برنامه نویسی رباتیک با پایتون یا سی پلاس پلاس

بهترین زبان برنامه نویسی رباتیک چیست ؟

متأسفانه، اگر بپرسید “بهترین زبان برنامه نویسی رباتیک چیست؟” در یک اتاق کامل از متخصصان روباتیک  هرگز پاسخ ساده ای دریافت نخواهید کرد. مهندسان الکترونیک پاسخ متفاوتی از تکنسین های رباتیک صنعتی خواهند داد.

برنامه نویسان بینایی کامپیوتر پاسخ متفاوتی از روباتیکان شناختی خواهند داد. در پایان، پاسخی که بیشتر افراد باهوش در مورد آن اتفاق نظر دارند این است که «بستگی دارد».

این واقع بینانه ترین پاسخ است. بستگی به نوع برنامه ای دارد که می خواهید توسعه دهید. بستگی به این دارد که از چه سیستمی استفاده می کنید. این به ترجیحات شخصی شما بستگی دارد.

اما، این یک پاسخ کاملاً بی فایده برای روباتیک جدیدی است که سعی می کند تصمیم بگیرد کدام زبان را ابتدا یاد بگیرد. احتمالاً این مقاله را می خوانید زیرا می خواهید برنامه نویسی ربات ها را شروع کنید و نمی دانید کدام زبان را انتخاب کنید.

پیشنهاد میکنم به مشاهده مقاله آموزش کلاس رباتیک کودکان و نوجوانان بپردازید.

کدام زبان برنامه نویسی برای رباتیک را ابتدا باید یاد بگیرم؟

شما همچنان برای زبان برنامه نویسی رباتیک نظرات متفاوتی دریافت خواهید کرد، اما بسیاری از متخصصان رباتیک می توانند در مورد زبان های کلیدی به توافق برسند. اما ابتدا، دلیل خود را برای یادگیری برنامه نویسی ربات روشن کنید:

1. اگر فقط می خواهید یک ربات را راه اندازی کنید
اگر فقط از یک ربات برای تجارت خود استفاده می کنید، بهترین زبان برای یادگیری زبانی است که شما را در اسرع وقت راه اندازی کند. در این صورت ممکن است حتی نیازی به یادگیری زبان برنامه نویسی رباتیک نداشته باشید.

به عنوان مثال، با فناوری هدایت دستی می توانید یک ربات مشارکتی را به صورت دستی جابجا کنید. بدون نیاز به برنامه نویسی مبتنی بر متن

2. اگر می خواهید حرفه ای در رباتیک شروع کنید
مهمترین چیز برای رباتیکان حرفه ای، توسعه “ذهنیت برنامه نویسی رباتیک” به جای مهارت در یک زبان خاص است.

از بسیاری جهات، واقعاً مهم نیست که کدام زبان برنامه نویسی را ابتدا یاد می گیرید. هر زبانی که یاد می گیرید مهارت شما را با ذهنیت برنامه نویسی توسعه می دهد و یادگیری هر زبان جدیدی را در هر زمان که لازم باشد آسان تر می کند. در این مورد، زبانی که برای پروژه بعدی شما منطقی تر است را بیاموزید.

همچنین شایان ذکر است که برخی از زبان‌های پرطرفدار در رباتیک رایج نیستند. به عنوان مثال، جاوا اسکریپت و پی اچ پی به طور گسترده در توسعه وب استفاده می شود، اما به ندرت در رباتیک استفاده می شود. در ادامه 10 زبان برنامه نویسی رباتیک ذکر شده است.

پیشنهاد میکنم به مشاهده مقاله ربات به زبان ساده بپردازید.

10 زبان برنامه نویسی محبوب در رباتیک

بیش از 1500 زبان برنامه نویسی در جهان وجود دارد که یادگیری آن بسیار زیاد است. در اینجا ده زبان برنامه نویسی محبوب در حال حاضر در رباتیک آورده شده است. اگر زبان مورد علاقه شما در لیست نیست، لطفاً در نظرات به همه در مورد آن بگویید!

