Робототехника языки программирования: Языки программирования в робототехнике — Робикс

6 лучших языков программирования для изучения робототехники

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:

Содержание

1. 1. C/C++
2. 2. LISP
3. 3. Java
4. 4. C # (.NET)
5. 5. Python
6. 6. MATLAB
7. Бонус — Arduino

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.

Программирование роботов может происходить на многих языках

Содержание

1. Программирование роботов
2. Какой язык выбрать?
3. Ассемблер
4. Basic
5. C / C ++
6. Java
7. C #
8. Программирование для контроллеров Arduino
9. Python
10. Программирование роботов — начало.
11. Шаг 1.
12. Шаг 2.
13. Шаг 3.
14. Полезные советы.
15. Создавайте управляемые куски функционального кода.
16. Документируйте все в коде, используя комментарии.
17. Сохраняйте разные версии кода.
18. При отладке робота поднимите его.
19. Если код делает что-то, что кажется неработоспособным.
20. Практический пример
21. Способы управления роботами

Программирование роботов

Программирование роботов обычно является заключительным этапом, связанным с созданием роботов.

Если вы изучали уроки, то вы выбрали приводы, электронику, датчики и т. д. И кто-то, наверное, смог собрать робота, которого придумал ранее. Но без программирования, робот является очень красивый и дорогим макетом, не умеющим делать ничего.

программирование роботов

Чтобы научить вас программировать роботов, потребуется не один урок. Поэтому этот урок поможет вам лучше понять, как начать и что нужно изучить именно вам.

Какой язык выбрать?

Какой язык программирования выбрать для вашего робота? Существует много языков программирования, которые можно использовать для программирования микроконтроллеров. Наиболее распространенными языками программирования роботов являются:

• Ассемблер
• Basic
• C / C ++
• Java
• C #
• Python
• Программное обеспечение Arduino

Ассемблер

Это язык низкого уровня максимально приближенный к машинному коду. Программирование роботов очень сильно зависит от архитектуры процессора и достаточно трудоемко в использовании.

ассемблер

Ассемблер нужно использовать только тогда, когда вам необходим абсолютный контроль над вашим кодом на уровне инструкций;

Basic

Один из первых широко используемых языков программирования. Он по-прежнему используется некоторыми микроконтроллерами ( Basic Micro , BasicX , Parallax ) для программирования учебных роботов;

C / C ++

Один из самых популярных языков. Язык Си обеспечивает высокоуровневую функциональность, сохраняя при этом хороший контроль низкого уровня;

Java

Он более современный, чем Си. Он обеспечивает множество функций безопасности в ущерб контролю низкого уровня. Некоторые производители делают микроконтроллеры специально для использования с Java.

C #

Запатентованный язык Microsoft используется для разработки приложений в Visual Studio;

c#

Программирование для контроллеров Arduino

Используется вариант C ++. Программирование роботов на нём включает некоторые упрощения для того, чтобы сделать программирование не таким сложным;

Python

Один из самых популярных языков сценариев. Он очень прост в освоении и поэтому может использоваться для быстрой и эффективной передачи программ.

На уроке 4 вы выбрали микроконтроллер на основе необходимых вам функций (количество операций ввода-вывода, специальные функции и т. д.). Часто микроконтроллер предназначен для программирования на определенном языке.

arduino

• Микроконтроллеры Arduino используют программное обеспечение Arduino и перепрограммируются в процессе обработки.
• Базовые микроконтроллеры Stamp используют PBasic.
• Микроконтроллеры Basic Atom используют Basic Micro.
• Javelin Stamp из Parallax запрограммирован на Java.

Если вы выбрали микропроцессор известного или популярного производителя то, скорее всего, существует много литературы по этой теме. Следовательно вы сможете научиться программировать на выбранном языке программирования. В этом случае программирование роботов не вызовет больших трудностей.

Если же вместо этого вы выбрали микроконтроллер у небольшого, малоизвестного производителя (например, потому что у него было много функций, которые, по вашему мнению, были бы полезны для вашего проекта), то важно посмотреть, на каком языке должен быть запрограммирован контроллер и какие средства разработки доступны (обычно от производителя контроллеров).

Программирование роботов — начало.

Привет, мир!

