Dengan kejayaan teknologi dan kerjasama seluruh industri, tahun 2025 secara meluas dilihat sebagai "Tahun Robotik." Seluruh industri robotik sedang mengalami pertumbuhan yang pesat, dengan pelbagai senario aplikasi yang memacu laluan dan permintaan teknologi yang berbeza untuk perisian dan perkakasan. Akibatnya, keperluan dan kaedah pelaksanaan untuk kawalan gerakan masa nyata berbeza-beza. Dengan memanfaatkan pemahaman yang mendalam tentang sektor robotik, APQ telah membangunkan penyelesaian pengoptimuman kawalan masa nyata yang disasarkan.
01
Laluan Teknologi Robotik yang Mencapah & Pemilihan Platform Pemprosesan
Robot humanoid bipedal mempunyai reka bentuk seperti manusia yang cemerlang dalam penyesuaian kepada rupa bumi yang kompleks dan operasi yang diselaraskan seluruh badan. Robot ini biasanya memerlukan 38 hingga 70 paksi kawalan gerakan, yang bermaksud keperluan masa nyata yang sangat tinggi dan kitaran kawalan sehingga 1000Hz. APQ menggunakan pemproses X86 berprestasi tinggi dengan penalaan perisian untuk memenuhi permintaan masa nyata ini.
Sebaliknya, robot beroda atau jenis asas menggunakan reka bentuk casis yang lebih ringan, menawarkan kelebihan yang lebih besar dalam kawalan kos, kecekapan gerakan dan hayat bateri. Robot ini biasanya mempunyai sekitar 30 darjah kebebasan dan permintaan yang lebih rendah untuk pengkomputeran masa nyata, tetapi lebih sensitif terhadap penggunaan kuasa. Untuk kategori ini, APQ menggunakan platform berkuasa rendah dan berkos rendah seperti Intel® N97 atau J6412 untuk membina penyelesaian lengkap. Ini mengimbangi kecekapan kuasa dan kos sambil memanfaatkan ekosistem pembangunan platform X86 yang kaya untuk memenuhi keperluan ketat untuk prestasi masa nyata sistem kawalan, kestabilan, integrasi dan kekompakan.
02
Kajian Kes Pengoptimuman Kawalan Masa Nyata EtherCAT APQ
Latar Belakang Aplikasi
Robot beroda/asas biasanya digunakan dalam kawalan trajektori kompleks, perkaitan berbilang paksi, gerakan berpandukan penglihatan dan aplikasi yang serupa. Sistem kawalannya mesti menyokong:
-
Komunikasi bas berkelajuan tinggi EtherCATuntuk kawalan servo yang disegerakkan
-
OS masa nyata yang sukaruntuk tindak balas sub-milisaat
-
Reka bentuk perindustrian yang padatsesuai untuk pendawaian sempit atau ruang kabinet
-
Port yang boleh dikembangkantermasuk pelbagai port bersiri dan LAN untuk integrasi periferi yang pelbagai
Seorang pelanggan yang membangunkan robot berbilang paksi memerlukan sokongan EtherCAT dan prestasi masa nyata yang tinggi. Walau bagaimanapun, pengujian dengan platform N97 dan pemacu servo menunjukkan bahawa kitaran komunikasi EtherCAT tidak dapat mencapai di bawah 50μs, lalu mewujudkan kesesakan kritikal untuk pengeluaran besar-besaran.
