چگونه در شیراز برنامه نویسی برای روباتیک شروع کنیم

چگونه در شیراز برنامه نویسی برای روباتیک شروع کنیم

در این مقاله به معرفی برنامه نویسی، زبان های مهم و نحوه شروع کار با ابزارهایی مانند آردوینو و رزبری پای می پردازیم.

طراحی ربات  یک مهارت کلیدی برای کار در رباتیک است. در این مقاله، برنامه نویسی، زبان های مهم و نحوه شروع کار با ابزارهایی مانند آردوینو و رزبری پای را معرفی می کنیم.

 

برنامه کامپیوتری چیست؟

ربات‌ها داده‌های حسگر را پردازش می‌کنند، شناخت را انجام می‌دهند و اقداماتی را با استفاده از برنامه‌های رایانه‌ای که روی یک پردازنده اجرا می‌شوند، برنامه‌ریزی می‌کنند. برنامه های کامپیوتری اساسا مجموعه ای از دستورالعمل ها هستند که بر روی یک ورودی برای تولید یک خروجی عمل می کنند.

 

مثال: یک برنامه تشخیص چهره در یک ربات:

1. تصویری از یک شخص به عنوان ورودی بگیرید، 2. تصویر را برای مجموعه خاصی از ویژگی ها اسکن کنید، 3. این ویژگی ها را با کتابخانه ای از چهره های شناخته شده مقایسه کنید، 4. یک مطابقت پیدا کنید، سپس 5. نام آن را برگردانید. شخص به عنوان یک خروجی برنامه هر بار که اجرا می شود دقیقاً همان مجموعه دستورالعمل ها را انجام می دهد.

 

 

مشاهده دوره

اکثر زبان های برنامه نویسی با متن معمولی نوشته می شوند که درک آن برای انسان آسان است. سپس برنامه ها در کد ماشین برای پردازشگر (یا کد بایت، برای اجرای ماشین مجازی) به کد ماشین کامپایل می شوند.

زبانهای برنامه نویسی

زبان های برنامه نویسی متعددی در دسترس هستند، به عنوان مثال. C/C++، Java، Fortran، Python و غیره. محبوب ترین زبان در رباتیک احتمالا C/C++ است (C++ جانشین شی گرا برای زبان C است). پایتون همچنین به دلیل استفاده از آن در یادگیری ماشین و همچنین به این دلیل که می توان از آن برای توسعه بسته های ROS استفاده کرد بسیار محبوب است - به زیر مراجعه کنید.

ابزارهای نرم افزاری مهم دیگری نیز در رباتیک مورد استفاده قرار می گیرند، به ویژه:

Robot Operating System (ROS) مجموعه ای از کتابخانه ها و ابزارهای نرم افزاری است که به شما در ساخت برنامه های کاربردی ربات کمک می کند. شما همچنین می توانید برنامه های خود را برای ROS بنویسید. در C/C++ یا پایتون.

Matlab برای تجزیه و تحلیل داده ها و رابط با ROS استفاده می شود (همچنین، Octave یک معادل رایگان و متن باز برای Matlab است که در اینجا موجود است.)

برنامه نویسی C و میکروکنترلر آردوینو

زبان C/C++ یکی از پرکاربردترین زبان های برنامه نویسی در رباتیک است. میکروکنترلر آردوینو از یک زبان برنامه نویسی مبتنی بر C استفاده می کند و راهی عالی برای یادگیری اصول اولیه این زبان مهم در حین انجام روباتیک عملی است.

میکروکنترلر آردوینو MEGA 2560. میکروکنترلر در واقع فقط یک تراشه بزرگ در مرکز آردوینو است – این جزئی است که شما برنامه‌ریزی می‌کنید: کد سطح بالایی که می‌نویسید به کد ماشینی که روی این تراشه تعبیه شده است کامپایل می‌شود. پین های بالا و پایین برای اتصال دستگاه های ورودی مانند سنسورها و دستگاه های خروجی مانند موتور هستند.

