Hatalmas előnyökkel jár a robotok magas szintű nyelvvel történő programozása. De melyik robotnyelv a legjobb programozáshoz? Python, C#, C++ vagy MATLAB?
A magas szintű nyelvek sokat enyhíthetnek a programozórobotok fejfájásán. Segítségükkel sokkal gyorsabban és megbízhatóbban hozhat létre fejlett funkcionalitású programokat, mint adott robotnyelvekkel.
De melyik magas szintű robotnyelvet válassza?
Konkrét robotnyelvek például a RAPID (ABB), a KRL (KUKA), a JBI (Motoman) és a Karel (Fanuc). Többek között ezek a programozási nyelvek szabadalmaztatottak, és egy robotgyártóra korlátozódnak.
Négy népszerű programozási nyelv a Python, C#, C++ és MATLAB. Ebben a bejegyzésben elmagyarázom mindegyik erősségeit és gyengeségeit. De először is miért kellene magas szintű nyelveket használnunk?
Miért érdemes magas szintű programozási nyelvet használni?
Kezdetben a robotokat csak alacsony szintű nyelvekkel lehetett programozni. Az olyan korai robotnyelveket, mint az MHI, VAL és SIGLA, 1973 körül vezették be, és nagyon korlátozott számban voltak jelen. A legtöbb nyelv csak egy adott robotot tudott irányítani az alapvető mozgások elvégzéséhez, ami nagyon rugalmatlanná tette őket.
Teltek az évek, és a programozási nyelvek egyre fejlettebbek lettek. Az emberek általános célú, magas szintű nyelveket kezdtek használni robotjaik irányításához. A C++ 1982-ben, a Python 1990-ben, a MATLAB pedig 2012-ben lépett be a robotika világába.
Bár sok robotnyelv még ma is egycélú, a magas szintű nyelvek használatának óriási előnyei vannak. Például:
- Lehetővé teszik, hogy fejlett funkciókat adjon egy robothoz egyszerűen egy meglévő szoftverkönyvtár hozzáadásával.
- A legtöbb kódot újra felhasználhatja különböző robotokkal.
- Használjon fejlett hibakereső eszközöket: a gyártó-specifikus programozási nyelvek ritkán biztosítanak eszközöket a hibakereséshez.
- A problémák megoldása gyors, mert sokan használják a nyelveket, és a közösség általában segítőkész.
Melyik programozási nyelv a legjobb a robotika számára?
Ez az egyik leggyakoribb kérdés, amit az új robotikusoktól hallok. Két évvel ezelőtt írtam egy cikket, amely a kérdéssel foglalkozott. Ez volt az egyik legnépszerűbb cikk, amit valaha írtam.
Bár ez egy népszerű kérdés, nincs egyszerű válasz.
A legjobb válasz, amit adhatok: Attól függ!
Attól függ, hogy milyen feladatot szeretne elvégezni a robottal. Ez függ a programozási készségeidtől és attól is, hogy mennyi időd van egy új nyelv megtanulására. Valójában nincs „legjobb” programozási nyelv a robotikához. Csak a legjobb programozási nyelv létezik a projektjéhez és programozási készségeihez.
Ezért van szüksége egy olyan programozási környezetre, amely támogatja a különböző nyelveket. Így kiválaszthatja az Önnek legmegfelelőbbet.
Python vs C#, C++ vs MATLAB: Melyik a legjobb?
Ezt szem előtt tartva a legjobb módja annak, hogy robotnyelvet válasszunk a projekthez, ha megértjük mindegyik erősségeit és gyengeségeit.
Valószínűleg a négy legnépszerűbb robotnyelv a Python, a C#, a C++ és a MATLAB. Mindegyik nagyszerű lehetőség, és sokszor használtam őket. Néhány nagyobb projektnél még mindhármat felhasználtam ugyanabban a projektben, mert mindegyiknek megvan a maga egyedi erőssége.
Piton
A Python-t azzal a filozófiával fejlesztették ki, hogy a kódnak könnyen olvashatónak kell lennie, és hogy az egyszerűség jobb, mint a bonyolultság.
Programozói pályafutásom során viszonylag későn vettem fel a Python-t. Annyira könnyű volt megtanulni, hogy azonnal használhattam, és most a legtöbb programozási feladathoz használom. A Python az a nyelv, amelyet leggyakrabban ajánlok új robotprogramozóknak, mert nagyon könnyű vele kezdeni.
A Python erősségei a robotprogramozásban a következők:
- Könnyen megtanulható és könnyen olvasható.
- Hozzáférést biztosít számos hatékony könyvtárhoz.
- Gyorsan írható használható (és újrafelhasználható) kód.
- Nagyon népszerű, így sok segítség áll rendelkezésre a Python közösségtől.
A Python gyengeségei a robotprogramozásban a következők:
- A kód könnyen rendetlenné válhat a nagy projekteknél.
- – Minden mesterség mestere, egyik sem mestere. Sok mindent jól csinál, de különösebben semmiben nem jeleskedik.
- Néha nehéz észrevenni a hibákat, mivel ez egy értelmezett nyelv, ami problémákhoz vezethet.
Véleményem szerint a Python a legjobb a gyors, kis-közepes robotprogramozási projektekhez. Nagyszerű, ha hozzá szeretne férni a könyvtárak által biztosított hatékony funkciókhoz, és nincs szüksége valós idejű teljesítményre. Ha azonban megbízható, nagy teljesítményű kódot szeretne, nem biztos, hogy ez a legjobb megoldás.
