तकनीकी प्रगति और उद्योग जगत के व्यापक सहयोग के चलते, 2025 को व्यापक रूप से "रोबोटिक्स का वर्ष" माना जा रहा है। संपूर्ण रोबोटिक्स उद्योग में ज़बरदस्त वृद्धि हो रही है, जहाँ विभिन्न अनुप्रयोग परिदृश्यों के कारण तकनीकी मार्ग और सॉफ़्टवेयर एवं हार्डवेयर दोनों की मांग में अंतर देखने को मिल रहा है। परिणामस्वरूप, वास्तविक समय गति नियंत्रण की आवश्यकताएँ और कार्यान्वयन विधियाँ भिन्न-भिन्न हैं। रोबोटिक्स क्षेत्र की गहरी समझ का लाभ उठाते हुए, APQ ने लक्षित वास्तविक समय नियंत्रण अनुकूलन समाधान विकसित किए हैं।
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रोबोटिक प्रौद्योगिकी के विभिन्न मार्ग और प्रसंस्करण प्लेटफॉर्म का चयन
दो पैरों वाले ह्यूमनॉइड रोबोट मानव-समान डिज़ाइन वाले होते हैं, जो जटिल भूभागों में अनुकूलनशीलता और संपूर्ण शरीर के समन्वित संचालन में उत्कृष्ट होते हैं। इन रोबोटों को आमतौर पर 38 से 70 अक्षों के गति नियंत्रण की आवश्यकता होती है, जिसका अर्थ है अत्यंत उच्च वास्तविक समय की आवश्यकताएं और 1000Hz तक के नियंत्रण चक्र। APQ इन वास्तविक समय की मांगों को पूरा करने के लिए सॉफ्टवेयर ट्यूनिंग के साथ उच्च-प्रदर्शन वाले X86 प्रोसेसर का उपयोग करता है।
इसके विपरीत, पहिएदार या बेस-टाइप रोबोट हल्के चेसिस डिज़ाइन को अपनाते हैं, जिससे लागत नियंत्रण, गति दक्षता और बैटरी लाइफ में अधिक लाभ मिलते हैं। इनमें आमतौर पर लगभग 30 डिग्री ऑफ़ फ़्रीडम होते हैं और रियल-टाइम कंप्यूटिंग की आवश्यकता कम होती है, लेकिन ये बिजली की खपत के प्रति अधिक संवेदनशील होते हैं। इस श्रेणी के लिए, APQ संपूर्ण समाधान बनाने के लिए Intel® N97 या J6412 जैसे कम बिजली खपत और कम लागत वाले प्लेटफॉर्म का उपयोग करता है। यह बिजली दक्षता और लागत के बीच संतुलन बनाए रखता है, साथ ही X86 प्लेटफॉर्म के समृद्ध विकास इकोसिस्टम का लाभ उठाकर नियंत्रण प्रणाली के रियल-टाइम प्रदर्शन, स्थिरता, एकीकरण और कॉम्पैक्टनेस की कड़ी आवश्यकताओं को पूरा करता है।
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APQ के EtherCAT रियल-टाइम कंट्रोल ऑप्टिमाइजेशन का केस स्टडी
आवेदन की पृष्ठभूमि
पहिएदार/आधारित रोबोट आमतौर पर जटिल प्रक्षेप पथ नियंत्रण, बहु-अक्षीय लिंकेज, दृष्टि-निर्देशित गति और इसी तरह के अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाते हैं। उनके नियंत्रण तंत्र को निम्नलिखित का समर्थन करना चाहिए:
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ईथरकैट हाई-स्पीड बस संचारसिंक्रनाइज़्ड सर्वो नियंत्रण के लिए
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हार्ड रियल-टाइम ओएससब-मिलीसेकंड प्रतिक्रिया के लिए
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कॉम्पैक्ट औद्योगिक डिजाइनतंग वायरिंग या कैबिनेट की जगह के लिए उपयुक्त
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विस्तार योग्य पोर्टइसमें विभिन्न परिधीय उपकरणों के एकीकरण के लिए कई सीरियल और लैन पोर्ट शामिल हैं।
एक ग्राहक, जो मल्टी-एक्सिस रोबोट विकसित कर रहा था, को ईथरकैट सपोर्ट और उच्च रीयल-टाइम प्रदर्शन की आवश्यकता थी। हालांकि, एन97 प्लेटफॉर्म और सर्वो ड्राइवरों के साथ परीक्षण से पता चला कि ईथरकैट संचार चक्र 50μs से नीचे नहीं पहुंच सका, जिससे बड़े पैमाने पर उत्पादन में एक गंभीर बाधा उत्पन्न हुई।
वास्तविक समय अनुकूलन दृष्टिकोण
N97 और J6412 प्लेटफॉर्म का उपयोग करते हुए, APQ ने पूर्ण सिस्टम-स्तरीय रीयल-टाइम ट्यूनिंग को अंजाम दिया। N97 प्लेटफॉर्म के लिए उदाहरण प्रक्रिया:
1. ओएस लिनक्स ज़ेनोमाई पर्यावरण पर स्विच करें:
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उबंटू 20.04 + लिनक्स कर्नेल 5.15
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रीयल-टाइम पैच: Xenomai 3.2 (LinuxCNC के साथ संगत)
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ग्राहक की पुरानी आवश्यकताओं (कर्नेल 4.19 + ज़ेनोमाई 3.1) के लिए संगतता का परीक्षण किया गया।
रीयल-टाइम ट्यूनिंग चरण:
ए) BIOS ट्यूनिंग
b) रीयल-टाइम कर्नेल पैरामीटर ऑप्टिमाइज़ेशन (ईसीआई)
