Dengan terobosan teknologi dan kolaborasi di seluruh industri, tahun 2025 secara luas dipandang sebagai "Tahun Robotika." Seluruh industri robotika mengalami pertumbuhan yang sangat pesat, dengan beragam skenario aplikasi yang mendorong jalur teknologi yang berbeda dan tuntutan untuk perangkat lunak dan perangkat keras. Akibatnya, persyaratan dan metode implementasi untuk kontrol gerak waktu nyata bervariasi. Dengan memanfaatkan pemahaman mendalam tentang sektor robotika, APQ telah mengembangkan solusi optimasi kontrol waktu nyata yang tepat sasaran.
01
Jalur Teknologi Robotika yang Berbeda & Pemilihan Platform Pemrosesan
Robot humanoid bipedal memiliki desain mirip manusia yang unggul dalam kemampuan beradaptasi dengan medan yang kompleks dan operasi terkoordinasi seluruh tubuh. Robot ini biasanya membutuhkan 38 hingga 70 sumbu kontrol gerak, yang berarti persyaratan waktu nyata yang sangat tinggi dan siklus kontrol 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 keuntungan lebih besar dalam pengendalian biaya, efisiensi gerakan, dan masa pakai baterai. Robot jenis ini biasanya memiliki sekitar 30 derajat kebebasan dan kebutuhan komputasi waktu nyata yang lebih rendah, tetapi lebih sensitif terhadap konsumsi daya. Untuk kategori ini, APQ menggunakan platform hemat daya dan berbiaya rendah seperti Intel® N97 atau J6412 untuk membangun solusi lengkap. Hal ini menyeimbangkan efisiensi daya dan biaya sambil memanfaatkan ekosistem pengembangan yang kaya dari platform X86 untuk memenuhi persyaratan ketat untuk kinerja waktu nyata sistem kontrol, stabilitas, integrasi, dan kekompakan.
02
Studi Kasus Optimasi Kontrol Real-Time EtherCAT APQ
Latar Belakang Aplikasi
Robot beroda/berbasis biasanya digunakan dalam kontrol lintasan yang kompleks, penghubung multi-sumbu, gerakan yang dipandu penglihatan, dan aplikasi serupa. Sistem kontrolnya harus mendukung:
-
Komunikasi bus berkecepatan tinggi EtherCATuntuk kontrol servo yang tersinkronisasi
-
Sistem operasi waktu nyata yang ketatuntuk respons di bawah milidetik
-
Desain industri yang ringkascocok untuk ruang kabel atau kabinet yang sempit.
-
Port yang dapat diperluastermasuk beberapa port serial dan LAN untuk integrasi berbagai perangkat periferal.
Salah satu klien, yang mengembangkan robot multi-sumbu, membutuhkan dukungan EtherCAT dan kinerja real-time 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
Dengan menggunakan platform N97 dan J6412, APQ menjalankan penyetelan real-time tingkat sistem secara penuh. 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 telah diuji untuk kebutuhan sistem 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 baris perintah (ECI)
d) Kustomisasi mendalam tingkat OS
e) Pengukuran Latensi/Jitter
2. Alur Kerja Pengujian Real-Time Standar:
-
Peralatan:Modul pengujian Latensi, Clocktest, LinuxCNC
-
Target:
-
Latensi: Penundaan maksimum < 40μs
-
Clocktest: Drift ≈ 0 (kolom ke-3 mendekati nol pada hasil)
-
-
Eksekusi:Beberapa putaran pengujian di berbagai batch perangkat keras (termasuk J6412 sebagai perbandingan)
Hasil Tes:
Di bawah lingkungan Linux Xenomai, waktu siklus kontrol dan jitter meningkat secara signifikan. Latensi tetap di bawah 40μs sepanjang waktu, sementara pergeseran pengujian jam mendekati nol — memenuhi tuntutan aplikasi.
Hasil Penerapan di Dunia Nyata
Kontrol Lengan Robotik Multi-Sumbu
Tantangan:
Pengelasan sinkron 8 sumbu membutuhkan sinkronisasi tingkat mikrodetik; solusi tradisional menyebabkan penyimpangan dan kesalahan lintasan.
Optimasi:
-
J6412 dengan Ubuntu 20.04 + Xenomai 3.2
-
4x Gigabit LAN langsung ke servo EtherCAT
-
Isolcpus inti pemrosesan waktu nyata khusus
Hasil:
-
Ketepatan Sinkronisasi:Penyimpangan uji jam ≤ 0,05μs; Penyimpangan lintasan maksimum < 0,1mm
-
Jaminan Waktu Nyata:Pengoperasian terus menerus selama 72 jam, latensi puncak ≤ 38μs
-
Pengurangan Biaya:Biaya 35% lebih rendah, konsumsi daya 60% lebih hemat dibandingkan solusi i5.
Kontrol Gerak Robot Anjing Berkaki Empat
Tantangan:
Penyeimbangan dinamis 12 sendi membutuhkan umpan balik tingkat mikrodetik; latensi sistem lama > 100 mikrodetik 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:Pada uji pemulihan -20°C, jitter < ±8μs
-
Kemampuan perluasan:Sensor IMU melalui M.2; penghematan daya 60% dibandingkan solusi berbasis i3.
Opsi Penyebaran
Bagi klien yang memiliki kemampuan teknis dan berfokus pada kinerja waktu nyata, APQ merekomendasikanLinux + Xenomaipenyebaran. Bagi pengguna akhir yang lebih menyukai kemudahan penggunaan langsung, APQ juga menawarkancitra sistem yang sudah terpasang dan dioptimalkandengan dokumentasi debugging — menurunkan hambatan penerapan.
Seiring semakin banyaknya robot yang menggantikan tugas-tugas manual,sistem kontrol waktu nyata, stabil, dan hemat biayamenjadi sangat penting untuk kesuksesan. APQ 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, silakan hubungi perwakilan kami di luar negeri, Robin.
Email: yang.chen@apuqi.com
WhatsApp: +86 18351628738
Waktu posting: 28 Juli 2025