دو سه دهه است که ربات ها در بین ما هستند. امروزه ربات ها بیش از هر زمان دیگری در فرهنگ ما جا افتاده اند. بیشتر ماشین‌های روباتیک در خطوط مونتاژ مختلف استفاده می‌شوند یا عملیات فیزیکی شدیدی را در معادن یا تاسیسات صنعتی در سراسر جهان انجام می‌دهند. همچنین ربات‌ های خانگی وجود دارند که مهندسان در حال برنامه‌ نویسی ربات‌ ها برای تمیز کردن خانه شما یا انجام سایر وظایف خانه‌ داری هستند.

در حال حاضر، برنامه نویسی روباتیک قادر به تولید ربات هایی است که کارهای روزانه نسبتا ساده ای را انجام می دهند. در برنامه‌ نویسی ربات، چالش‌ های خاصی وجود دارد، زیرا یک ربات کاملاً عملیاتی برای استفاده خانگی یا اداری به شش درجه آزادی (6DoF) برای کار در فضای سه‌ بعدی دنیای واقعی نیاز دارد.

با این گفته، سفر شما در یادگیری برنامه نویسی رباتیک باید با 6DoF آغاز شود. این شامل قابلیت های رباتیک برای حرکت به جلو و عقب، بالا و پایین، گردش به چپ و راست می شود. همچنین باید بتواند در حدود سه محور عمود بر هم بچرخد که به آنها Pitch، Yaw و Roll می گویند.

یادگیری نحوه برنامه نویسی رباتی که قادر به انجام تمام این حرکات باشد و تنها با تکیه بر اطلاعات بدست آمده از تعداد محدودی از حسگرها کار کند، چندان آسان نیست. راهنمای رباتیک ما برای مبتدیان به شما اصول اولیه ای را می دهد که باید هنگام برنامه نویسی اولین ربات خود، آنها را بدانید.

مقدمه برنامه نویسی ربات

بیایید آموزش رباتیک خود را با این جمله شروع کنیم که درک شما از ربات به عنوان یک ماشین هوشمند اشتباه است. اول از همه، یک ربات ممکن است فقط یک نرم افزار باشد که هیچ حضور فیزیکی در دنیای واقعی نداشته باشد. برنامه نویسی رباتیک جاوا برای ساخت ربات های معامله گر ارز که بر روی سخت افزارهای مختلف مانند رایانه، تبلت و گوشی های هوشمند کار می کنند، استفاده می شود. هیچ یک از این روبات های معامله گر فارکس بدن فیزیکی ندارند. اینها فقط الگوریتم هایی هستند که برای تجارت ارزها مطابق با قوانین تعیین شده برنامه ریزی شده اند (دوره آموزشی جاوا اسکریپت).

ما همچنین ربات‌ های مستقلی داریم که برای کار کردن به کمک خیلی کم نیاز دارند. زمانی که شما یک ماشین مستقل دارید و ماشین دیگری که تعداد محدودی عملیات تکراری را در یک محیط صنعتی انجام می دهد، کد نویسی برای ربات متفاوت است. یک مثال خوب برای این موضوع، روبات هایی هستند که اجزای ماشین را در خط مونتاژ جوش می دهند.

مشکل برنامه نویسی روبات، بستگی به این دارد که شما چه چیزی را طراحی کنید. یک ربات مستقل احتمالاً به قابلیت‌ های خاصی از یادگیری ماشین یا درجاتی از هوش مصنوعی نیاز دارد، بنابراین ممکن است مجبور باشید از زبان برنامه‌ نویسی متفاوتی در مقایسه با رباتی که برای انجام تعدادی عملکرد برنامه‌ ریزی شده است استفاده کنید.

زبان های کدنویسی برای برنامه نویسی رباتیک

بحث های مداوم در مورد نحوه برنامه نویسی ربات و اینکه کدام زبان برنامه نویسی بهترین زبان برای برنامه نویسی رباتیک است وجود دارد. در واقع، این همیشه به هدف نهایی شما بستگی دارد و اگر بدانید چه می خواهید و چگونه به آن دست یابید، هر زبانی می تواند مناسب باشد.