Первой программой, которую вы, вероятно, будете писать, является  «Hello World». По историческим причинам большинство учебников по программированию начинаются с этой фразы.

hello world

Это одна из простейших программ, которые могут быть сделаны на компьютере.

Она предназначена для печати строки текста (например, «Hello World») на мониторе компьютера или на ЖК-экране контроллера.

В случае с микроконтроллером другой очень простой программой, которую вы можете сделать — это переключение вывода IO. Присоединение светодиода к выходному контакту. Затем установление контакта I / O в положение ON и OFF приведет к миганию светодиода. При помощи контактов I / O можно запрограммировать много сложных функций. Например, включение многосегментных светодиодов для отображения текста и цифр, управления электромагнитными реле, сервоприводами и т.д.

Шаг 1.

Убедитесь, что у вас есть все компоненты, необходимые для программирования микроконтроллера. Не все микроконтроллеры поставляются со всем необходимым для их программирования. Большинство микроконтроллеров необходимо подключить к компьютеру через USB-штекер.

USB штекер

Если ваш микроконтроллер не оснащен разъемом USB, возможно вам понадобится отдельный USB-адаптер для последовательного интерфейса. Этот адаптер нужно правильно подключить. Многие микроконтроллеры программируются либо через порт RS-232, либо через USB. Часто они включают в себя разъем USB на плате. Разъем USB используется не только для двусторонней связи, но и для питания платы микроконтроллера.

Шаг 2.

Подключите микроконтроллер к компьютеру и проверьте, к какому COM-порту он подключен.

com порт

Не все микроконтроллеры смогут быть обнаружены компьютером. Поэтому вы должны прочитать в руководстве «Начало работы. И тогда вы будете точно знать, что нужно сделать, чтобы компьютер распознал его и смог с ним общаться. Вам может быть придется загрузить «драйверы» (специфичные для каждой операционной системы), чтобы ваш компьютер мог понять, как общаться с микроконтроллером и / или USB-конвертером последовательного преобразователя.

Шаг 3.

Прочитайте руководство пользователя продукта. Проверьте работоспособность при помощи приведенных в нем примеров написания кода с нужным протоколом связи.

Не нужно изобретать велосипед. Большинство производителей предоставляют некоторый код (или псевдокод), объясняющий, как заставить контроллер работать. Пример кода может быть на языке программирования, который вы не знаете, но не стоит отчаиваться. Просто выполните поиск в Интернете, чтобы узнать, создали ли другие люди необходимый код.

• Изучите руководства по продуктам и руководство пользователя.
• Посетите форум производителя.
• Проверьте публикации в Интернете для продукта и кода.
• Прочтите руководство, чтобы понять, как написать код.

Полезные советы.

Создавайте управляемые куски функционального кода.

Создавая сегменты кода, специфичные для каждого продукта, вы постепенно создаете библиотеку. Создайте файловую систему на своем компьютере, чтобы легко найти необходимый код.

Документируйте все в коде, используя комментарии.

Документирование всего необходимо практически для всех рабочих мест, особенно для робототехники. По мере того, как вы становитесь все более и более продвинутыми, вы можете добавлять комментарии к общим разделам кода. Но при запуске вы должны добавить комментарий к (почти) каждой строке.

Сохраняйте разные версии кода.

Не всегда перезаписывайте один и тот же файл. Если вы обнаружите, что ваши 200+ строк кода не будут компилироваться, не стоит останавливаться только на этой версии кода.  Вместо этого вы можете вернуться к ранее сохраненной (и функциональной) версии и добавить или изменить ее по мере необходимости. Код не занимает много места на жестком диске. Поэтому вы можете спокойно сохранять несколько копий.

При отладке робота поднимите его.

Нужно, чтобы колеса, гусеницы или ноги не касались поверхности. Тогда ваш робот не сможет себе навредить даже случайно. Не закрывайте деталями кнопку отключения питания. Это пригодится для того, чтобы в случае необходимости можно было его отключить.

Если код делает что-то, что кажется неработоспособным.

Через несколько секунд, выключите питание. Скорее всего проблема не исчезнет сама собой и нужна корректировка, а пока вы можете уничтожить часть механики. Сначала подпрограммы могут быть трудны для понимания, но они значительно упрощают ваш код. Если сегмент кода повторяется много раз в коде, он является хорошим кандидатом для замены подпрограммой.

