لوحة المتصدرين

يهدف هذا المقال أساسًا إلى التعريف ببرمجة الروبوتات Robots Programming، ونظرًا لاختلاف النُهج المتبعة في البرمجة وفقًا لطبيعة عمل الروبوت، ستختلف عملية برمجة الروبوت وأساليبها، لهذا سنتحدث باختصار عن الروبوتات وأنواعها ثم الاستخدامات الأكثر شيوعًا لها، ومن ثم نعرّج على أهم لغات البرمجة المستخدمة في برمجة الروبوتات وكيفية البدء بمسار تعلم برمجة الروبوت المناسب لك ونتحدث في مقالنا عن برمجة الروبوتات للأطفال وأشهر اللغات والمنصات التي تساعد على دخول عالم برمجة الروبوتات والتحكم بها. من الآلات إلى الروبوتات فرض الانتقال إلى المجتمعات الصناعية اختراع كم هائل من الآلات التي سهلت على الصناعيين أداء وظائف كثيرة وأدت إلى ظهور ما يعرف بخطوط الإنتاج التي تضم سلسلة من الآلات المتتابعة لتنفيذ بعض أو كل مراحل المنتج وفق آليات ميكانيكية بحتة. لكن في البدايات الأولى كان وجود العامل البشري أساسيًا في قيادة تلك الآلات، إذ تجد فريقًا من العمال يحيط بكل آلة لتشغيلها واقتصر دور الآلة حينها على تسريع العمل وتخفيف المجهود العضلي. مع الوقت ظهرت الحاجة إلى منح تلك الآلات نوعًا من القيادة الآلية دون تدخل البشر وخاصة في الصناعات الخطرة أو عالية الدقة، وقد استغل المهندسون حينها الثورة في عالم الإلكترونيات لإدخال الآلات عصر الإلكترونيات الصناعية. إذ زودت تلك الآلات بتقنيات تجعلها قادرة على العمل والتوقف تلقائيا وفقا لظروف التشغيل وإدخال المؤقتات الزمنية التي تتحسس لأجزاء من الثانية والمفاتيح الإلكترونية التي تعطي أوامر التشغيل والإغلاق إلكترونيًا عن بعد دون الحاجة إلى المفاتيح الميكانيكية التي لا بد من تشغيلها من قبل العامل البشري. أما المرحلة الثانية من التطور فكانت ظهور المتحكمات الصغرية أو الدقيقة Microcontroller والمعالجات الدقيقة Microprocessor ومن ثم الدارات الرقمية التي طورت على أساسها، إذ مكنت هذه الدارات المهندسين من إعداد بيئة تحكم متكاملة لخط إنتاج أو معمل بأكمله. إذ تُبرمج معطيات التحكم بكل آلة باستخدام لغات برمجة مخصصة ثم تنقل هذه البرمجيات إلى لوحات التحكم المبنية على تلك المعالجات لتقود هذه الآلات بدقة. ولم يعد أمر تغيير برنامج العمل مرهقَا ولن يتطلب تغييرات في التجهيزات وإيقاف خطوط الإنتاج طويلًا لضبط المتغيرات الجديدة، بل تُعدّل البرمجيات خارج إطار خط الإنتاج ثم تحمّل إلى لوحات التحكم ليتوقف بعدها الخط لدقائق ثم يباشر العمل وفق البرنامج الجديد، وتُعرف هذه اللوحات بالدارات المنطقية القابلة للبرمجة PLC وتُبرمح لتقوم بعمل معين عندما تتحسس لمتغير ما أو يأتيها أمر ما. عندما تقود هذه الدارات تجهيزة محددة لتقوم بمجموعة خطوات معقدة لإنجاز عمل متكامل دعونا هذه التجهيزة روبوت Robot وتعرف عملية برمجتها ببرمجة الروبوت. وسرعان ما أخذ مجال الروبوتات أو الروبوتيكس Robotics منحنى مستقلا بذاته وبدأت تكنولوجيا بناء الروبوتات بالتطور السريع مدعومة بالتطور التكنولوجي الكبير لتقنيات الحوسبة في مجالي التجهيزات والبرمجيات من جهة والحاجة الملحة لوجود تجهيزات ذكية قادرة على تحسس البيئة المحيطة واتخاذ القرار بنفسها دون الرجوع إلى الإنسان وخاصةً في المجالات العسكرية أو الصناعات الكيميائية والنووية والعمل خارج كوكب الأرض ناهيك عن الرفاهية التي يسعى البشر إلى تحقيقها. فالطائرات المسيرة ومركبات استكشاف أجرام المجموعة الشمسية والروبوتات الطبية والتجهيزات المنزلية الذكية وألعاب الأطفال التفاعلية وغيرها الكثير من الأمثلة هي روبوتات تختلف في مستوى تعقيدها وبرمجتها وذكائها. لمحة عن الروبوتات قلنا أن الروبوتات هي تجهيزات قابلة للبرمجة يمكنها استشعار