برنامهنویسی رباتها نقش مهمی در کارآمدی و عملکرد سیستمهای خودکار دارد. شرکتهای سازنده رباتهای مختلف برای صنایع از روشهای مختلفی برای کنترل سیستمهای اصلی ربات و وظایف خاص استفاده میکنند. تا همین چند وقت پیش، برنامهنویسی و یکپارچهسازی بین ۵۰ تا ۷۰ درصد هزینه یک پروژه رباتیک را تشکیل میداد. اما با پیشرفت فناوریهای جدید رباتیک مبتنی بر هوش مصنوعی و بینایی ماشین، برنامهنویسی ربات صنعتی سادهتر شده و نیاز به دخالت کمتر اپراتورها یا برنامهنویسان دارد. در این بلاگ قرار است ما شما را با این برنامهنویسیهای پیشرفته ربات آشنا کنیم. همراه ما باشید.
برنامهنویسی ربات چیست؟
فهرست مطالب
- 1 برنامهنویسی ربات چیست؟
- 2 چگونه یک ربات را برنامهنویسی کنیم؟
- 3 برنامهنویسی ربات صنعتی بهصورت آنلاین چگونه است؟
- 4 برنامهنویسی ربات صنعتی بهصورت آفلاین چگونه است؟
- 5 برنامهنویسی ربات صنعتی با سیستمهای هوش مصنوعی و بینایی ماشین
- 6 بهترین شیوهها برای برنامهنویسی ربات صنعتی
- 7 ابزارها و نرمافزارهای برنامهنویسی ربات صنعتی
- 8 سخن پایانی
- 9 سؤالات متداول
- 10 برای مطالعه بیشتر
به زبان ساده، برنامهنویسی ربات، روش واردکردن دستورالعملهای خاص برای انجام وظایف خودکار توسط ربات است. این دستورالعملها به سیستم کنترل ربات وارد میشوند که بعد از آن موتورها یا عملگرها را در هر محور حرکت میدهد. برنامه مشخص میکند که ربات چه کاری انجام دهد و به تجهیزات رباتیک اجازه میدهد تا اقدامات خاصی را در خطوط تولید مانند پردازش، لجستیک یا بستهبندی را انجام دهند.
برای برنامهنویسی یک ربات، متداولترین زبانهای مورداستفاده شامل C/C++، پایتون، جاوا و C# هستند. زبانهای برنامهنویسی دیگری نیز وجود دارند که مختص تولیدکنندگان مختلف هستند و خیلی رایج نیست.
|
چگونه یک ربات را برنامهنویسی کنیم؟
دودسته کلیدی در برنامهنویسی ربات صنعتی وجود دارد، مورد اول، برنامهنویسی آنلاین و مورد دوم، برنامهنویسی آفلاین. در برنامهنویسی آنلاین، بازوی ربات بهصورت دستی به موقعیتهای مختلف حرکت داده میشود و این موقعیتهای ایجاد شده در سیستم ربات ذخیره میشود.
در برنامهنویسی آفلاین، برنامهنویسی در یک کامپیوتر جداگانه انجام میشود تا حرکات ربات کنترل شود و سپس این برنامه به ربات منتقل میشود. در ادامه شما را با این دستهبندی برنامهنویسی رباتها بیشتر آشنا میکنیم.
برنامهنویسی ربات صنعتی بهصورت آنلاین چگونه است؟
روش آموزش ربات به طور سنتی یا همان دستی رویکرد اصلی در برنامهنویسی آنلاین رباتها بوده و بهعنوان محبوبترین روش استاندارد برنامهنویسی شناخته میشود. برنامهنویسان یا اپراتورها از یک کنترل دستی استفاده میکنند که جعبه کنترلی برای برنامهریزی حرکات ربات است. کنترلهای دستی معمولاً دستگاههای دستی هستند که ممکن است با سیم یا بیسیم باشند. ربات روی حالت یادگیری یا آموزش تنظیم میشود و از کنترل دستی یا همان teach pendant برای کنترل ربات بهصورت مرحلهبهمرحله، از طریق صفحهکلید و دکمههای فرمان استفاده میشود تا ربات را به موقعیتها و مسیرهای موردنیاز هدایت کند و برنامه را ایجاد کند. برای برنامهنویسی، ربات میتواند با استفاده از سیستمهای مختصات مختلف حرکت کند:
1. مختصات مفصلی (Joint Coordinates)
مفاصل ربات به طور مستقل در جهتهای موردنیاز حرکت میکنند. برای دستیابی به موقعیت و جهت ابزار نسبت به قطعه کار، نیاز به چندین حرکت در هر محور/مفصل وجود دارد.