یک آردوینو اصلی (Uno) حدود 19 یورو هزینه دارد و محیط توسعه برنامه را می‌توانید به صورت رایگان از وب‌سایت آردوینو دانلود کنید، جایی که نمونه پروژه‌ها و آموزش‌های زیادی را نیز خواهید یافت.

پایتون و رزبری پای

پایتون یک زبان مفید برای یادگیری است زیرا به طور گسترده در علوم کامپیوتر و یادگیری ماشین استفاده می شود. پایتون زبانی است که با Raspberry Pi استفاده می شود. این باعث می شود که آن را به شدت به رباتیک مرتبط کند زیرا می توانید از Raspberry Pi برای کنترل یک ربات استفاده کنید.

بنیاد Raspberry Pi تعدادی دوره آنلاین رایگان برای یادگیری نحوه استفاده از Raspberry Pi در رباتیک ایجاد کرده است. برای اطلاعات بیشتر و پیوند به دوره ها، صفحه شریک آنها را بررسی کنید.

Raspberry Pi 3، Model B. Raspberry Pi مانند یک کامپیوتر معمولی است اما بسیار کوچکتر است. این Raspberry Pi 3 دارای پردازنده ARM چهار هسته ای 1.2 گیگاهرتز، اترنت، بی سیم، بلوتوث، HDMI و 4 پورت USB است.

 

 

 

تفاوت بین آردوینو و رزبری پای چیست؟

آردوینو و رزبری پای هر دو برای پروژه های رباتیک مفید هستند اما تفاوت های مهمی با هم دارند.

آردوینو

آردوینو یک میکروکنترلر است که مانند یک کامپیوتر ساده است اما یک برنامه واحد را که شما روی کامپیوتر نوشته اید اجرا و حلقه می کند. این برنامه به صورت کد ماشین در میکروکنترلر کامپایل و دانلود می شود. آردوینو برای کنترل ربات های سطح پایین بسیار مناسب است و دارای ویژگی هایی مانند تبدیل آنالوگ به دیجیتال برای اتصال سنسورهای آنالوگ است.

رزبری پای

Raspberry Pi (RPi) درست مانند یک رایانه شخصی معمولی است و بنابراین از آردوینو تطبیق پذیرتر است اما فاقد ویژگی هایی مانند تبدیل آنالوگ به دیجیتال است. RPi یک سیستم عامل لینوکس (معمولا Raspian) را اجرا می کند. شما می توانید یک صفحه کلید، ماوس و مانیتور را به یک RPi و به همراه وسایل جانبی مانند دوربین متصل کنید - برای روباتیک بسیار مفید است. (با توجه به اینکه RPi لینوکس را اجرا می کند، می توانید ROS را نیز نصب کنید، اگرچه راه اندازی آن کمی دشوار است.)

اگر می‌خواهید درباره برنامه‌نویسی برای رباتیک بیشتر بدانید، دوره آنلاین کامل دانشگاه شفیلد را در زیر بررسی کنید.

برنامه نویسی ربات در شیراز چگونه انجام می شود؟

ربات یک ماشین هوشمند است که این توانایی را دارد که محیط اطراف خود را حس کند، بر اساس محاسبات تصمیم گیری کند و سپس برخی از اقدامات را بر اساس تصمیمات انجام دهد.

اجزای اصلی ربات ها محرک ها (موتورها)، حسگرها و یک واحد محاسباتی هستند. واحد محاسباتی مغز ربات نامیده می شود که به تصمیم گیری کمک می کند. برخی از نمونه های واحدهای محاسباتی میکروکنترلرها، کامپیوترهای تک بردی و PLC هستند. عملکرد ربات ها در واقع بر اساس برنامه ای است که روی یک میکروکنترلر یا رایانه شخصی اجرا می شود.