البيئة المحيطة والقيام برد فعل محدد سلفًا من قبل صانعها أو قادرة على اتخاذ قرار بنفسها محاكية بذلك السلوك البشري. وهنا لا بد من الإشارة إلى أن الروبوتات القادرة على اتخاذ القرارات باستقلالية تعتمد أساسًا على تقنيات الذكاء الصنعي وتعلم الآلة وهذا بدوره مرتبط بتقنيات أكثر تعقيدًا وتطورًا في برمجة الروبوتات. الأجزاء الرئيسية للروبوت يتكون الروبوت بشكل عام من الأقسام الرئيسية التالية: هيكل فيزيائي Physical Structure مخصص يساعد الروبوت على أداء الوظيفة الخاصة به، وهنا يأتي دور التصميم الصحيح في إنجاز الروبوت المطلوب.فالروبوتات التي تستخدم في صناعة السيارات مثلًا لا بد أن تتمتع بتصميم فيزيائي يناسب عملها. منظومة تحكم Control System تضم كل المكوّنات التي تتلقى البيانات من المحيط وتعالجها. تُبرمج منظومة التحكم لتقود المكوّنات الأخرى للروبوت كي تؤدي العمل المطلوب منها، فهي تتصرف كالدماغ البشري بشكل أو بآخر. الحساسات أو المستشعرات Sensors التي تستكشف البيئة المحيطة (مثل مستشعرات الحرارة والحركة والبعد وغيرها) وتنقل المحرضات إلى منظومة التحكم على شكل إشارات إلكترونية تفهمها منظومة التحكم وتدفع الروبوت إلى الاستجابة لها وفقًا لبرمجة الروبوت المحددة. المشغّلات Actuators المسؤولة عن تحريك الروبوت وتتكون عادة من محركات تتلقى الإشارات من منظومة التحكم لتنفيذ الحركة المطلوبة. وتختلف طريقة عمل هذه المشغلات وفقا لعمل الروبوت، فقد تعمل بالكهرباء أو الهواء المضغوط (مشغلات بنيوماتية pneumatic actuators) أو هيدروليكية وغيرها. مصدر للطاقة الكهربائية لتغذية منظومة التحكم وأجهزة التحسس والمشغلات الكهربائية. الطرفيات المخصصة، وهي مكوّنات خارجية خاصة بكل روبوت لتساعده على أداء وظيفته. فقد تحتاج روبوتات المعامل إلى طرفيات قابلة للتغيير لأغراض الطلاء أو القص أو الثقب، كما يحتاج الروبوت الجراحي إلى معدات خاصة به وهكذا. الأنواع الرئيسية للروبوتات نشير عادة بالروبوتات إلى الروبوتات الفيزيائية التي تأتي بمختلف الأشكال والأحجام من 0.2 ميليمتر إلى روبوتات بطول 200 متر. لكن لا بد من الإشارة أيضًا إلى الروبوتات البرمجية التي تنفذ مهام روبوتية كاملة عبر الحاسوب في العالم الافتراضي. يمكن أن نميز بين خمسة أنواع رئيسية من الروبوتات: الروبوتات مسبقة البرمجة Pre-Programmed Robots: وهي روبوتات مصممة لأداء مهام محددة في بيئة فيزيائية محددة مثل الأذرع الروبوتية التي تعمل على خطوط التجميع والتي تنفذ مهامها بسرعة وكفاءة عالية مقارنة بالعامل البشري. وتُعد برمجة الروبوتات في هذه الحالة سهلة نسبيًا الروبوتات الشبيهة بالبشر Humanoid Robots: وهي روبوتات تبدو كالبشر وتحاكي أفعالهم عادة كالمشي والعدو والقفز وحمل الأغراض، وقد تصمم أحيانًا لتبدي تعابير تحاكي تعابير الوجه التي يبديها البشر. روبوتات ذاتية التصرف Autonomous robots: روبوتات تعمل بشكل مستقل عن المشغلين البشريين وتصمم عادة لتنفيذ مهام في بيئات مفتوحة لا تتطلب مراقبة بشرية أو لا يمكن وجود البشر فيها. وتتميز هذه الروبوتات بوجود بنية قادرة على اتخاذ القرار وهي بنية حاسوبية عادة تقدّر كل خطوة بناءً على البيانات التي ولّتها مسبقًا. تتميز برمجة الروبوتات ذاتية التصرف بالتعقيد وتعتمد على خوارزميات الذكاء الصنعي وتعلم الآلة. وكمثال عليها نجد الطائرات المسيرة ذاتية التصرف والروبوتات الطبية وروبوتات الأعمال المنزلية. الروبوتات الخاضعة للتحكم عن بعد Teleoperated robots: يتصل الإنسان بهذه الروبوتات غالبًا عبر شبكة لاسلكية ويتحكم بها عبر واجهة تحكم خاصة. تعمل هذه الروبوتات في بيئات جغرافية ومناخية قاسية جدًا كالغواصات