2. مختصات جهانی (Global Coordinates)
نقطه مرکز ابزار ربات میتواند در طول محورهای X، Y یا Z سیستم مختصات جهانی ربات حرکت کند. چرخش ابزار حول این محورها نیز بهآسانی و با استفاده از این سیستم مختصات انجام میشود. در این نوع تعریف، سیستم مختصات جهانی ربات معمولاً در پایه ربات تعریف میشود.
3. مختصات ابزار (Tool Coordinates)
مختصات ابزار، سیستم مشابه سیستم مختصات جهانی است، ولی با این تفاوت که محورهای ربات به نقطه مرکز ابزار (TCP) متصل هستند و بنابراین با آن حرکت میکنند. این سیستم بهویژه زمانی مفید است که ربات نیاز به حرکت در زوایای مختلف دارد که بهراحتی با چرخش محور به زاویه دلخواه و سپس شروع حرکت بهصورت خط مستقیم در آن محور قابلدستیابی است.
4. مختصات قطعه کار (Workpiece Coordinates)
در بسیاری از موارد، همچنین میتوان سیستم مختصات را بهعنوان یک نقطه در فضا در محدوده کاری ربات تعریف کرد. مثالی که برای این مورد مفید است، زمانی است که ربات بین قطعات کار و ابزارهای مختلف، کار میکند که ممکن است در حال حرکت باشند، مانند نقاله پالت یا دستافزار خارجی.
5. برنامهنویسی دستی (Lead Through)
برنامهنویسی دستی همچنین شامل رویکرد برنامهنویسی دستی است. این سیستم برنامهنویسی در ابتدا در برخی از انواع اولیه رباتها محبوب بود. بااینحال، استفاده از آن بهمرورزمان کاهشیافته و بیشتر در برنامههای رنگآمیزی استفاده میشود. در این سناریو، ربات با حرکت فیزیکی توسط یک اپراتور از طریق وظیفه برنامهریزی میشود و نقاط در طول مسیر تعریف میشود.
برنامهنویسی ربات صنعتی بهصورت آفلاین چگونه است؟
در رباتهای صنعتی، یکی از معایب برنامهنویسی آنلاین، زمان خاموشی است. برنامهنویسی با استفاده از خود ربات انجام میشود، به این معنی که ربات نمیتواند به طور مؤثر عمل کند.
اما برنامهنویسی آفلاین، نیاز به استفاده از حرکات ربات برای ایجاد یک برنامه را برطرف میکند و برنامهنویسی را به یک محیط مجازی منتقل میکند. برنامهنویس هنوز کد را مینویسد، اما همه این موارد درون یک مدل مجازی از ربات انجام میشود.
برنامهنویسی آفلاین به رباتها یا برنامهنویسان اجازه میدهد تا دادههای برنامه و مسیر را مستقیماً از مدلهای CAD قطعات پردازش شده ایجاد کنند. به طور معمول، روشهای برنامهنویسی آفلاین در کاربردهای پیچیده که نیاز به دورههای طولانی برنامهنویسی دستی دارند، بیشتر مفید هستند. این موارد ممکن است شامل کاربردهایی باشد که قطعات بزرگ یا پیچیده هستند یا در محیطهای تولیدی که تعداد زیادی نوع قطعه مختلف و حجم پایینی از هرکدام وجود دارد.
برنامهنویسی ربات صنعتی بهصورت آفلاین اجازه میدهد تا تولید در صنایع بدون وقفه ادامه یابد و در اکثر موارد، فقط تنظیمات جزئی بر روی برنامه پس از دانلود به ربات نیاز خواهد بود که این ویژگی زمان زیادی را در هنگام آمادهسازی برای تولید انواع جدید قطعات نمیگیرد و باعث میشود تا در زمان صرفهجویی شود. رویکردهای مختلفی برای برنامهنویسی آفلاین وجود دارد، از تولید مسیرهای ساده تا طراحی کامل سیستم، برنامهنویسی و راهاندازی در یک محیط مجازی.
برای اطلاع بیشتر درباره برنامهنویسی آنلاین و آفلاین رباتهای صنعتی با تیم حرفهای تی اس ویژن تماس بگیرید. |
برنامهنویسی ربات صنعتی با سیستمهای هوش مصنوعی و بینایی ماشین
باوجود تمام مزایایی که در بالا به شما توضیح دادیم، برنامهنویسی آفلاین چالشی جدید را به وجود میآورد که در برنامهنویسی آنلاین وجود ندارد، یعنی اینکه سلولهای مجازی و واقعی همیشه کمی متفاوت هستند:
- رباتهای واقعی و مناطق کاری واقعی ممکن است از نسخه مجازی متفاوت باشند.
