Какой язык программирования используется в робототехнике
Перейти к содержимому

Какой язык программирования используется в робототехнике

  • автор:

Какой язык программирования пригоден для создания роботов(материальных)?

В каком языке программирования реализовано больше всего средств, больше всего библиотек и который прост к изучению для программирования роботов? Заранее большое спасибо.

  • Вопрос задан более трёх лет назад
  • 23865 просмотров

1 комментарий

Оценить 1 комментарий

Olej

Тут, как всегда, вопрос: «вам шашечки, или ехать?»
Вам общего любопытства ради? или зачёт-экзамен сдать и забыть? или решили какие-то железки прикупить и начать радиолюбительствовать?

Решения вопроса 0
Ответы на вопрос 5

Olej

инженер, программист, преподаватель

Язык годится (почти) любой.
Куда критичнее, важнее, первичнее среда (окружение, операционная система), в которой будут крутиться эти ваши приложения на этом вашем языке 😉 (и это всегда как-то упускается из виду).

Лет 5-10 назад ещё, в серьёзных проработках в робототехнике (не в свистелках-перделках от самоделкиных) самым используемым языком был Forth.
Так что могут быть самые экзотические варианты.

Ответ написан более трёх лет назад
Комментировать
Нравится 1 Комментировать

Audes

С Ардуино и на C++ можно.
Ответ написан более трёх лет назад
Комментировать
Нравится 1 Комментировать
Владимир Мартьянов @vilgeforce
Раздолбай и программист
С, Asm, Ada. Зависит от многих факторов: железа, RTOS и так далее.
Ответ написан более трёх лет назад
Комментировать
Нравится Комментировать

MaxDukov

впишусь в проект как SRE/DevOps.

я бы посоветовал обратить внимание на питон. популярная у роботоделов «малина» — Raspberry вполне с ним дружит, под него масса библиотек и огромное комьюнити

ну а если начнете с ардуины — то это c или asm.

Ответ написан более трёх лет назад
Комментировать
Нравится Комментировать

globuzer

gezgrouvingus progreszive ombusgrander greyderzux

Для робототехники как в любительском плане, так и в профессиональном широко используются Python (все библитеки, приблуды его с биг-дата, машин-ленинг, машинное зрение и прочее и прочее, оснастка с Cython и др), языки семейства Си (сам чистый си — хорош для протоколов, интерфейсов взаимодействия с железом, драйверами), си++, С#, также много паттернов и библиотек для прикладного программирования). Что плюсом — не важна платформа робота, операционная среда выполнения, вплоть до ее полного отсутствия, в этом случае — си-под встраиваемые системы, типа ARM, MCS51-микроконтроллеры и прочее и прочее.
На ассемблерах делать будет трудоемко, ну и обучаться также. Так что лучше использовать языки более выского уровня. Не тяготеет также и Java, вполне много оснастки и под нее. Это массово. Языки популярны, а значит информации по ним можно найти кучу. В том числе для роботов!

Программирование и робототехника: языки кодирования роботов

news

Робот – это интеллектуальная машина, которая обладает способностью воспринимать окружающую среду, принимать решения на основе вычислений, а затем выполнять определенные действия на основе принятых решений.

Процесс предоставления роботу человеческих свойств, типа: движение, общение, и других полезных функции, еще известен как программирование роботов. С помощью кода, набора инструкций алгоритмов, и языков, можно запрограммировать любую машину или электронный прибор. Но может ли робот работать без программирования?

Место программирования в робототехнике

Поскольку робототехника строится на трех принципах: применении электроники, механики и компьютерного программного обеспечения, можно смело говорить, что программирование и робототехника всегда идут рядом. Так, например, с помощью программирования мы можем запрограммировать компьютер на создание вебсайтов, приложений, игр и много других удивительных цифровых вещей.

С точки зрения учебной сферы, программирование и робототехника для детей – это не только изучение теоретических фактов. В первую очередь – это о развитии логических навыков, учит думать о том, как выполнить поставленную задачу, а не думать о том, что нужно сделать, чтобы ее выполнить. Именно поэтому, робототехника для детей в Украине становится более популярной. Появляется все больше STEM-школ и кружков, одним из таких примеров является Дом Роботов.

