mirror of
https://github.com/kuhyx/praca_magisterska.git
synced 2026-07-04 13:43:05 +02:00
255 lines
9.7 KiB
Markdown
255 lines
9.7 KiB
Markdown
|
# Pytanie 22: Języki programowania robotów
|
||
|
|
|
||
|
|
## Pytanie
|
||
|
|
**"Omówić specjalizowane języki programowania robotów. Uwypuklić ich klasyfikację."**
|
||
|
|
|
||
|
|
Przedmiot: ERPM (Elementy Robotyki i Projektowania Mechatronicznego)
|
||
|
|
|
||
|
|
---
|
||
|
|
|
||
|
|
## 📚 Odpowiedź główna
|
||
|
|
|
||
|
|
### 1. Klasyfikacja języków programowania robotów
|
||
|
|
|
||
|
|
```
|
||
|
|
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
|
||
|
|
│ JĘZYKI PROGRAMOWANIA ROBOTÓW │
|
||
|
|
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
|
||
|
|
│ POZIOM ABSTRAKCJI: │
|
||
|
|
│ │
|
||
|
|
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
|
||
|
|
│ │ TASK-LEVEL (Zadaniowy) │ │
|
||
|
|
│ │ "Podnieś obiekt A i połóż na B" │ │
|
||
|
|
│ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
|
||
|
|
│ ↓ │
|
||
|
|
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
|
||
|
|
│ │ ROBOT-LEVEL (Obiektowy) │ │
|
||
|
|
│ │ move_to(position), grasp(), release() │ │
|
||
|
|
│ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
|
||
|
|
│ ↓ │
|
||
|
|
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
|
||
|
|
│ │ MOTION-LEVEL (Ruchowy) │ │
|
||
|
|
│ │ Trajektorie, interpolacja, kinematyka │ │
|
||
|
|
│ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
|
||
|
|
│ ↓ │
|
||
|
|
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
|
||
|
|
│ │ SERVO-LEVEL (Napędowy) │ │
|
||
|
|
│ │ Sterowanie silnikami, PID, momenty │ │
|
||
|
|
│ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
|
||
|
|
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
|
||
|
|
```
|
||
|
|
|
||
|
|
---
|
||
|
|
|
||
|
|
### 2. Klasyfikacja wg metody programowania
|
||
|
|
|
||
|
|
| Metoda | Opis | Przykłady |
|
||
|
|
|--------|------|-----------|
|
||
|
|
| **Online (Teach-in)** | Programowanie przez demonstrację | Pendant, prowadzenie ręczne |
|
||
|
|
| **Offline** | Programowanie bez robota | Symulacja, CAD/CAM |
|
||
|
|
| **Tekstowe** | Kod źródłowy | RAPID, KRL, Karel |
|
||
|
|
| **Graficzne** | Bloki, flowcharty | Blockly, ROBOGUIDE |
|
||
|
|
|
||
|
|
---
|
||
|
|
|
||
|
|
### 3. Języki producentów robotów przemysłowych
|
||
|
|
|
||
|
|
#### RAPID (ABB)
|
||
|
|
|
||
|
|
```rapid
|
||
|
|
MODULE MainModule
|
||
|
|
PROC main()
|
||
|
|
MoveJ pHome, v1000, z50, tool1;
|
||
|
|
MoveL pPick, v500, fine, tool1;
|
||
|
|
GripClose;
|
||
|
|
MoveL pPlace, v500, fine, tool1;
|
||
|
|
GripOpen;
|
||
|
|
ENDPROC
|
||
|
|
ENDMODULE
|
||
|
|
|
||
|
|
! MoveJ = ruch w przestrzeni złączy (Joint)
|
||
|
|
! MoveL = ruch liniowy (Linear)
|
||
|
|
! v500 = prędkość 500 mm/s
|
||
|
|
! fine/z50 = dokładność (fine = dokładnie)
|
||
|
|
```
|
||
|
|
|
||
|
|
#### KRL - KUKA Robot Language
|