هر زبانی مزایای متفاوتی برای رباتیک دارد. روشی که من آنها را سفارش داده ام تقریباً به ترتیب اهمیت از کمترین تا با ارزش ترین است.

10. پاسکال
پاسکال یکی از اولین زبان های برنامه نویسی بود که یاد گرفتم. با این حال، به این دلیل نیست که آن را در اینجا گنجانده ام. این پایه برای چندین زبان ربات صنعتی است (شماره 8 را در زیر ببینید). در نتیجه، اگر قصد برنامه نویسی ربات های صنعتی را دارید، هنوز نقطه شروع خوبی است.

پاسکال یک زبان پایه است (به معنای واقعی کلمه بر اساس زبان BASIC) و برای تشویق شیوه های برنامه نویسی ربات خوب طراحی شده است.

این روزها، پاسکال آنقدر قدیمی شده است که برای استفاده روزمره خوب نیست. با این حال، اگر می‌خواهید با سایر زبان‌های ربات صنعتی آشنا شوید، بدون اینکه به یک برند ربات خاص وابسته شوید، می‌تواند مفید باشد.

9. خراش
Scratch یک ورودی کاملاً جدید در این لیست است که هر ساله توسط هزاران رباتیک نوظهور در سراسر جهان استفاده می شود. این زبان برنامه نویسی بصری به طور ویژه برای برنامه نویسان جدید طراحی شده است – که کاربران 8 تا 16 ساله را هدف قرار می دهد – و اغلب زبان انتخابی در کلاس های فناوری مدرسه و باشگاه های رباتیک است.

برنامه نویسی Scratch با کشیدن در اطراف بلوک ها و اتصال آنها به یکدیگر به دست می آید. “Under the hood” با ترکیبی از Squeak (گویش Smalltalk)، ActionScript و Javascript نوشته شده است.

اگرچه احتمالاً قصد ندارید هیچ برنامه ربات صنعتی را در اسکرچ بنویسید، اما این یک زبان فوق العاده خوب و محبوب برای مبتدیان کامل است و راه را برای بسیاری از مهندسان رباتیک آینده ما هموار می کند.

8. زبان های ربات صنعتی

تقریباً هر سازنده ربات زبان برنامه نویسی ربات اختصاصی خود را توسعه داده است که مدت هاست یکی از مشکلات رباتیک صنعتی بوده است. با یادگیری پاسکال می توانید با چند مورد از آنها آشنا شوید. با این حال، هر بار که شروع به استفاده از یک برند ربات جدید می کنید، همچنان مجبور خواهید بود یک زبان جدید یاد بگیرید.

ABB زبان برنامه نویسی RAPID خود را دارد. Kuka دارای KRL (زبان ربات Kuka) است. Comau از PDL2، Yaskawa از INFORM و Kawasaki از AS استفاده می کند. سپس، روبات‌های Fanuc از Karel، روبات‌های Stäubli از VAL3 و روبات‌های جهانی از URScript استفاده می‌کنند.

در سال‌های اخیر، گزینه‌های برنامه‌نویسی رباتیک همه‌منظوره‌تر مانند ROS Industrial، برنامه‌نویسی آفلاین آگنوستیک سازنده، و راهنمای دستی شروع به ارائه گزینه‌های استانداردتر برای برنامه‌نویسان کرده‌اند. با این حال، اگر یک تکنسین هستید، احتمالاً مجبور خواهید بود از زبان سازنده استفاده کنید.

7. LISP و Prolog
هوش مصنوعی (AI) اخیراً محبوبیت زیادی پیدا کرده است. این بدان معناست که زبان های برنامه نویسی هوش مصنوعی مانند LISP و Prolog شروع به بازگرداندن راه خود به ابزارهای برنامه نویسی مردم کرده اند.

LISP دومین زبان برنامه نویسی قدیمی جهان است (فرترن قدیمی تر است، اما تنها یک سال). بخش‌هایی از ROS (سیستم عامل ربات) با LISP نوشته شده‌اند، اگرچه برای استفاده از ROS نیازی به دانستن آن نیست.