الروبوتية والمسيرات المتعقبة للألغام. روبوتات الواقع المعزز Augmenting robots: وتستخدم لتعزيز القدرات البشرية أو تعويض القدرات التي قد يفقدها. من هذه الروبوتات الأطراف الصناعية الروبوتية والهياكل الخارجية الروبوتية التي تساعد البشر على رفع الأوزان الثقيلة. الروبوتات البرمجية الروبوتات أو البوتات البرمجية Bots هي برامج حاسوبية تنفذ مجموعة من المهام الحاسوبية ذاتيًا ومن أشهرها روبوتات المحادثة الآلية. يتطور هذه النوع من الروبوتات مدعومًا بالتطور البرمجي الحاصل في مجالات الذكاء الصناعي وعلم البيانات وخوارزميات تعلم الآلة، ويتوقع أن يصبح قادرًا على برمجة الروبوتات الفيزيائية والتحكم بها، فهذه الروبوتات هي المنتج النهائي لعلم الذكاء الصنعي. دورة الذكاء الاصطناعي احترف برمجة الذكاء الاصطناعي AI وتحليل البيانات وتعلم كافة المعلومات التي تحتاجها لبناء نماذج ذكاء اصطناعي متخصصة. اشترك الآن كيفية برمجة الروبوت تضم معظم الروبوتات الفيزيائية نوعًا من منظومات التحكم الحاسوبية القابلة للبرمجة. فقد تُبني هذه الأنظمة على أساس المتحكمات الصغرية أو المعالجات الصغرية وتكون مخصصة لنوع محدد من الروبوتات أي تُبنى وفق رؤية المصنع. تُبرمج الروبوتات المخصصة من قبل مُصنِّعها فقط ولا يمكن تعديل برمجياتها ووظائفها إلا من قبل الشركة المصنعة. كما قد تكون منظومات التحكم معممة يمكن استخدامها لتتحكم بأية روبوتات مثل حواسيب أردوينو المصغرة وحواسب راسبيري باي ووحدات الدارات المنطقية القابلة للبرمجة. يمكن لأي شخص استخدام هذه الحواسب سواءً أكان هاويًا في مجال الروبوتات أو حتى خبيرًا لبناء روبوتات بسيطة وصولًا إلى روبوتات عالية التعقيد. تُبرمج منظومات التحكم المخصصة أو المعممة باستخدام لغات برمجة مختلفة نستعرضها في فقرات قادمة. لا تُعد برمجة الروبوت أمرًا بديهيًا ومباشرًا، بل موضعًا شديد الخصوصية يتعلق أولًا وأخيرا بطبيعة الروبوت ومكوّناته والوظائف المطلوبة منه. ولا يعني ذلك أن برمجة الروبوت أمر معقد وصعب المنال، فحتى الأطفال قادرون على تعلم أساسيات برمجته والتحكم به. برمجة الروبوت فيزيائيًا تُخفي هذه الروبوتات الجزء المتعلق بكتابة برامجها عن المستخدم، فلا حاجة فيها لشاشة وواجهة خاصة ولغة برمجة روبوت بل يعتمد كليًا على أجزاء فيزيائية (أزرار، روافع، قطع) تبرمج الروبوت ليقوم بأعمال معينة وفق تتابع ضغط هذه الأزرار أو تتابع تركيب هذه الأجزاء أو القطع مثل ألعاب الروبوت Bee-Bot: مثال آخر عليها Code-a-Pillar التي تُستخدم لتعليم الأطفال من 3-8 سنوات برمجة الروبوت من منطق التتابع ومبدأ الاستجابة للأفعال. برمجة الروبوت بالمهام لا تختلف هذه الروبوتات عن سابقاتها سوى بفصل منظومة التحكم عن المكونات الفيزيائية للروبوت. تشبه هذه الروبوتات في طبيعتها الألعاب التي يجري التحكم بها عن بعد لكن المستخدم قادر على إدارتها وبرمجة سلوكها من خلال أجهزة تحكم عن بعد أو عن طريق تطبيقات للهواتف الذكية يمكن من خلالها وضع تسلسل معين لعدة مهام مبرمجة مسبقًا ومخزنة في ذاكرة الروبوت لإنجاز وظيفة محددة. تُستخدم هذه الروبوتات كروبوتات تعليمية للمبتدئين والأطفال في مراحل عمرية مبكرة (6-13 عامًا) وتعزز تعليميًا مفهومين اثنين: الفصل والتمييز بين العتاد الصلب والبرمجيات. اتقان تقسيم أي وظيفة إلى مهام منفصلة ووضعها ضمن التسلسل المنطقي الصحيح. اكتساب مهارات أساسية في برمجة الروبوت. ولا تقتصر هذه الطريقة في البرمجة على الروبوتات التعليمية بل تتعداها إلى روبوتات في الخدمة الفعلية كالطيران المسير الاستكشافي الذي يشغله أشخاص غير مختصين. إذ يمكن الوصول إلى هذه الروبوتات عن بعد ثم استخدام برنامج حاسوبي أو