Способы программирования роботов

Программирование — завершающий этап сборки робота. Полностью собранный высокотехнологичный робот фактически является своеобразным макетом до того момента, как в его память не будет загружена особая программа, которая научит его совершать определенные операции и исполнять команды, отданные оператором. Если этот этап не будет завершен – робот не научится делать ничего из того, что было заложено в него технически.

Программирование роботов

Для того чтобы микропроцессор робота стал его мозгом, программист должен загрузить в него программу, соответствующую функционалу устройства. Обычный человеческий язык машина понять неспособна, поэтому для общения с ней используются специальные языки программирования. Они могут обеспечить четкую формализацию поставленных задач, точность и надежность их оценки с точки зрения логических связей, и т. д.

В зависимости от того, какие задачи решает язык программирования, выделяют несколько уровней таких искусственных языков:

Низший. Служит для управления исполнительными приводами в формате заданных точных значений линейного или углового перемещения отдельных звеньев интеллектуальной сети устройства.
Манипулятивный уровень. С его помощью можно реализовать общее управление всей системой в целом, где рабочий орган робота будет зафиксирован в системе координат.
Оперативный уровень. Предназначен для формирования рабочей программы, где методом установления последовательности определенных действий будет достигнут результат, запланированный оператором.
Высший уровень. При выходе на него программа самостоятельно, без детализации способна указать, какие именно действия необходимо совершить рабочему органу.

Высшей целью является составление таких программ, где оператор ставит перед роботом цель произвести сборку устройства, а робот самостоятельно исполняет поставленную перед ним задачу.

фото роботов на автомобильном производстве

Какой язык программирования выбрать?

Существует множество популярных программных языков, которые подходят для того, чтобы составлять программы для роботизированной техники. Наиболее популярными являются:

«Ассемблер». Это низкоуровневый язык, максимально приближенный к машинописному коду. Его недостатком является сильная зависимость от архитектурных особенностей процессора и трудоемкость в использовании. Ассемблер применяют лишь в тех случаях, когда оператору нужен полный контроль над кодом уже на уровне инструкций.
Один из первых языков программирования, который и сегодня с успехом применяется для работы с некоторыми микроконтроллерами, в том числе – Parallax, BasicX и др.
C / C ++. Наиболее популярные программные языки. Они способны обеспечить высокую функциональность, сохранив при этом полный контроль над системой.
Молодой язык программирования, с помощью которого можно реализовать множество функций безопасности за счет снижения уровня контроля над системой.
C #. Собственный язык Microsoft, который применяется для разработки приложений в Visual Studio.
Простой и доступный язык, который часто используется для быстрой и эффективной передачи программ.
Чаще всего используется модуль C ++. Содержит ряд упрощений, которые позволяют сделать процесс программирования менее сложным.

фото робота игрушки

Как программируют роботов: пошаговая инструкция

Процедура программирования робототехники может происходить по нескольким сценариям.

Конвейерный подход

В нем традиционно процесс программирования включает в себя следующие этапы:

Наблюдение за встроенными датчиками робота. Все данные, полученные на этом тапе, впоследствии станут вводными, которые робот получит для исполнения тех или иных задач.
Оценка состояния системы. С помощью вводных данных, полученных на этапе наблюдения, описываются основные характеристики робота: его скорость движения, ориентация и др.
Построение моделей и создание прогнозов. Представляет собой динамическую работу с периодической помощью в отношении модели робота и оценки его состояния.
Планирование. Именно на этом этапе определяется палитра действий, необходимая для эффективного исполнения поставленной задачи
Управление. Этап заключается в преобразовании команд и возможности модифицировать программы для управления переводом робота.

Биологический подход

Искусственный интеллект и нейронные сети все чаще применяются в робототехнике. На сегодняшний день эти технологии призваны имитировать биологическую нейронную (синаптическую) мозговую активность человека. В 2016 году эта технология позволила воплотить в жизнь возможность схватывания. Это позволило обучать роботов так же, как ответственные хозяева учат командам своих домашних питомцев.

Биологический подход во многом противоречит традиционному конвейерному, но уже демонстрирует собственные достойные результаты.

Смешанные подходы

Сочетают в себе положительный опыт конвейерного и биологического подходов, при котором технологии совмещаются. Роботы, запрограммированные таким способом, отличаются более высокими показателями, чем классические.

фото

Полезное для программистов

Советы

При программировании роботов важно следовать следующим рекомендациям:

При написании кода следите за тем, чтобы его сегменты были управляемыми. Программируя, вы постепенно создаете собственную библиотеку, где при необходимости будет легко найти нужный кусок кода и вставить в текущую программу, сэкономив время, потраченное на разработку.
Включайте в код собственные комментарии, документируйте процесс. Чем опытнее программист, тем меньше комментариев он оставляет в коде. На начальном уровне рекомендуется оставлять сопутствующие комментарии практически к каждой строке.
Регулярно сохраняйте текущие версии кода во время его написания. Не стоит перезаписывать один и тот же файл. В случае ошибки вы сможете вернуться в более ранней версии и добавлять изменения по мере необходимости. В противном случае ошибку придется искать по всему тексту.
При осуществлении отладочных работ с роботом обязательно приподнимите его. Необходимо добиться того, чтобы его гусеницы, колеса и другие части не касались поверхности пола или земли. В таком случае робот не сможет себе навредить в случае неправильной работы программы. Обратите внимание также на то, чтобы кнопка отключения питания не была закрыта деталями и являлась легкодоступной. Это позволит быстро отключить устройство в случае необходимости.
Если программа составлена таким образом, что код кажется неработоспособным, отключите питание робота. Чаще всего проблема кроется в необходимости корректировки и не сможет исчезнуть сама по себе. За это время, если устройство не будет обесточено, может повредиться часть механических узлов робота.

Написание программного кода – важнейшая часть создания робота. Без правильно составленной программы механизм не сможет проявить себя и эффективно выполнять те функции, на которые технически способен. Программирование роботов несколько отличается от обычного создания программ. Отличие заключается в том, что программист составляет обычный код, а программист-робототехник должен дополнительно взаимодействовать с механикой, электроникой и реальностью, окружающей его.

Рекомендуем посмотреть