c) कमांडलाइन पैरामीटर ट्यूनिंग (ECI)
d) ऑपरेटिंग सिस्टम स्तर पर गहन अनुकूलन
ई) विलंबता/जिटर माप
2. मानक रीयल-टाइम परीक्षण कार्यप्रणाली:
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औजार:लेटेंसी, क्लॉकटेस्ट, लिनक्ससीएनसी परीक्षण मॉड्यूल
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लक्ष्य:
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विलंबता: अधिकतम विलंब < 40μs
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क्लॉकटेस्ट: ड्रिफ्ट ≈ 0 (परिणाम में तीसरा कॉलम शून्य के करीब है)
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कार्यान्वयन:हार्डवेयर के विभिन्न बैचों पर कई दौर के परीक्षण (तुलना के लिए J6412 सहित)
परीक्षा परिणाम:
Linux Xenomai वातावरण में, नियंत्रण चक्र समय और जिटर में उल्लेखनीय सुधार हुआ। लेटेंसी लगातार 40μs से नीचे रही, जबकि क्लॉकटेस्ट ड्रिफ्ट लगभग शून्य के करीब पहुंच गई - जो एप्लिकेशन की आवश्यकताओं को पूरा करती है।
वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोग परिणाम
मल्टी-एक्सिस रोबोटिक आर्म कंट्रोल
चुनौती:
8-अक्षीय सिंक्रनाइज़्ड वेल्डिंग के लिए माइक्रोसेकंड स्तर के सिंक्रनाइज़ेशन की आवश्यकता होती है; पारंपरिक समाधानों के कारण बहाव और प्रक्षेपवक्र त्रुटियां होती थीं।
अनुकूलन:
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J6412 Ubuntu 20.04 + Xenomai 3.2 के साथ
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4x गीगाबिट लैन सीधे ईथरकैट सर्वो से कनेक्ट होता है
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Isolcpus समर्पित रीयल-टाइम प्रोसेसिंग कोर
परिणाम:
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सिंक परिशुद्धता:क्लॉकटेस्ट ड्रिफ्ट ≤ 0.05μs; अधिकतम प्रक्षेपवक्र विचलन < 0.1mm
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वास्तविक समय आश्वासन:72 घंटे निरंतर संचालन, अधिकतम विलंबता ≤ 38μs
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लागत में कमी:i5 समाधान की तुलना में 35% कम लागत और 60% कम बिजली की खपत।
चौपाया रोबोट कुत्ते की गति नियंत्रण
चुनौती:
12-जॉइंट डायनेमिक बैलेंसिंग के लिए माइक्रोसेकंड स्तर के फीडबैक की आवश्यकता थी; पुराने सिस्टम की 100 माइक्रोसेकंड से अधिक की विलंबता के कारण अस्थिरता उत्पन्न हुई।
अनुकूलन:
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N97 + Xenomai 3.2
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PREEMPT_RT + ECI पैच
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कमांडलाइन ने सर्वो कार्यों के लिए 2 सीपीयू कोर को अलग किया
परिणाम:
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कम अव्यक्ता:नियंत्रण चक्र 500μs के भीतर, विलंबता ≤ 35μs
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मजबूती:-20°C रिकवरी परीक्षण में, जिटर < ±8μs
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विस्तार क्षमता:M.2 के माध्यम से IMU सेंसर; i3-आधारित समाधान की तुलना में 60% बिजली की बचत
परिनियोजन विकल्प
तकनीकी रूप से सक्षम और वास्तविक समय के प्रदर्शन पर ध्यान केंद्रित करने वाले ग्राहकों के लिए, APQ निम्नलिखित की अनुशंसा करता है:लिनक्स + ज़ेनोमाईतैनाती। आउट-ऑफ-बॉक्स सुविधा पसंद करने वाले अंतिम उपयोगकर्ताओं के लिए, APQ निम्नलिखित विकल्प भी प्रदान करता है:पहले से स्थापित और अनुकूलित सिस्टम इमेजडिबगिंग संबंधी दस्तावेज़ों के साथ - परिनियोजन संबंधी बाधाओं को कम करना।
जैसे-जैसे रोबोट मैन्युअल कार्यों की जगह लेते जा रहे हैं,वास्तविक समय, स्थिर और लागत प्रभावी नियंत्रण प्रणालियाँसफलता के लिए यह महत्वपूर्ण हो गया है। APQ एकीकृत हार्डवेयर-सॉफ्टवेयर समाधानों के माध्यम से इस आवश्यकता को पूरा कर रहा है और रोबोटिक एज कंप्यूटिंग और मोशन कंट्रोल पर अपना ध्यान केंद्रित करना जारी रखेगा - अधिक औद्योगिक ग्राहकों को स्थिर, कुशल और आसानी से एकीकृत होने वाले एम्बेडेड प्लेटफॉर्म प्रदान करेगा।
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पोस्ट करने का समय: 28 जुलाई 2025