Практический пример

Для нашего проекта был выбран набор Lego Mindstorms EV3. Для него есть специальная графическая среда программирования EV3 Programmer. Её можно бесплатно скачать с официального сайта Лего и сразу приступать к программированию робота.

программирование Lego EV3

Программирование происходит при помощи пиктограмм и является доступным для понимания.

Топ-8 языков программирования для робототехники

Одно дело спроектировать робота, другое — воплотить его в жизнь. Но именно здесь на помощь приходят языки программирования для роботов, дающие роботам возможность и «интеллект» для выполнения важных задач очень похожим на человека способом.

Хотя существуют сотни языков программирования, сегодня в робототехнике широко используются лишь немногие из них. Самые популярные языки программирования, такие как C++ и Python, завоевали рынок с точки зрения функциональности и простоты использования. В то же время более старые, более устаревшие языки, такие как Pascal, продолжают служить основой для более адаптированных, проприетарных языков и роботизированных операционных систем, используемых ведущими производителями промышленных роботов.

Top Robotic Programming Languages ​​

• C/C++
• C#
• Hardware Description Languages ​​
• Java
• Lisp
• MATLAB
• Pascal
• Python

What Is the Best Programming Language for Robotics?

Если вы думаете о роботе как о марионетке, строки кода — это строки, которые придают форму и функции роботам, независимо от того, пылесосят ли они полы или, что чаще, работают на сборочных линиях. И, как и строки, некоторые языки программирования и код, который они помогают писать людям, сильнее других.

C, C++ и Python — популярные языки программирования, используемые в индустрии робототехники, от функций искусственного интеллекта, лежащих в основе робота-гуманоида, до двигательной функции роботизированной руки — отличительной черты промышленных роботов. Эти языки часто бывают эффективными и мощными и часто используются в таких дисциплинах, как информатика. Благодаря широкому распространению эти языки программирования имеют обширную сеть пользователей, к которым инженеры могут обратиться за помощью.

Поскольку рынок роботов для использования в производстве и других отраслях, таких как здравоохранение и сфера услуг, продолжает расти, спрос на высококвалифицированных разработчиков и инженеров, владеющих языками C, C++ и Python, также будет расти.

В то время как инженеры, работающие над другими типами роботов, полагаются на комбинацию популярных языков программирования, чтобы сделать своих роботов полностью функциональными, большинство ведущих компаний по производству промышленных роботов, таких как ABB, Comau и Fanuc, разработали свои собственные языки программирования для роботов, которые инженеры изучают на работе. . В основе многих из этих проприетарных языков программирования лежит Паскаль, что делает его популярным языком программирования для будущих инженеров, желающих ознакомиться с некоторыми языками будущего, с которыми им, возможно, придется работать. Паскаль не только обучает разработчиков передовым методам программирования роботов, но и обучает основным функциям и техническим деталям многих ведущих промышленных роботов.

Независимо от того, какой язык программирования роботов вы выберете для изучения в первую очередь, полученные знания пригодятся в будущих робототехнических проектах. Вот еще несколько языков программирования роботов, которые должен знать каждый начинающий программист и разработчик, желающий работать с роботами.

Подробнее о программировании10 игр для повышения уровня навыков программирования

Языки программирования роботов, которые нужно знать

C/C++

Что касается языков программирования, C и C++ часто считаются золотым стандартом. Оба являются зрелыми языками программирования общего назначения и обеспечивают производительность в реальном времени, то есть запрограммированные действия выполняются в указанное время, что важно в робототехнике, поскольку основная обязанность робота состоит в том, чтобы выполнить задачу, когда этого хотят люди. Что касается различий между двумя языками программирования, C++ — это просто более усовершенствованная версия C, которая поддерживает объекты и классы.

Хотя C и C++ обычно требуют больше строк кода и не так удобны для пользователя, как другие языки программирования, такие как Python, оба языка программирования имеют явное преимущество в том, что многие аппаратные библиотеки полагаются на C или C++ в своих собственных разработках, что улучшает совместимость с критически важным оборудованием.

Подробнее о C++ Как написать чистый код обработки исключений на C++

C#

C# — это собственный язык программирования Microsoft, который используется в Visual C# Express, бесплатной программе поддержки разработчиков. C# работает в .NET, среде разработки программного обеспечения Microsoft, и часто используется для разработки сетевых и коммуникационных структур, таких как порты и сокеты, что делает его хорошим выбором для интеграции систем нейронных сетей в роботизированные приложения.

