Quels sont les meilleurs langages de programmation à utiliser pour la robotique ?

Si vous n’êtes pas familier avec le domaine de la robotique, il est fort probable que votre première pensée soit une sorte de cauchemar dystopique de science-fiction dans lequel des robots maléfiques gouvernent le monde entier.

En réalité, les robots travaillent pour nous depuis le début des années 1960. De la fabrication industrielle à l’exploration spatiale, en passant par la détection et l’élimination des bombes, leurs variantes sont tout simplement infinies.

Parmi les exemples étonnants de robotique utilisés aujourd’hui, citons l’Air Cobot, le bras robotique Arduino Braccio et la machine à cocktail automatisée Barsys. Qu’est-ce qui rend la robotique possible ? La réponse est simple. L’évolution de l’informatique, de l’ingénierie et de la conception.

Cet article passe en revue les principes de base et décrit les langages de programmation les plus couramment utilisés par les développeurs de logiciels dans le domaine de la robotique.

Qu’est-ce que la robotique ?

La robotique est le nom du processus de conception, de construction et d’exploitation de robots. L’objectif principal de la robotique est de créer des machines capables de remplacer les humains et de reproduire efficacement les activités humaines dans divers domaines. Dans sa forme la plus simple, la robotique combine les disciplines de l’informatique et de l’ingénierie. En pratique, les robots sont créés en intégrant les domaines suivants :

→ Génie électrique

→ Ingénierie mécanique

→ Ingénierie de l’information

→ Mécatronique

→ Bio-ingénierie

→ Développement de logiciels

→ Mathématiques

Sans plus attendre, il est temps d’explorer les langages de programmation les plus utilisés par les développeurs de logiciel dans le domaine de la robotique.

C et C++

C et C++ sont considérés comme les deux langages de programmation les plus matures utilisés actuellement dans le domaine de la robotique. Si ces langages permettent d’interagir facilement avec le matériel de moins bonne qualité, ils sont également populaires car ils offrent une abondance d’outils, de fonctions et de ressources d’apprentissage. En général, le langage C est utilisé si un dispositif robotique a des limites de mémoire et le langage C++ est utilisé pour programmer des dispositifs sans aucune limite de mémoire.

Python

L’un des langages de programmation informatique les plus populaires au monde, Python est largement connu pour sa facilité d’utilisation et ses fonctionnalités de codage qui permettent de gagner du temps. Il s’agit d’un langage de programmation de haut niveau couramment utilisé pour concevoir des systèmes embarqués pour des dispositifs robotiques. Avec ses fonctionnalités utiles et le soutien d’une large communauté de programmeurs, Python est devenu un langage de programmation de premier plan dans le domaine de la robotique.

Java

Java et ses nombreuses fonctionnalités avancées sont devenus le langage de programmation incontournable pour la programmation robotique. La machine virtuelle Java est rapide, fiable et capable d’interpréter les instructions au fur et à mesure que le code s’exécute. En particulier, ce langage est utilisé pour programmer des robots pour effectuer des tâches de type humain. De plus, les communautés de la science des données et de la robotique utilisent Java pour mettre en œuvre une large gamme de solutions d’apprentissage automatique.

Microsoft C# / .NET

Souvent utilisé dans le studio de développement de Microsoft Robotics, C# est un langage propriétaire créé par Microsoft. Grâce à des bibliothèques supérieures pour la programmation de robots, C# et .NET peuvent être utilisés pour mettre en œuvre des systèmes de réseaux neuronaux. Ces deux langages étant soumis à licence, vous pouvez utiliser C# avec un minimum de restrictions pour tous vos projets de robotique. Il s’agit d’un langage incontournable pour tout programmeur en robotique en herbe. 

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MATLAB

MATLAB est un langage très polyvalent qui convient très bien au domaine de la robotique. Un riche environnement de programmation open source permet aux roboticiens, aux développeurs de logiciels et aux ingénieurs de concevoir, tester et simuler une grande variété d’applications requises pour un fonctionnement flexible et efficace du robot. C’est un langage de programmation très puissant qui permet l’intégration de la programmation, de la visualisation et du calcul.

Lisp

Développé à l’origine pour la notation mathématique appliquée aux logiciels informatiques, Lisp est l’un des plus anciens langages de programmation. Malgré son âge avancé, de nombreux composants critiques du système d’exploitation d’un robot sont encore codés en Lisp, et c’est pourquoi il est également un langage de pointe dans le domaine de l’intelligence artificielle. La gestion automatique du stockage des données, le typage dynamique et les fonctions d’ordre élevé ne sont que quelques-uns de ses avantages.

Arduino

Arduino n’est pas à proprement parler un langage de programmation. Il s’agit d’une plate-forme électronique open source qui combine des logiciels et du matériel pour créer divers appareils numériques. Pour la robotique, il fournit une méthode multiplateforme peu coûteuse pour programmer les robots, afin qu’ils se comportent de manière flexible quelles que soient les conditions environnementales. L’Arduino Robot Toolkit offre des fonctionnalités avancées et vous permet de connecter les capteurs, les actionneurs et le système de contrôle de votre robot.

BASIC et Pascal

Bien qu’ancien et très largement dépassés par des langages de programmation plus récents, Pascal et Basic constituent une excellente porte d’entrée dans le domaine de la robotique pour les programmeurs débutants. Ils offrent une introduction facile aux fonctionnalités et aux questions techniques de la programmation robotique. Plus précisément, le Pascal (un langage basé sur le langage BASIC) constitue en fait la base de plusieurs des langages robotiques industriels actuels.

Scratch

Scratch est un favori des professeurs de technologie et des clubs de robotique des lycées. Destiné aux 8-16 ans, c’est un langage de programmation visuel utilisé par des milliers de passionnés de robotique à travers le monde. Lors de la programmation dans Scratch, vous faites glisser et liez des blocs de codage pour obtenir des fonctionnalités spécifiques au robot. Pas étonnant que Scratch soit le langage parfait pour les débutants absolus.

Langages pour robots industriels

L’un des principaux problèmes dans le monde des robots industriels est que presque chaque fabricant de robots développe son propre langage de programmation. Les options de programmation à usage général telles que ROS Industrial ont fourni un environnement de programmation plus standardisé ces dernières années. Cependant, la plupart des ingénieurs en robotique expérimentés apprennent et utilisent encore le langage propriétaire du fabricant du robot.

Langages de description du matériel (HDL)

Les ingénieurs électroniciens qui établissent l’électronique de base des robots, utilisent généralement des langages de description du matériel. Ces groupes de langages sont extrêmement utiles pour tout programmeur souhaitant acquérir une connaissance approfondie du secteur de la robotique. Dans un environnement de simulation matérielle, les HDL sont souvent utilisés pour spécifier les portes et les puces d’ordinateur, ainsi que pour simuler avec précision les comportements des spécifications des puces résultantes. 

Prologue

La robotique et l’intelligence artificielle ne sont pas le même domaine, mais elles sont étroitement liées. Prolog est considéré comme un langage de programmation logique qui permet aux développeurs d’exprimer efficacement des « connaissances » d’une manière que les algorithmes d’intelligence artificielle peuvent comprendre et agir. Elle est étroitement liée à l’intelligence artificielle et à la linguistique computationnelle. Pour anecdote, Watson AI d’IBM est basé sur la programmation en Prolog.