Dengan terobosan teknologi dan kolaborasi di seluruh industri, tahun 2025 secara luas dipandang sebagai "Tahun Robotika". Seluruh industri robotika mengalami pertumbuhan yang pesat, dengan beragam skenario aplikasi yang mendorong jalur teknologi dan tuntutan yang berbeda, baik untuk perangkat lunak maupun perangkat keras. Akibatnya, persyaratan dan metode implementasi untuk kendali gerak waktu nyata (real-time) pun beragam. Dengan memanfaatkan pemahaman mendalam tentang sektor robotika, APQ telah mengembangkan solusi optimasi kendali waktu nyata (real-time) yang terarah.
01
Rute Teknologi Robot yang Berbeda & Pemilihan Platform Pemrosesan
Robot humanoid bipedal memiliki desain mirip manusia yang unggul dalam hal kemampuan adaptasi terhadap medan kompleks dan operasi terkoordinasi seluruh tubuh. Robot-robot ini biasanya membutuhkan 38 hingga 70 sumbu kendali gerak, yang berarti persyaratan waktu nyata yang sangat tinggi dan siklus kendali hingga 1000Hz. APQ menggunakan prosesor X86 berkinerja tinggi dengan penyetelan perangkat lunak untuk memenuhi tuntutan waktu nyata ini.
Sebaliknya, robot beroda atau tipe dasar mengadopsi desain sasis yang lebih ringan, menawarkan keunggulan lebih besar dalam hal pengendalian biaya, efisiensi gerak, dan daya tahan baterai. Robot ini biasanya memiliki sekitar 30 derajat kebebasan dan kebutuhan komputasi real-time yang lebih rendah, tetapi lebih sensitif terhadap konsumsi daya. Untuk kategori ini, APQ menggunakan platform berdaya rendah dan berbiaya rendah seperti Intel® N97 atau J6412 untuk membangun solusi yang lengkap. Hal ini menyeimbangkan efisiensi daya dan biaya sekaligus memanfaatkan ekosistem pengembangan platform X86 yang kaya untuk memenuhi persyaratan ketat akan kinerja, stabilitas, integrasi, dan kekompakan sistem kontrol real-time.
02
Studi Kasus Optimasi Kontrol Real-Time EtherCAT APQ
Latar Belakang Aplikasi
Robot beroda/berbasis biasanya digunakan dalam kontrol lintasan kompleks, hubungan multi-sumbu, gerakan yang dipandu penglihatan, dan aplikasi serupa. Sistem kontrolnya harus mendukung:
-
Komunikasi bus berkecepatan tinggi EtherCATuntuk kontrol servo yang disinkronkan
-
OS waktu nyata yang sulituntuk respons sub-milidetik
-
Desain industri yang kompakcocok untuk kabel yang sempit atau ruang kabinet
-
Port yang dapat diperluastermasuk beberapa port serial dan LAN untuk integrasi periferal yang beragam
Salah satu klien, yang sedang mengembangkan robot multi-sumbu, membutuhkan dukungan EtherCAT dan kinerja waktu nyata yang tinggi. Namun, pengujian dengan platform N97 dan driver servo menunjukkan bahwa siklus komunikasi EtherCAT tidak dapat mencapai di bawah 50μs, sehingga menciptakan hambatan kritis untuk produksi massal.