Языки описания оборудования (HDL)

Схемы являются важным компонентом робототехники, и языки описания оборудования играют ключевую роль в программировании роботов. HDL, такие как Verilog и язык описания оборудования VHSIC (или VHDL), упрощают программирование схем, позволяя разработчикам описывать схемы с помощью слов и символов. Следует отметить одну важную вещь: для использования языков описания оборудования часто требуется хороший опыт работы с электроникой, поскольку несколько процессоров обычно работают одновременно.

Java

Java — еще один популярный язык программирования, который позволяет запускать и запускать роботов более похожим на человека способом. Являясь интерпретативным языком программирования, Java не встроен в машинный код — команды интерпретируются виртуальной машиной Java, что позволяет выполнять один и тот же код на разных компьютерах. Он популярен среди разработчиков, работающих в области искусственного интеллекта, поскольку позволяет создавать нейронные сети. Java даже использовался для программирования суперкомпьютера IBM Watson, который помогает предприятиям интегрировать ИИ в свою деятельность.

Lisp

Один из старейших языков программирования, используемых в робототехнике, Lisp прост в использовании. Он также возрождается для использования в создании ИИ и роботизированных приложений, поскольку большая часть роботизированной операционной системы — фреймворка с открытым исходным кодом, используемого для разработки роботизированных приложений — написана на этом языке программирования. Важные особенности, делающие Lisp простым в использовании, включают древовидные или нелинейные структуры данных; автоматизированное управление складом; и подсветка синтаксиса, которая отображает код разными цветами и шрифтами в зависимости от категории.

MATLAB

Для разработчиков, желающих анализировать данные и запускать симуляции, а также разрабатывать и внедрять системы управления роботами со специально разработанными интерфейсами, MATLAB — отличный инструмент. В сочетании с Robotics Toolbox for MATLAB, который включает в себя функции для кинематики, динамики и генерации траекторий, разработчики могут создавать системы для исследования и моделирования роботов-манипуляторов.

Паскаль

Паскаль является источником вдохновения для многих проприетарных языков программирования. Хотя очень мало роботов программируется с помощью Pascal, многие производители промышленных роботов, такие как ABB и Kuka, используют Pascal в качестве основы для своих собственных языков программирования. Несмотря на то, что он устарел, он считается отличным способом для новых разработчиков изучить основные функции и технические детали этих проприетарных языков, а также дает возможность начинающим разработчикам изучить передовой опыт программирования роботов.

Подробнее о роботахЕсть ли у роботов гонки?

Python

Одним из самых простых для изучения языков программирования и одним из самых популярных, наряду с C и C++, является Python. Будучи интерпретируемым языком, Python имеет обширный набор библиотек, что делает реализацию основных функций еще проще. Для Python также требуется меньше строк кода, что делает его более быстрым в использовании и изучении, чем C, C++ и Java. Python сокращает время программирования, устраняя необходимость определять и приводить типы переменных и позволяя кодировать движения в одном скрипте. Учитывая его широкое использование и популярность, Python также имеет большое сообщество разработчиков, которое может стать отличным ресурсом для новичков, к которому можно подключиться на этапе обучения.

Какой язык программирования лучше всего подходит для робототехники?

Нужно запрограммировать робота, но не знаете, какой язык выбрать?

Не знаете, какие языки доступны?

Нет простого ответа, но вот 10 самых популярных языков программирования для робототехники.

Какой язык программирования лучше? Это вопрос, который многие начинающие робототехники задают хотя бы раз в своей карьере, но на него нет простого ответа.

Но это очень резонный вопрос. В конце концов, какой смысл тратить много времени и сил на изучение нового языка программирования, если оказывается, что вы никогда не будете его использовать?

Если вы новичок в робототехнике, вы хотите изучить языки программирования, которые действительно пригодятся вам в вашей карьере.

Почему вы никогда не получите простого ответа от робототехников

Когда я опубликовал первую версию этой статьи в 2016 году, я знал, что она будет спорной. С тех пор огромное количество комментариев ниже и множество статей-подражателей, опубликованных в других местах в Интернете, позволяют предположить, что я был прав…

… многие люди не согласны с тем, что является «лучшим языком программирования для робототехники».