اجماع گسترده ای وجود دارد که برنامه نویسی رباتیک باید بیشتر بر زبان هایی مانند C/C++ و Python تکیه کند. C و C++ زبان‌هایی هستند که مبتدیان رباتیک با آن‌ها شروع می‌کنند، اما اگر می‌خواهید به‌عنوان یک دانشمند کامپیوتر روباتی خوب پیشرفت کنید، نمی‌توانید فقط به این دو زبان پایبند باشید. مشاهده آموزش برنامه نویسی پایتون، می تواند شما را به پله های بالاتر در برنامه نویسی روبات ببرد.

کدنویسی برای ربات ها، شامل چندین زبان ربات صنعتی توسط سازندگان تجهیزات رباتیک نیز می شود. یادگیری زبان پاسکال نقطه شروع خوبی است. این نرم افزار با برخی از این زبان های برنامه نویسی رباتیک اختصاصی سروکار دارد. اما هنوز باید هر یک از آنها را با جزئیات یاد بگیرید.

MATLAB ابزار دیگری است که هنگام مطالعه نحوه برنامه نویسی یک ربات به آن نیاز دارید. ربات های برنامه نویسی شامل ریاضیات و تجزیه و تحلیل داده های زیادی است. اگر می‌خواهید ربات‌ تان طبق برنامه کار کند، به ابزار مناسبی برای پردازش داده‌ها و دریافت نتایج قابل اعتماد از حسگرهای سخت‌ افزاری و نرم‌ افزاری خود نیاز دارید.

هنگامی که در برنامه نویسی با C/C++، پایتون، جاوا یا زبان دیگری که در برنامه نویسی ربات استفاده می شود دانش کافی دارید، زمان برنامه نویسی اولین ربات فرا رسیده است. ما پیشنهاد می‌کنیم با یک ربات نرم‌ افزاری شروع کنید، زیرا نوشتن کد برنامه‌ ای که عملکردهایی غیرمرتبط با کنترل یک دستگاه فیزیکی را انجام می‌دهد، بسیار ساده‌ تر است.

برنامه نویسی رباتیک برای مبتدیان

تشخیص تصویر و اخیراً پردازش زبان طبیعی از جمله مشکلات اصلی است که دانشمندان رباتیک باید برای طراحی روبات‌ هایی که رفتار انسان را تقلید می‌کنند، حل کنند. بنابراین، بیایید آموزش برنامه نویسی رباتیک خود را با یک الگوریتم ساده برای ایمن سازی خانه یا محل کار خود با معرفی رباتی که از دوربین متصل برای تشخیص چهره ها استفاده می کند، شروع کنیم.

چگونه چنین ربات نرم افزاری را برنامه ریزی می کنید؟ تمام کاری که لازم است مراحل زیر است:

1. یک سنسور حرکتی را در جلوی درب خود نصب کنید و آن را به دوربین وصل کنید.
2. به سنسور حرکت دستور دهید تا زمانی که شخصی در درب است دوربین را فعال کند.
3. دوربین تصویری از چهره فرد به عنوان ورودی می گیرد.
4. تصویر را برای مجموعه خاصی از ویژگی ها اسکن کنید.
5. این ویژگی ها را با کتابخانه ای از چهره های شناخته شده مقایسه کنید.
6. اگر مطابقت پیدا کردید، دستور باز کردن در را بدهید.
7. در صورت عدم تطابق، با انجام یک نوع اقدام دیگر ادامه دهید.

مهم نیست که از چه زبان برنامه نویسی برای برنامه نویسی نرم افزار برای اجرای این مجموعه دستورات استفاده می کنید. اولین الگوریتم برنامه نویسی رباتیک شما پس از برقراری شرایط راه اندازی، مراحل فوق را بارها و بارها اجرا می کند (یعنی شخصی سنسور حرکت را در جلوی درب شما فعال می کند).

این یک ربات ساده است که از سخت افزار قابل برنامه ریزی استفاده می کند. در این مورد، سخت افزار شامل یک حسگر حرکت، یک دوربین و یک کامپیوتر است که پایگاه داده چهره های شناخته شده شما را نگه می دارد. کامپیوتر مخصوصاً برای انجام عمل بسیار ساده باز کردن قفل درب مورد نیاز است.