Prolog یک زبان برنامه نویسی منطقی است و به برنامه نویسان اجازه می دهد تا “دانش” را به شکلی نشان دهند که الگوریتم هوش مصنوعی بتواند آن را درک کند. Prolog به عنوان بخشی از برنامه نویسی در واتسون AI آی بی ام استفاده شد.

همچنین می توان هوش مصنوعی را با استفاده از برخی از زبان های دیگر موجود در این لیست و سایر زبان های موجود در لیست برنامه ریزی کرد. با این حال، LISP و Prolog در هسته برخی از پیاده سازی های هوش مصنوعی باقی می مانند و مطمئناً شایسته جایگاه خود در این لیست هستند. همچنین لازم به یادآوری است که رباتیک و هوش مصنوعی یک چیز نیستند.

6. زبان های توصیف سخت افزار (HDL)

زبان‌های توصیف سخت‌افزار اساساً یک روش برنامه‌نویسی برای توصیف الکترونیک هستند. این زبان ها برای مهندسان الکترونیکی که الکترونیک سطح پایین ربات ها را ایجاد می کنند بسیار آشنا خواهد بود.

HDL ها معمولاً برای برنامه ریزی آرایه های دروازه قابل برنامه ریزی میدانی (FPGA) استفاده می شوند. این دستگاه ها به شما این امکان را می دهند

برای توسعه سخت افزار الکترونیکی بدون نیاز به تولید تراشه سیلیکونی، که آنها را به گزینه ای سریع تر و آسان تر برای برخی از وظایف توسعه تبدیل می کند.

اگر در شغل خود نمونه های اولیه الکترونیک رباتیک ایجاد نکنید، ممکن است هرگز از HDL ها استفاده نکنید. با این حال، مهم است بدانید که آنها وجود دارند زیرا کاملاً با سایر زبان های برنامه نویسی متفاوت هستند. برای یک چیز، همه عملیات به صورت موازی انجام می شود، نه به صورت متوالی مانند زبان های مبتنی بر پردازنده.

5. متلب
MATLAB (و بستگان منبع باز آن مانند Octave) برای تجزیه و تحلیل داده ها و توسعه سیستم های کنترل بین برخی از مهندسان روباتیک بسیار محبوب است. به طور گسترده در تحقیق و پردازش داده ها استفاده می شود. همچنین در برخی از دوره های دانشگاهی به طور گسترده استفاده می شود.

برای برنامه نویسی رباتیک، یک جعبه ابزار رباتیک بسیار محبوب برای MATLAB نیز وجود دارد. من افرادی را می شناسم که کل سیستم های رباتیک را تنها با استفاده از MATLAB توسعه داده اند. اگر می خواهید داده ها را تجزیه و تحلیل کنید، نمودارهای پیشرفته تولید کنید یا سیستم های کنترلی را پیاده سازی کنید، احتمالاً می خواهید MATLAB را یاد بگیرید.

4. C#/.NET
سی شارپ یک زبان برنامه نویسی اختصاصی است که توسط مایکروسافت ارائه شده است. من به دو دلیل C#/.NET را در اینجا گنجانده ام:

این زبان اصلی Microsoft Robotics Developer Studio است. اگر قصد استفاده از این سیستم را دارید، احتمالاً باید از سی شارپ استفاده کنید.
این به عنوان پایه ای برای برخی از موتورهای واقعیت مجازی مانند Unity استفاده می شود که در حال حاضر در حال افزایش محبوبیت هستند.
C# ساده ترین گزینه برای یادگیری در ابتدا نیست زیرا زبان پیچیده ای است. من معمولاً توصیه می کنم ابتدا C/C++ را یاد بگیرید. با این حال، مطمئناً در برخی از زمینه های رباتیک ضروری است.
3. جاوا
اگر با پیشینه علم کامپیوتر به سراغ رباتیک می روید (و بسیاری از مردم این کار را انجام می دهند) احتمالاً قبلاً جاوا را یاد گرفته اید.