К сожалению, вы никогда не получите простого ответа, если спросите «Какой лучший язык программирования для робототехники?» у целой комнаты профессионалов робототехники (или на таких форумах, как Stack Overflow, Quora, Trossen, Reddit или Research Gate).

Инженеры-электронщики дадут ответ, отличный от ответа специалиста по промышленным роботам

Ответ программиста компьютерного зрения отличается от ответа когнитивного робототехника

В конце концов, большинство умных людей согласны с ответом: «это зависит от обстоятельств».

Это самый реалистичный ответ. Это зависит от того, какое приложение вы хотите разработать. Это зависит от того, какую систему вы используете. Это зависит от ваших личных предпочтений.

Но это также довольно бесполезный ответ для начинающего робототехника, который пытается решить, какой язык изучать первым. Вероятно, вы читаете эту статью, потому что хотите начать программировать роботов и не знаете, какой язык выбрать.

Какой язык программирования мне следует выучить в первую очередь?

Мой совет — не спрашивать, какой язык программирования «лучший». Лучше задать вопрос: Какой язык программирования мне следует начать изучать сейчас?

Вы все равно услышите разные мнения, но многие робототехники могут договориться о ключевых языках.

Но сначала объясните, почему вы хотите изучать программирование роботов:

1. Если вы просто хотите настроить и запустить одного робота

Если вы используете только одного робота для своего бизнеса, лучший язык для изучения — это тот, который поможет вам начать работу как можно скорее. В этом случае вам может даже не понадобиться изучать язык программирования. Например, с помощью технологии ручного управления вы можете перемещать коллаборативного робота вручную. Текстовое программирование не требуется.

2. Если вы хотите начать карьеру в области робототехники

Самое важное для профессионального робототехника — развить «менталитет программирования», а не владеть одним конкретным языком, как я объяснял в статье об основных навыках робототехники. .

Во многих отношениях не имеет значения, какой язык программирования вы изучаете первым. Каждый язык, который вы изучаете, развивает ваши навыки программирования и облегчает изучение любого нового языка, когда это необходимо.

В этом случае изучайте тот язык, который лучше всего подходит для вашего следующего проекта.

Как я сделал выводы для этой статьи

Первоначальная версия этой статьи — одна из наших самых популярных статей — была основана как на моем опыте в области робототехники, так и на опыте моих коллег, а также на многих мнениях, которые у меня были. нашел на интернет-форумах.

Для этой обновленной версии статьи я привел более объективные данные о самых популярных среди инженеров языках программирования и самых распространенных языках программирования на момент написания. Я также изучил новые языки, появившиеся после выхода первой версии этой статьи.

Эти новые данные изменили некоторые элементы в списке, но не сильно. Те же самые языки программирования остаются такими же популярными, какими они были, когда я писал первую версию.

Стоит также отметить, что некоторые широко распространенные языки не распространены в робототехнике. Например, Javascript и PHP широко используются в веб-разработке, но почти не используются в робототехнике.

10 самых популярных языков программирования в робототехнике

В мире существует более 1500 языков программирования, что слишком много для изучения.

Вот десять самых популярных языков программирования в робототехнике на данный момент. Если вашего любимого языка нет в списке, расскажите о нем всем в комментариях! Каждый язык имеет разные преимущества для робототехники. Я расположил их примерно в порядке важности от наименее до наиболее ценных.

10.Pascal

Паскаль был одним из первых языков программирования, которые я выучил. Однако я не поэтому включил его сюда. Он является основой для нескольких языков промышленных роботов (см. номер 8 ниже). В результате, это все еще неплохая отправная точка, если вы собираетесь программировать промышленных роботов.

Паскаль — это базовый язык (буквально основанный на языке BASIC), который был разработан для поощрения хороших методов программирования.

В наши дни Pascal слишком устарел, чтобы быть пригодным для повседневного использования. Однако это может быть полезно, если вы хотите ознакомиться с другими языками промышленных роботов, не привязываясь к одному конкретному бренду роботов.

9. Scratch

Совершенно новая запись в этом списке, Scratch, которую ежегодно используют тысячи подающих надежды робототехников по всему миру. Этот визуальный язык программирования специально разработан для начинающих программистов и ориентирован на пользователей в возрасте от 8 до 16 лет, и его часто выбирают на школьных уроках технологии и кружках робототехники.

