Технологиялық жетістіктер мен салалық ынтымақтастықтың арқасында 2025 жыл «Робототехника жылы» ретінде кеңінен қарастырылады. Бүкіл робототехника индустриясы қарқынды өсуді бастан өткеруде, әртүрлі қолданбалы сценарийлер сараланған технологиялық жолдар мен бағдарламалық жасақтамаға да, аппараттық құралдарға да сұранысқа ие. Демек, нақты уақыттағы қозғалысты басқаруға қойылатын талаптар мен жүзеге асыру әдістері әртүрлі. Робототехника секторын терең түсінуді пайдалана отырып, APQ мақсатты нақты уақытта басқаруды оңтайландыру шешімдерін әзірледі.
01
Робототехниканың бағыттарын және өңдеу платформасын таңдау
Екі аяқты гуманоид роботтары күрделі рельефке және бүкіл денені үйлестіретін операцияларға бейімделу қабілетімен ерекшеленетін адамға ұқсас дизайнмен ерекшеленеді. Бұл роботтар әдетте қозғалысты басқарудың 38-70 осін қажет етеді, бұл нақты уақыттағы өте жоғары талаптарды және 1000 Гц-ке дейінгі басқару циклдерін білдіреді. APQ осы нақты уақыттағы талаптарды қанағаттандыру үшін бағдарламалық құралды баптауы бар жоғары өнімді X86 процессорларын пайдаланады.
Керісінше, доңғалақты немесе базалық типтегі роботтар шығындарды бақылауда, қозғалыс тиімділігінде және батареяның қызмет ету мерзімінде үлкен артықшылықтарды ұсына отырып, жеңілірек шасси дизайнын қабылдайды. Олар әдетте 30-ға жуық еркіндік дәрежесіне ие және нақты уақыттағы есептеулерге сұраныс төмен, бірақ қуат тұтынуға сезімтал. Осы санат үшін APQ толық шешімдерді жасау үшін Intel® N97 немесе J6412 сияқты қуаты аз, құны төмен платформаларды пайдаланады. Бұл басқару жүйесінің нақты уақыттағы өнімділігі, тұрақтылығы, интеграциясы және жинақылығы үшін қатаң талаптарды қанағаттандыру үшін X86 платформасының бай даму экожүйесін пайдалана отырып, қуат тиімділігі мен құнын теңестіреді.
02
APQ EtherCAT нақты уақыттағы басқаруды оңтайландыру жағдайын зерттеу
Қолданбаның фоны
Доңғалақты/негізгі роботтар әдетте күрделі траекторияны басқаруда, көп осьті байланыста, көруді басқаратын қозғалыста және ұқсас қолданбаларда қолданылады. Олардың басқару жүйелері мыналарды қолдауы керек:
-
EtherCAT жоғары жылдамдықты автобус байланысысинхрондалған сервобасқару үшін
-
Қиын нақты уақыттағы ОЖмиллисекундтық жауап үшін
-
Шағын өнеркәсіптік дизайнтығыз сымдар немесе шкаф кеңістігі үшін қолайлы
-
Кеңейтілетін порттарәртүрлі перифериялық интеграция үшін бірнеше сериялық және LAN порттарын қоса
Көп осьті роботты әзірлейтін бір клиент EtherCAT қолдауын және нақты уақыттағы жоғары өнімділікті қажет етті. Дегенмен, N97 платформасы мен серво драйверлерімен тестілеу EtherCAT байланыс циклінің 50μс-тен төмен болмайтынын көрсетті, бұл жаппай өндіріс үшін маңызды кедергі тудырды.
