ტექნოლოგიური მიღწევებისა და ინდუსტრიის მასშტაბით თანამშრომლობის წყალობით, 2025 წელი ფართოდ განიხილება, როგორც „რობოტიკის წელი“. მთელი რობოტიკის ინდუსტრია განიცდის ექსპრესიულ ზრდას, მრავალფეროვანი გამოყენების სცენარები კი განაპირობებს დიფერენცირებულ ტექნოლოგიურ გზებსა და მოთხოვნებს როგორც პროგრამული უზრუნველყოფის, ასევე აპარატურის მიმართ. შესაბამისად, რეალურ დროში მოძრაობის კონტროლის მოთხოვნები და განხორციელების მეთოდები განსხვავდება. რობოტიკის სექტორის ღრმა გაგების საფუძველზე, APQ-მ შეიმუშავა მიზნობრივი რეალურ დროში კონტროლის ოპტიმიზაციის გადაწყვეტილებები.
01
რობოტული ტექნოლოგიების განსხვავებული მარშრუტები და დამუშავების პლატფორმის შერჩევა
ორფეხა ჰუმანოიდ რობოტები გამოირჩევიან ადამიანის მსგავსი დიზაინით, რომელიც გამოირჩევა რთულ რელიეფთან ადაპტირებით და მთელი სხეულის კოორდინირებული ოპერაციებით. ამ რობოტებს, როგორც წესი, სჭირდებათ მოძრაობის კონტროლის 38-დან 70-მდე ღერძი, რაც ნიშნავს რეალურ დროში უკიდურესად მაღალ მოთხოვნებს და 1000 ჰერცამდე მართვის ციკლებს. APQ იყენებს მაღალი ხარისხის X86 პროცესორებს პროგრამული უზრუნველყოფის რეგულირებით, რათა დააკმაყოფილოს ეს რეალურ დროში მოთხოვნები.
ამის საპირისპიროდ, ბორბლიანი ან საბაზისო ტიპის რობოტები უფრო მსუბუქი შასის დიზაინს იყენებენ, რაც უფრო მეტ უპირატესობას გვთავაზობს ხარჯების კონტროლის, მოძრაობის ეფექტურობისა და ბატარეის ხანგრძლივობის თვალსაზრისით. მათ, როგორც წესი, აქვთ დაახლოებით 30 გრადუსი თავისუფლების და რეალურ დროში გამოთვლების დაბალი მოთხოვნა, მაგრამ უფრო მგრძნობიარენი არიან ენერგიის მოხმარების მიმართ. ამ კატეგორიისთვის, APQ იყენებს დაბალი სიმძლავრის, დაბალფასიან პლატფორმებს, როგორიცაა Intel® N97 ან J6412, სრულყოფილი გადაწყვეტილებების შესაქმნელად. ეს აბალანსებს ენერგოეფექტურობას და ხარჯებს, ამავდროულად იყენებს X86 პლატფორმის მდიდარ განვითარების ეკოსისტემას, რათა დააკმაყოფილოს მართვის სისტემის რეალურ დროში მუშაობის, სტაბილურობის, ინტეგრაციისა და კომპაქტურობის მკაცრი მოთხოვნები.
02
APQ-ის EtherCAT-ის რეალურ დროში კონტროლის ოპტიმიზაციის შემთხვევის შესწავლა
აპლიკაციის ფონი
ბორბლიანი/ბაზიანი რობოტები, როგორც წესი, გამოიყენება რთული ტრაექტორიის მართვის, მრავალღერძიანი კავშირის, მხედველობით მართვადი მოძრაობისა და მსგავსი დავალებების შესასრულებლად. მათი მართვის სისტემები უნდა უჭერდეს მხარს:
-
EtherCAT მაღალსიჩქარიანი ავტობუსის კომუნიკაციასინქრონიზებული სერვო კონტროლისთვის
-
მყარი რეალურ დროში მომუშავე ოპერაციული სისტემამილიწამზე ნაკლები რეაგირებისთვის
-
კომპაქტური სამრეწველო დიზაინიშესაფერისია მჭიდრო გაყვანილობისთვის ან კარადის სივრცისთვის
-
გაფართოებადი პორტებიმათ შორის მრავალი სერიული და LAN პორტი მრავალფეროვანი პერიფერიული ინტეგრაციისთვის
ერთ კლიენტს, რომელიც მრავალღერძიან რობოტს ავითარებდა, EtherCAT-ის მხარდაჭერა და მაღალი რეალურ დროში მუშაობის წარმადობა სჭირდებოდა. თუმცა, N97 პლატფორმითა და სერვო დრაივერებით ტესტირებამ აჩვენა, რომ EtherCAT-ის საკომუნიკაციო ციკლი 50μs-ზე ნაკლებს ვერ აღწევდა, რაც მასობრივი წარმოებისთვის კრიტიკულ შეფერხებას ქმნიდა.