Программирование с нуля достигается путем перетаскивания блоков и соединения их вместе. «Под капотом» он написан на комбинации Squeak (диалект Smalltalk), ActionScript и Javascript.

Хотя вы, вероятно, не собираетесь писать какие-либо программы для промышленных роботов на Scratch, это невероятно хороший и популярный язык для начинающих, и он прокладывает путь для многих наших будущих инженеров-робототехников.

8. Языки промышленных роботов

Почти каждый производитель роботов разработал свой собственный язык программирования роботов, что долгое время было одной из проблем промышленной робототехники. Вы можете познакомиться с некоторыми из них, изучив Pascal. Тем не менее, вам все равно придется учить новый язык каждый раз, когда вы начнете использовать новую марку робота.

У АББ есть свой язык программирования RAPID. У Kuka есть KRL (язык роботов Kuka). Comau использует PDL2, Yaskawa использует INFORM, а Kawasaki использует AS. Затем роботы Fanuc используют Karel, роботы Stäubli используют VAL3, а Universal Robots используют URScript.

В последние годы более универсальные варианты программирования, такие как ROS Industrial, независимое от производителя автономное программирование и ручное управление, стали предоставлять программистам более стандартизированные возможности. Однако, если вы технический специалист, вам, скорее всего, придется использовать язык производителя.

7. LISP и Prolog

В последнее время искусственный интеллект (ИИ) действительно набирает популярность. Это означает, что языки программирования ИИ, такие как LISP и Prolog, начинают возвращаться в наборы инструментов для программирования.

LISP — второй старейший язык программирования в мире (FORTRAN старше, но всего на год). Части ROS (операционная система для роботов) написаны на LISP, хотя вам не нужно знать его, чтобы использовать ROS.

Пролог — это язык логического программирования, который позволяет программистам представлять «знания» в форме, понятной алгоритму ИИ. Пролог использовался как часть программирования в IBM Watson AI.

Также можно запрограммировать искусственный интеллект, используя некоторые другие языки из этого списка и другие, которые не перечислены. Тем не менее, LISP и Prolog остаются в основе некоторых реализаций ИИ и, безусловно, заслуживают своего места в этом списке. Также стоит помнить, что робототехника и ИИ — это не одно и то же.

6. Языки описания аппаратуры (HDL)

Языки описания аппаратуры в основном представляют собой программный способ описания электроники. Эти языки будут хорошо знакомы инженерам-электронщикам, создающим низкоуровневую электронику роботов.

HDL обычно используются для программирования программируемых вентильных матриц (FPGA). Эти устройства позволяют разрабатывать электронное оборудование без фактического производства кремниевого чипа, что делает их более быстрым и простым вариантом для некоторых задач разработки.

Если вы не создаете прототипы роботизированной электроники в своей работе, вы никогда не сможете использовать HDL. Тем не менее, важно знать, что они существуют, поскольку они сильно отличаются от других языков программирования. Во-первых, все операции выполняются параллельно, а не последовательно, как в процессорных языках.

5. MATLAB

MATLAB (и его родственники с открытым исходным кодом, такие как Octave) очень популярны среди некоторых инженеров-робототехников для анализа данных и разработки систем управления. Он широко используется в исследованиях и обработке данных. Он также широко используется в некоторых университетских курсах.

Для робототехники также существует очень популярный Robotics Toolbox for MATLAB. Я знаю людей, которые разрабатывали целые системы робототехники, используя только MATLAB. Если вы хотите анализировать данные, создавать расширенные графики или внедрять системы управления, вы, вероятно, захотите изучить MATLAB.

4. C#/.NET

C# — это собственный язык программирования, предоставляемый Microsoft. Я включил сюда C#/.NET по двум причинам:

1. Это основной язык Microsoft Robotics Developer Studio. Если вы собираетесь использовать эту систему, вам, вероятно, придется использовать C#.
2. Он используется в качестве основы для некоторых движков виртуальной реальности, таких как Unity, популярность которых сейчас растет.

C# — не самый простой вариант для изучения в первую очередь, поскольку это сложный язык. Обычно я бы рекомендовал сначала изучить C/C++. Однако в некоторых областях робототехники он, безусловно, необходим.

3. Java

Если вы пришли в робототехнику из области компьютерных наук (а многие так и делают), вы, вероятно, уже сначала изучили Java.