به عنوان یک مهندس الکترونیک، من هرگز جاوا را درک نکرده ام. من همیشه زبان‌هایی را ترجیح می‌دهم که اجازه برنامه‌نویسی سطح پایین‌تر و کنترل بیشتر را داشته باشند، مانند C. این مثال خوبی از این است که چگونه افراد از رشته‌های مختلف در رباتیک اولویت‌های برنامه‌نویسی متفاوتی دارند – فقط به این دلیل که من آن را دوست ندارم به این معنی نیست. شما نباید

جاوا مانند سی شارپ و متلب یک زبان تفسیری است، به این معنی که در کد ماشین کامپایل نمی شود. در عوض، ماشین مجازی جاوا دستورالعمل‌ها را در زمان اجرا تفسیر می‌کند و به شما امکان می‌دهد از کدهای مشابه در بسیاری از ماشین‌های مختلف استفاده کنید.

جاوا در برخی از بخش های برنامه نویسی رباتیک بسیار محبوب است. ظاهراً این یکی از زبان‌های اصلی چندین هوش مصنوعی مدرن از جمله Watson و AlphaGo از IBM است.

2. پایتون
برنامه نویسی رباتیک با پایتون در حال حاضر در حال چرخش است. طبق آمار، این زبان به سرعت رشد کرده و به یکی از زبان های برتر تبدیل شده است.

یکی از دلایل محبوبیت آن در رباتیک احتمالا این است که برنامه نویسی رباتیک با پایتون یا سی پلاس پلاس

دو زبان برنامه نویسی اصلی هستند که در ROS یافت می شوند.

تمرکز اصلی زبان پایتون سهولت استفاده است. بسیاری از مردم موافقند که این امر به خوبی به دست می آید. پایتون از بسیاری از چیزهای معمولی که در برنامه نویسی ربات زمان می برند، مانند تعریف و ریختن انواع متغیرها صرف نظر می کند. مانند جاوا، یک زبان تفسیری است.

همچنین تعداد زیادی کتابخانه رایگان برای پایتون وجود دارد که به این معنی است که وقتی نیاز به اجرای برخی از عملکردهای اولیه دارید، نیازی به “اختراع مجدد چرخ” ندارید. و از آنجایی که امکان اتصال ساده با کد C/C++ را فراهم می‌کند، بخش‌های عملکرد سنگین کد را می‌توان در این زبان‌ها پیاده‌سازی کرد تا از افت عملکرد جلوگیری شود.

با توجه به تعداد بیشتر و بیشتر وسایل الکترونیکی سازگار با روباتیک که اکنون از پایتون “خارج از جعبه” (مانند رزبری پای) پشتیبانی می کنند، احتمالاً بیشتر برنامه نویسی رباتیک با پایتون مشاهده خواهیم کرد.

1. C/C++
بالاخره به زبان برنامه نویسی شماره 1 در رباتیک می رسیم!

برنامه نویسی رباتیک با سی پلاس پلاس بسیاری از مردم موافقند که C و C++ زبان های مورد نیاز در رباتیک هستند. چرا؟ زیرا بسیاری از کتابخانه های سخت افزاری مورد استفاده در رباتیک از یکی از این زبان ها استفاده می کنند.

این کتابخانه‌ها امکان تعامل با سخت‌افزار سطح پایین را فراهم می‌کنند، امکان عملکرد بلادرنگ را فراهم می‌کنند و زبان‌های برنامه‌نویسی بسیار بالغی هستند. این روزها احتمالاً از C++ بیشتر از C استفاده خواهید کرد، اگرچه C یکی از کارآمدترین زبان های برنامه نویسی رباتیک موجود است.

استفاده از C/C++ در برنامه نویسی رباتیک به اندازه پایتون یا متلب ساده نیست. اجرای همان عملکرد با استفاده از C ممکن است بسیار بیشتر طول بکشد و به خطوط کد بیشتری نیاز دارد. با این حال، از آنجایی که رباتیک بسیار به عملکرد بلادرنگ وابسته است، C و C++ احتمالاً نزدیک‌ترین چیزی هستند که ما رباتیک‌ها به «زبان استاندارد» داریم. این موضوع حتی با وجود افزایش محبوبیت پایتون نیز صادق است.