||
|
|
|
||
|
|
```krl
|
||
|
|
DEF Pick_and_Place()
|
||
|
|
PTP HOME
|
||
|
|
LIN pPick
|
||
|
|
GripperClose()
|
||
|
|
LIN pPlace
|
||
|
|
GripperOpen()
|
||
|
|
PTP HOME
|
||
|
|
END
|
||
|
|
|
||
|
|
; PTP = Point-to-Point (ruch złączowy)
|
||
|
|
; LIN = ruch liniowy
|
||
|
|
; CIRC = ruch kołowy
|
||
|
|
```
|
||
|
|
|
||
|
|
#### Karel (FANUC)
|
||
|
|
|
||
|
|
```karel
|
||
|
|
PROGRAM pick_place
|
||
|
|
BEGIN
|
||
|
|
MOVE TO home_pos
|
||
|
|
MOVE TO pick_pos
|
||
|
|
CLOSE HAND 1
|
||
|
|
MOVE TO place_pos
|
||
|
|
OPEN HAND 1
|
||
|
|
END pick_place
|
||
|
|
```
|
||
|
|
|
||
|
|
#### PDL2 (Comau)
|
||
|
|
```pdl2
|
||
|
|
PROGRAM main
|
||
|
|
BEGIN
|
||
|
|
MOVE TO home_jnt
|
||
|
|
MOVE LINEAR TO pick_point
|
||
|
|
$DOUT[1] := ON -- gripper
|
||
|
|
MOVE LINEAR TO place_point
|
||
|
|
$DOUT[1] := OFF
|
||
|
|
END main
|
||
|
|
```
|
||
|
|
|
||
|
|
---
|
||
|
|
|
||
|
|
### 4. Porównanie języków producentów
|
||
|
|
|
||
|
|
| Cecha | RAPID (ABB) | KRL (KUKA) | Karel (FANUC) |
|
||
|
|
|-------|-------------|------------|---------------|
|
||
|
|
| **Paradygmat** | Proceduralny | Proceduralny | Proceduralny |
|
||
|
|
| **Typy ruchów** | MoveJ, MoveL, MoveC | PTP, LIN, CIRC | MOVE TO |
|
||
|
|
| **Zmienne** | VAR, PERS, CONST | DECL | VAR |
|
||
|
|
| **I/O** | SetDO, WaitDI | $OUT[], $IN[] | DOUT[], DIN[] |
|
||
|
|
| **Wielozadaniowość** | Tak (TASK) | Tak (SUBMIT) | Tak (TASK) |
|
||
|
|
|
||
|
|
---
|
||
|
|
|
||
|
|
### 5. Języki uniwersalne i frameworki
|
||
|
|
|
||
|
|
#### ROS (Robot Operating System)
|
||
|
|
|
||
|
|
```python
|
||
|
|
# Python + rospy
|
||
|
|
import rospy
|
||
|
|
from geometry_msgs.msg import Twist
|
||
|
|
|
||
|
|
rospy.init_node('robot_controller')
|
||
|
|
pub = rospy.Publisher('/cmd_vel', Twist, queue_size=10)
|
||
|
|
|
||
|
|
twist = Twist()
|
||
|
|
twist.linear.x = 0.5
|
||
|
|
twist.angular.z = 0.1
|
||
|
|
pub.publish(twist)
|
||
|
|
```
|
||
|
|
|
||
|
|
#### MoveIt (ROS)
|
||
|
|
|
||
|
|
```python
|
||
|
|
# Planowanie ruchu manipulatora
|
||
|
|
import moveit_commander
|
||
|
|
|
||
|
|
move_group = moveit_commander.MoveGroupCommander("arm")
|
||
|
|
move_group.set_pose_target(target_pose)
|
||
|
|
plan = move_group.go(wait=True)
|
||
|
|
```
|
||
|
|
|
||
|
|
#### Orocos / RTT
|
||
|
|
|
||
|
|
```cpp
|
||
|
|
// Real-Time Toolkit - C++
|
||
|
|
class MyComponent : public RTT::TaskContext {
|
||
|
|
void updateHook() {
|
||
|
|
// Pętla sterowania (deterministyczna)
|
||
|
|
}
|
||
|
|
};
|
||
|
|
```
|
||
|
|
|
||
|
|
---
|
||
|
|
|
||
|
|
### 6. Języki graficzne
|
||
|
|
|
||
|
|
| Narzędzie | Producent | Opis |
|
||
|
|
|-----------|-----------|------|
|
||
|
|
| **RobotStudio** | ABB | RAPID + symulacja 3D |
|
||
|
|
| **KUKA.Sim** | KUKA | KRL + symulacja |
|
||
|
|
| **ROBOGUIDE** | FANUC | Karel + symulacja |
|
||
|
|
| **Blockly** | Google | Programowanie wizualne (edukacja) |