Как программируют роботов

Благодаря командам, которые вводятся в систему управления роботом, выполняется интерпретация и передача информации на языке программирования робота. Все больше ученых и производителей увлекаются этим процессом, ведь заинтересованность в роботизации процессов растет, так же как и инвестиции в проект связанные с программированием и роботехникой. Чтобы понять, как программируют роботов нужно копнуть немного глубже.

Как мы уже знаем, робот – это интеллектуальная машина, которая обладает способностью воспринимать окружающую среду, принимать решения на основе вычислений, а затем выполнять определенные действия на основе принятых решений.

Основными компонентами программирования и работы являются исполнительные механизмы (двигатели), датчики, вычислительный блок и программы для роботов.

Вычислительный блок

Это мозг робота, он помогает в принятии решений. В основном имеет вид микроконтроллеров, одноплатных компьютеров и ПЛК.

В промышленных роботах приводы (двигатели) помогают перемещать сустав робота в линейном или угловом направлении. Актуаторы управляются с помощью схемы контроллера двигателя и интерфейса с микроконтроллером/PLC (программируемый логический контроллер). Некоторые приводы управляются непосредственно через USB-интерфейс ПК или SBC (одноплатного компьютера). Примерами таких приводов являются сервоприводы, шаговые и мотор-редукторы постоянного тока.

Датчики

Помогают обеспечить состояние робота и предоставляют информацию об окружающей среде, имеют интерфейс с микроконтроллером или ПК. Датчики низкого класса – ультразвуковые и инфракрасные, могут взаимодействовать с микроконтроллером. Высококачественные датчики – камеры и лазерные сканеры, могут взаимодействовать непосредственно с ПК. Некоторые из других примеров датчиков робота – это колесные энкодеры, ультразвуковые датчики и камеры.

Для питания всех компонентов робота используется блок питания или аккумулятор.

Действия роботов фактически основаны на программе, выполняемой на микроконтроллере или ПК.

В целом, программирование робота сосредоточено на программировании ПК/ПЛК/микроконтроллера/ПЛК внутри робота для выполнения конкретной задачи с использованием исполнительных механизмов и обратной связи от различных датчиков. Программы для роботов охватывают выбор и размещение объекта, перемещение робота из точки А в точку Б и т.д.

Для программирования роботов могут использоваться различные языки программирования. C/C++, Python, Java, C# и т.д. используются с ПК. Микроконтроллеры используют Embedded C, язык Wiring (на основе C++), который используется в Arduino, и программирование Mbed.

На сегодняшний день существует более тысячи языков программирования роботов. Чтобы понять, как работает эта отрасль робототехники, надо погрузиться немного глубже.

Топ 5 языков для программирования роботов

Одно дело – спроектировать робота, другое дело – воплотить его в жизнь. Но именно здесь на помощь приходят языки программирования роботов, которые дают возможность и «интеллект» для выполнения важных задач. Сейчас существует более 1500 языков, но лишь некоторые из них широко используются в робототехнике. Более того, в последние годы ведущие производители робототехники сосредоточились на том, чтобы сделать программирование роботов более интуитивно, поэтому преимущественно имеют собственный язык программирования, например, ABB использует RAPID.

Мы разработали собственный топ языков для программирования роботов.

С++

C и C++ – №1 среди языков в робототехнике. Хотя работа с С++ не так проста, поскольку требует компиляции программного обеспечения, все равно это один из самых надежных языков программирования. Он позволяет создавать сложные программы, которые следуют четкой структуре.

Сегодня С++, возможно, более полезен в робототехнике, чем С. Однако, последний остается одним из самых энергоэффективных языков программирования.

Python

Очень гибкий и быстрый язык для создания прототипов с открытым исходным кодом. Вероятно, это один из самых простых, самых популярных и самых универсальных языков.

Он объектно-ориентированного программирования (ООП), полностью связан с развитием искусственного интеллекта и виртуальной реальности.

Кроме того, для Python существует большое количество бесплатных библиотек, поэтому программистам не придется «изобретать велосипед», чтобы реализовать какой-то базовый функционал.

Python полезен в робототехнике, поскольку является одним из основных языков программирования в ROS (наряду с C++). Но он может стать еще более популярным, поскольку все больше роботизированной электроники поддерживает этот язык по умолчанию.