C#
A C#-t (ejtsd: C Sharp) a Microsoft fejlesztette ki, és a 2000-es évek elején jelent meg. Azóta a C# gyorsan népszerűvé vált, és mára az egyik leggyakrabban használt programozási nyelv a feldolgozóiparban.
A C++-szal ellentétben a C# könnyen megtanulható. A C# egyszerű, mert automatikusan kezeli a memóriakezelést. Ez az úgynevezett „szemétgyűjtési” rendszeren keresztül valósul meg.
A C# erősségei a robotprogramozásban a következők:
- Könnyen megtanulható és integrálható nagy projektekkel.
- A könyvtárak széles választéka áll rendelkezésre.
- Kiváló és ingyenes fejlesztői környezettel rendelkezik (Microsoft Visual C# Express).
- A Microsoft Visual Studio jó eszközökkel rendelkezik a csapatfejlesztéshez.
- A C# a .NET-keretrendszeren fut, és rendkívül együttműködő.
A C# gyengeségei a robotprogramozásban a következők:
- A szoftverfejlesztés a Windowsra korlátozódik.
- Nem telepítheti könnyen projektjét nem Windows rendszerű számítógépekre.
Sok HMI (Human Machine Interface) projektet C#-ban fejlesztenek. A HMI gyakran a SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) rendszer része.
C++
A C++ egy objektum-orientált nyelv, amely a C nyelven alapul. Azon a filozófián alapul, hogy a teljesítmény kulcsfontosságú, és hogy a kódnak könnyen rendszerezhetőnek kell lennie.
Ha arra kényszerülnék, hogy csak egy programozási nyelvet válasszak a robotikához, annak C++-nak kellene lennie. Ez furcsának tűnhet, miután elmondtam, hogy a legtöbb programot Python segítségével írom. Választásomnak azonban egy nagy oka van: a teljesítmény.
Ha komolyan gondolja a robotikát, javaslom a C/C++ tanulását. A robotika programozása a legalacsonyabb szinttől (beágyazott motor- és érzékelővezérlés) egészen a magas szintű mesterséges intelligenciáig terjed. A C++ azon kevés nyelvek egyike, amely ezekben az összesben kiemelkedik.
A C++ erősségei a robotprogramozásban a következők:
- Nagy teljesítmény lehetősége (ha jó a kód).
- Hozzáférés sok könyvtárhoz (sok Python-könyvtár csak a C++-könyvtárak körüli csomagolóanyag)
- Ez a legalacsonyabb szintű programozási nyelv, amelyet az assembler (1-es és 0-s szint) felett lehet elérni.
- A robothardver-összetevők könyvtárait gyakran C/C++ nyelven írják.
A C++ gyengeségei a robotprogramozásban a következők:
- Időbe telik a tanulás, és még több időbe telik a helyes kódolás megtanulása.
- Általában sok hibakeresést igényel.
- A programok írása sokáig tart.
- A harmadik féltől származó könyvtárakat gyakran nehéz használni.
Véleményem szerint a C++ a legjobb, ha nagy teljesítményre van szüksége, vagy alacsony szintű robothardverrel kell együttműködnie. Ha azonban gyorsan, minimális felhajtással szeretne programozni, valószínűleg nem a C++ a legjobb megoldás.
MATLAB
A MATLAB nem csak egy programozási nyelv, hanem egy teljes programozási környezet. A neve a „mátrixlaboratórium” rövidítése, és a mátrixmatematikában jeleskedik.
A mátrixok a robotika alapvető részét képezik, amint azt a Robot Euler Angles: The Essential Primer című cikkben is bemutattuk. A MATLAB-ot a mérnökök széles körben használják robotjaik elemzésére és szimulálására. Idővel az emberek interfészeket hoztak létre, amelyek lehetővé teszik a szoftver számára a fizikai robotok irányítását.
Nekem személy szerint szerelem-gyűlölet kapcsolatom van a MATLAB-bal. Utálom fizikai robotok irányítására használni, mivel az egész folyamat gyakran nagyon bonyolultnak tűnik. Ami azonban az adatelemzést illeti, semmi sem jobb. Ez csak az én lehetőségem, mivel ismerek robotokat, akik mindenre használják.
A MATLAB erősségei a robotprogramozásban a következők:
- Nagyon hatékony rendszer adat- és robotkinematikai elemzéshez.
- Gyorsan írható használható kód.
- Robotikai eszköztárát széles körben használják.
- Komplex szimulációt tesz lehetővé.
A MATLAB gyengeségei a robotprogramozásban a következők:
- Valójában nem úgy tervezték, hogy kapcsolódjon a robot hardveréhez.
- Védett nyelvként drága.
- Nem könnyű megosztani a kódot, mivel a másik személynek is szüksége van a MATLAB-ra.
- Nem olyan sok harmadik féltől származó könyvtár, mint más lehetőségek.
Véleményem szerint a MATLAB a legjobb adatelemzési és szimulációs feladatokra, de nem sok másra. Ha a robot tényleges programozásáról van szó, általában egy másik nyelvet ajánlok.
Következtetésképpen…
A legjobb 3 elvihető termékem a következő:
- A Python a legjobb, ha könnyű életet szeretne. Kisebb, gyors robotprojektekhez jó.
- A C# jobb, ha jó egyensúlyt szeretne a teljesítmény és a gyors eredmények között.
- A C++ a legjobb, ha teljesítményt szeretne.
- A MATLAB a legjobb adatelemzésre.
Bármelyik nyelvet is választja, győződjön meg arról, hogy a robotprogramozási környezet támogatja azt.
A RoboDK API elhozza kedvenc magas szintű programozási nyelvének előnyeit az ipari robotok számára.