Как инженер-электронщик я никогда не понимал Java. Я всегда предпочитал языки, допускающие более низкоуровневое программирование и больший контроль, такие как C. Это хороший пример того, как люди из разных дисциплин робототехники имеют разные предпочтения в программировании — просто потому, что мне это не нравится, это не значит, Вы не должны.

Подобно C# и MATLAB, Java является интерпретируемым языком, что означает, что он не компилируется в машинный код. Вместо этого виртуальная машина Java интерпретирует инструкции во время выполнения, позволяя вам использовать один и тот же код на многих разных машинах.

Java довольно популярен в некоторых областях робототехники. По-видимому, это один из основных языков нескольких современных ИИ, включая IBM Watson и AlphaGo.

2. Python

В данный момент Python находится на подъеме. Согласно статистике, он быстро стал одним из лучших языков.

Одной из причин его популярности в робототехнике, вероятно, является то, что Python (и C++) являются двумя основными языками программирования, используемыми в ROS.

Основное внимание в языке уделяется простоте использования. Многие люди согласны с тем, что он достигает этого очень хорошо. Python обходится без многих обычных вещей, которые отнимают время в программировании, таких как определение и приведение типов переменных. Как и Java, это интерпретируемый язык.

Существует также огромное количество бесплатных библиотек для Python, что означает, что вам не нужно «изобретать велосипед», когда вам нужно реализовать некоторые базовые функции. А поскольку он допускает простые привязки к коду C/C++, части кода, требовательные к производительности, могут быть реализованы на этих языках, чтобы избежать потери производительности.

Благодаря тому, что все больше и больше удобной для робототехники электроники теперь поддерживает Python «из коробки» (например, Raspberry Pi), мы, вероятно, продолжим видеть гораздо больше Python в робототехнике.

1. C/C++

Наконец-то мы достигли языка программирования номер 1 в робототехнике!

Многие согласны с тем, что языки C и C++ необходимы в робототехнике. Почему? Потому что многие аппаратные библиотеки, используемые в робототехнике, используют один из этих языков. Эти библиотеки позволяют взаимодействовать с низкоуровневым оборудованием, обеспечивают производительность в реальном времени и являются очень зрелыми языками программирования. В наши дни вы, вероятно, будете использовать C++ чаще, чем C, хотя C остается одним из самых эффективных доступных языков программирования.

C/C++ не так просты в использовании, как, скажем, Python или MATLAB. Реализация той же функциональности с помощью C может занять гораздо больше времени, и потребуется гораздо больше строк кода. Однако, поскольку робототехника очень зависит от производительности в реальном времени, C и C++, вероятно, ближе всего к «стандартному языку» у нас, робототехников. Это верно даже несмотря на растущую популярность Python.

Если вы уберете из этой статьи только одну вещь…

Многие люди использовали эту статью, чтобы сказать, что они должны сначала изучить C/C++ или Python.

Этот вывод может быть правдой…

… однако, позвольте дать вам всего один совет:

Изучайте тот язык программирования, который наиболее подходит для вас прямо сейчас.

Самое главное — развить свой «менталитет программирования». Изучите как можно больше языков программирования. Чем больше вы узнаете, тем лучше вы будете программировать. То, что я перечислил эти десять языков, не означает, что вы должны учить их все или даже любой из них. Самое главное — найти язык, который кажется вам естественным и подходит для вашего роботизированного оборудования.

И если вы действительно хотите получить рекомендацию…

Если вам нужно подтолкнуть меня к рекомендации, я бы посоветовал вам выбрать язык, позволяющий быстро и легко разрабатывать программы, чтобы вы могли больше сосредоточиться на разработке функциональности.

По этой причине я бы рекомендовал сначала изучить Python. Это всего лишь мое личное мнение. Если вам больше подходит другой язык, изучайте его. Тем не менее, Python — удивительно простой язык для изучения и чрезвычайно мощный благодаря множеству легкодоступных библиотек.

Я слышал много отзывов от (уже опытных) программистов, которые изучили Python за пару дней и сразу же перешли на него почти для всех своих нужд программирования. Как сказал один парень, «Я могу создавать пригодный для использования код на Python так же быстро, как и печатаю».  
После того, как вы достаточно хорошо освоите Python, я лично рекомендую вам изучить C, а затем C++.