Pascal

Это базовый язык, и буквально основан на языке BASIC. Чаще всего промышленные роботы программируются на языке Pascal. Он прост, ведь использует структурированное программирование и структурирование данных.

Java

Это объектно-ориентированный язык программирования общего назначения, основанный на классах. Он предназначен для того, чтобы разработчики приложений могли один раз создать код и затем повторно его использовать где угодно. Другими словами, JAVA-код может работать на любой платформе, поддерживающей JAVA, без необходимости перекомпиляции.

JAVA — полезный язык в робототехнике и используется при создании искусственных интеллектов.

Scratch

Чрезвычайно популярен среди начинающих робототехников. Это визуальный язык программирования, по сути его принцип работы – перетаскивание и соединение блоков.

Чаще всего его изучают в возрасте от восьми до шестнадцати лет в кружках робототехники.

Вывод

Языки программирования различаются между собой, но все они нацелены на помощь и выполнение указаний человека. Несмотря на то, что существуют тысячи языков программирования, сегодня почти каждый робот поставляется со своим собственным языком. Хотя этот подход прогрессивный, он также несет за собой свои последствия. Ведь это означает, что с появлением нового робота – пользователям придется каждый раз изучить новый язык, чтобы уметь подстроить робота под свои нужды.

робототехника какой язык программирования

Робототехника — это область, которая связывает различные науки и технологии, позволяющая создавать и программировать устройства, способные выполнять различные автоматизированные задачи. Одним из ключевых вопросов, перед тем, кто только начинает изучать робототехнику, является выбор языка программирования. На рынке существует множество языков, каждый из которых имеет свои преимущества и особенности. В этой статье мы рассмотрим некоторые из них и рекомендации по выбору наиболее подходящего языка программирования для робототехники.

Одним из самых популярных языков программирования для робототехники является Python. Python — это высокоуровневый язык программирования, который отлично подходит для начинающих. Он имеет понятный синтаксис, прост в изучении и разработке. Кроме того, Python обладает широкой базой библиотек, которые значительно упрощают программирование роботов. Например, библиотека ROS (Robot Operating System) предоставляет множество инструментов и функций для управления роботами, что делает Python еще более привлекательным для начинающих робототехников.

Еще одним популярным языком программирования для робототехники является C++. С этим языком работают профессионалы и опытные разработчики. C++ — это низкоуровневый язык программирования, который позволяет полностью контролировать аппаратные ресурсы робота и повышает производительность программ. Однако, изучение C++ может быть сложным для новичков, поэтому рекомендуется начинать изучение программирования с более простых языков, например, Python, а затем переходить к C++.

Если вы интересуетесь разработкой роботов, основанных на микроконтроллерах, то рекомендуется изучить язык Arduino. Arduino — это открытая платформа для разработки электронных устройств, основанная на простом языке программирования. Язык Arduino основан на C++, но имеет упрощенный синтаксис и специальные функции, что делает его более доступным для начинающих. При этом язык Arduino позволяет создавать сложные проекты и управлять различными устройствами, такими как датчики, моторы и другие периферийные устройства.

Конечно, выбор языка программирования для робототехники зависит от ваших целей, уровня подготовки и личных предпочтений. Однако, независимо от выбранного языка, важно учитывать, что робототехника является многогранной наукой, которая требует знания не только языков программирования, но и электроники, механики, математики и других научных дисциплин. Поэтому, помимо изучения языка программирования, рекомендуется также расширять свои знания в других областях, чтобы сделать карьеру в робототехнике более успешной и интересной.

В заключение, выбор языка программирования для робототехники — это важный этап, который может определить ваш успех в этой области. Python, C++ и Arduino — это лишь некоторые из языков, которые широко используются в робототехнике. Однако, независимо от выбранного языка, главное — это учиться, практиковаться и стремиться к совершенству.

Языки программирования: на каком языке говорит робот?

Языки программирования: на каком языке говорит робот?

Язык, на котором говорит робот (не важно, игрушка, робот-пылесос или медицинское оборудование), – это машинный код, набор знаков двоичной системы. Он сложен и малопонятен для человека. Писать на нем программы, то есть закладывать поведение робота, иррационально. Поэтому коммуникация между роботом и человеком происходит по такой схеме:

1. Человек пишет программу на языке программирования.

