S tehnološkim prodorima i saradnjom u cijeloj industriji, 2025. godina se široko smatra "Godinom robotike". Cijela industrija robotike doživljava eksplozivan rast, s različitim scenarijima primjene koji pokreću diferencirane tehnološke puteve i zahtjeve za softverom i hardverom. Posljedično, zahtjevi i metode implementacije za upravljanje kretanjem u stvarnom vremenu variraju. Iskorištavajući duboko razumijevanje sektora robotike, APQ je razvio ciljana rješenja za optimizaciju upravljanja u stvarnom vremenu.
01
Različite rute robotske tehnologije i odabir platforme za obradu
Dvonožni humanoidni roboti imaju dizajn sličan ljudskom koji se ističe prilagodljivošću složenom terenu i koordiniranim operacijama cijelog tijela. Ovi roboti obično zahtijevaju 38 do 70 osa kontrole kretanja, što znači izuzetno visoke zahtjeve u realnom vremenu i cikluse upravljanja do 1000Hz. APQ koristi visokoperformansne X86 procesore sa softverskim podešavanjem kako bi zadovoljio ove zahtjeve u realnom vremenu.
Nasuprot tome, roboti na točkovima ili osnovni roboti usvajaju lakši dizajn šasije, nudeći veće prednosti u kontroli troškova, efikasnosti kretanja i vijeku trajanja baterije. Oni obično imaju oko 30 stepeni slobode i manje zahtjeve za računanjem u realnom vremenu, ali su osjetljiviji na potrošnju energije. Za ovu kategoriju, APQ koristi platforme niske potrošnje energije i niske cijene kao što su Intel® N97 ili J6412 za izgradnju kompletnih rješenja. Ovo uravnotežuje energetsku efikasnost i troškove, a istovremeno iskorištava bogati razvojni ekosistem X86 platforme kako bi se ispunili strogi zahtjevi za performanse sistema upravljanja u realnom vremenu, stabilnost, integraciju i kompaktnost.
02
APQ-ova studija slučaja optimizacije upravljanja u realnom vremenu putem EtherCAT-a
Pozadina aplikacije
Roboti s kotačima/bazom se obično koriste u kompleksnoj kontroli putanje, višeosnom povezivanju, kretanju vođenom vidom i sličnim primjenama. Njihovi kontrolni sistemi moraju podržavati:
-
EtherCAT komunikacija velike brzine putem magistraleza sinhronizovano servo upravljanje
-
Hard operativni sistem u realnom vremenuza odziv u vremenu kraćem od milisekunde
-
Kompaktni industrijski dizajnpogodno za uske instalacije ili prostor u ormarićima
-
Proširivi portoviuključujući više serijskih i LAN portova za raznoliku integraciju perifernih uređaja
Jedan klijent, koji je razvijao višeosnog robota, zahtijevao je podršku za EtherCAT i visoke performanse u realnom vremenu. Međutim, testiranje s N97 platformom i servo drajverima pokazalo je da ciklus komunikacije EtherCAT-a nije mogao pasti ispod 50 μs, što je stvorilo kritično usko grlo za masovnu proizvodnju.
Pristup optimizaciji u realnom vremenu
Koristeći platforme N97 i J6412, APQ je izvršio potpuno podešavanje u realnom vremenu na nivou sistema. Primjer procesa za platformu N97:
1. Prebacivanje OS na Linux Xenomai okruženje:
-
Ubuntu 20.04 + Linux Kernel 5.15
-
Zakrpa u realnom vremenu: Xenomai 3.2 (kompatibilna sa LinuxCNC)
-
Kompatibilnost testirana za potrebe klijenta sa starijim verzijama (Kernel 4.19 + Xenomai 3.1)
Koraci podešavanja u realnom vremenu:
a) Podešavanje BIOS-a
b) Optimizacija parametara kernela u realnom vremenu (ECI)
c) Podešavanje parametara komandne linije (ECI)
d) Dubinsko prilagođavanje na nivou operativnog sistema
e) Mjerenja latencije/podrhtavanja
2. Standardni tok rada za testiranje u realnom vremenu:
-
Alati:Latencija, Clocktest, LinuxCNC testni moduli
-
Ciljevi:
-
Latencija: Maksimalno kašnjenje < 40μs
-
Test takta: Pomak ≈ 0 (rezultat treće kolone blizu nule)
-
-
Izvršenje:Višestruki krugovi testiranja na različitim hardverskim serijama (uključujući J6412 kao poređenje)
Rezultat testa:
U Linux Xenomai okruženju, vrijeme kontrolnog ciklusa i podrhtavanje (jitter) su značajno poboljšani. Latencija je ostala ispod 40μs tokom cijelog procesa, dok se pomak takta približio nuli - što je zadovoljilo zahtjeve aplikacije.
Rezultati primjene u stvarnom svijetu
Višeosna robotska kontrola ruke
Izazov:
Sinhronizovano zavarivanje sa 8 osa zahtijevalo je sinhronizaciju na nivou μs; tradicionalna rješenja uzrokovala su greške u pomjeranju i putanji.
Optimizacija:
-
J6412 sa Ubuntu 20.04 + Xenomai 3.2
-
4x Gigabit LAN direktno na EtherCAT servo
-
Isolcpus namjenske jezgre za obradu u realnom vremenu
Rezultati:
-
Preciznost sinhronizacije:Pomak takta ≤ 0,05 μs; Maksimalno odstupanje putanje < 0,1 mm
-
Osiguranje u realnom vremenu:72 sata neprekidnog rada, vršna latencija ≤ 38 μs
-
Smanjenje troškova:35% niža cijena, 60% manje energije od i5 rješenja
Kontrola pokreta četveronožnog robotskog psa
Izazov:
Dinamičko balansiranje sa 12 zglobova zahtijevalo je povratnu informaciju na nivou μs; latencija naslijeđenog sistema > 100 μs uzrokovala je nestabilnost
Optimizacija:
-
N97 + Ksenomai 3.2
-
PREEMPT_RT + ECI zakrpa
-
Cmdline je izolovao 2 CPU jezgre za servo zadatke
Rezultati:
-
Niska latencija:Kontrolni ciklus unutar 500μs, latencija ≤ 35μs
-
Robusnost:U testu oporavka od -20°C, podrhtavanje < ±8μs
-
Proširivost:IMU senzor putem M.2 porta; 60% uštede energije u odnosu na rješenje bazirano na i3 procesoru
Opcije implementacije
Za tehnički sposobne klijente fokusirane na performanse u realnom vremenu, APQ preporučujeLinux + Xenomaiimplementaciju. Za krajnje korisnike koji preferiraju praktičnost odmah po instalaciji, APQ također nudiunaprijed instalirane i optimizirane sistemske slikes dokumentacijom za otklanjanje grešaka — snižavajući barijere za implementaciju.
Kako roboti sve više zamjenjuju ručne zadatke,sistemi upravljanja u realnom vremenu, stabilni i isplativipostaju ključni za uspjeh. APQ zadovoljava ovu potrebu kroz integrirana hardversko-softverska rješenja i nastavit će produbljivati svoj fokus na robotsko računarstvo na rubu mreže i kontrolu kretanja - osnažujući više industrijskih klijenata stabilnim, efikasnim i lako integrirajućim ugrađenim platformama.
Ako ste zainteresovani za našu kompaniju i proizvode, slobodno kontaktirajte našeg predstavnika u inostranstvu, Robina.
Email: yang.chen@apuqi.com
WhatsApp: +86 18351628738
Vrijeme objave: 28. jula 2025.