Dengan penemuan teknologi dan kerjasama seluruh industri, 2025 dilihat secara meluas sebagai "Tahun Robotik." Seluruh industri robotik mengalami pertumbuhan yang meletup, dengan pelbagai senario aplikasi memacu laluan dan permintaan teknologi yang berbeza untuk kedua-dua 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
Mencapah Laluan Teknologi Robotik & Pemilihan Platform Pemprosesan
Robot humanoid dwipedal menampilkan reka bentuk seperti manusia yang cemerlang dalam kebolehsuaian kepada rupa bumi yang kompleks dan operasi 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 pergerakan dan hayat bateri. 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, kos rendah seperti Intel® N97 atau J6412 untuk membina penyelesaian lengkap. Ini mengimbangi kecekapan kuasa dan kos sambil memanfaatkan ekosistem pembangunan yang kaya bagi platform X86 untuk memenuhi keperluan ketat bagi prestasi masa nyata sistem kawalan, kestabilan, penyepaduan dan kekompakan.
02
Kajian Kes Pengoptimuman Kawalan Masa Nyata EtherCAT APQ
Latar Belakang Aplikasi
Robot beroda/tapak biasanya digunakan dalam kawalan trajektori yang kompleks, pautan berbilang paksi, gerakan berpandukan penglihatan dan aplikasi yang serupa. Sistem kawalan mereka mesti menyokong:
-
Komunikasi bas berkelajuan tinggi EtherCATuntuk kawalan servo disegerakkan
-
OS masa nyata yang sukaruntuk tindak balas sub-milisaat
-
Reka bentuk perindustrian padatsesuai untuk pendawaian yang ketat atau ruang kabinet
-
Port boleh dikembangkantermasuk berbilang port bersiri dan LAN untuk integrasi persisian yang pelbagai
Seorang pelanggan, membangunkan robot berbilang paksi, memerlukan sokongan EtherCAT dan prestasi masa nyata yang tinggi. Walau bagaimanapun, ujian dengan platform N97 dan pemacu servo menunjukkan bahawa kitaran komunikasi EtherCAT tidak boleh mencapai di bawah 50μs, 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 warisan pelanggan (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 peringkat OS mendalam
e) Pengukuran Latensi/Jitter
2. Aliran Kerja Ujian Masa Nyata Standard:
-
Alatan:Latensi, Ujian Jam, modul ujian LinuxCNC
-
Sasaran:
-
Latensi: Kelewatan maksimum < 40μs
-
Ujian jam: Drift ≈ 0 (lajur ke-3 menghampiri sifar dalam hasil)
-
-
Pelaksanaan:Berbilang pusingan ujian merentas 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 drift ujian jam menghampiri sifar — memenuhi permintaan aplikasi.
Hasil Aplikasi Dunia Sebenar
Kawalan Lengan Robot Berbilang Paksi
Cabaran:
Kimpalan disegerakkan 8 paksi memerlukan penyegerakan tahap μs; penyelesaian tradisional menyebabkan ralat drift dan trajektori.
Pengoptimuman:
-
J6412 dengan Ubuntu 20.04 + Xenomai 3.2
-
4x Gigabit LAN terus ke servo EtherCAT
-
Isolcpus berdedikasi teras pemprosesan masa nyata
Keputusan:
-
Ketepatan Segerak:Hanyutan ujian jam ≤ 0.05μs; Sisihan trajektori maks < 0.1mm
-
Jaminan Masa Nyata:Operasi berterusan 72j, kependaman puncak ≤ 38μs
-
Pengurangan Kos:Kos 35% lebih rendah, kuasa 60% kurang daripada penyelesaian i5
Kawalan Pergerakan Anjing Robot Berempat
Cabaran:
Pengimbangan dinamik 12-sendi memerlukan maklum balas peringkat μs; kependaman sistem warisan > 100μs menyebabkan ketidakstabilan
Pengoptimuman:
-
N97 + Xenomai 3.2
-
PREEMPT_RT + patch ECI
-
Cmdline mengasingkan 2 teras CPU untuk tugas servo
Keputusan:
-
Latensi Rendah:Kitaran kawalan dalam 500μs, kependaman ≤ 35μs
-
Kekukuhan:Dalam ujian pemulihan -20°C, jitter < ±8μs
-
Kebolehkembangan:Sensor IMU melalui M.2; Penjimatan kuasa 60% berbanding penyelesaian berasaskan i3
Pilihan Kerahan
Untuk pelanggan berkemampuan teknikal yang menumpukan pada prestasi masa nyata, APQ mengesyorkanLinux + Xenomaipenempatan. Bagi pengguna akhir yang lebih suka kemudahan luar kotak, APQ turut menawarkanimej sistem pra-pasang dan dioptimumkandengan dokumentasi penyahpepijatan — merendahkan halangan penggunaan.
Apabila robot semakin menggantikan tugas manual,sistem kawalan masa nyata, stabil dan kos efektifmenjadi kritikal kepada kejayaan. APQ memenuhi keperluan ini melalui penyelesaian perisian perkakasan bersepadu dan akan terus memperdalam fokusnya pada pengkomputeran tepi robotik dan kawalan pergerakan — memperkasakan lebih ramai pelanggan industri 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: Jul-28-2025