2. Написанный текст – код программы – проходит через «переводчиков»: компиляторы, интерпретаторы или трансляторы. Они преобразуют язык программирования в машинный код, понятный роботу.

Представьте, что вы хотите что-то объяснить итальянцу через переводчика. Ваш русский язык – это язык программирования, итальянский – это машинный код, ну а переводчик, соответственно, – транслятор, компилятор или интерпретатор.

Как работает интерпретатор

3. Переведенная в машинный код программа попадает в «мозг» роботу. Роль «мозга» может играть схема, чип, микроконтроллер, микрокомпьютер или компьютер. Чем сложнее задачи будет решать робот, тем совершеннее должен быть его «мозг».

Видели собачек в детском магазине, которые начинают лаять, когда вы приближаетесь? В таких игрушках установлена электронная схема с простейшей логикой либо чип. Робот выполняет простейшие действия. Например, двигается по заданной траектории или воспроизводит записанный звук. Для более сложных задач уже потребуется микроконтроллер.

Робот от Boston Dynamycs

Низкоуровневые и высокоуровневые языки программирования

Сейчас используют несколько сотен языков программирования, которые можно разделить на две большие группы: низкого уровня и высокого.

Языки низкого уровня появились в начале 50-х гг. XX века, с их помощью программировать стало легче, чем на машинном коде. Используются они и сегодня и просто незаменимы в тех случаях, когда робот должен подчиняться строгому контролю. Но при работе с ними есть сложность. Для одного и того же действия, выполняемого роботами разной конструкции, нужно писать отдельную программу. Захват для роботоруки и робота-экскаватора будет выглядеть по-разному.

С языками высокого уровня – более развитыми и удобными для человека – такой проблемы нет. Особенности конструкции роботов не играют значимой роли, и одну и ту же команду выполнит любой из них. Но программы на таких языках весят гораздо больше, поэтому их пишут только для устройств с большим объемом памяти.

Мы можем договариваться с микроконтроллером через транслятор, и тогда, скорее всего, придется программировать на низкоуровневом языке. Если у микроконтроллера будет плата типа Arduino, то можно перейти на более «человеческий» высокоуровневый язык. Однако робот с несколькими типами управления запросто может оказаться полиглотом: его создатель будет сочетать разные языки для выполнения разных задач.

Программирование и робототехника для детей

Мы подобрали пять языков, которые в тренде у робототехников.

Топ-5 языков программирования в робототехнике

Чтобы рассказать подробно о нашей пятерке лидеров, понадобится написать не одну книгу. Поэтому мы решили отметить основные особенности – этого достаточно, чтобы вы имели общее представление о языке и поняли, почему он оказался в топе.

Для наглядности покажем, как выглядит программа, написанная на разных языках. С нее начинается любое обучение программированию – на мониторе или на ЖК-экране контроллера должна появиться надпись Hello, world.

Assembly («Ассемблер»)

Относится к языкам низкого уровня, который максимально приближен к машинному коду. С появлением микроконтроллеров подобных Arduino язык стал применяться реже, поскольку микроконтроллеры поддерживают управление роботами на более высоком уровне, используя C/C++ и другие языки.Однако не стоит списывать со счетов «Ассемблер» – он в буквальном смысле незаменим, если требуется абсолютный контроль. Объяснить роботу особое условие другим языком в некоторых случаях просто не получится.

global _main extern _printf section .text _main: push message call _printf add esp,4 ret message: db 'Hello, World', 10,0

Java

Идея использования Java заключается в применении одного и того же кода на разных роботах благодаря виртуальной машине Java. На самом деле это не всегда работает и приводит к медленному исполнению программы, которая пытается донести код до робота. Ведь виртуальная машина сначала должна создать «образ» того, как будет работать данная программа на определенном роботе. Это занимает достаточное количество времени, а само исполнение происходит с задержкой. При этом язык довольно популярен в робототехнике из-за своей универсальности, а некоторые производители даже делают микроконтроллеры специально для программирования на Java.

Язык часто применяют для роботов, связанных с веб-технологиями. Например, в системе «умный дом» (правда, в этом случае используют JavaScript, но принцип похож) или в машине, которая снимает видео и транслирует его в интернет.