Нақты уақыттағы оңтайландыру тәсілі
N97 және J6412 платформаларын пайдалана отырып, APQ толық жүйе деңгейінде нақты уақытта баптауды орындады. N97 платформасының мысалы процесі:
1. ОЖ Linux Xenomai ортасына ауысу:
-
Ubuntu 20.04 + Linux ядросы 5.15
-
Нақты уақыттағы патч: Xenomai 3.2 (LinuxCNC-мен үйлесімді)
-
Үйлесімділік клиенттің бұрынғы қажеттілігіне сыналған (Kernel 4.19 + Xenomai 3.1)
Нақты уақытта реттеу қадамдары:
а) BIOS баптауы
b) нақты уақыттағы ядро параметрін оңтайландыру (ECI)
c) Cmdline параметрін баптау (ECI)
d) ОЖ деңгейін терең теңшеу
e) Кідіріс/Життер өлшемдері
2. Стандартты нақты уақыттағы сынақ жұмыс процесі:
-
Құралдар:Latency, Clocktest, LinuxCNC сынақ модульдері
-
Мақсаттар:
-
Кешігу: Максималды кідіріс < 40μс
-
Clocktest: Drift ≈ 0 (нәтижеде нөлге жақын 3-баған)
-
-
Орындалуы:Аппараттық пакеттер бойынша сынақтың бірнеше раунды (салыстыру ретінде J6412 қоса)
Тест нәтижесі:
Linux Xenomai ортасында басқару циклінің уақыты мен діріл айтарлықтай жақсарды. Кідіріс бүкіл уақыт ішінде 40μс-тан төмен болды, ал сағаттық дрейф нөлге жақындады — қолданба талаптарын қанағаттандырды.
Нақты дүниедегі қолдану нәтижелері
Көп осьті роботты қолды басқару
Сынақ:
8 осьті синхрондалған дәнекерлеу μs деңгейіндегі синхрондауды қажет етеді; дәстүрлі шешімдер дрейф пен траектория қателерін тудырды.
Оңтайландыру:
-
J6412 Ubuntu 20.04 + Xenomai 3.2
-
4x Gigabit LAN EtherCAT сервосына тікелей
-
Isocpus нақты уақыттағы өңдеу ядроларына арналған
Нәтижелер:
-
Синхрондау дәлдігі:Сағат сынағы дрейфі ≤ 0,05μс; Максималды траектория ауытқуы < 0,1 мм
-
Нақты уақыттағы кепілдік:72 сағ үздіксіз жұмыс, ең жоғары кідіріс ≤ 38μs
-
Шығындарды азайту:i5 шешіміне қарағанда 35% төмен құны, 60% аз қуат
Төртаяқты робот ит қозғалысын басқару
Сынақ:
12 буынды динамикалық теңдестіру μs деңгейіндегі кері байланыс қажет; ескі жүйенің кідірісі > 100μs тұрақсыздықты тудырды
Оңтайландыру:
-
N97 + Xenomai 3.2
-
PREEMPT_RT + ECI патч
-
Серво тапсырмалары үшін Cmdline оқшауланған 2 CPU ядросы
Нәтижелер:
-
Төмен кідіріс:500μs ішінде басқару циклі, кідіріс ≤ 35μs
-
Беріктігі:-20°C қалпына келтіру сынағы кезінде діріл < ±8μs
-
Кеңейту мүмкіндігі:M.2 арқылы IMU сенсоры; i3 негізіндегі шешіммен салыстырғанда 60% қуат үнемдеу
Орналастыру опциялары
Нақты уақыттағы өнімділікке бағытталған техникалық қабілетті клиенттер үшін APQ ұсынадыLinux + Xenomaiорналастыру. Қораптан тыс ыңғайлылықты қалайтын соңғы пайдаланушылар үшін APQ сонымен қатар ұсынадыалдын ала орнатылған және оңтайландырылған жүйе кескіндеріжөндеу құжаттамасымен — орналастыру кедергілерін төмендету.
Роботтар қол тапсырмаларын ауыстырған сайын,нақты уақыттағы, тұрақты және үнемді басқару жүйелерітабысқа жету үшін маңызды рөл атқарады. APQ бұл қажеттілікті біріктірілген аппараттық-бағдарламалық қамтамасыз ету шешімдері арқылы қанағаттандырады және өнеркәсіптік клиенттерді тұрақты, тиімді және оңай біріктірілген ендірілген платформалармен кеңейте отырып, роботтық шеттік есептеулерге және қозғалысты басқаруға назарын тереңдетуді жалғастырады.
Егер сізді біздің компаниямыз бен өнімдеріміз қызықтырса, біздің шетелдегі өкіл Робинге хабарласыңыз.
Email: yang.chen@apuqi.com
WhatsApp: +86 18351628738
Хабарлама уақыты: 28 шілде 2025 ж