کاربرد سی پلاس پلاس در برنامه نویسی رباتیک

C ++ یکی از بهترین زبان های برنامه نویسی هنگام عملکرد است. اگر فکر می کنید که پایتون می تواند 10-100 برابر (به نرم افزار و سخت افزار بستگی دارد) کندتر از C ++ باشد ، ممکن است درک کنید که اگر می خواهید سریع پیش بروید ، به ++ C نیاز دارید.

خوب ، C ++ عملکرد خوبی دارد ، اما پایین ترین سطح در برنامه نویسی نیست. چرا عمیق تر نمی رویم؟

C ++ یک زبان عالی برای به حداکثر رساندن نسبت عملکرد / بهره وری در رباتیک است.

معمولاً زبان برنامه نویسی میکروکنترلر نزدیک به C / C ++ است. فقط در اینجا پایتون را فراموش کنید. یک میکروکنترلر معمولی فقط دارای یک هسته و مقدار بسیار محدود حافظه فلش است ، اما اگر به درستی استفاده شود بسیار سریع و قابل اعتماد است.

برنامه نویسی رباتیک با پایتون

در اینجا بیشتر به مهارت و ترجیحات شما بستگی دارد.به هر حال ، شما تازه دیدید که مطمئناً برای هر سطح پایین که به عملکرد نیاز دارد از C ++ استفاده کنید.

میکروکنترلرها و لایه راننده در برنامه رباتیک شما.خوب ، شما می توانید از پایتون برای هر چیز دیگری که شامل محدودیت های زمانی حیاتی نیست و به قدرت محاسبه زیادی نیاز ندارد ، استفاده کنید.

پایتون معمولاً به شما امکان توسعه سریعتر را می دهد. می توانید بیشتر روی برنامه و کمتر روی خود زبان تمرکز کنید. همچنین در رباتیک و به طور کلی نرم افزار بسیار رایج است که بخشی از نرم افزار ++ C با اتصال پایتون داشته باشید.

پیشنهاد مطالعه مقاله شروع یادگیری رباتیک برای والدین را داریم.

الگوریتم برنامه ریزی حرکت را مثال بزنید. باز هم ، با سخت افزار محدود ، برنامه ریزی حرکتی نمی تواند برای پایتون مناسب باشد. در اینجا ممکن است ++ C بهترین گزینه باشد. اما هنگامی که هسته کتابخانه را توسعه دادید (یا از کتابخانه موجود استفاده کردید) ، می توانید یک اتصال پایتون ایجاد کنید تا بتوانید به راحتی از آن در کد پایتون خود استفاده کنید.

تفاوت بزرگ دیگر پایتون با C ++ این واقعیت است که C ++ یک زبان کامپایل شده است ، اما پایتون یک زبان تفسیری است.

برنامه نویسی رباتیک چه مفهومی داره ؟ وقت کمتری برای جمع آوری کد خواهید داشت و می توانید برنامه خود را سریعتر راه اندازی و آزمایش کنید.

برای تست، پایتون برای این منظور در برنامه نویسی رباتیک عالی است. به راحتی می توانید یک اسکریپت اساسی برای آزمایش بخشی از برنامه خود (به عنوان مثال: رفتار فیزیکی ربات) تنظیم کنید.

برنامه نویسی رباتیک با پایتون یا سی پلاس پلاس چیست؟ کاربرد پایتون در برنامه نویسی رباتیک را نام ببرید. دوره برنامه نویسی رباتیک باید خوب باشه.

آموزش برنامه نویسی ربات یا برنامه نویسی رباتیک با پایتون؟ شما چه می گویید؟ زبان برنامه نویسی سی پلاس پلاس یا پایتون در رباتیک چیست ؟!

بنابراین ، در آینده نزدیک هیچ چیز جایگزین C ++ برای برنامه نویسی رباتیک نخواهد شد. اگر می خواهید در مورد توسعه نرم افزار رباتیک جدی باشید ، نمی توانید C ++ را دور بزنید.

