S tehnološkim otkrićima i suradnjom u cijeloj industriji, 2025. se općenito smatra „Godinom robotike“. Cijela industrija robotike doživljava eksplozivan rast, s raznolikim scenarijima primjene koji pokreću različite tehnološke putove i zahtjeve za softverom i hardverom. Posljedično, zahtjevi i metode implementacije za upravljanje gibanjem 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 osi upravljanja kretanjem, što znači izuzetno visoke zahtjeve u stvarnom vremenu i cikluse upravljanja do 1000 Hz. APQ koristi visokoučinkovite X86 procesore sa softverskim podešavanjem kako bi zadovoljio te zahtjeve u stvarnom vremenu.
Nasuprot tome, roboti na kotačima ili osnovni roboti usvajaju lakši dizajn šasije, nudeći veće prednosti u kontroli troškova, učinkovitosti kretanja i vijeku trajanja baterije. Obično imaju oko 30 stupnjeva slobode i manje zahtjeve za računanjem u stvarnom 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 cjelovitih rješenja. To uravnotežuje energetsku učinkovitost i troškove, a istovremeno iskorištava bogati razvojni ekosustav X86 platforme kako bi se zadovoljili strogi zahtjevi za performanse sustava upravljanja u stvarnom vremenu, stabilnost, integraciju i kompaktnost.
02
APQ-ova studija slučaja optimizacije upravljanja u stvarnom vremenu putem EtherCAT-a
Pozadina primjene
Roboti s kotačima/bazom obično se koriste u upravljanju složenom putanjom, višeosnom povezivanju, vizualnom vođenom kretanju i sličnim primjenama. Njihovi upravljački sustavi moraju podržavati:
-
EtherCAT komunikacija velike brzine putem sabirniceza sinkronizirano servo upravljanje
-
OS za rad u stvarnom vremenuza odziv u manje od milisekunde
-
Kompaktni industrijski dizajnpogodno za uske instalacije ili prostor u ormarićima
-
Proširivi portoviuključujući više serijskih i LAN priključaka za raznoliku perifernu integraciju
Jedan klijent, razvijajući višeosnog robota, zahtijevao je podršku za EtherCAT i visoke performanse u stvarnom vremenu. Međutim, testiranje s N97 platformom i servo upravljačkim programima pokazalo je da ciklus komunikacije EtherCAT-a nije mogao dosegnuti ispod 50 μs, što je stvorilo kritično usko grlo za masovnu proizvodnju.
Pristup optimizaciji u stvarnom vremenu
Koristeći platforme N97 i J6412, APQ je izvršio potpuno podešavanje u stvarnom vremenu na razini sustava. Primjer postupka za platformu N97:
1. OS prebacite na Linux Xenomai okruženje:
-
Ubuntu 20.04 + Linux kernel 5.15
-
Zakrpa u stvarnom vremenu: Xenomai 3.2 (kompatibilna s LinuxCNC-om)
-
Kompatibilnost testirana za potrebe klijenta sa starijim verzijama (Kernel 4.19 + Xenomai 3.1)
Koraci podešavanja u stvarnom vremenu:
a) Podešavanje BIOS-a
b) Optimizacija parametara jezgre u stvarnom vremenu (ECI)
c) Podešavanje parametara naredbenog retka (ECI)
d) Dubinska prilagodba na razini operativnog sustava
e) Mjerenja latencije/podrhtavanja
2. Standardni tijek rada za testiranje u stvarnom vremenu:
-
Alati:Latencija, Clocktest, LinuxCNC testni moduli
-
Ciljevi:
-
Latencija: Maksimalno kašnjenje < 40 μs
-
Test takta: Pomak ≈ 0 (rezultat 3. stupca blizu nule)
-
-
Izvršenje:Višestruki krugovi testiranja na različitim hardverskim serijama (uključujući J6412 kao usporedbu)
Rezultat testa:
U Linux Xenomai okruženju, vrijeme kontrolnog ciklusa i podrhtavanje značajno su se poboljšali. Latencija je ostala ispod 40 μs cijelo vrijeme, dok se pomak takta približio nuli - zadovoljavajući zahtjeve aplikacije.
Rezultati primjene u stvarnom svijetu
Višeosno upravljanje robotskom rukom
Izazov:
8-osno sinkronizirano zavarivanje zahtijevalo je sinkronizaciju na razini μs; tradicionalna rješenja uzrokovala su pomicanje i pogreške u putanji.
Optimizacija:
-
J6412 s Ubuntu 20.04 + Xenomai 3.2
-
4x Gigabit LAN izravno na EtherCAT servo
-
Isolcpus namjenske jezgre za obradu u stvarnom vremenu
Rezultati:
-
Preciznost sinkronizacije:Pomak takta ≤ 0,05 μs; Maksimalno odstupanje putanje < 0,1 mm
-
Jamstvo u stvarnom 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 s 12 zglobova zahtijevalo je povratnu informaciju na razini μs; latencija naslijeđenog sustava > 100 μs uzrokovala je nestabilnost
Optimizacija:
-
N97 + Xenomai 3.2
-
PREEMPT_RT + ECI zakrpa
-
Cmdline je izolirao 2 CPU jezgre za servo zadatke
Rezultati:
-
Niska latencija:Kontrolni ciklus unutar 500 μs, latencija ≤ 35 μs
-
Robusnost:U testu oporavka od -20°C, podrhtavanje < ±8μs
-
Proširivost:IMU senzor putem M.2; 60% uštede energije u odnosu na rješenje temeljeno na i3 procesoru
Mogućnosti implementacije
Za tehnički sposobne klijente usmjerene na performanse u stvarnom vremenu, APQ preporučujeLinux + Xenomaiimplementaciju. Za krajnje korisnike koji preferiraju praktičnost odmah nakon instalacije, APQ također nudiunaprijed instalirane i optimizirane slike sustavas dokumentacijom za otklanjanje pogrešaka — snižavajući prepreke implementaciji.
Kako roboti sve više zamjenjuju ručne zadatke,sustavi upravljanja u stvarnom vremenu, stabilni i isplativipostaju ključni za uspjeh. APQ zadovoljava ovu potrebu integriranim hardversko-softverskim rješenjima i nastavit će produbljivati svoj fokus na robotsko rubno računalstvo i upravljanje kretanjem - osnažujući više industrijskih klijenata stabilnim, učinkovitim i lako integrirajućim ugrađenim platformama.
Ako ste zainteresirani za našu tvrtku i proizvode, slobodno se obratite našem inozemnom predstavniku, Robinu.
Email: yang.chen@apuqi.com
WhatsApp: +86 18351628738
Vrijeme objave: 28. srpnja 2025.