Pendekatan Pengoptimuman Masa Nyata
Menggunakan platform N97 dan J6412, APQ melaksanakan penalaan masa nyata peringkat sistem penuh. Contoh proses untuk platform N97:
1. Tukar OS kepada Persekitaran Xenomai Linux:
-
Ubuntu 20.04 + Linux Kernel 5.15
-
Tampalan masa nyata: Xenomai 3.2 (serasi dengan LinuxCNC)
-
Keserasian diuji untuk keperluan legasi klien (Kernel 4.19 + Xenomai 3.1)
Langkah Penalaan Masa Nyata:
a) Penalaan BIOS
b) Pengoptimuman parameter kernel masa nyata (ECI)
c) Penalaan parameter Cmdline (ECI)
d) Penyesuaian tahap OS yang mendalam
e) Pengukuran Latensi/Getaran
2. Aliran Kerja Pengujian Masa Nyata Standard:
-
Alatan:Modul ujian Latensi, Clocktest, LinuxCNC
-
Sasaran:
-
Kependaman: Kelewatan maksimum < 40μs
-
Ujian Jam: Drift ≈ 0 (lajur ke-3 hampir kepada sifar dalam keputusan)
-
-
Pelaksanaan:Pelbagai pusingan ujian merentasi kelompok perkakasan (termasuk J6412 sebagai perbandingan)
Keputusan Ujian:
Di bawah persekitaran Linux Xenomai, masa kitaran kawalan dan jitter bertambah baik dengan ketara. Kependaman kekal di bawah 40μs sepanjang tempoh, manakala hanyutan ujian jam menghampiri sifar — memenuhi permintaan aplikasi.
Hasil Aplikasi Dunia Sebenar
Kawalan Lengan Robotik Berbilang Paksi
Cabaran:
Kimpalan segerak 8 paksi memerlukan penyegerakan aras μs; penyelesaian tradisional menyebabkan ralat hanyutan dan trajektori.
Pengoptimuman:
-
J6412 dengan Ubuntu 20.04 + Xenomai 3.2
-
4x Gigabit LAN terus ke servo EtherCAT
-
Teras pemprosesan masa nyata khusus Isolcpus
Keputusan:
-
Ketepatan Segerak:Hanyutan ujian jam ≤ 0.05μs; Sisihan trajektori maksimum < 0.1mm
-
Jaminan Masa Nyata:Operasi berterusan 72 jam, latensi puncak ≤ 38μs
-
Pengurangan Kos:Kos 35% lebih rendah, kuasa 60% kurang daripada penyelesaian i5
Kawalan Gerakan Anjing Robot Berempat
Cabaran:
Pengimbangan dinamik 12-sendi memerlukan maklum balas peringkat μs; kependaman sistem legasi > 100μs menyebabkan ketidakstabilan
Pengoptimuman:
-
N97 + Xenomai 3.2
-
Tampalan PREEMPT_RT + ECI
-
Cmdline mengasingkan 2 teras CPU untuk tugas servo
Keputusan:
-
Kependaman Rendah:Kitaran kawalan dalam 500μs, latensi ≤ 35μs
-
Kekukuhan:Dalam ujian pemulihan -20°C, jitter < ±8μs
-
Kebolehkembangan:Sensor IMU melalui M.2; Penjimatan kuasa 60% berbanding penyelesaian berasaskan i3
Pilihan Pelaksanaan
Bagi pelanggan yang berkemampuan dari segi teknikal yang memberi tumpuan kepada prestasi masa nyata, APQ mengesyorkanLinux + Xenomaipenggunaan. Bagi pengguna akhir yang lebih suka kemudahan di luar kotak, APQ juga menawarkanimej sistem yang telah dipasang dan dioptimumkandengan dokumentasi penyahpepijatan — mengurangkan halangan penggunaan.
Memandangkan robot semakin menggantikan tugas manual,sistem kawalan masa nyata, stabil dan kos efektifmenjadi kritikal kepada kejayaan. APQ memenuhi keperluan ini melalui penyelesaian perkakasan-perisian bersepadu dan akan terus memperdalam fokusnya pada pengkomputeran tepi robotik dan kawalan gerakan — memperkasakan lebih ramai pelanggan perindustrian dengan platform terbenam yang stabil, cekap dan mudah disepadukan.
Jika anda berminat dengan syarikat dan produk kami, sila hubungi wakil luar negara kami, Robin.
Email: yang.chen@apuqi.com
WhatsApp: +86 18351628738
Masa siaran: 28 Julai 2025