برنامه نویسی رباتیک با پایتون به شما کمک می کند تا قسمتهای غیر مهم نرم افزار خود را توسعه داده و برنامه خود را آزمایش کنید. بزرگترین مزیتی که من برای پایتون می بینم افزایش زمان توسعه است. این یک معامله بین عملکرد و سرعت توسعه است.

برنامه نویسی رباتیک برای کودکان

برنامه نویسی رباتیک برای کودکان یک راه فوق‌العاده برای آموزش مفاهیم مهم علمی و فنی، همچنین تقویت مهارت‌های فکری و مهندسی است. این برنامه‌ها می‌توانند با استفاده از ابزارها و پلتفرم‌های مناسب، از جمله بلوک‌های برنامه نویسی، رابط کاربری گرافیکی، و سخت‌افزارهای آموزشی، برای کودکان آسان و جذاب باشند.

در ادامه چندین رویکرد برنامه نویسی رباتیک برای کودکان را بررسی می‌کنیم:

1. استفاده از بلوک‌های برنامه نویسی: این رویکرد از ابزارهایی مانند Scratch یا Blockly استفاده می‌کند که به کودکان اجازه می‌دهد تا با ترتیب دادن بلوک‌های برنامه نویسی، کد برنامه را بسازند. این رویکرد برای کودکان جوان و مبتدی بسیار مناسب است زیرا مفهومی از سینتکس برنامه نویسی را نیازی ندارند.

2. برنامه نویسی رباتیک با زبانهای سطح بالا ساده: برنامه نویسی رباتیک با استفاده از زبانهای سطح بالا ساده‌تری مانند Python و JavaScript می‌تواند برای کودکانی که با برنامه نویسی بلوک‌هایی آشنایی پیدا کرده‌اند، مناسب باشد. در این حالت، کودکان می‌توانند کد‌های ساده‌تری را با استفاده از سینتکس زبان بنویسند.

3. استفاده از کیت‌های آموزشی رباتیک: برخی شرکت‌ها و سازمان‌ها کیت‌های آموزشی رباتیک برای کودکان ارائه می‌دهند که شامل سخت‌افزار و نرم‌افزار مورد نیاز برای ساخت و برنامه نویسی ربات‌ها هستند. این کیت‌ها معمولاً با راهنمایی‌های جذاب و آموزشی همراه هستند که کودکان را در فرایند یادگیری راه‌اندازی و کدنویسی ربات‌ها همراهی می‌کنند.

4. پروژه‌های تجربی و انگیزشی: برنامه نویسی رباتیک برای کودکان باید متنوع و جذاب باشد. ایده‌های پروژه‌هایی مانند ساخت ربات‌های خودکار برای رقابت در مسابقات، ساخت ربات‌هایی که توسط دستگاه‌های حسگر محیطی کنترل می‌شوند، یا حتی ساخت ربات‌هایی برای حل مسائل مشخصی می‌تواند کودکان را تحریک و الهام بخش کند.

5. آموزش تئوری و عملی: برنامه نویسی رباتیک برای کودکان نباید فقط به آموزش تئوری که در پشت پروژه استفاده می‌شود، محدود شود، بلکه باید فرصت‌های کافی برای تجربه‌های عملی و خلاقیت فراهم کند. این شامل ساخت، برنامه نویسی، تست و بهبود ربات‌هایی است که کودکان ایجاد می‌کنند.

هدف اصلی در برنامه نویسی رباتیک برای کودکان، ارائه محیطی است که آنها را به تجربه و آزمایش تشویق کند و انگیزه آنها را برای یادگیری علوم کامپیوتر و مهندسی افزایش دهد.

اگر برای قسمت خاصی از برنامه شما ، استفاده از Python عملکرد / ایمنی برنامه شما را به خطر نمی اندازد ، پس آزاد باشید تا آنجا که می خواهید از Python در برنامه نویسی رباتیک استفاده کنید. برای بررسی بیشتر می توانید مقاله انگلیسی مقایسه این دو زبان را بخوانید.

برنامه نویسی رباتیک با پایتون یا سی پلاس پلاس

کارگردان: علی تظری

تاریخ ایجاد شد: 2021-11-19 22:48

امتیازدهی ویرایشگر:
4.8