Дзякуючы тэхналагічным прарывам і супрацоўніцтву ва ўсёй галіне, 2025 год шырока лічыцца «Годам робататэхнікі». Уся індустрыя робататэхнікі перажывае імклівы рост, прычым разнастайныя сцэнарыі прымянення абумоўліваюць розныя тэхналагічныя шляхі і патрабаванні як да праграмнага, так і да апаратнага забеспячэння. Адпаведна, патрабаванні і метады рэалізацыі кіравання рухам у рэжыме рэальнага часу адрозніваюцца. Выкарыстоўваючы глыбокае разуменне сектара робататэхнікі, APQ распрацавала мэтанакіраваныя рашэнні для аптымізацыі кіравання ў рэжыме рэальнага часу.
01
Розныя маршруты рабатызаваных тэхналогій і выбар платформы апрацоўкі
Двухногія гуманоідныя робаты маюць падобную да чалавека канструкцыю, якая выдатна адаптуецца да складанай мясцовасці і каардынуе аперацыі ўсяго цела. Звычайна гэтым робатам патрабуецца ад 38 да 70 восяў кіравання рухам, што азначае надзвычай высокія патрабаванні да рэальнага часу і цыклы кіравання да 1000 Гц. APQ выкарыстоўвае высокапрадукцыйныя працэсары X86 з праграмнай наладкай для задавальнення гэтых патрабаванняў рэальнага часу.
У адрозненне ад гэтага, колавыя або базавыя робаты маюць больш лёгкую канструкцыю шасі, што прапануе большыя перавагі ў кантролі выдаткаў, эфектыўнасці руху і тэрміне службы батарэі. Звычайна яны маюць каля 30 ступеняў свабоды і менш патрабуюць вылічэнняў у рэжыме рэальнага часу, але больш адчувальныя да спажывання энергіі. Для гэтай катэгорыі APQ выкарыстоўвае нізкаэнергетычныя і недарагія платформы, такія як Intel® N97 або J6412, для стварэння комплексных рашэнняў. Гэта дазваляе збалансаваць энергаэфектыўнасць і кошт, выкарыстоўваючы багатую экасістэму распрацоўкі платформы X86 для задавальнення строгіх патрабаванняў да прадукцыйнасці сістэмы кіравання ў рэжыме рэальнага часу, стабільнасці, інтэграцыі і кампактнасці.
02
Тэматычнае даследаванне аптымізацыі кіравання ў рэжыме рэальнага часу праз EtherCAT ад APQ
Перадгісторыя прыкладання
Колавыя/базавыя робаты звычайна выкарыстоўваюцца ў кіраванні складанай траекторыяй, шматвосевым рычажным сувяззю, візуальным кіраванні рухам і падобных ужываннях. Іх сістэмы кіравання павінны падтрымліваць:
-
Высокахуткасная шына сувязі EtherCATдля сінхранізаванага сервакіравання
-
Аперацыйная сістэма жорсткага рэальнага часудля рэакцыі ў менш чым мілісекунду
-
Кампактны прамысловы дызайнпадыходзіць для цеснай праводкі або прасторы ў шафе
-
Пашыраныя партыу тым ліку некалькі паслядоўных і LAN-партоў для інтэграцыі разнастайных перыферыйных прылад
Аднаму кліенту, распрацоўваючы шматвосевага робата, патрабавалася падтрымка EtherCAT і высокая прадукцыйнасць у рэжыме рэальнага часу. Аднак тэставанне з платформай N97 і драйверамі сервапрывадаў паказала, што цыкл сувязі EtherCAT не можа апускацца ніжэй за 50 мкс, што стварае крытычнае вузкае месца для масавай вытворчасці.
