Cù l'avanzate tecnologiche è a cullaburazione in tutta l'industria, u 2025 hè largamente vistu cum'è "l'annu di a robotica". Tutta l'industria di a robotica hè in piena crescita esplosiva, cù diversi scenarii d'applicazione chì guidanu percorsi tecnologichi differenziati è richieste sia per u software sia per l'hardware. Di cunsiguenza, i requisiti è i metudi d'implementazione per u cuntrollu di u muvimentu in tempu reale varianu. Sfruttendu una profonda cunniscenza di u settore di a robotica, APQ hà sviluppatu suluzioni mirate di ottimizazione di u cuntrollu in tempu reale.
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Percorsi di tecnulugia robotica divergenti è selezzione di piattaforma di trasfurmazione
I robot umanoidi bipedi anu un cuncepimentu simile à l'omu chì eccelle in adattabilità à terreni cumplessi è operazioni coordinate di tuttu u corpu. Quessi robot necessitanu tipicamente da 38 à 70 assi di cuntrollu di muvimentu, ciò chì significa esigenze in tempu reale estremamente elevate è cicli di cuntrollu finu à 1000Hz. APQ utilizza processori X86 ad alte prestazioni cù messa à puntu di u software per risponde à queste esigenze in tempu reale.
In cuntrastu, i robot à rote o di tipu basale aduttanu un cuncepimentu di chassis più ligeru, chì offre maggiori vantaghji in u cuntrollu di i costi, l'efficienza di u muvimentu è a durata di a batteria. Quessi anu tipicamente circa 30 gradi di libertà è una dumanda più bassa di calculu in tempu reale, ma sò più sensibili à u cunsumu energeticu. Per sta categuria, APQ utilizza piattaforme à bassa putenza è à bassu costu cum'è Intel® N97 o J6412 per custruisce suluzioni cumplete. Questu equilibra l'efficienza energetica è u costu mentre sfrutta u riccu ecosistema di sviluppu di a piattaforma X86 per risponde à requisiti rigorosi per e prestazioni in tempu reale di u sistema di cuntrollu, a stabilità, l'integrazione è a cumpattezza.
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Studiu di casu di l'ottimizazione di u cuntrollu in tempu reale EtherCAT di APQ
Sfondate di l'applicazione
I robot à rote/base sò tipicamente usati in u cuntrollu di traiettorie cumplesse, u ligame multiassiale, u muvimentu guidatu da a visione è applicazioni simili. I so sistemi di cuntrollu devenu supportà:
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Cumunicazione di bus à alta velocità EtherCATper u cuntrollu di servo sincronizatu
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Sistema operativu in tempu reale duruper una risposta di menu di millisecondu
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Design industriale compactuadatta per cablaggi stretti o spaziu in u cabinet
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Porti espansibilicumprese parechje porte seriali è LAN per una integrazione periferica diversa
Un cliente, chì sviluppava un robot multiassiale, avia bisognu di supportu EtherCAT è di alte prestazioni in tempu reale. Tuttavia, i testi cù a piattaforma N97 è i servomotori anu dimustratu chì u ciclu di cumunicazione EtherCAT ùn pudia ghjunghje sottu à 50 μs, creendu un collu di buttiglia criticu per a pruduzzione di massa.
Approcciu di Ottimizazione in Tempu Reale
Utilizendu e piattaforme N97 è J6412, APQ hà eseguitu una messa à puntu cumpleta in tempu reale à livellu di sistema. Esempiu di prucessu per a piattaforma N97:
1. Cambia OS à l'ambiente Linux Xenomai:
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Ubuntu 20.04 + Linux Kernel 5.15
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Patch in tempu reale: Xenomai 3.2 (compatibile cù LinuxCNC)
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Compatibilità pruvata per i bisogni legacy di u cliente (Kernel 4.19 + Xenomai 3.1)
Passi di sintonizazione in tempu reale:
a) Ottimizazione di u BIOS
b) Ottimizazione di i parametri di u kernel in tempu reale (ECI)
c) Ottimizazione di i parametri di Cmdline (ECI)
d) Personalizazione prufonda à livellu di sistema operatore
e) Misure di latenza/jitter
2. Flussu di travagliu standard di test in tempu reale:
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Strumenti:Latenza, Clocktest, moduli di test LinuxCNC
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Obiettivi:
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Latenza: Ritardu massimu < 40μs
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Test di l'orologio: Deriva ≈ 0 (3a colonna vicina à zeru in u risultatu)
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Esecuzione:Parechje round di teste in lotti di hardware (cumpresi J6412 cum'è paragone)
Risultatu di a prova:
Sottu l'ambiente Linux Xenomai, u tempu di u ciculu di cuntrollu è u jitter sò stati significativamente migliurati. A latenza hè rimasta sottu à 40 μs in tuttu u prucessu, mentre chì a deriva di u clocktest s'avvicinava à zeru, rispondendu à e esigenze di l'applicazione.
Risultati di l'applicazione in u mondu reale
Cuntrollu di u bracciu roboticu multiasse
Sfida:
A saldatura sincronizata à 8 assi richiedeva una sincronizazione à livellu di μs; e soluzioni tradiziunali causavanu errori di deriva è di traiettoria.
Ottimizazione:
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J6412 cù Ubuntu 20.04 + Xenomai 3.2
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4x Gigabit LAN direttamente à u servo EtherCAT
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Core di trasfurmazione in tempu reale dedicati à Isolcpus
Risultati:
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Precisione di sincronizazione:Deriva di a prova di l'orologio ≤ 0,05 μs; Deviazione massima di a traiettoria < 0,1 mm
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Assicuranza in tempu reale:Funziunamentu cuntinuu di 72 ore, latenza di piccu ≤ 38 μs
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Riduzione di i costi:35% di costu più bassu, 60% menu putenza cà a suluzione i5
Cuntrollu di u Muvimentu di u Cane Robot Quadruped
Sfida:
L'equilibriu dinamicu di 12 articulazioni necessitava un feedback di livellu μs; a latenza di u sistema legacy > 100μs hà causatu instabilità
Ottimizazione:
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N97 + Xenomai 3.2
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PREEMPT_RT + patch ECI
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Cmdline hà isolatu 2 core di CPU per i compiti servo
Risultati:
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Bassa latenza:Ciclu di cuntrollu in 500 μs, latenza ≤ 35 μs
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Robustezza:In a prova di ricuperazione à -20°C, jitter < ±8μs
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Espansibilità:Sensore IMU via M.2; 60% di risparmiu energeticu rispetto à a soluzione basata su i3
Opzioni di implementazione
Per i clienti tecnicamente capaci è focalizati nantu à e prestazioni in tempu reale, APQ ricumandaLinux + Xenomaiimplementazione. Per l'utilizatori finali chì preferiscenu a cunvenienza pronta à l'usu, APQ offre ancuimagine di sistema preinstallate è ottimizzatecù a ducumentazione di debugging - riducendu l'ostaculi di implementazione.
Mentre i robot rimpiazzanu sempre di più i travaglii manuali,sistemi di cuntrollu in tempu reale, stabili è rentabilidiventanu cruciali per u successu. APQ risponde à questu bisognu per mezu di suluzioni hardware-software integrate è cuntinuerà à approfonde a so attenzione à l'edge computing roboticu è à u cuntrollu di u muvimentu, dendu à più clienti industriali piattaforme integrate stabili, efficienti è facilmente integrate.
Sè vo site interessatu à a nostra sucietà è i nostri prudutti, ùn esitate micca à cuntattà u nostru rappresentante oltremare, Robin.
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Data di publicazione: 28 di lugliu di u 2025