|
||
|
|
| **Scratch for Robots** | MIT | Edukacja, LEGO, mBot |
|
||
|
|
|
||
|
|
---
|
||
|
|
|
||
|
|
### 7. Klasyfikacja wg poziomu abstrakcji
|
||
|
|
|
||
|
|
```
|
||
|
|
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
|
||
|
|
│ Task-Level: │
|
||
|
|
│ "Złóż produkt X z części A, B, C" │
|
||
|
|
│ → Planowanie automatyczne, AI │
|
||
|
|
│ Przykłady: STRIPS, PDDL, Behavior Trees │
|
||
|
|
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
|
||
|
|
│ Robot-Level: │
|
||
|
|
│ move_to(), pick(), place(), wait() │
|
||
|
|
│ → RAPID, KRL, Karel, Python+ROS │
|
||
|
|
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
|
||
|
|
│ Motion-Level: │
|
||
|
|
│ Trajektorie, splajny, kinematyka odwrotna │
|
||
|
|
│ → MoveIt, OMPL, IKFast │
|
||
|
|
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
|
||
|
|
│ Servo-Level: │
|
||
|
|
│ PID, sterowanie momentem, prądem │
|
||
|
|
│ → C/C++, FPGA, PLC (Ladder, ST) │
|
||
|
|
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
|
||
|
|
```
|
||
|
|
|
||
|
|
---
|
||
|
|
|
||
|
|
## 🧠 Mnemoniki
|
||
|
|
|
||
|
|
### "RAPID = Robot Application Programming in Data":
|
||
|
|
Język ABB - MoveJ, MoveL, MoveC
|
||
|
|
|
||
|
|
### "KRL = KUKA Robot Language":
|
||
|
|
PTP, LIN, CIRC
|
||
|
|
|
||
|
|
### "ROS = Robot Operating System":
|
||
|
|
Middleware - topics, services, actions
|
||
|
|
|
||
|
|
### "Od zadania do serwa: T-R-M-S":
|
||
|
|
Task → Robot → Motion → Servo
|
||
|
|
|
||
|
|
---
|
||
|
|
|
||
|
|
## ❓ Pytania dodatkowe
|
||
|
|
|
||
|
|
### Q1: "Czym różni się ruch PTP od LIN?"
|
||
|
|
**Odpowiedź:** PTP (Point-to-Point) = ruch w przestrzeni złączy, najszybszy ale trajektoria TCP nieprzewidywalna. LIN (Linear) = ruch liniowy TCP, wolniejszy ale precyzyjna ścieżka. LIN wymaga rozwiązania kinematyki odwrotnej w każdym punkcie.
|
||
|
|
|
||
|
|
### Q2: "Dlaczego każdy producent ma własny język?"
|
||
|
|
**Odpowiedź:** Historyczne (lata 80-90), integracja ze sterownikiem, optymalizacja dla konkretnego sprzętu, vendor lock-in. ROS próbuje to ujednolicić, ale nie dla real-time.
|
||
|
|
|
||
|
|
### Q3: "Co to jest Teach Pendant?"
|
||
|
|
**Odpowiedź:** Przenośny panel do programowania online. Przyciski ruchu (jog), zapis punktów, edycja programu. Tryb manualny (bezpieczny) vs automatyczny.
|
||
|
|
|
||
|
|
---
|
||
|
|
|
||
|
|
## 🎯 Kluczowe punkty
|
||
|
|
|
||
|
|
1. **Klasyfikacja:** Online/Offline, Task/Robot/Motion/Servo level
|
||
|
|
2. **Producenci:** RAPID (ABB), KRL (KUKA), Karel (FANUC)
|
||
|
|
3. **Uniwersalne:** ROS + Python/C++, MoveIt
|
||
|
|
4. **Graficzne:** RobotStudio, ROBOGUIDE, Blockly
|
||
|
|
|
||
|
|
---
|
||
|
|
|
||
|
|
## 📖 Źródła
|
||
|
|
|
||
|
|
1. Siciliano, Khatib - "Springer Handbook of Robotics"
|
||
|
|
2. ABB RAPID Reference Manual
|
||
|
|
3. KUKA KRL Documentation
|
||
|
|
4. ROS Wiki - ros.org
|