産業用ロボットのプログラミングにはどの言語が使用されますか?

多くの友人から、産業用ロボットのプログラミングにはどの言語が使用されるのかと尋ねられました。今回は、産業用ロボットでよく使われるプログラミング言語をいくつかまとめてみました。

1. ハードウェア記述言語（HDL）

ハードウェア記述言語は、一般的に電気プログラミング方法を記述するために使用されます。これらの言語は、FPGA のプログラミングに慣れているロボット工学者にとっては非常に馴染み深いものとなるでしょう。 FPGA を使用すると、実際にシリコンを製造せずに電子ハードウェアを開発できるため、一部の開発ではより高速で簡単なオプションになります。電子プロトタイプを開発しない場合は、おそらく HDL を使用することはないでしょう。それでも、このプログラミング言語は他のプログラミング言語とは大きく異なるため、理解しておく必要があります。重要な点の 1 つは、HDL のすべての操作は、プロセッサ ベースのプログラミング言語の順次操作ではなく、同時実行であるということです。

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2. 組み立て

アセンブリを使用すると、0 と 1 でプログラムできます。基本的に、これは最も低レベルのプログラミング言語です。最近まで、電子機器の最低レベルではアセンブリをプログラムする必要がありました。 Arduino やその他のマイクロコントローラの登場により、C/C++ を使用して低レベルで簡単にプログラミングできるようになりました。これは、ほとんどのロボット工学者にとってアセンブリの必要性が低下する可能性があることを意味します。

3. MATLAB

MATLAB と、Octave などの関連するオープン ソース リソースは、データの分析や制御システムの開発に使用する一部のロボット工学エンジニアの間で特に人気があります。非常に人気のあるロボットツールボックスである MATLAB もあります。 MATLAB のみを使用してロボット システム全体を開発した専門家を何人か知っています。データを分析したり、高度なグラフを生成したり、制御システムを実装したりしたい場合は、MATLAB を学習することをお勧めします。

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4. C#/.NET

C# は、Microsoft が提供する特別なプログラミング言語です。ここで C#/.NET を主に挙げたのは、このパッケージの主な開発言語が C# である Microsoft Robotics Developer Studio のためです。このシステムを使用する予定の場合は、おそらく C# を使用する必要があります。

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5. ジャワ

電子工学のエンジニアとして、一部のコンピュータサイエンスの学位プログラムでは、学生が最初に学ぶプログラミング言語として Java を教えるということにいつも驚かされます。 Java は基礎となるストレージ機能をプログラマーから隠すため、一部の言語 (C など) よりも記述が簡単になりますが、コードの基盤となるロジックについて理解しにくくなることも意味します。コンピュータサイエンスのバックグラウンドがあり、ロボット工学に転向した場合（特に研究分野では多くの人がそうします）、Java を学習したことがあるかもしれません。 C# や MATLAB と同様に、Java はインタープリタ言語であり、マシン コードにコンパイルされません。代わりに、Java 仮想マシンは実行時に命令を解釈します。理論的には、Java を使用すると、Java 仮想マシンのおかげで、異なるマシンで同じコードを実行できます。実際には、これが常に可能であるとは限らず、コードの実行速度が遅くなる場合があります。しかし、ロボット工学の一部では Java が非常に人気があるため、必要になる場合があります。

6. パイソン

近年、特にロボット工学の分野で、Python を学ぶ人が急増しています。その理由の 1 つは、Python (および C++) が ROS の 2 つの主要なプログラミング言語であることにあると考えられます。 Java とは異なり、Python は使いやすさに重点を置いており、変数型の定義やキャストなどの日常的な作業に多くの時間を必要としません。これらはプログラミングでは非常に一般的なことです。さらに、Python には多数の無料ライブラリがあるため、基本的な機能を実装する必要がある場合に「車輪の再発明」を行う必要がありません。また、Python では C/C++ コードとのバインディングが簡単に行えます。つまり、コードの重い部分のパフォーマンスをこれらの言語に組み込むことができ、パフォーマンスの低下を回避できます。より多くの電子機器が Python を「すぐに」サポートし始めると (Raspberry Pi に加わる)、ロボット工学で Python が使用される機会が増えるでしょう。 注: Raspberry Pi Foundation: 技術を販売して利益を得ることではなく、技術を促進することを目的とする英国の小さな慈善団体。

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7. C++ 言語

ついに、ロボット工学プログラミング言語のナンバー 1 にたどり着きました。多くの人は、C と C++ が新しいロボット工学者にとって良い出発点であると考えています。なぜ？多くのハードウェア ライブラリがこれら 2 つの言語を使用しているためです。これら 2 つの言語は、低レベルのハードウェアとのやり取りを可能にし、リアルタイムのパフォーマンスを実現する、非常に成熟したプログラミング言語です。最近では、より多くの機能があるため、C よりも C++ を使用することが多いでしょう。 C++ は基本的に C の拡張です。特に C で書かれたハードウェア ライブラリを見つけた場合は、最初に少し C を学習しておくと便利です。 C/C++ は Python や MATLAB ほど簡単には使えません。同じ機能を C で実装するには、多くの時間がかかり、さらに多くのコード行が必要になります。しかし、ロボット工学はリアルタイムのパフォーマンスに大きく依存するため、C と C++ は私たちロボット工学者にとって「標準言語」に最も近いプログラミング言語です。