Падыход да аптымізацыі ў рэжыме рэальнага часу
Выкарыстоўваючы платформы N97 і J6412, APQ выканала поўную наладу ў рэжыме рэальнага часу на ўзроўні сістэмы. Прыклад працэсу для платформы N97:
1. Пераключыцеся на асяроддзе Linux Xenomai:
-
Ubuntu 20.04 + ядро Linux 5.15
-
Патч у рэжыме рэальнага часу: Xenomai 3.2 (сумяшчальны з LinuxCNC)
-
Сумяшчальнасць пратэставана для патрэб кліента са старымі версіямі (ядро 4.19 + Xenomai 3.1)
Этапы налады ў рэжыме рэальнага часу:
а) Налада BIOS
б) Аптымізацыя параметраў ядра ў рэжыме рэальнага часу (ECI)
c) Налада параметраў каманднага радка (ECI)
г) Глыбокая налада на ўзроўні аперацыйнай сістэмы
e) Вымярэнні затрымкі/джытэра
2. Стандартны працоўны працэс тэсціравання ў рэжыме рэальнага часу:
-
Інструменты:Тэставыя модулі Latency, Clocktest, LinuxCNC
-
Мэты:
-
Затрымка: Максімальная затрымка < 40 мкс
-
Тэст гадзінніка: дрэйф ≈ 0 (вынік 3-га слупка блізкі да нуля)
-
-
Выкананне:Некалькі раўндаў тэставання розных партый абсталявання (у тым ліку J6412 для параўнання)
Вынік тэсту:
У асяроддзі Linux Xenomai час цыклу кіравання і джытэр значна палепшыліся. Затрымка заставалася ніжэйшай за 40 мкс на працягу ўсяго працэсара, а дрэйф тактавай частоты наблізіўся да нуля, што адпавядае патрабаванням прыкладання.
Вынікі практычнага прымянення
Шматвосевае кіраванне рабатызаванай рукой
Задача:
8-восевая сінхранізаваная зварка патрабавала сінхранізацыі на ўзроўні мкс; традыцыйныя рашэнні выклікалі дрэйф і памылкі траекторыі.
Аптымізацыя:
-
J6412 з Ubuntu 20.04 + Xenomai 3.2
-
4 гігабітныя лакальныя порты непасрэдна да сервопрывада EtherCAT
-
Выдзеленыя ядры Isolcpus для апрацоўкі ў рэжыме рэальнага часу
Вынікі:
-
Дакладнасць сінхранізацыі:Дрэйф тактавага сігналу ≤ 0,05 мкс; Максімальнае адхіленне траекторыі < 0,1 мм
-
Забеспячэнне ў рэжыме рэальнага часу:72 гадзіны бесперапыннай працы, пікавая затрымка ≤ 38 мкс
-
Зніжэнне выдаткаў:На 35% танней, на 60% менш энергіі, чым рашэнне з i5
Кантроль руху чатырохногага робата-сабакі
Задача:
12-сустаўная дынамічная балансіроўка патрабавала зваротнай сувязі на ўзроўні мкс; затрымка старой сістэмы > 100 мкс выклікала нестабільнасць
Аптымізацыя:
-
N97 + Ксенамай 3.2
-
PREEMPT_RT + патч ECI
-
Cmdline ізаляваў 2 ядры працэсара для задач сервапрывада
Вынікі:
-
Нізкая затрымка:Цыкл кіравання на працягу 500 мкс, затрымка ≤ 35 мкс
-
Трываласць:Пры выпрабаванні на аднаўленне пры -20°C, ваганні < ±8 мкс
-
Пашыральнасць:Датчык IMU праз M.2; эканомія энергіі на 60% у параўнанні з рашэннем на базе i3
Варыянты разгортвання
Для тэхнічна падрыхтаваных кліентаў, якія арыентаваны на прадукцыйнасць у рэжыме рэальнага часу, APQ рэкамендуеLinux + Ксенамайразгортванне. Для канчатковых карыстальнікаў, якія аддаюць перавагу зручнасці адразу пасля ўстаноўкі, APQ таксама прапануепапярэдне ўсталяваныя і аптымізаваныя вобразы сістэмыз дакументацыяй па адладцы — зніжэнне бар'ераў для разгортвання.
Паколькі робаты ўсё часцей замяняюць ручную працу,сістэмы кіравання ў рэжыме рэальнага часу, стабільныя і эканамічна эфектыўныястаць крытычна важным для поспеху. APQ задавальняе гэтую патрэбу з дапамогай інтэграваных апаратна-праграмных рашэнняў і будзе працягваць паглыбляць сваю ўвагу на рабатызаваныя перыферыйныя вылічэнні і кіраванне рухам, даючы большай колькасці прамысловых кліентаў стабільныя, эфектыўныя і лёгка інтэгруемыя ўбудаваныя платформы.
Калі вас зацікавіла наша кампанія і прадукцыя, звяжыцеся з нашым замежным прадстаўніком Робінам.
Email: yang.chen@apuqi.com
WhatsApp: +86 18351628738
Час публікацыі: 28 ліпеня 2025 г.