- Tính lực tiếp xúc:
6.4.2. Môi trường lập trình
Đặc điểm quan trọng của robot là làm việc theo chương trình và tái lập trình được. Chương trình là phương tiện để ngườu sử dụng truyền đạt cho robot các nhiệm vụ mà nó phải thực hiện và hướng dẫn cho robot làm việc đó thế nào. Vì vậy robot cần có một môi trường lập trình với ngôn ngữ lập trình nhất định. Môi trường lập trình, ngoài hệ thống lệnh và hàm như các ngôn ngữ lập trình khác, còn phải có khả năng giám sát quá trình làm việc của robot và có phản ứng thích hợp. Nói cách khác, dù hệ thống được thiết kế chính xác và tỷ mỷ đến đâu thì cũng không lường hết được mọi yếu tố bất trắc. Chương trình phải cho phép robot phản ứng hợp lý trong mỗi tình huống. Nói tóm lại, môi trường lập trình robot cần có các yếu tố sau: - Hệ thống điều hành trong thời gian thực.
- Mô hình hóa không gian công tác - Điều khiển chuyển động
- Đọc và xử lý thông tin từ hệ thống sensor - Giao diện với hệ thống vật lý
- Phát hiện và xử lý lỗi
- Phục hồi các chức năng làm việc đúng - Cấu trúc ngôn ngữ xác định
Như vậy, môi trường lập trình bắt nguồn từ cấu trúc hệ điều khiển, nghĩa là có kết cấu chức năng và thứ bậc.
Sự phát triển của môi trường lập trình phụ thuộc vào khoa học máy tính. Theo định hướng chức năng có thể nhận thấy 3 thế hệ của môi trường lập trình: lập trình kiểu làm mẫu (teach-in
programming), lập trình định hướng robot (robot oriented programming), lập trình định hướng đối tượng (object oriented programming). Thế hệ sau thường bao cả chức năng của thế hệ trước.
* Lập trình làm kiểu mẫu
Đây là phương pháp lập trình đơn giản nhất. Người vận hành dùng một thiết bị đặc biệt, gọi là teach pendant hay trực tiếp dẫn dắt tay máy thực hiện các thao tác. Mọi thao tác sẽ được ghi nhớ để sau đó tay máy có thể lặp lại. Dù ngày nay ngôn ngữ lập trình đã phát triển, phương pháp lập trình hiện nay vẫn còn được sử dụng, ví dụ người ta mới học lập trình hoặc để lập trình các thao tác phức tạp, khó diễn đạt trực tiếp bằng ngôn ngữ lập trình bậc cao.
* Lập trình định hướng robot
Phương pháp này phát triển trên cơ sở kỹ thuật máy tính hiện đại. Đặc điểm cơ bản của nó là dùng ngôn ngữ lập trình bậc cao, có cấu trúc để mô tả các thao tác. Các yếu tố chính của môi trường gồm:
- Bộ soạn thảo chương trình dưới dạng text editor - Cấu trúc biểu thị dữ liệu phức tạp
- Sử dụng các biến trạng thái - Thực hiện các phép toán ma trận - Sử dụng ký hiệu để biểu diễn hệ tọa độ.
- Có khả năng chuyển đổi tọa độ vật trên các khâu, khớp của tay máy - Dùng kỹ thuật chương trình con, thủ tục, vòng lặp
- Có khả năng tính toán song song
- Các chức năng điều khiển logic khả trình (PLC).
Sử dụng môi trường lập trình định hướng robot có thể tao ra các giao diện với các thiết bị khác trong hệ thống sản xuất. Mặt khác, không nhất thiết phải lập trình trực tiếp trên thiết bị mà trên một lập trình độc lập (offline programming). Một công cụ lập trình rất có hiệu quả là CAD/CAM, cho phép mô tả hệ thống và môi trường làm việc dưới dạng đồ họa.
* Lập trình định hướng đối tượng:
Lập trình hướng đối tượng cho phép thâm nhập vào cấp điều khiển cao nhất: mô hình hóa môi trường làm việc của robot như trong hệ thống sản xuất thực. Trong hệ thống đó robot chỉ là một trong những thiết bị, làm việc đồng bộ với các thiết bị khác. Đối tượng lập trình và mô tả là nhiệm vụ sản xuất của cả hệ thống chứ không phải chỉ riêng robot. Môi trường lập trình này dần dần mang các đặc tính của hệ chuyên gia và trí tuệ nhân tạo.