تطبيق هاتف محمول لوضع مجموعة من المهام المبرمجة مسبقًا وفق تسلسل محدد لإتمام برمجة الروبوت لإنجاز المطلوب. فإن أراد شخص غير مختص برمجة روبوت طائرة مسيرة تُبرمج بالمهام لرفعها مسافة 100 متر ثم فتح الكاميرا والتقاط صورة وفق اتجاه محدد ثم العودة إلى القاعدة وتكرار الأمر 10 مرات يوميًا، ما عليه مثلًا سوى سحب مهمة "التحليق إلى ارتفاع" من قائمة المهام الجاهزة في التطبيق ويضع بعدها "افتح الكاميرا" ثم تعليمة "وجه الكاميرا" ثم "التقط صورة" ثم "انخفض" ويضع كل تلك التعليمات في تعليمة "كرر الخطوات السابقة" ثم يرسل البرنامج إلى الروبوت ليُبرمج! لا داعٍ في هذه الحالة لأن يعرف أي شيء عن طريقة برمجة كل مهمة ولا عن آلية عمل المستشعرات أو المحركات أو الكاميرا أو آلية التوجيه لكنه يضع المهمات في سياقها الصحيح والنتيجة هي برمجة الروبوت بنجاح. برمجة الروبوت بالتعلم والقيادة تأتي هذه الروبوتات مصنّعة بالكامل ومخصصة، فلا يمكن تطويرها أو تعديلها سوى من قبل الشركات المصنعة وعادة ما تقوم بوظيفة أو مجموعة وظائف محددة سلفًا كالأذرع الروبوتية. وتتطلب برمجة الروبوت في هذه الحالة وحدة تحكم وبرمجة Programming pendant منفصلة عن جسم الروبوت تتيح للمشغل اختيار مكوّن محدد من مكوّنات الروبوت ثم إعطائه مهمة معينة كأن يختار محرك الجزء العلوي من الذراع ثم تدويره بزاوية محددة وتخزين الأمر. ينتقل بعدها إلى مكوّن آخر لتنفيذ حركة أو قياس معين ومن ثم تخزين الأمر لينتقل إلى الأمر التالي، وعند الإنتهاء من إملاء مجموعة الأوامر على الروبوت، يُخزّن المشغل هذه الأوامر في برنامج يعطيه اسمًا محددًا ثم يتأكد من تكرار الروبوت لهذا البرنامج بدقة قبل أن يغلق وضع التعليم Teach وينتقل إلى وضع العمل وفقا للبرنامج الجديد وهكذا تنتهي برمجة الروبوت. الروبوتات المبرمجة بلغات برمجة مع ظهور عصر الحواسيب القوية وغير المكلفة، بدأ الميل إلى برمجة الروبوتات باستخدام لغات برمجة الحواسيب أو نسخ مخصصة منها مزودة بمزايا خاصة لتسهيل برمجة الروبوت والتعامل مع مكوّناته. مع ذلك لا زالت الكثير من الشركات تقدم لغات برمجة خاصة لبرمجة روبوتاتها، معظمها لغات وظيفية أو لغات مرئية. يُصطلح عادة على برامج الروبوت المكتوبة بلغات برمجة مخصصة ببرمجة الروبوتات المطفأة Offline-programming، إذ تكتب البرمجيات على منصات غير متصلة بالروبوت الذي يتابع عمله وفقًا لبرنامجه القديم إن كان مبرمجًا مسبقًا. عند انتهاء برمجة الروبوت على تلك المنصات تجري محاكاة عمل البرنامج الجديد والتأكد من عمله. يُوقف الروبوت لدقائق ريثما يُحمّل برنامجه الجديد ثم يتابع العمل وفق هذا البرنامج. لغات برمجة الروبوت تُستخدم مجموعة متنوعة من لغات البرمجة وأطر العمل لبرمجة الروبوتات واختبار هذه البرمجيات ومن ثم نقلها إلى الروبوت. سنتحدث تاليًا عن مفهوم أنظمة تشغيل الروبوت ومن ثم سنلقي نظرة على لغات البرمجة المخصصة لكتابة برمجيات الروبوتات. مفهوم أنظمة تشغيل الروبوت يُشار عادة إلى البرمجيات وبيئات العمل والمنصات وأدوات البرمجة الوسطية التي تتكامل في سبيل برمجة الروبوتات بمنظومة تشغيل الروبوت Robot Operating System. لا ينبغي الخلط بين منظومة تشغيل الروبوت ونظام تشغيل وحدة التحكم OS وبرمجيات وحدة التحكم الثابتة (برمجيات العتاد) firmware. فإن استخدمت مثلًا حاسوب راسبيري باي للتحكم بروبوت، يكون نظام تشغيل لوحة التحكم هو راسبيان غالبا (نسخة من نظام لينكس) أما الأدوات التي تساعدك برمجة روبوتك ونقل البرنامج إليه والتي تعمل على راسبيان فهي منظومة تشغيل الروبوت. يميل أغلب مصنعي الروبوتات ذات الوظائف الثابتة كروبوتات التغليف والتعبئة أو الروبوتات المخصصة