Технологиялық жетістіктер мен салалық ынтымақтастықтың арқасында 2025 жыл «Робототехника жылы» ретінде кеңінен қарастырылуда. Робототехника саласы толығымен қарқынды өсуде, әртүрлі қолданба сценарийлері бағдарламалық жасақтама мен аппараттық құралдарға қойылатын әртүрлі технологиялық жолдар мен талаптарды тудырады. Демек, нақты уақыт режимінде қозғалысты басқаруға қойылатын талаптар мен енгізу әдістері әртүрлі. Робототехника саласын терең түсінуді пайдалана отырып, APQ нақты уақыт режимінде басқаруды оңтайландырудың мақсатты шешімдерін әзірледі.
01
Роботтық технологиялардың бағыттарын және өңдеу платформасын таңдауды әртараптандыру
Екі аяқты гуманоидты роботтар күрделі жер бедеріне және бүкіл дененің үйлесімді операцияларына бейімделуімен ерекшеленетін адамға ұқсас дизайнға ие. Бұл роботтар әдетте 38-ден 70-ке дейінгі қозғалысты басқару осін қажет етеді, бұл өте жоғары нақты уақыт талаптары мен 1000 Гц дейінгі басқару циклдарын білдіреді. APQ осы нақты уақыт талаптарын қанағаттандыру үшін бағдарламалық жасақтаманы баптауы бар жоғары өнімді X86 процессорларын пайдаланады.
Керісінше, доңғалақты немесе базалық типтегі роботтар жеңілірек шасси дизайнын қабылдайды, бұл шығындарды басқару, қозғалыс тиімділігі және батареяның қызмет ету мерзімі бойынша үлкен артықшылықтар ұсынады. Әдетте, олардың еркіндік дәрежесі шамамен 30 градусқа тең және нақты уақыт режиміндегі есептеулерге деген сұраныс төмен, бірақ қуат тұтынуға сезімтал. Бұл санат үшін APQ толық шешімдерді құру үшін Intel® N97 немесе J6412 сияқты төмен қуатты, арзан платформаларды пайдаланады. Бұл басқару жүйесінің нақты уақыт режиміндегі өнімділігі, тұрақтылығы, интеграциясы және ықшамдылығы үшін қатаң талаптарды қанағаттандыру үшін X86 платформасының бай әзірлеу экожүйесін пайдалана отырып, қуат тиімділігі мен құнын теңестіреді.
02
APQ компаниясының EtherCAT нақты уақыт режиміндегі басқаруды оңтайландыру бойынша кейс-стадиі
Қолданбаның негізі
Доңғалақты/негізгі роботтар әдетте күрделі траекторияны басқаруда, көп осьті байланыстыруда, көру арқылы басқарылатын қозғалыста және осыған ұқсас қолданбаларда қолданылады. Олардың басқару жүйелері мыналарды қолдауы керек:
-
EtherCAT жоғары жылдамдықты автобус байланысысинхрондалған серво басқару үшін
-
Қатты нақты уақыт режиміндегі ОСмиллисекундтан төмен жауап үшін
-
Ықшам өнеркәсіптік дизайнтығыз сымдар немесе шкаф кеңістігі үшін жарамды
-
Кеңейтілетін порттарәртүрлі перифериялық интеграция үшін бірнеше сериялық және LAN порттарын қоса алғанда
Көп осьті роботты әзірлеген бір клиент EtherCAT қолдауын және жоғары нақты уақыт режиміндегі өнімділікті қажет етті. Дегенмен, N97 платформасымен және серводрайверлерімен сынақтан өткізу EtherCAT байланыс циклінің 50 мкс-тен төмен жете алмайтынын көрсетті, бұл жаппай өндіріс үшін маңызды кедергі тудырды.