რეალურ დროში ოპტიმიზაციის მიდგომა
N97 და J6412 პლატფორმების გამოყენებით, APQ-მ შეასრულა სრული სისტემის დონის რეალურ დროში რეგულირება. N97 პლატფორმის პროცესის მაგალითი:
1. OS გადართვა Linux Xenomai გარემოზე:
-
Ubuntu 20.04 + Linux Kernel 5.15
-
რეალურ დროში განახლება: Xenomai 3.2 (თავსებადია LinuxCNC-თან)
-
თავსებადობა შემოწმებულია კლიენტის მემკვიდრეობითი საჭიროებებისთვის (Kernel 4.19 + Xenomai 3.1)
რეალურ დროში რეგულირების ნაბიჯები:
ა) BIOS-ის რეგულირება
ბ) რეალურ დროში ბირთვის პარამეტრების ოპტიმიზაცია (ECI)
გ) Cmdline პარამეტრების რეგულირება (ECI)
დ) OS დონის ღრმა პერსონალიზაცია
ე) შეყოვნების/რხევის გაზომვები
2. სტანდარტული რეალურ დროში ტესტირების სამუშაო პროცესი:
-
ინსტრუმენტები:ლატენტობის, საათის ტესტირების, LinuxCNC ტესტირების მოდულები
-
სამიზნეები:
-
შეყოვნება: მაქსიმალური შეფერხება < 40μs
-
საათის ტესტი: დრიფტი ≈ 0 (შედეგში მესამე სვეტი ნულთან ახლოსაა)
-
-
შესრულება:აპარატურის სხვადასხვა პარტიებში ტესტირების მრავალი რაუნდი (შედარებისთვის J6412-ის ჩათვლით)
ტესტის შედეგი:
Linux Xenomai გარემოში, მართვის ციკლის დრო და რხევა მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდა. შეყოვნება მთელი პროცესის განმავლობაში 40μs-ზე ნაკლები დარჩა, ხოლო საათის ტესტის დრიფტი ნულს მიუახლოვდა - რაც აპლიკაციის მოთხოვნებს აკმაყოფილებდა.
რეალური სამყაროს განაცხადის შედეგები
მრავალღერძიანი რობოტული მკლავის კონტროლი
გამოწვევა:
8-ღერძიანი სინქრონიზებული შედუღება საჭიროებდა μs დონის სინქრონიზაციას; ტრადიციული გადაწყვეტილებები იწვევდა დრეიფის და ტრაექტორიის შეცდომებს.
ოპტიმიზაცია:
-
J6412 Ubuntu 20.04 + Xenomai 3.2-ით
-
4x გიგაბიტიანი LAN პირდაპირი EtherCAT სერვოზე
-
Isolcpus-ის რეალურ დროში დამუშავების სპეციალური ბირთვები
შედეგები:
-
სინქრონიზაციის სიზუსტე:საათის ტესტის დრიფტი ≤ 0.05μs; ტრაექტორიის მაქსიმალური გადახრა < 0.1 მმ
-
რეალურ დროში გარანტია:72 სთ უწყვეტი მუშაობა, პიკური ლატენტობა ≤ 38μs
-
ხარჯების შემცირება:35%-ით დაბალი ღირებულება, 60%-ით ნაკლები სიმძლავრე, ვიდრე i5 გადაწყვეტა
ოთხფეხა რობოტი ძაღლის მოძრაობის კონტროლი
გამოწვევა:
12-სახსრიანი დინამიური დაბალანსებისთვის საჭირო იყო μs დონის უკუკავშირი; მემკვიდრეობით მიღებული სისტემის შეყოვნება > 100μs იწვევდა არასტაბილურობას.
ოპტიმიზაცია:
-
N97 + Xenomai 3.2
-
PREEMPT_RT + ECI პატჩი
-
Cmdline-მა სერვო ამოცანებისთვის 2 CPU ბირთვი გამოყო.
შედეგები:
-
დაბალი ლატენტობა:კონტროლის ციკლი 500μs-ის ფარგლებში, შეყოვნება ≤ 35μs
-
სიმტკიცე:-20°C აღდგენის ტესტში, რხევა < ±8μs
-
გაფართოებადობა:IMU სენსორი M.2-ის საშუალებით; 60%-იანი ენერგოეფექტურობა i3-ზე დაფუძნებულ გადაწყვეტასთან შედარებით
განლაგების ვარიანტები
ტექნიკურად კვალიფიციური კლიენტებისთვის, რომლებიც რეალურ დროში მუშაობაზე არიან ორიენტირებულნი, APQ რეკომენდაციას უწევს:Linux + Xenomaiგანლაგება. საბოლოო მომხმარებლებისთვის, რომლებიც უპირატესობას ანიჭებენ ყუთიდან მოხსნის მოხერხებულობას, APQ ასევე გთავაზობთწინასწარ დაინსტალირებული და ოპტიმიზირებული სისტემის სურათებიგამართვის დოკუმენტაციით — განლაგების ბარიერების შემცირება.
რადგან რობოტები სულ უფრო ხშირად ცვლიან ხელით დავალებებს,რეალურ დროში, სტაბილური და ეკონომიური მართვის სისტემებიწარმატებისთვის კრიტიკული მნიშვნელობის მქონე ხდება. APQ ამ მოთხოვნილებას ინტეგრირებული აპარატურულ-პროგრამული გადაწყვეტილებების მეშვეობით აკმაყოფილებს და გააგრძელებს რობოტული კიდისებრი გამოთვლებისა და მოძრაობის კონტროლზე ფოკუსირების გაღრმავებას — რაც მეტ სამრეწველო კლიენტს სტაბილური, ეფექტური და ადვილად ინტეგრირებადი ჩაშენებული პლატფორმებით უზრუნველყოფს.
თუ ჩვენი კომპანიითა და პროდუქციით ხართ დაინტერესებული, დაუკავშირდით ჩვენს საზღვარგარეთ წარმომადგენელს, რობინს.
Email: yang.chen@apuqi.com
WhatsApp: +86 18351628738
გამოქვეყნების დრო: 2025 წლის 28 ივლისი