شما می توانید این برنامه را تنها در 100 خط کد بنویسید. با این حال، این تنها در صورتی امکان پذیر است که مدل های نرم افزاری آماده ای داشته باشید که فرآیند تشخیص چهره را انجام می دهند. در حقیقت، مهارت های نوشتن کدهای برنامه نویسی تشخیص چهره همان چیزی است که یک برنامه نویس نرم افزار را به یک کدنویس پیشرفته تبدیل می کند.

بحث بیشتر در مورد نحوه برنامه ریزی یک ربات

اکنون که اولین بازدیدکننده خود را شناسایی کرده اید و به آنها اجازه ورود داده اید، ممکن است تصمیم بگیرید که یک بازوی رباتیک قرار دهید که کت های بازدیدکنندگان شما را می گیرد و آنها را در کمد لباس قرار می دهد.

آنچه شما نیاز دارید کنترل یک سیستم پویا است که شامل حسگرها و یک بازوی رباتیک است. کاری که بازو باید انجام دهد این است که کت را در جای خود تشخیص دهد، آن را بگیرد و در جایی قرار دهد. چه جوری باید این کار انجام شود؟ برنامه نویسی بازوی رباتیک شما شامل مراحل زیر است:

1. کاربرد سیگنال های کنترلی
2. اندازه گیری نتایج
3. تولید سیگنال‌های کنترلی جدید محاسبه شده برای نزدیک‌ تر کردن بازوی شما به هدف ما.

اگر می خواهید روبات شما کت را بگیرد و آن را برای مهمان آویزان کند، این فرآیند شامل ریاضیات زیادی و جریان ثابت داده های قابل اعتماد است. این در مورد پردازش داده های حسگر در زمان واقعی و سپس اعمال عملگرهای منطقی اساسی “اگر” و “آنگاه” برای کنترل بازوی رباتیک شما است. اگر آن را ساده‌تر کنیم، برنامه‌ ریزی‌هایی مانند «اگر خیلی چپ، پس به راست حرکت کن» و «اگر خیلی پایین است، پس به بالا حرکت کن» را انجام می‌دهید. کد نویسی برای ربات دقیقا به همین شکل است.

جمع بندی از برنامه نویسی ربات

برنامه نویسی رباتیک بسیار سریع در حال توسعه است. همگام شدن با آخرین پیشرفت ها در زمینه ماشین های قابل برنامه ریزی مستلزم تلاش هایی است که فراتر از آشنایی با زبانی است که برای ربات های برنامه نویسی مناسب است.

اگر واقعاً می خواهید بر نحوه برنامه نویسی ربات مسلط شوید، باید الزامات و قابلیت های یک ربات را در سطح سخت افزار و نرم افزار درک کنید. خوشبختانه، تعدادی از پلتفرم ها برنامه نویسی رباتیک را برای مبتدیان امکان پذیر می کنند. این کار با حذف بسیاری از مشکلات مربوط به دانستن نحوه عملکرد سخت افزار انجام می شود. همچنین می تواند توسط سیستم های برنامه نویسی در سطح صفر و یک انجام شود.

آنچه شما اساساً در رباتیک برای مبتدیان نیاز دارید، داشتن سخت افزار قابل برنامه ریزی یا ماژول های نرم افزاری از پیش برنامه ریزی شده است. پس از آن، می توانید برای انجام عملیات خاصی برنامه ریزی کنید. در هر صورت، شما باید یک یا چند زبان برنامه نویسی مانند C/C++، Python، LISP یا Java را بیاموزید تا حتی ساده ترین ربات نرم افزاری/سخت افزاری نیز کار کند. وقتی بیشتر پیش رفتید، بهتر است با ابزارهایی مانند MATLAB آشنا شوید. این تضمین می کند که شما در کنترل کامل روبات های خود هستید.

نوشته برنامه نویسی ربات اولین بار در امیر رسولی. پدیدار شد.