Со технолошки откритија и соработка низ целата индустрија, 2025 година се смета за „Година на роботиката“. Целата роботичка индустрија доживува експлозивен раст, со разновидни сценарија за примена што водат до диференцирани технолошки патеки и барања и за софтвер и за хардвер. Следствено, барањата и методите за имплементација за контрола на движењето во реално време варираат. Користејќи длабоко разбирање на роботичкиот сектор, APQ разви целни решенија за оптимизација на контролата во реално време.
01
Различни рути на роботската технологија и избор на платформа за обработка
Двоножните хуманоидни роботи се одликуваат со човечки дизајн кој се одликува со прилагодливост кон сложен терен и координирани операции со целото тело. Овие роботи обично бараат од 38 до 70 оски на контрола на движењето, што значи екстремно високи барања во реално време и контролни циклуси до 1000Hz. APQ користи високо-перформансни X86 процесори со софтверско подесување за да ги задоволи овие барања во реално време.
Спротивно на тоа, роботите со тркала или роботите од основен тип имаат полесен дизајн на шасија, нудејќи поголеми предности во контролата на трошоците, ефикасноста на движењето и траењето на батеријата. Овие обично имаат околу 30 степени на слобода и помала побарувачка за пресметување во реално време, но се почувствителни на потрошувачката на енергија. За оваа категорија, APQ користи платформи со ниска потрошувачка на енергија и ниски трошоци како што се Intel® N97 или J6412 за да изгради комплетни решенија. Ова ги балансира енергетската ефикасност и трошоците, а воедно го користи богатиот развоен екосистем на платформата X86 за да ги исполни строгите барања за перформанси во реално време на контролниот систем, стабилност, интеграција и компактност.
02
Студија на случај за оптимизација на контрола во реално време на EtherCAT од APQ
Позадина на апликацијата
Роботите со тркала/база обично се користат во комплексна контрола на траекторијата, поврзување со повеќе оски, движење водено од вид и слични апликации. Нивните системи за контрола мора да поддржуваат:
-
EtherCAT брза магистрална комуникацијаза синхронизирана серво контрола
-
Тежок оперативен систем во реално времеза одговор од помал од милисекунди
-
Компактен индустриски дизајнпогоден за тесни жици или простор во кабинетот
-
Проширливи портивклучувајќи повеќе сериски и LAN порти за разновидна интеграција на периферни уреди
Еден клиент, кој развиваше робот со повеќе оски, бараше поддршка од EtherCAT и високи перформанси во реално време. Сепак, тестирањето со платформата N97 и серво драјверите покажа дека комуникацискиот циклус на EtherCAT не може да достигне под 50µs, создавајќи критично тесно грло за масовно производство.
Пристап за оптимизација во реално време
Користејќи ги платформите N97 и J6412, APQ изврши целосно системско подесување во реално време. Пример за процес за платформата N97:
1. ОС да се префрли на Linux Xenomai Environment:
-
Ubuntu 20.04 + Linux кернел 5.15
-
Закрпа во реално време: Xenomai 3.2 (компатибилен со LinuxCNC)
-
Компатибилноста е тестирана за застарените потреби на клиентот (Kernel 4.19 + Xenomai 3.1)
Чекори за подесување во реално време:
а) Подесување на BIOS-от
б) Оптимизација на параметрите на јадрото во реално време (ECI)
в) Подесување на параметрите на командната линија (ECI)
г) Длабоко прилагодување на ниво на оперативен систем
д) Мерења на латенција/треперење
2. Стандарден работен тек за тестирање во реално време:
-
Алатки:Латентност, Clocktest, LinuxCNC тест модули
-
Цели:
-
Латентност: Максимално доцнење < 40μs
-
Тест на часовникот: Отстапување ≈ 0 (трета колона блиску до нула во резултатот)
-
-
Извршување:Повеќе рунди на тестирање низ серии на хардвер (вклучувајќи го и J6412 како споредба)
Резултат од тестот:
Во Linux Xenomai околината, времето на контролниот циклус и треперењето значително се подобрија. Латенцијата остана под 40μs во текот на целиот процес, додека поместувањето на тестот на часовникот се приближи до нула - задоволувајќи ги барањата на апликацијата.
Резултати од апликациите во реалниот свет
Мулти-оска роботска контрола на раката
Предизвик:
Синхронизираното заварување со 8 оски бараше синхронизација на ниво на μs; традиционалните решенија предизвикуваа грешки во поместувањето и траекторијата.
Оптимизација:
-
J6412 со Ubuntu 20.04 + Xenomai 3.2
-
4x Gigabit LAN директно до EtherCAT серво
-
Isolcpus наменски јадра за обработка во реално време
Резултати:
-
Прецизност на синхронизација:Отстапување на тестот на часовникот ≤ 0,05 μs; Максимално отстапување на траекторијата < 0,1 mm
-
Гаранција во реално време:72 часа континуирано работење, максимална латенција ≤ 38μs
-
Намалување на трошоците:35% пониска цена, 60% помалку енергија од решението i5
Четвороножно роботско куче со контрола на движење
Предизвик:
Динамичкото балансирање со 12 зглобови бараше повратни информации на ниво на μs; латенцијата на застарениот систем > 100μs предизвика нестабилност
Оптимизација:
-
N97 + Xenomai 3.2
-
PREEMPT_RT + ECI пач
-
Cmdline изолираше 2 процесорски јадра за серво задачи
Резултати:
-
Ниска латенција:Контролен циклус во рок од 500μs, латенција ≤ 35μs
-
Робусност:При тест за обновување од -20°C, треперење < ±8μs
-
Проширливост:IMU сензор преку M.2; 60% заштеда на енергија во споредба со решение базирано на i3
Опции за распоредување
За технички способни клиенти фокусирани на перформанси во реално време, APQ препорачуваLinux + Xenomaiраспоредување. За крајните корисници кои претпочитаат практичност веднаш по купувањето, APQ исто така нудипретходно инсталирани и оптимизирани слики од системотсо документација за дебагирање — намалување на бариерите за распоредување.
Бидејќи роботите сè повеќе ги заменуваат рачните задачи,системи за контрола во реално време, стабилни и економичнистануваат критични за успехот. APQ ја задоволува оваа потреба преку интегрирани хардверско-софтверски решенија и ќе продолжи да го продлабочува својот фокус на роботизирано пресметување на работ и контрола на движење - овозможувајќи им на повеќе индустриски клиенти стабилни, ефикасни и лесно интегрирани вградени платформи.
Доколку сте заинтересирани за нашата компанија и производи, слободно контактирајте го нашиот претставник за странство, Робин.
Email: yang.chen@apuqi.com
WhatsApp: +86 18351628738
Време на објавување: 28 јули 2025 година