วิศวกรรมหุ่นยนต์ เป็นสาขาที่มีการพัฒนาเทคโนโลยีอย่างรวดเร็ว การออกแบบและการควบคุมหุ่นยนต์ต้องพึ่งพาซอฟต์แวร์ที่มีความซับซ้อนและหลากหลาย โดยจำเป็นต้องมีซอฟแวร์หลายอย่างเลยสำหรับการเรียนและทำงานในสาขานี้ ไปดูพร้อมกันเลยว่ามีซอฟแวร์อะไรบ้างที่ควรรู้จัก
ซอฟต์แวร์การออกแบบและจำลองหุ่นยนต์ (Robot Design and Simulation Software)
ซอฟต์แวร์การออกแบบและจำลองหุ่นยนต์ เป็นเครื่องมือสำคัญในการสร้างแบบจำลองและทดสอบการทำงานของหุ่นยนต์ในสภาพแวดล้อมเสมือน
- ROS (Robot Operating System): เป็น framework สำหรับการพัฒนาซอฟต์แวร์หุ่นยนต์ที่รวมเอา library และเครื่องมือสำหรับการสร้างหุ่นยนต์ที่มีความซับซ้อน ROS ช่วยให้นักพัฒนาสามารถสร้างและทดสอบ algorithm สำหรับการควบคุมหุ่นยนต์ได้ง่ายขึ้น โดยรองรับการสื่อสารระหว่างส่วนประกอบต่างๆ ของหุ่นยนต์ เช่น เซ็นเซอร์ และตัวกระตุ้น
- Gazebo: เป็นโปรแกรมจำลองหุ่นยนต์ที่มีความละเอียดสูง ซึ่งทำงานร่วมกับ ROS ได้ดี Gazebo ช่วยให้สามารถสร้างและทดสอบหุ่นยนต์ในสภาพแวดล้อมเสมือนที่มีการจำลองกายภาพที่สมจริง เช่น แรงเสียดทาน แรงโน้มถ่วง และการชนกันของวัตถุ
- V-REP (CoppeliaSim): เป็นโปรแกรมจำลองหุ่นยนต์ที่มีเครื่องมือหลากหลายสำหรับการออกแบบและทดสอบการทำงานของหุ่นยนต์ในสภาพแวดล้อมเสมือน V-REP รองรับการเขียนสคริปต์ด้วยหลายภาษาโปรแกรม เช่น Python, Lua และ JavaScript ทำให้นักพัฒนาสามารถทดลองและปรับแต่งพฤติกรรมของหุ่นยนต์ได้ง่าย
ซอฟต์แวร์การเขียนโปรแกรมหุ่นยนต์ (Robot Programming Software)
ซอฟต์แวร์การเขียนโปรแกรมหุ่นยนต์ คือเครื่องมือที่ใช้ในการพัฒนาโค้ดเพื่อควบคุมการทำงานของหุ่นยนต์
- MATLAB/Simulink: เป็นแพลตฟอร์มสำหรับการวิเคราะห์ข้อมูล การสร้างแบบจำลอง และการจำลองการทำงานของระบบ MATLAB มีเครื่องมือสำหรับการวิเคราะห์และสร้าง algorithm ที่ซับซ้อน ในขณะที่ Simulink ช่วยในการสร้างแบบจำลองระบบที่เป็น dynamic โดยเฉพาะการควบคุมหุ่นยนต์และการประมวลผลสัญญาณ
- LabVIEW: เป็นแพลตฟอร์มสำหรับการพัฒนาระบบการควบคุมและการเก็บข้อมูล LabVIEW มีเครื่องมือในการสร้าง GUI ที่ใช้งานง่าย และมี library สำหรับการควบคุมหุ่นยนต์และการประมวลผลข้อมูลจากเซ็นเซอร์
- Arduino IDE: เป็นเครื่องมือสำหรับการพัฒนาและอัปโหลดโค้ดไปยังบอร์ด Arduino ที่ใช้ในการควบคุมหุ่นยนต์ Arduino IDE รองรับการเขียนโค้ดด้วยภาษา C/C++ และมี library มากมายที่ช่วยในการเชื่อมต่อและควบคุมอุปกรณ์ต่างๆ
ซอฟต์แวร์การวิเคราะห์และประมวลผลข้อมูล (Data Analysis and Processing Software)
ซอฟต์แวร์การวิเคราะห์และประมวลผลข้อมูล เป็นเครื่องมือที่ใช้ในการจัดการและวิเคราะห์ข้อมูลที่ได้จากเซ็นเซอร์ของหุ่นยนต์
- Python: เป็นภาษาการเขียนโปรแกรมที่มี library หลากหลายสำหรับการวิเคราะห์และประมวลผลข้อมูล เช่น NumPy, SciPy, และ pandas Python ยังมี library สำหรับการประมวลผลภาพและการเรียนรู้ของเครื่อง เช่น OpenCV และ TensorFlow
- R: เป็นภาษาการเขียนโปรแกรมที่เน้นการวิเคราะห์ข้อมูลและการสร้างกราฟ R มีเครื่องมือหลากหลายสำหรับการวิเคราะห์ทางสถิติและการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์