- خود قطعات ممکن است به دلیل انحرافات پیشساخته، با مدل ۳D کامل متفاوت باشند.
- ابزارها و گیرههای واقعی نیز ممکن است متفاوت باشند.
در نتیجه، پس از ایجاد یک برنامه در یک محیط مجازی، برنامهنویس هنوز نیاز دارد آن را در یک سلول ربات واقعی آزمایش کند و از یک کنترل دستی استفاده کند.
سیستمهای هوش مصنوعی و بینایی ماشین میتوانند به طور مؤثری به حل این مشکل کمک کنند. یک مدل 3D از قطعه مربوطه از سیستم CAD بارگذاری میشود. سپس اپراتور پارامترهایی را که ربات باید رعایت کند (زاویههای کار و سفر، انحرافات، بافت، و غیره) انتخاب میکند. نیازی به برنامهنویسی نیست. الگوریتمهای ریاضی به طور خودکار مسیرهای ربات را تولید میکنند، معمولاً در چند دقیقه یا حتی کمتر.
مرحله بعدی اسکنکردن قطعه با استفاده از بینایی ماشین است. الگوریتمهای هوش مصنوعی مدل 3D قبلاً بارگذاری شده و قطعه واقعی را مقایسه میکنند. سیستم تمامی انحرافات ممکن را پیدا کرده و مسیرهای رباتیک را بهصورت لازم تطبیق میدهد.
هوش مصنوعی به رباتها توانایی دید کامپیوتری و کنترل حرکت مناسب را میدهد تا بهتر محیط تولید خود را درک کرده و بر اساس آن عمل کنند. به همین ترتیب، یادگیری ماشین رباتها را بهگونهای تربیت میکند که از اشتباهات خود را کمتر کنند و بهاینترتیب نیاز به مداخله و تلاش مداوم انسانی را کاهش دهند.
|
بهترین شیوهها برای برنامهنویسی ربات صنعتی
اصول برنامهنویسی ربات مشابه اولویتهای ایجاد برنامهها برای هر نوع استفادهای است. درحالیکه ممکن است هر مرحله الزامی نباشد، صاحبان سیستم باید یک رویکرد جامع مشخص کنند که به برنامهنویسان و اپراتورهای جدید اجازه دهد به طور مؤثری با برنامهها و تجهیزات رباتیک کار کنند. بهترین شیوهای برنامهنویسی رباتهای صنعتی عبارتند از:
1. مستندسازی
مستندسازی برنامهنویسی نیاز به یک چارچوب سطح بالا دارد تا بخشها و هدف هر عنصر از برنامه را ترسیم کند. مستندات باید شامل توصیف واضحی از جریان کار رباتیک و روش برنامهنویسی مورداستفاده باشد.
2. تکنیکهای برنامهریزی ربات
برنامهریزی برای برنامهنویسی ربات شامل تعیین منابع موردنیاز، سطوح مهارت و زمانبندیها، از جمله تمام زمانهای توقف، آموزش و آزمایش است.
3. مدولار بودن
تمام برنامهنویسی باید برای جریانهای کاری خاص تقسیمبندی شود که همچنین باید بهراحتی قابلفهم باشد.
4. خوانایی
مطمئن شوید که فایلهای جریان کار نامهای معناداری دارند و از نظرات و توضیحات برای توصیف محتویات به طور کافی استفاده کنید. بااینحال، نظرات باید تنها برای بخشهای کدی که شهودی نیستند اضافه شوند.
5. اجتناب از کدگذاری سخت
برای برنامهنویسی ربات، همیشه توصیه میشود که فایلهای قابلتنظیم ایجاد کنید که به صاحبان فرایند اجازه دهند بدون نیاز به یک توسعهدهنده، تغییراتی در متغیرهای خودکارسازی ایجاد کنند.
6. ثبت رویدادها در جریان کار
ثبت رویدادها و اطلاعات عملیاتی برای حسابرسی و تحلیل ضروری است.
7. ساخت خطایابی در برنامه
اگر خطای غیرمنتظرهای رخ دهد، ربات باید اپراتور انسانی را از طریق ایمیل مطلع کند و شامل یک اسکرینشات از پیام خطا، زمان وقوع خطا و منبع آن باشد.
8. استفاده از منابع آنلاین و همکاران
هرگز از استفاده از تمام منابع موجود که تخصص قابلاعتمادی برای کمک به ایجاد برنامههای ربات شما ارائه میدهند، دریغ نکنید.
9. آزمایش
اطمینان حاصل کنید که یک روش آزمایش جامع قبل از بهکارگیری برنامه دارید. اهمیت آزمایش را نمیتوان نادیده گرفت.