Саймон Риттер – евангелист Java и один из создателей, является лучшим специалистом по использованию Java-технологии в мире робототехники. Он разработал Robotics Software Development Kit и регулярно показывает новые роботизированные системы.

class HelloWorldApp < public static void main(String[] args) < System.out.printIn("Hello World!"); //Prints the string to the console. >>

MATLAB

Среди инженеров-робототехников популярен язык MATLAB со своей средой и его родственники с интерпретаторами с открытым исходным кодом, например Octave.

Чтобы запрограммировать игрушечную машинку, высокоуровневый MATLAB не нужен. А вот для разработки компьютерного зрения будет в самый раз. Программы, написанные на этом языке, могут обрабатывать большое количество информации и давать точный результат.

classdef hello methods function greet(this) disp('Hello, World') end end end

Python

Язык высокого уровня Python ценят за простоту и экономию времени, например при определении и приведении типов переменных.

Кроме того, существует огромное количество уже готовых написанных скриптов – кодов выполнения программы. Когда нужно реализовать некоторые базовые функции, можно воспользоваться готовым решением. Также язык допускает простые привязки со скриптами, написанными на C/C++. Это означает, что на этих языках могут быть реализованы части кода, требующие высокой производительности. Таким образом Python стал универсальным практически в любой области.

Популярность языка в робототехнике в последние годы только растет. Он, к примеру, часто используется для программирования на Raspberry Pi. Этот микрокомпьютер просто создан для экспериментов и разработки IoT-устройств. Тем более для Python существует множество библиотек, где есть готовые решения для базовых программ. Благодаря несложному и интуитивно понятному синтаксису даже дети и новички могут легко создавать роботов на Python.

print("Hello World")

C/C++

«Си» сочетает удобство написания высокоуровневых языков и контроль низкоуровневых. Лучше многих других языков транслируется в машинный код, но обладает непростым синтаксисом и не прощает ошибок. Даже одна неверная строчка нового кода может нарушить работу уже действующих программ. Кстати, программы в универсальном робототехническом языке (сокращенно GRL – Generic Robot Language) компилируются на таких языках команд, как С.

Высокоуровневый C++ сложен на начальных этапах программирования, но если вы его освоите, то сможете применять практически для любых задач.

C++ используется для:

  • разработки программного обеспечения;
  • создания операционных систем, различных программ, драйверов устройств;
  • реализации приложений на встраиваемых системах, высокопроизводительных серверах, в играх.

В «Робиксе» мы используем платы Arduino, которые программируются на языке C++ с дополнениями. Поэтому на занятиях по робототехнике наши ученики знакомятся еще и с логикой программирования «Си плюс-плюс».

на языке С:
#include int main(void)
на языке С++
#include int main()

Неважно, чем вы занимаетесь: программированием микроконтроллеров на «Ассемблере» или написанием программ на «Питоне», каждый из этих языков хорош для определенных манипуляций. Они имеют разный синтаксис и учитывают разные условия.

Представим, что сегодня мы с вами роботы. Перед нами стоит задача-программа: «Встать с кровати и выйти в дверной проем».

Если бы писали программу на Python, то для нас, роботов, она выглядела бы так:

Встать с кровати

На C++ она выглядела бы совершенно по-другому:

(Создать объект «комната»)

(Создать объект «кровать»)

(Создать объект «Я»)

Кадр из фильма «Двухсотлетний человек»

Вместо заключения

Основное отличие между обычным программированием и программированием роботов заключается в том, что программист только пишет код, а робототехник еще взаимодействует с механикой, электроникой и окружающей реальностью.

Робототехника для школьников

Легче всего простейшие алгоритмы и логика языков даются в детстве. В «Робиксе» мы обучаем основам программирования даже дошкольников. Наши ученики начинают со Scratch, знакомясь с программированием в игровой форме, и дальше осваивают более сложные языки Python и C++. Ребята с увлечением создают собственные игры, роботов, а заодно готовятся к «взрослому» миру, где языки программирования в ряде отраслей уже давно перешли в разряд must have, а дальше их, может, и вовсе заменит искусственный интеллект. И понимание алгоритмов работы компьютера, умение ориентироваться в механике, электронике и сопутствующих технологиях – хороший набор навыков для профессии будущего.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *