Технологиялык жетишкендиктер жана тармактык кызматташуу менен 2025-жыл кеңири "Робототехника жылы" катары каралууда. Робототехника тармагы толугу менен жарылуучу өсүштү башынан кечирүүдө, ар кандай колдонмо сценарийлери программалык камсыздоого жана жабдууларга болгон ар кандай технологиялык жолдорду жана талаптарды жаратууда. Натыйжада, реалдуу убакыт режиминде кыймылды башкаруу үчүн талаптар жана ишке ашыруу ыкмалары ар кандай болот. Робототехника тармагын терең түшүнүү менен, APQ максаттуу реалдуу убакыт режиминде башкарууну оптималдаштыруу чечимдерин иштеп чыкты.
01
Робот технологияларынын ар түрдүү жолдору жана иштетүү платформасын тандоо
Эки буттуу гуманоид роботтор татаал рельефке жана бүт дененин координацияланган операцияларына ыңгайлашуу жагынан мыкты болгон адамга окшош дизайнга ээ. Бул роботтор адатта 38ден 70ке чейинки кыймылды башкаруу огун талап кылат, бул өтө жогорку реалдуу убакыт талаптарын жана 1000 Гцке чейинки башкаруу циклдерин билдирет. APQ бул реалдуу убакыт талаптарын канааттандыруу үчүн программалык камсыздоону жөндөө менен жогорку өндүрүмдүүлүктөгү X86 процессорлорун колдонот.
Ал эми дөңгөлөктүү же базалык типтеги роботтор жеңилирээк шасси конструкциясын кабыл алышат, бул чыгымдарды көзөмөлдөө, кыймылдын натыйжалуулугу жана батареянын иштөө мөөнөтү жагынан чоң артыкчылыктарды сунуштайт. Булар, адатта, 30 градуска жакын эркиндикке ээ жана реалдуу убакыттагы эсептөөлөргө болгон суроо-талапты төмөн, бирок энергияны керектөөгө сезгич келишет. Бул категория үчүн APQ толук чечимдерди түзүү үчүн Intel® N97 же J6412 сыяктуу аз кубаттуулуктагы, арзан платформаларды колдонот. Бул башкаруу системасынын реалдуу убакыттагы иштеши, туруктуулугу, интеграциясы жана компакттуулугу үчүн катуу талаптарды канааттандыруу үчүн X86 платформасынын бай иштеп чыгуу экосистемасын пайдалануу менен энергиянын натыйжалуулугун жана чыгымдарды тең салмактайт.
02
APQ'нун EtherCAT реалдуу убакыт режиминдеги башкарууну оптималдаштыруу боюнча кейс-стадиси
Колдонмонун тарыхы
Дөңгөлөктүү/негизги роботтор, адатта, татаал траекторияны башкарууда, көп октуу байланышта, көрүү менен башкарылуучу кыймылда жана ушул сыяктуу колдонмолордо колдонулат. Алардын башкаруу системалары төмөнкүлөрдү колдошу керек:
-
EtherCAT жогорку ылдамдыктагы автобус байланышысинхрондоштурулган серво башкаруу үчүн
-
Катуу реалдуу убакыттагы ОСмиллисекунддан төмөн жооп үчүн
-
Компакттуу өнөр жай дизайнытыгыз зымдар же шкаф мейкиндиги үчүн ылайыктуу
-
Кеңейтилүүчү портторар түрдүү перифериялык интеграция үчүн бир нече сериялык жана LAN портторун камтыйт
Көп октуу роботту иштеп чыгуучу бир кардар EtherCAT колдоосун жана жогорку реалдуу убакыттагы иштөөнү талап кылган. Бирок, N97 платформасы жана серво драйверлери менен сыноо EtherCAT байланыш цикли 50μs төмөн жете албастыгын көрсөттү, бул массалык өндүрүш үчүн маанилүү тоскоолдук жаратты.
