нюансы
В современной робототехнике программирование роботов развивается по двум векторам: роботоориентированное и проблемно ориентированное программирование.
Наиболее распространенные роботоориентированные языки — AML и AL. Первый разработан фирмой IBM только для управления интеллектуальными механизмами собственного производства. Второй — продукт специалистов Стэндфордского университета (США) — активно развивается и оказывает существенное влияние на формирование новых языков этого класса.
Профессионал легко разглядит в языке характерные черты Паскаля и Алгола. Все языки, ориентированные на роботов, описывают алгоритм, как последовательность действий «умного» механизма. В связи с этим программа зачастую выходит очень громоздкой и неудобной в практической реализации.
При программировании роботов на проблемно ориентированных языках, в программе указывается последовательность не действий, а целей или промежуточных позиций объекта. Наиболее популярным в этом сегменте является язык AUTOPASS (IBM), в котором состояние рабочей среды представлено в виде графов (вершины — объекты, дуги — связи).
Обучение роботов
Любой современный робот представляет собой обучаемую и адаптивную систему. Вся необходимая информация, включающая знания и умения, передается ей в процессе обучения.
Это осуществляется, как непосредственным занесением в память процессора соответствующих данных (детальное программирование — семплинг), так и с использованием сенсоров робота (методом наглядной демонстрации) — все движения и перемещения механизмов робота заносятся в память и затем воспроизводятся в рабочем цикле. Обучаясь, система перестраивает свои параметры и структуру, формирует информационную модель внешнего мира. Это и есть основное отличие роботов от автоматизированных линий, промышленных автоматов с жесткой структурой и других традиционных средств автоматизации. Перечисленные методы обучения обладают существенными недостатками. Например, при семплинге перенастройка требует определенного времени и труда квалифицированного специалиста.
Весьма перспективной выглядит программа для программирования роботов, представленная разработчиками Лаборатории информационных технологий при Массачусетском технологическом институте (CSAIL MIT) на международной конференции промышленной автоматизации и робототехники ICRA-2017 (Сингапур). Созданная ими платформа C-LEARN обладает достоинствами обоих методов.
Она предоставляет роботу библиотеку элементарных движений с заданными ограничениями (например, усилие хвата для манипулятора в соответствии с формой и жесткостью детали). В то же время, оператор демонстрирует роботу ключевые движения в трехмерном интерфейсе. Система, исходя из поставленной задачи, формирует последовательность операций для выполнения рабочего цикла. C-LEARN позволяет переписать существующую программу для робота другой конструкции. Оператору при этом не требуются углубленные знания в области программирования.
Робототехника и искусственный интеллект
Специалисты Оксфордского университета предупреждают, что в ближайшие два десятилетия машинные технологии заменят более половины сегодняшних рабочих мест. Действительно, роботы давно уже трудятся не только на опасных и трудных участках. Например, программирование торговых роботов значительно потеснило брокеров-людей на мировых биржах. Несколько слов об искусственном интеллекте.
В представлении обывателя это антропоморфный робот, способный заменить человека во многих сферах жизни. Отчасти так и есть, но в большей степени искусственный интеллект — это самостоятельная отрасль науки и технологии, с помощью компьютерных программ, моделирующая мышление «Homo sapiens», работу его мозга. На сегодняшнем этапе развития ИИ больше помогает людям, развлекает их. Но, по прогнозам экспертов, дальнейший прогресс в области робототехники и искусственного интеллекта может поставить перед человечеством целый ряд морально-этических и юридических вопросов.
В этом году на выставке роботов в Женеве самый совершенный андроид София заявила, что учится быть человеком. В октябре София впервые в истории искусственного интеллекта была признана гражданкой Саудовской Аравии с полноценными правами. Первая ласточка?
Основные тенденции робототехники
В 2017 году специалисты цифровой индустрии отметили несколько выдающихся решений в области технологий виртуальной реальности. Не осталась в стороне и робототехника. Очень перспективным выглядит направление совершенствующее управление сложным робомеханизмом через виртуальный шлем (VR). Эксперты пророчат востребованность такой технологии в бизнесе и промышленности. Вероятные сценарии использования:
- Управление беспилотной техникой (складскими погрузчиками и манипуляторами, дронами, трейлерами),
- Проведение медицинских исследований и хирургических операций,
- Освоение труднодоступных объектов и областей (дно океана, полярные области). Кроме того, программирование роботов позволяет им осуществлять и автономную работу.
Еще один популярный тренд — connected car. Совсем недавно представители гиганта Apple заявили о старте разработок собственного «беспилотника». Все больше фирм выражают свою заинтересованность в создании машин, способных самостоятельно перемещаться по пересеченным трассам, сохраняя грузы и оборудование.
Возрастающая сложность алгоритмов программирования роботов и машинного обучения предъявляет повышенные требования к вычислительным ресурсам и, следовательно, к «железу». По-видимому, оптимальным выходом в этом случае будет подключение устройств к облачной инфраструктуре.
Важное направление — когнитивная робототехника. Стремительный рост количества «умных» машин заставляет разработчиков все чаще задумываться о том, как научить роботов слаженно взаимодействовать.
Источник: fb.ru