программное обеспечении и языках программирования. Программирование ориентированное на робота роботоориентированное

  

Вся электронная библиотека >>>

 Роботы >>>

 

 

 ОСНОВЫ РОБОТОТЕХНИКИ


Раздел: Наука и техника

 

8.1.3. Сведения о программном обеспечении и языках программирования

  

Самое лучшее схемное и конструктивное построение информационно-управляющих систем останется лишь сложной и дорогостоящей оболочкой, если не вдохнуть в нее внутреннее содержание - алгоритмическое и программное наполнение, способное обеспечить решение необходимого класса задач управления, в том числе и интеллектуальных. Кусок кремния, обработанный на самых современных предприятиях электронной промышленности и ставший микропроцессором, сам по себе является субстанцией довольно инертной, а его чудесное превращение в "мозг" робота происходит благодаря программному обеспечению, которое и есть движущая сила управления. Органической составной частью алгоритмического и программного обеспечения являются языки программирования, которые служат не только и не столько способом представления информации и общения робота с оператором, сколько средством логического анализа интеллектуальных задач. Обычные человеческие языки для этой цели подходят плохо, так как не обеспечивают строгости формализации задач, точности и надежности их логического анализа. Кроме того, способность распознавания роботом отдельных слов для описания задачи довольно ограничена и требует большого объема оперативной памяти для хранения речевых данных, поэтому в качестве языка робота должен использоваться специально созданный формализованный язык. При этом язык программирования должен быть адекватным тем задачам управления, которые должны решаться с его помощью, а значит, в рамках иерархического построения ИУС язык может быть различных уровней.

В общем случае можно выделить четыре уровня языка программирования роботов, соответственно решаемым задачам управления - исполнительных приводов, манипулятора, операций и задания.

Используя язык низшего исполнительного уровня, оператор может задавать движение отдельных степеней подвижности манипулятора в виде определенных значений линейных или угловых перемещений звеньев МС.

Язык уровня манипулятора позволяет управлять совокупным движением МС в рабочем пространстве относительно произвольной координатной системы для реализации необходимого перемещения и ориентации рабочего органа, не задумываясь о состоянии отдельных степеней подвижности и координации их перемещений.

Язык уровня операций позволяет формировать рабочую программу путем указания лишь последовательности операций, которые робот должен осуществить с объектом манипулирования.

На языке высшего уровня заданий программа действий робота составляется в терминах "что сделать" (а не "как сделать"), т.е. в общем виде без детализации.

Степень необходимой конкретизации заданий роботу, подготавливаемых оператором, определяется уровнем входного языка системы управления: чем выше уровень этого языка, тем в более обобщенном виде может быть сформулировано задание. Идеальным было бы выдать роботу общую задачу, например, "Произвести сборку редуктора" и ожидать исполнения. Однако пока еще системы управления и языки такого уровня не вышли из стен экспериментальных лабораторий.

В настоящее время сложились два подхода к программированию роботов: 1) программирование, ориентированное на робота (роботоориентированное), и 2) проблемно ориентированное или программирование на уровне задачи.

В роботоориентированных языках, являющихся пока основными в современных устройствах управления, задача робота описывается как последовательность его движений. Робот управляется программой в течение выполнения всей задачи, причем каждый шаг программы примерно соответствует одному действию робота. Наиболее распространенными роботоориентированными языками в настоящее время являются языки AL и AML.

Язык AL, разработанный в Стендфордском университете США, повлиял на создание многих роботоориентированных языков и продолжает активно развиваться. Он обладает широким набором команд для удовлетворения требованиям программирования робота и свойствами языка программирования высокого уровня с характерными чертами Алгола и Паскаля.

Язык AML разработан фирмой IBM и предназначен для управления роботами собственного производства. С помощью этого языка воссоздается окружающая среда робота, в которой могут быть построены его различные действия. На языке AML пользователь имеет возможность описывать движения звеньев робота в обобщенных координатах, планировать их траектории в пространстве и составлять собственные программы для представления движений в декартовых координатах.

И все же программирование на роботоориентированном языке громоздко и утомительно, он труден для практической эксплуатации, поскольку пользователь вынужден подробно программировать каждое движение робота.

Проблемно ориентированные языки программирования позволяют сформулировать задачу как последовательность целей или промежуточных положений объекта, а не последовательность движений робота, необходимую для достижения этих положений. Значит, в этом случае

В качестве проблемно ориентированного языка можно назвать AUTOPASS, разработанный фирмой IBM на базе компьютерного языка ПЛ/1. В системе AUTOPASS объекты моделируются с помощью процессора геометрического конструирования, в котором реализованы определенные процедуры для описания объектов, а для представления состояний рабочего пространства применяются графы, вершины которых обозначают объекты, а дуги - связи между ними.

И хотя проблемно ориентированный язык использовать намного легче по сравнению с роботоориентированным, однако он требует решения многих сложных проблем, возникающих при планировании задачи, моделировании объекта и рабочего пространства, обходе препятствий, планирования траектории и т.д., и пока не получил достаточного развития. Поэтому основным направлением программирования роботов пока еще остается роботоориентированное.

Для любого языка программирования высокого уровня важнейшим качеством является наличие в нем особой системы логического анализа или дидукции даже в ущерб краткости и легкости общения, для чего весьма эффективным является использование аппарата логики предикатов, или исчисления предикатов, основные понятия о котором рассмотрим ниже.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ:  ОСНОВЫ РОБОТОТЕХНИКИ

 

Смотрите также:

 

Программирование. Практические задачи математического...

Чтобы сделать программирование для ЭВМ универсальным, не зависящим от особенностей конструкции каждой отдельной машины, разработаны специальные языки программирования.

 

Характеристика автоматизированных систем обработки экономической...

Различают язык программирования, предусмотренный для записывания программ и данных, и метаязык — для определения другого языка, на котором работает конкретная ЭВМ.

 

История вычислительных машин История создания персонального...

В 1957 г. группа под руководством Д. Бэкуса завершила работу над ставшим впоследствии популярным первым языком программирования высокого уровня...

 

Системы программного управления

К языку программирования предъявляется ряд требований: меньшее число символов, возможность простой проверки правильности сделанной записи, однозначность чисел и слов...

 

Современная информатика Компьютерная информационная технология

Следовательно, язык программирования можно читать средством общения между человеком и машиной.

 

Организация автоматизированного рабочего места аналитика. Роль...

Системы программирования представлены в АРМ-аналитика трансляторами с языков программирования.

 

Ожидаемые орфографические новшества в русском языке. В «Правилах»...

Всех, пользующихся письменным русским языком, ждет еще одна новинка
экономики и бизнеса, программирования и вычислительной техники, церковно-религиозную лексику.