Реалдуу убакыт режиминде оптималдаштыруу ыкмасы
N97 жана J6412 платформаларын колдонуу менен, APQ толук системалык деңгээлдеги реалдуу убакыт режиминде тюнингди аткарган. N97 платформасы үчүн мисал процесси:
1. OS Linux Xenomai Environmentке которулуу:
-
Ubuntu 20.04 + Linux ядросу 5.15
-
Реалдуу убакыттагы патч: Xenomai 3.2 (LinuxCNC менен шайкеш келет)
-
Кардардын мурастык муктаждыктары үчүн шайкештик текшерилди (Ядро 4.19 + Xenomai 3.1)
Реалдуу убакыт режиминде жөндөө кадамдары:
а) BIOSту жөндөө
б) Реалдуу убакыттагы ядро параметрлерин оптималдаштыруу (ECI)
в) Cmdline параметрлерин жөндөө (ECI)
d) ОС деңгээлиндеги терең ыңгайлаштыруу
e) Кечигүү/Тирешүү өлчөөлөрү
2. Стандарттык реалдуу убакыттагы тестирлөө жумуш агымы:
-
Куралдар:Кечигүү, сааттык текшерүү, LinuxCNC тест модулдары
-
Максаттары:
-
Кечигүү: Максималдуу кечигүү < 40μs
-
Саатты текшерүү: Дрейф ≈ 0 (натыйжада 3-тилке нөлгө жакын)
-
-
Аткаруу:Аппараттык партиялар боюнча бир нече айлампа сыноо (салыштыруу катары J6412 кошо алганда)
Сыноонун жыйынтыгы:
Linux Xenomai чөйрөсүндө башкаруу циклинин убактысы жана титирөө бир топ жакшырды. Кечигүү 40 мкс төмөн бойдон калды, ал эми сааттык дрейф нөлгө жакындады — бул тиркемелердин талаптарын канааттандырды.
Реалдуу дүйнөдөгү колдонуунун натыйжалары
Көп октуу роботтук кол башкаруу
Тапшырма:
8-огу менен синхрондоштурулган ширетүү μs деңгээлиндеги синхрондоштурууну талап кылды; салттуу чечимдер дрейф жана траектория каталарын пайда кылды.
Оптималдаштыруу:
-
J6412 Ubuntu 20.04 + Xenomai 3.2 менен
-
4x Гигабиттик LAN түз EtherCAT сервосуна
-
Isolcpus үчүн арналган реалдуу убакыттагы иштетүү өзөктөрү
Жыйынтыктар:
-
Синхрондоштуруунун тактыгы:Саат сынагынын дрейфи ≤ 0.05μs; Траекториянын максималдуу четтөөсү < 0.1мм
-
Реалдуу убакыттагы кепилдик:72 саат үзгүлтүксүз иштөө, эң жогорку кечигүү ≤ 38μs
-
Чыгымдарды азайтуу:i5 чечимине караганда 35% арзан, 60% аз кубаттуулук
Төрт буттуу робот иттин кыймылын башкаруу
Тапшырма:
12 муундуу динамикалык тең салмактуулук үчүн μs деңгээлиндеги кайтарым байланыш керек болчу; эски системанын кечигүүсү > 100μs туруксуздукту пайда кылды
Оптималдаштыруу:
-
N97 + Ксеномай 3.2
-
PREEMPT_RT + ECI патчы
-
Cmdline серво тапшырмалары үчүн 2 CPU өзөгүн бөлүп алган
Жыйынтыктар:
-
Төмөнкү кечигүү:500μs ичиндеги башкаруу цикли, кечигүү ≤ 35μs
-
Бекемдик:-20°C калыбына келтирүү сыноосунда, титирөө < ±8μs
-
Кеңейтилиши:M.2 аркылуу IMU сенсору; i3 негизиндеги чечимге караганда 60% энергияны үнөмдөө
Жайгаштыруу параметрлери
Техникалык жактан жөндөмдүү кардарлар үчүн реалдуу убакыт режиминде иштөөгө багытталган, APQ сунуштайтLinux + Xenomaiжайгаштыруу. Кутудан чыгаруунун ыңгайлуулугун артык көргөн акыркы колдонуучулар үчүн APQ ошондой эле сунуштайталдын ала орнотулган жана оптималдаштырылган система сүрөттөрүмүчүлүштүктөрдү оңдоо документтери менен — жайылтуу тоскоолдуктарын азайтуу.
Роботтор кол менен аткарылуучу иштерди барган сайын алмаштырып жаткандыктан,реалдуу убакыттагы, туруктуу жана үнөмдүү башкаруу системаларыийгиликтин ачкычы болуп калат. APQ бул муктаждыкты интеграцияланган аппараттык-программалык чечимдер аркылуу канааттандырууда жана роботтук четки эсептөөлөргө жана кыймылды башкарууга көңүл бурууну тереңдетүүнү улантат — туруктуу, натыйжалуу жана оңой интеграцияланган камтылган платформалар менен көбүрөөк өнөр жай кардарларын күчтөндүрөт.
Эгер сиз биздин компанияга жана өнүмдөргө кызыкдар болсоңуз, биздин чет өлкөлүк өкүлүбүз Робин менен байланышуудан тартынбаңыз.
Email: yang.chen@apuqi.com
WhatsApp: +86 18351628738
Жарыяланган убактысы: 2025-жылдын 28-июлу