للعمل في ظروف استثنائية على كتابة برنامج واحد فعّال وتحميله على الروبوت. تُعرف هذه البرامج بالبرمجيات الثابتة. برمجة الروبوتات باستخدام لغات البرمجة عامة الأغراض تعتمد برمجة الروبوتات وفق هذه الطريقة على لغات برمجة عامة الأغراض مثل لغة بايثون أو لغة جافا ثم تبنى مكتبات خاصة أو مجموعة أدوات باستخدام هذه اللغات لتنفيذ إجرائيات برمجية تتحكم بمكونات الروبوت على صعيد الحركة أو تحسس البيئة المحيطة أو عمليات اتخاذ قرار. يعتمد الأمر في هذه الحالات على منظومة التحكم بالروبوت. فإما أن تُكتب برامج الروبوت بإحدى لغات البرمجة على حاسوب وتختبر ثم تُنقل إلى منظومة تحكم الروبوت مثل معظم الروبوتات الصناعية والروبوتات المبنية على تجهيزات PLC أو تلك المجمعة حول متحكم صغري مثل لوحات أردوينو. أو أن يُحمّل نظام تشغيل متكامل على لوحة التحكم بالروبوت (راسبيان، ويندوز، لينكس،أندرويد،…إلخ.) وكل ما عليك حينها كتابة برنامج الروبوت باستخدام اللغة التي تريد من خلال تثبيت إحدى بيئات العمل المناسبة على نظام التشغيل ومن ثم تجريب البرنامج على الروبوت مباشرة. من أمثلة لوحات التحكم هذه لوحات راسبيري باي ولوحات أدرويد ADROID وحواسب ASUS Tinker Board، وتدعم اللوحات السابقة أنظمة تشغيل مشتقة من نظام لينكس كما تدعم اللوحتين الأخيريتين نظام أندرويد. إليك قائمة بأكثر لغات البرمجة شيوعًا في برمجة الروبوتات سواء لكتابة البرامج الثابتة أو القابلة للبرمجة المباشرة: لغتي C و ++C: يعتمد الكثير من مبرمجي الروبوتات على هاتين اللغتين في كتابة برامجهم لأن الكثير من مكتبات التحكم بالتجهيزات الفيزيائية للروبوت قد طورت باستخدام هاتين اللغتين. تسمح هذه المكتبات بالتفاعل المنخفض المستوى من العتاد الصلب وتؤمن أداءً عاليًا شديد الكفاءة في زمن التنفيذ، كما تدخل في تطوير الكثير من بيئات التشغيل الأكثر شهرة مثل DART وRobotics Library (RL). وعلى الرغم من صعوبة إنجاز بعض الوظائف بهاتين اللغتين مقارنة بلغة بايثون وماتلاب، لكن أداء هاتين اللغتين في زمن التشغيل جعلهما لغتين معياريتين في برمجة الروبوتات حتى مع زيادة شعبية لغة بايثون. بايثون: ازدادت شعبية هذه اللغة لسهولة استخدامها والكم الهائل من المكتبات التي تساعد على برمجة الروبوتات، فلا حاجة لإعادة اختراع العجلة، إذ ستجد تقريبًا كل ما تبحث عنه ضمن تلك المكتبات. كما أن اعتمادها مع ++C كلغة أساسية في نظام تشغيل الروبوتات ROS وكذلك من الحواسيب المخصصة للتحكم بالروبوتات مثل راسبيري باي سيجعلها مرشحة لتكون اللغة الأكثر شعبية في عالم برمجة الروبوتات. جافا: نظرًا لشعبية هذه اللغة بين مطوري الروبوت المختصين بعلوم الحاسوب وجدت هذه اللغة طريقها إلى برمجة الروبوت. جافا أيضًا هي لغة مفسّرة ويعني ذلك أنك لن تّضطر إلى نقلها إلى لغة آلة محددة ومعالج محدد أو لوحة تحكم محددة بل تعمل آلة جافا الافتراضية على تنفيذ التعليمات أثناء التشغيل مما يعني إمكانية كتابة الشيفرة مرة واحدة وتنفيذها على آلات مختلفة. تُعد جافا لغة أساسية في تطوير روبوتات العديد من الشركات مثل IBM. اللغة #C (بيئة NET.): تأتي شعبيتها من عدة أسباب أهمها: اللغة الرئيسية التي تُستخدم في برمجة الروبوتات ضمن بيئة تطوير الروبوتات Microsoft Robotics Developer Studio من مايكروسوفت، فإن أردت العمل على هذه البيئة لا بد من تعلم هذه اللغة. تُستخدم كأساس في محركات الواقع الافتراضي مثل Unity الذي تزداد شعبيته حاليًا. لغة مفسرة وبالتالي يمكن أن يعمل البرنامج ضمن أية آلة أو روبوت. ماتلاب MATLAB: تشتهر هذه اللغة ضمن صفوف مهندسي ومصممي الروبوت وضمن النطاق الأكاديمي لتحليل البيانات وتطوير أنظمة التحكم. تشتهر هذه اللغة بوجود صندوق الأدوات Robotics Toolbox الذي يمكنه المساعدة في تطوير نظام روبوت كامل باستخدام ماتلاب فقط. لغتي LISP و PROLOG: يُتوقع ازدياد شعبية هاتين اللغتين مستقبلًا مع زيادة الاهتمام بتطبيق تقنيات الذكاء الصنعي، فهاتين اللغتين من أكثر اللغات استعمالًا في خوارزميات الذكاء الصنعي وستجدان طريقًا للدخول إلى عالم برمجة الروبوتات. إذ استخدمت بيئة تطوير الروبوتات ROS لغة LISP في كتابة بعض أجزائها، واستخدمت IBM لغة PROLOG كجزء من الأدوات البرمجية في مشروع IBM's Watson AI. لغة سكراتش Scratch: سكراتش هي لغة برمجة مرئية صُممت لتعليم البرمجة للمبتدئين وتستهدف الفئة العمرية بين 8 و 16 عامًا ويزداد الاعتماد على هذه اللغة في نوادي الروبوت والمدارس التقنية. تتكون اللغة من من مجموعة من الكتل البرمجية التي تُسحب وترتب وفق تسلسل معين لإنجاز البرنامج المطلوب. تدعم سكراتش مجموعة من المكتبات التي يمكنها التحكم بالطرفيات التي تتصل بحاسوب راسبيري باي مما زاد في شعبيتها. بإمكانك الاطلاع ضمن أكاديمية حسوب على كتابة برامج تتحسس للوسط الخارجي باستخدام راسبيري باي ولغتي بايثون وسكراتش دورة تطوير التطبيقات باستخدام لغة Python احترف تطوير التطبيقات مع أكاديمية حسوب والتحق بسوق العمل فور انتهائك من الدورة اشترك الآن برمجة الروبوتات بلغات برمجة مخصصة تظهر الحاجة إلى لغات برمجة مخصصة للروبوتات Robots Programming Languages واختصارًا RPL كنتيجة للتنوع الكبير في الآلات الروبوتية والروبوتات واختلاف وظائفها. إذ تظهر في عالم الصناعة مفاهيم لا بد من أخذها بعين الاعتبار عند برمجة الروبوت مثل التحكم بالقوى المطبقة force control وأداء المهام على التوازي Parallelism. لهذا السبب طوّرت لغات برمجة تمتلك إمكانيات لغات برمجة الحواسيب إلا أنها مخصصة للروبوتات نذكر منها: لغة VAL: طورتها شركة Unimation لبرمجة بروبوتاتها وتستخدم شركة Stäubli حاليا النسخة VAL 3 منها. لغات HELP و RAIL و Karel: وهي لغات مخصصة من الجيل الثاني لبرمجة الروبوتات، وقد أظهرت ميزات متطورة للتحكم بالحركة والتعامل مع واجهات الحساسات والمشغلات والتخاطب البيني ضمن الروبوت وأبدت بعض ملامح الذكاء الصنعي. لغة RAPID: التي تستخدمها شركة ABB لغة KRL: وهي اختصار لعبارة (Kuka Robot Language)وتستخدمها شركة Kuka لغة URScript: وتستخدمها شركة Universal Robots. مسارات تعلم برمجة الروبوتات والروبوتكس ما الغاية من مشروع الروبوت الذي أريد أن أنجزه؟ ما هي مدى معرفتي بالإلكترونيات؟ ما مدى معرفتي بالبرمجة عمومًا؟ هل أنا مهتم حقا ببناء هذا المشروع من الصفر أم أبحث عن حلول سريعة؟ إن الإجابة على الأسئلة السابقة أمر ضروري قبل العمل على أي مشروع يتعلق ببرمجة الروبوتات واستثمارها. فإن كنت هاويًا فضوليًا للمعرفة عليك أن تسلك مسارًا محددًا وإن كنت هاويًا تسعى إلى الاحتراف والعمل في مجال الروبوتات فهي حكاية أخرى وإن كنت ذو خلفية في علوم الحاسوب أو الهندسة يختلف مسار العمل وإن كنت رجل أعمال أو مستشارًا تقنيًا لمؤسسة صناعية يختلف الأمر كذلك. برمجة الروبوت للأطفال علينا أولًا أن نعزز مفاهيم هامة للطفل مثل السبب والنتيجة والتسلسل الصحيح لإنجاز المهام وذلك في سن مبكرة من 3-6 سنوات. يمكننا بداية الاستفادة من الدمى الروبوتية التي تبرمج فيزيائيا لحث الطفل على التعلم مثل الدمى التي تتحرك وتدور وتصدر أصواتًا وفق تسلسل محدد مسبقًا يتعلمه الطفل بالضغط المتتالي على مجموعة أزرار على الدمية. كما يمكن بناء مهاراته في التصميم الفيزيائي من خلال ألعاب فك وتركيب المكعبات الملونة لبناء هياكل متوازنة ومتناظرة التصميم. في سن أكبر من 6-10 سنوات يمكنه العمل على روبوتات مبرمجة بالمهام لإدراك مفهوم البرنامج بشكل منفصل عن الآلة وتنمية الرغبة في التفكير بطريقة عمل هذه المهام. كما يمكن أيضا تلقين الطفل أساسيات الدوائر الكهربائية واستخدام البطاريات وتوصيلها مع أضواء ومحركات صغيرة وحثه على بناء هياكل معدنية أو بلاستيكية عبر ألعاب الفك والتركيب المكونة من قطع متنوعة وعجلات ومحركات وبراغي ومفكات. إن أبدى الطفل بعد عمر الثامنة براعة ورغبة يمكن أن تبدأ بتعليمه البرمجة من خلال لغة سكراتش وبعد أن يتجاوز العاشرة يمكن العمل على روبوتات جاهزة تبرمج بلغة برمجة مثل سكراتش وينقل البرنامج إليها من الحاسوب لتنفيذ مهام معينة. سيبدي الطفل أو اليافع بعد ذلك رغبته في الاطلاع والتعلم أكثر وسيدرك بنفسه طريق البحث وتعلم ما يلزمه وسيخط مساره في مجال برمجة الروبوتات والروبوتيكس عمومًا بنفسه. على الرغم من ذلك يمكنك إرشاده إلى تعلم لغات برمجة جديدة مثل بايثون والعمل على أنظمة تشغيل مثل لينكس وأندرويد ليألفها ثم العمل مع لوحات تحكم حاسوبية مثل راسبيري باي ليتحكم بعناصر فيزيائية كالأضواء والمصوّتات وتحريك اللوحة على هيكل ذو عجلات وموازنتها واستشعار البيئة المحيطة. بإمكانك الاطلاع ضمن أكاديمية حسوب على كتابة برامج تتحسس للوسط الخارجي باستخدام راسبيري باي ولغتي بايثون وسكراتش. وهكذا ستضع الناشئة على الطريق الصحيح للانطلاق في عالم الروبوتات أكاديميًا وتقنيًا. برمجة الروبوت للمبرمجين والمهندسين إن كنت مبرمجًا فأنت جاهز للانطلاق. قد ترغب في تعزيز معلوماتك في مجال الإلكترونيات وخاصة الحساسات والمحركات ومصادر تغذيتها واستثمارها إن كنت ترغب في تصميم روبوت بنفسك. أما إن كنت ترغب في تشغيل روبوت موجود قابل للبرمجة فأنت في الواقع لا تحتاج شيئًا سوى اختيار لغة البرمجة والبحث عن مكتبات جاهزة لتنفيذ ما تريده. ستظهر المشكلة إن أردت أن يقوم الروبوت بوظيفة واضطررت إلى برمجة هذه الوظيفة بنفسك للمرة الأولى (احتمال ضعيف) عندها عليك العودة إلى المراجع الأكاديمية وتعزيز قدراتك في الفيزياء علم التحريك والإلكترونيات! أما إن كنت مهندسًا كهربائيًا أو مهندس إلكترونيات، عليك فقط تعزيز قدراتك البرمجية التي يُفترض أن تكون موجودة وراجع معلوماتك عن الإلكترونيات ومصادر التغذية وستكون جاهزًا لبرمجة أي روبوت واستثماره وحتى تصميم وبناء روبوت من الصفر. اختر المنصة التي تريد العمل عليها واطلع على أفكار ومشاريع الآخرين وانطلق! تبقى التوجيهات نفسها للمهندسين غير الاختصاصيين والتقنيين. تعلم لغة برمجة مستخدمة في برمجة الروبوت وافهم مكوّنات الروبوت الذي تنوي العمل عليه وبرمجته أيًا كانت الأسباب التي دفعتك لذلك. استعن بالإنترنت ومنتديات الروبوتيكس التي تهتم بنفس الروبوت الذي تستهدفه واجتهد قليلًا ولن يذهب عناؤك سدى. لكن غالب الظن أنك في مصنع ما وأوكلت إليك مهمة قيادة روبوت أو برمجته لسبب أو لآخر، اطلع على كتيب التشغيل وافهم تعليمات تشغيل الروبوت على وضع التعلم فغالبًا ما تُبرمج هذه الروبوتات بالتعلم حاول أن تبحث عن مقاطع فيديو تشرح آلية برمجته وخذ بعض الوقت في التجربة (لا تبالغ كثيرًا في التجريب فهذه الروبوتات مكلفة!) وسترى أن الأمر سينجح. برمجة الروبوت للهواة والفضوليين إن كنت طفًلا أو يافعًا أو مبرمجًا أو مهندسًا فقد أرشدناك في فقرات سابقة إلى الطريق الصحيح. أما إن كنت شغوفًا بالتعلم ورأيت أو قرأت محتوى يتحدث عن علم الروبوت ووقع الأمر في نفسك موقعًا حسنًا ورغبت في تجربة الأمر، فاسمح لي أن أهنئك وأشجعك! ابدأ مسيرتك بتعلم أساسيات التحكم الكهربائي التقليدي فهي من ناحية مهنة محترمة ومن ناحية أخرى ستكون مدخلك إلى التحكم الرقمي. ستجد الكثير من المعاهد التعليمية التقنية؛ سجل في أحدها فهذا أسرع من متابعة قناة على اليوتيوب وعملي أكثر. في الوقت ذاته إن لم تكن متقنًا للعمل على الحاسوب (أعي تماما أن الحاسوب قد أهمل من قبل الكثيرين لصالح الهواتف الذكية) فحاول أن تألف التعامل معه، تعلم على الأقل نظامي ويندوز ولينكس فهذا أساسي. عندما تنهي أساسيات التحكم التقليدي انتقل إلى التحكم الرقمي باستخدام وحدات PLC (ستجد أنها الخطوة التالية في مسار التعلم في معهدك إن سجلت في أحدها). يعتمد الكثير من الروبوتات على وحدات PLC كمنظومات تحكم، وستتعرف خلال هذه الفترة على مفهوم البرمجة والبرامج، إذ تُبرمج تلك الوحدات من خلال لغات برمجة مرئية بالمهام. لن يكون الأمر صعبًا، فقط اجتهد قليلًا ولا تستسلم. خلال هذه الفترة تعمق قليلًا في أحد توزيعات نظام التشغيل لينكس وستجني ثمار هذا الجهد بالتأكيد. حتى هذه اللحظة ستكون قد اكتسبت المهارات التالية: إدراك مفهوم التحكم الصناعي. إدراك مفهوم البرنامج وكتابة برمجيات بسيطة للتحكم بالتجهيزات الكهربائية. التعامل مع عناصر كهربائية وإلكترونية عديدة خلال مسار الدورتين السابقتين وسترى أنك تحتاجها في عالم الروبوت. العمل على الحاسوب وبأكثر من نظام تشغيل. قد يلبي طموحك هذا الحد، فقد تتمكن إن اجتهدت من تحريك مركبة وتفادي العقبات واستشعار المحيط لكن قد يكون روبوتك كبير الحجم ومحدود الإمكانات لأن أغلب التجهيزات التي تعلمتها كبيرة الحجم من الحساسات إلى المحركات إلى لوحات التحكم والتغذية، لم لا! فالروبوتات الكبيرة لها جاذبيتها! إن أردت أن تصل إلى روبوت أصغر حجمًا أو ينفذ مهام أعقد وأكثر دقة فعليك متابعة مسيرتك التعليمية. تعلم العمل على الحواسب المصغرة أو حواسب اللوحة الواحدة مثل أردوينو وراسبيري باي من خلال دورات تعليمية في معاهد أو على منصات إلكترونية، فلن يعيقك الآن أي شيء لفهم واستيعاب كل ما يقال. ابدأ بتعلم لغة برمجة وأنصحك بتعلم البرمجة بلغة بايثون على الرغم من أنّ لغة سكراتش تمثل مرحلة انتقالية بين لغات برمجة PLC ولغات برمجة الحواسيب. الخيار لك على أية حال. ستجني خلال هذه الفترة ثمار تعلمك لأنظمة تشغيل الحواسب وعندما تنهيها ستكون ملمًا ببرمجة الحواسيب وبأساسيات الإلكترونيات المتعلقة بالروبوت. انظر دورة تطوير التطبيقات بلغة بايثون التي تقدمها أكاديمية حسوب لتعليم البرمجة بلغة بايثون بلغة عربية ودون الحاجة إلى خبرة مسبقة: أنت مستعد الآن، ابنِ روبوتك الخاص باستخدام حاسوب مصغر مستفيدًا من تجارب الهواة الآخرين. حاول أن تتواصل معهم من خلال المنتديات وأن تعزز قدراتك بالاطلاع المستمر. تتوفر أيضا صناديق أدوات مخصصة لبناء روبوتات متنوعة تختلف في تعقيدها، يمكنك اقتناء واحدة فهي تزودك بالكثير من التجهيزات والقطع لبناء هيكل الروبوت وبرمجته. هؤلاء الذين يريدون تغيير العالم! لا شيء سيقف في طريقك سوى ذاتك. ثق بنفسك وبإمكاناتك ووسع مداركك في كل المجالات فعلم الروبوت لا يقتصر على علم واحد فهو مزيج من كل العلوم. لا تستسلم ولا تردد أبدًا عبارة "لا أعرف كيف أفعل ذلك". كن مبرمجًا محترفًا ومهندسًا محترفًا في عملك وتخيل واحلم كما لو كنت طفلًا. ستسمع كثيرًا عبارة "لا تعد اختراع العجلة"، قد ترى أن هذا صحيح، لكن إن كان عليك إعادة اختراع العجلة فافعل! رحلة سعيدة إن قررت الانطلاق في عالم الروبوتات! وإن احتجت إلى أي مساعدة، أضف سؤالك في قسم التعليقات أو في قسم الأسئلة والأجوبة. اقرأ أيضًا ما هو حاسوب راسبيري باي Raspberry Pi؟ ما هي لوحة أردوينو Arduino؟ تصميم لعبة السلك والحلقة باستخدام برنامج سكراتش وحاسوب راسبيري باي أسهل لغات البرمجة تعلم البرمجة فوائد البرمجة