Нақты уақыт режиміндегі оңтайландыру тәсілі
N97 және J6412 платформаларын пайдаланып, APQ толық жүйелік деңгейдегі нақты уақыт режимінде баптауды орындады. N97 платформасы үшін мысал процесі:
1. ОЖ Linux Xenomai ортасына ауысу:
-
Ubuntu 20.04 + Linux ядросы 5.15
-
Нақты уақыттағы патч: Xenomai 3.2 (LinuxCNC-мен үйлесімді)
-
Клиенттің ескі қажеттіліктері үшін үйлесімділік тексерілді (ядро 4.19 + Xenomai 3.1)
Нақты уақыттағы реттеу қадамдары:
а) BIOS параметрлерін реттеу
b) Нақты уақыттағы ядро параметрлерін оңтайландыру (ECI)
c) Cmdline параметрлерін баптау (ECI)
d) ОС деңгейіндегі терең теңшеу
e) Кідіріс/Діріл өлшемдері
2. Стандартты нақты уақыт режиміндегі тестілеу жұмыс процесі:
-
Құралдар:Кідіріс, сағат сынағы, LinuxCNC сынақ модульдері
-
Нысаналар:
-
Кідіріс: Максималды кідіріс < 40 мкс
-
Сағат сынағы: Дрейф ≈ 0 (нәтижеде нөлге жақын 3-ші баған)
-
-
Орындау:Аппараттық пакеттер бойынша бірнеше сынақ раундтары (салыстыру ретінде J6412 қоса алғанда)
Тест нәтижесі:
Linux Xenomai ортасында басқару циклінің уақыты мен діріл айтарлықтай жақсарды. Кідіріс 40 мкс-тен төмен болды, ал сағаттық сынақ дрейфі нөлге жақындады - бұл қолданба талаптарын қанағаттандырады.
Нақты әлемдегі қолдану нәтижелері
Көп осьті роботтық қолды басқару
Қиындық:
8 осьті синхрондалған дәнекерлеу μs деңгейлі синхрондауды қажет етті; дәстүрлі шешімдер дрейф пен траектория қателіктерін тудырды.
Оңтайландыру:
-
J6412 Ubuntu 20.04 + Xenomai 3.2 нұсқасымен
-
4x гигабиттік жергілікті желі тікелей EtherCAT сервосына
-
Isolcpus арнайы нақты уақыт режиміндегі өңдеу ядролары
Нәтижелер:
-
Синхрондау дәлдігі:Сағат сынағының дрейфі ≤ 0,05 мкс; Траекторияның максималды ауытқуы < 0,1 мм
-
Нақты уақыт режиміндегі кепілдік:72 сағат үздіксіз жұмыс, ең жоғары кідіріс ≤ 38 мкс
-
Шығындарды азайту:i5 шешімімен салыстырғанда 35% арзан, қуаты 60% аз
Төрт аяқты робот ит қозғалысын басқару
Қиындық:
12 буындық динамикалық теңгерім μs деңгейлі кері байланысты қажет етті; ескі жүйенің кідірісі > 100μs тұрақсыздықты тудырды
Оңтайландыру:
-
N97 + Ксеномай 3.2
-
PREEMPT_RT + ECI патчы
-
Cmdline серво тапсырмалары үшін 2 процессорлық ядроны оқшаулады
Нәтижелер:
-
Төмен кідіріс:Басқару циклі 500 мкс ішінде, кідіріс ≤ 35 мкс
-
Беріктігі:-20°C қалпына келтіру сынағында, діріл < ±8μs
-
Кеңейту мүмкіндігі:M.2 арқылы IMU сенсоры; i3 негізіндегі шешіммен салыстырғанда қуатты 60% үнемдеу
Орналастыру опциялары
Нақты уақыттағы өнімділікке бағытталған техникалық тұрғыдан қабілетті клиенттер үшін APQ ұсынадыLinux + Xenomaiорналастыру. Дайын ыңғайлылықты қалайтын соңғы пайдаланушылар үшін APQ сонымен қатар ұсынадыалдын ала орнатылған және оңтайландырылған жүйелік кескіндеротладка құжаттамасы арқылы — орналастыру кедергілерін азайту.
Роботтар қолмен жасалатын жұмыстарды ауыстырған сайын,нақты уақыт режиміндегі, тұрақты және үнемді басқару жүйелерітабысқа жету үшін маңызды рөл атқарады. APQ бұл қажеттілікті интеграцияланған аппараттық-бағдарламалық шешімдер арқылы қанағаттандыруда және роботтық жиек есептеулері мен қозғалысты басқаруға назарын тереңдетуді жалғастырады, бұл тұрақты, тиімді және оңай интеграцияланған ендірілген платформалармен көбірек өнеркәсіптік клиенттерді қамтамасыз етеді.
Егер сіз біздің компаниямыз бен өнімдерімізге қызығушылық танытсаңыз, біздің шетелдік өкіліміз Робинмен хабарласудан тартынбаңыз.
Email: yang.chen@apuqi.com
WhatsApp: +86 18351628738
Жарияланған уақыты: 2025 жылғы 28 шілде