- Hadoop: เป็นแพลตฟอร์มสำหรับการจัดเก็บและประมวลผลข้อมูลขนาดใหญ่ Hadoop ใช้เทคนิคการประมวลผลแบบขนานเพื่อจัดการกับข้อมูลที่มีขนาดใหญ่และซับซ้อน ซึ่งสามารถนำมาใช้ในการวิเคราะห์ข้อมูลจากเซ็นเซอร์ของหุ่นยนต์ได้
ซอฟต์แวร์การพัฒนาและทดสอบอัลกอริทึม (Algorithm Development and Testing Software)
ซอฟต์แวร์การพัฒนาและทดสอบอัลกอริทึม เป็นเครื่องมือที่ใช้ในการสร้างและทดสอบอัลกอริทึมสำหรับการควบคุมและการตัดสินใจของหุ่นยนต์
- Octave: เป็นโปรแกรมที่ใช้ในการคำนวณเชิงตัวเลขและการพัฒนาอัลกอริทึม Octave มีความสามารถในการทำงานร่วมกับ MATLAB และมี syntax ที่คล้ายกัน ทำให้นักพัฒนาสามารถใช้เครื่องมือทั้งสองได้อย่างมีประสิทธิภาพ
- PyTorch: เป็น library สำหรับการเรียนรู้ของเครื่องที่เน้นการพัฒนาและการทดสอบอัลกอริทึม PyTorch มีเครื่องมือสำหรับการสร้างและการทดสอบเครือข่ายประสาทเทียมและการเรียนรู้เชิงลึก
- Keras: เป็น library สำหรับการสร้างและการทดสอบเครือข่ายประสาทเทียม Keras ทำงานร่วมกับ TensorFlow ได้ดี และมี API ที่ใช้งานง่าย ทำให้นักพัฒนาสามารถสร้างและทดสอบอัลกอริทึมได้อย่างรวดเร็ว
ซอฟต์แวร์การออกแบบระบบควบคุม (Control System Design Software)
ซอฟต์แวร์การออกแบบระบบควบคุม เป็นเครื่องมือที่ใช้ในการสร้างและทดสอบระบบควบคุมสำหรับหุ่นยนต์
- Simulink: เป็นเครื่องมือที่ใช้ในการสร้างแบบจำลองและการจำลองการทำงานของระบบควบคุม Simulink มีเครื่องมือสำหรับการวิเคราะห์และการออกแบบระบบควบคุมแบบ real-time
- LabVIEW Control Design and Simulation Module: เป็นเครื่องมือสำหรับการออกแบบและการทดสอบระบบควบคุม LabVIEW มีเครื่องมือในการสร้าง GUI ที่ใช้งานง่าย และมี library สำหรับการควบคุมหุ่นยนต์และการประมวลผลข้อมูลจากเซ็นเซอร์
- Matlab Control System Toolbox: เป็นชุดเครื่องมือที่ใช้ในการออกแบบและการวิเคราะห์ระบบควบคุม Matlab มีฟังก์ชันที่หลากหลายสำหรับการสร้างและการทดสอบระบบควบคุมแบบ linear และ nonlinear
ซอฟต์แวร์การวางแผนการเคลื่อนที่และการนำทาง (Motion Planning and Navigation Software)
ซอฟต์แวร์การวางแผนการเคลื่อนที่และการนำทาง เป็นเครื่องมือที่ใช้ในการวางแผนเส้นทางและการนำทางหุ่นยนต์ในสภาพแวดล้อมต่าง ๆ
- MoveIt!: เป็นแพลตฟอร์มที่ใช้ในการวางแผนการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์ MoveIt! ทำงานร่วมกับ ROS ได้ดี และมีเครื่องมือสำหรับการวางแผนเส้นทาง การควบคุมการเคลื่อนที่ และการตรวจสอบการชน
- OMPL (Open Motion Planning Library): เป็น library สำหรับการวางแผนการเคลื่อนที่ OMPL มี algorithm หลากหลายสำหรับการวางแผนเส้นทางในพื้นที่ที่มีความซับซ้อน
- SLAM (Simultaneous Localization and Mapping): เป็นเทคนิคในการสร้างแผนที่และการระบุตำแหน่งของหุ่นยนต์ในเวลาจริง SLAM มี algorithm หลากหลาย เช่น Gmapping, Hector SLAM และ Cartographer ที่ใช้ในการสร้างแผนที่และการนำทางหุ่นยนต์ในสภาพแวดล้อมที่ไม่คุ้นเคย
วิศวกรรมหุ่นยนต์ คืออีกหนึ่งสาขาที่มีซอฟแวร์ที่หลากหลายมาก ๆ ในการทำงาน แน่นอนว่าการเรียนรู้ซอฟแวร์ทั้งหมดอาจจะยาก แต่หากทำได้ล่ะก็ การทำงานในสาขาเหล่านี้จะมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้นแน่นอน