Pendekatan Optimasi Waktu Nyata
Menggunakan platform N97 dan J6412, APQ menjalankan penyetelan waktu nyata (real-time) tingkat sistem secara menyeluruh. Contoh proses untuk platform N97:
1. OS Beralih ke Lingkungan Linux Xenomai:
-
Ubuntu 20.04 + Kernel Linux 5.15
-
Patch waktu nyata: Xenomai 3.2 (kompatibel dengan LinuxCNC)
-
Kompatibilitas diuji untuk kebutuhan lama klien (Kernel 4.19 + Xenomai 3.1)
Langkah-langkah Penyetelan Waktu Nyata:
a) Penyetelan BIOS
b) Optimasi parameter kernel waktu nyata (ECI)
c) Penyetelan parameter Cmdline (ECI)
d) Kustomisasi mendalam pada level OS
e) Pengukuran Latensi/Jitter
2. Alur Kerja Pengujian Waktu Nyata Standar:
-
Peralatan:Modul uji Latensi, Clocktest, LinuxCNC
-
Sasaran:
-
Latensi: Penundaan maksimum < 40μs
-
Clocktest: Drift ≈ 0 (kolom ke-3 mendekati nol dalam hasil)
-
-
Eksekusi:Beberapa putaran pengujian di seluruh batch perangkat keras (termasuk J6412 sebagai perbandingan)
Hasil Tes:
Di lingkungan Linux Xenomai, waktu siklus kontrol dan jitter meningkat secara signifikan. Latensi tetap di bawah 40μs secara keseluruhan, sementara penyimpangan clocktest mendekati nol — memenuhi tuntutan aplikasi.
Hasil Aplikasi Dunia Nyata
Kontrol Lengan Robot Multi-Sumbu
Tantangan:
Pengelasan tersinkronisasi 8-sumbu memerlukan sinkronisasi tingkat μs; solusi tradisional menyebabkan kesalahan pergeseran dan lintasan.
Optimasi:
-
J6412 dengan Ubuntu 20.04 + Xenomai 3.2
-
4x Gigabit LAN langsung ke servo EtherCAT
-
Inti pemrosesan waktu nyata khusus Isolcpus
Hasil:
-
Sinkronisasi Presisi:Penyimpangan clocktest ≤ 0,05μs; Deviasi lintasan maksimum < 0,1 mm
-
Jaminan Waktu Nyata:Operasi terus menerus 72 jam, latensi puncak ≤ 38μs
-
Pengurangan Biaya:Biaya 35% lebih rendah, daya 60% lebih sedikit daripada solusi i5
Kontrol Gerak Anjing Robot Berkaki Empat
Tantangan:
Penyeimbangan dinamis 12-sendi memerlukan umpan balik tingkat μs; latensi sistem lama > 100μs menyebabkan ketidakstabilan
Optimasi:
-
N97 + Xenomai 3.2
-
PREEMPT_RT + patch ECI
-
Cmdline mengisolasi 2 inti CPU untuk tugas servo
Hasil:
-
Latensi Rendah:Siklus kontrol dalam 500μs, latensi ≤ 35μs
-
Ketahanan:Dalam uji pemulihan -20°C, jitter < ±8μs
-
Kemampuan untuk diperluas:Sensor IMU melalui M.2; penghematan daya 60% dibandingkan solusi berbasis i3
Opsi Penerapan
Untuk klien yang mampu secara teknis dan fokus pada kinerja waktu nyata, APQ merekomendasikanLinux + Xenomaipenyebaran. Untuk pengguna akhir yang lebih memilih kenyamanan out-of-box, APQ juga menawarkangambar sistem yang telah diinstal sebelumnya dan dioptimalkandengan dokumentasi debugging — menurunkan hambatan penerapan.
Seiring dengan semakin banyaknya robot yang menggantikan tugas manual,sistem kontrol real-time, stabil, dan hemat biayaAPQ memenuhi kebutuhan ini melalui solusi perangkat keras-perangkat lunak terintegrasi dan akan terus memperdalam fokusnya pada komputasi tepi robotik dan kontrol gerak — memberdayakan lebih banyak klien industri dengan platform tertanam yang stabil, efisien, dan mudah diintegrasikan.
Jika Anda tertarik dengan perusahaan dan produk kami, jangan ragu untuk menghubungi perwakilan luar negeri kami, Robin.
Email: yang.chen@apuqi.com
WhatsApp: +86 18351628738
Waktu posting: 28-Jul-2025