محرک ها (موتورها) به حرکت دادن مفصل ربات به صورت خطی یا زاویه ای کمک می کنند. عملگرها توسط یک مدار کنترل کننده موتور و رابط با یک میکروکنترلر/PLC (کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی) کنترل می شوند. برخی از محرک ها مستقیماً از طریق رابط USB رایانه شخصی یا SBC (رایانه تک بردی) کنترل می شوند. برخی از نمونه های محرک موتورهای دنده سروو، استپر و DC هستند.

جزء بعدی یک ربات یک حسگر است که به ارائه وضعیت ربات و اطلاعات در مورد محیط کمک می کند. سنسورها یا با یک میکروکنترلر یا رایانه شخصی رابط دارند. به عنوان مثال، سنسورهای سطح پایین مانند سنسورهای اولتراسونیک و سنسورهای مادون قرمز ممکن است با یک میکروکنترلر ارتباط برقرار کنند. حسگرهای سطح بالا مانند دوربین ها و اسکنرهای لیزری می توانند مستقیماً با رایانه شخصی ارتباط برقرار کنند. برخی از نمونه های دیگر حسگرهای ربات عبارتند از رمزگذار چرخ، سنسور اولتراسونیک و دوربین.

منبع تغذیه یا باتری برای تامین انرژی تمام اجزای رباتیک وجود دارد.

برنامه نویسی ربات عبارت است از برنامه ریزی PC/SBC/میکروکنترلر/PLC در داخل یک ربات برای اجرای یک برنامه خاص با استفاده از محرک ها و بازخورد از سنسورهای مختلف. کاربردهای ربات شامل انتخاب و مکان جسم، حرکت ربات از A به B و غیره است.

برای برنامه نویسی روبات ها می توان از زبان های برنامه نویسی مختلفی استفاده کرد. C/C++، Python، Java، C# و غیره در رایانه های شخصی استفاده می شود. میکروکنترلرها از Embedded C، زبان Wiring (بر اساس C++) که در آردوینو استفاده می شود و برنامه نویسی Mbed (https://os.mbed.com) استفاده می کنند.

برنامه های کاربردی ربات های صنعتی از SCADA یا زبان های برنامه نویسی اختصاصی فروشندگان مانند ABB و KUKA استفاده می کنند. این برنامه نویسی از آویز آموزشی ربات صنعتی انجام می شود. RAPID زبان برنامه نویسی است که در ربات های صنعتی ABB برای خودکارسازی برنامه های رباتیک استفاده می شود.

برنامه نویسی رباتیک باعث ایجاد هوش در ربات برای تصمیم گیری شخصی، پیاده سازی کنترل کننده هایی مانند PID برای حرکت مفاصل، خودکارسازی کارهای تکراری و ایجاد برنامه های کاربردی بینایی رباتیک می شود.

 

 

 

چگونه یک ربات را برنامه ریزی کنیم؟

برنامه نویسی ربات آنقدرها هم که اکثر شرکت ها فکر می کنند سخت نیست. با KUKA، برنامه نویسی ربات آنقدر آسان شده است که هر کسی می تواند آن را انجام دهد.

اتوماسیون و ربات سازی برای کسی مفاهیم ناشناخته ای نیستند. تعداد فزاینده‌ای از شرکت‌ها متوجه می‌شوند که اگر می‌خواهند با بازار همگام شوند، باید خودکارسازی کنند. با این وجود، در KUKA متوجه می‌شویم که هنوز کارآفرینان زیادی وجود دارند که به دلیل برخی پیش‌برداشت‌ها دلسرد می‌شوند. به عنوان مثال، به نظر می رسد که بسیاری از کارآفرینان بر این باورند که یادگیری برنامه نویسی یک ربات بسیار پیچیده است. چنین پیچیدگی اغلب یک مانع بزرگ برای هر شکلی از ربات سازی یا اتوماسیون است. در KUKA ما می دانیم که در واقعیت، برنامه ریزی ربات ها بسیار ساده تر از آنچه بیشتر کارآفرینان انتظار دارند، است. ما به طور خلاصه فهرست می کنیم که کدام محصولات برنامه نویسی را یک کیک می کنند.