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如何开始编程机器人技术

在本文中,我们介绍编程,重要语言以及如何开始使用Arduino和Raspberry Pi等工具。
工程师在机器人实验室中为无人机编程
©谢菲尔德大学

编程是开发机器人技术的关键技能。在本文中,我们将介绍编程,重要语言以及如何从Arduino和Raspberry Pi等工具开始。

什么是计算机程序?

机器人处理传感器数据,使用处理器上执行的计算机程序执行认知和计划操作。计算机程序本质上是一组指令,可在输入上运行以产生输出。

例子:机器人中的面部识别程序将:
1.以一个人为输入的图像,
2.扫描图像中的一组特定功能,
3.将这些功能与已知面孔的库进行比较,
4.找到一场比赛,然后
5.将人的名称作为输出返回。
该程序每次执行时都会完全执行这些相同的指令。
大多数编程语言都是用普通文本编写的,这很容易让人理解。然后将程序编译到计算机代码中,以供处理器执行(或字节代码,供虚拟机执行)。

编程语言

有许多编程语言可用,例如C/C ++,Java,Fortran,Python等。机器人技术中最受欢迎的语言可能是C/C ++(C ++是C语言的面向对象的继任者)。Python由于在机器学习中的使用而非常受欢迎,还可以用来开发ROS包 - 见下文。
机器人技术中还有其他重要的软件工具,特别是:
  • 机器人操作系统(ROS)是一组软件库和工具,可帮助您构建机器人应用程序。您也可以为ROS编写自己的程序,例如在C/C ++或Python中。
  • MATLAB用于数据分析和与ROS的界面(也是八度的开源,相当于MATLAB在这里可用

C编程和Arduino微控制器

C/C ++语言是机器人技术中使用最广泛的编程语言之一。Arduino MicroController使用基于C的编程语言,是学习这种重要语言的基础知识同时进行动手机器人技术的好方法。
Arduino Mega 2560微控制器。实际上,微控制器只是Arduino中心的大芯片 - 这是您编程的组件:您编写的高级代码被编译为嵌入在此芯片上的机器代码。顶部和底部的引脚用于连接输入设备,例如传感器和输出设备,例如电动机。
基本Arduino(UNO)的费用约为19欧元并且可以免费下载程序开发环境Arduino网站您还将找到许多示例项目和教程。

Python和Raspberry Pi

Python是一种有用的语言,可以学习,因为它广泛用于计算机科学和机器学习中。Python是与覆盆子皮。这使其与机器人技术高度相关,因为您可以使用Raspberry Pi控制机器人。
Raspberry Pi Foundation开发了许多免费的在线课程,用于学习如何在机器人技术中使用Raspberr电子竞技公开赛y Pi。查看伴侣的页面有关课程的更多信息和链接。
Raspberry Pi 3,ModelB。RaspberryPi就像普通PC,但要小得多。该Raspberry Pi 3具有1.2 GHz四核手臂处理器,以太网,无线,蓝牙,HDMI和4个USB端口。

Arduino和Raspberry Pi之间有什么区别?

Arduino和Raspberry Pi都对机器人项目有用,但存在一些重要差异。

Arduino

Arduino是一个微控制器,它就像一台简单的计算机,但它运行并循环您在PC上写的单个程序。该程序被编译并下载到微控制器作为机器代码。Arduino非常适合低级机器人控制,并且具有用于连接模拟传感器的模数转换之类的功能。

覆盆子皮

覆盆子PI(RPI)就像普通PC一样,因此比Arduino更通用,但缺少类似于数字转换之类的功能。RPI运行一个Linux操作系统(通常是Raspian)。您可以将键盘,鼠标和监视器连接到RPI,以及诸如相机之类的外围设备 - 对机器人技术非常有用。(由于RPI运行Linux的事实,您也可以安装ROS,尽管设置可能有些棘手。)

如果您想了解有关机器人技术编程的更多信息,请在下面的谢菲尔德大学查看完整的在线课程。

©谢菲尔德大学
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