ابزارها و نرمافزارهای برنامهنویسی ربات صنعتی
زبان برنامهنویسی رباتهای صنعتی ممکن است با همدیگر بسیار متفاوت باشند و.لی بهطورکلی، ابزارها و نرمافزارهای برنامهنویسی ربات صنعتی بهصورت زیر است:
1. C
“C” یکی از محبوبترین زبانها برای نوشتن برنامههای ربات است، همراه با نسخه شیءگرا و پیشرفتهاش یعنی C++. پایتون به دلیل قابلیتهایش در یادگیری ماشین، در میان توسعهدهندگان محبوبیت زیادی دارد. جاوا و C# نیز به طور گستردهای استفاده میشوند.
2. C++
C++ همچنین میتواند برای توسعه بستههای سیستمعامل ربات (ROS) استفاده شود که مجموعهای از کتابخانهها و ابزارها برای ساخت برنامههای رباتی فراهم میکند. ابزارهای مبتنی بر ROS که به توسعهدهندگان برنامههای رباتی کمک میکنند شامل RVIZ و Gazebo هستند. Movelt Studio از شرکت PickNik به طور ویژه از کتابخانه برنامهریزی حرکتی محبوب MoveIt و کتابخانه Behavior Trees بهره میبرد و به توسعهدهندگان در همه مراحل از برنامهنویسی تا کنترل حرکت کمک میکند.
3. Matlab
Matlab برای تحلیل دادهها و ارتباط با ROS استفاده میشود، درحالیکه Octave قابلیتهای مشابهی را ارائه میدهد و نرمافزاری رایگان و منبعباز است.
4. ابزارها
ابزارهای محبوب برای برنامهنویسی ربات شامل کامپیوتر Raspberry Pi است که میتواند با ابزارهای جانبی مانند دوربینها برای عملکرد بینایی ماشین متصل شود. Arduino نیز به طور مکرر برای کنترل ربات در سطح پایین استفاده میشود.
برای مدلسازی نسخههای 3 بعدی رباتها، ابزارهای CAD منبع مهمی هستند که از طریق Adobe Illustrator در دسترس است، در حالی که MeshLab یک نرمافزار منبعباز است که همچنین دارای قابلیتهای گسترده 3D میباشد.
سخن پایانی
برنامهنویسی ربات صنعتی یکی از مهمترین بخشهای انجام فعالیت رباتها است. برای اینکه بتوان بهتر از رباتها در صنعت بهره برد باید حتماً یک برنامهنویسی دقیق را برای آن انجام داد. در این بلاگ ما در همین رابطه به شما اطلاعات و آگاهی دادیم و به شما گفتیم که چگونه میتوانید یک برنامهنویسی دقیق و درست را برای رباتها انجام دهید. ولی اگر بهتنهایی نمیتوانید این کار انجام دهید، نگران نباشید؛ زیرا تیم حرفهای تی اس ویژن همراه همیشگی شماست؛ برای انجام برنامهنویسی و یا راهنمایی بیشتر میتوانید با شماره زیر تماس بگیرید.
از شما ممنونیم که تا اینجا همراه ما بودید! اگر همچنان سؤالی برای شما باقیمانده است که پاسخ آن را نمیدانید، کارشناسان ما در بخش نظرات منتظر سؤالات شما هستند.
سؤالات متداول
1. روشهای برنامهنویسی رباتهای صنعتی چیست؟
چهار روش اصلی برای برنامهنویسی رباتها وجود دارد: برنامهنویسی دستی یا آنلاین، برنامهنویسی آفلاین، برنامهنویسی باهوش مصنوعی و برنامهنویسی با بینایی ماشین.
2. آیا C++ یا C# برای برنامهنویسی رباتیک بهتر است؟
بهترین زبانهای برنامهنویسی رباتیک شامل C/C++، Python، Java و C# هستند. C++ کنترل و عملکرد بهتری را فراهم میکند و از نظرپردازش و سازگاری با برنامهنویسی سطح پایینبرتری دارد.
3. آیا میتوان از Python برای برنامهنویسی رباتیک استفاده کرد؟
استفاده از Python به طور گستردهای در زمینه رباتیک برای جمعآوری دادهها، پردازش و کنترل سختافزار در سطح پایین با استفاده از سیستمهایی مانند ROS (سیستمعامل رباتیک) و فریمورکهایی مانند OpenCV و TensorFlow مورداستفاده قرار میگیرد.
برای مطالعه بیشتر
Programming Methods for Industrial Robots
Industrial Robot Programming: A Comprehensive Guide to Mastering Efficiency and Safety