Med teknologiske gjennombrudd og bransjeomfattende samarbeid blir 2025 sett på som «robotikkens år». Hele robotindustrien opplever eksplosiv vekst, med ulike applikasjonsscenarier som driver differensierte teknologiske veier og krav til både programvare og maskinvare. Følgelig varierer kravene og implementeringsmetodene for sanntidsbevegelseskontroll. APQ har en dyp forståelse av robotsektoren og har utviklet målrettede løsninger for optimalisering av sanntidskontroll.
01
Divergerende robotteknologiruter og valg av prosesseringsplattform
Tobente humanoide roboter har en menneskelignende design som utmerker seg ved tilpasningsevne til komplekst terreng og helkroppskoordinerte operasjoner. Disse robotene krever vanligvis 38 til 70 akser med bevegelseskontroll, noe som betyr ekstremt høye sanntidskrav og kontrollsykluser på opptil 1000 Hz. APQ bruker høyytelses X86-prosessorer med programvarejustering for å møte disse sanntidskravene.
Hjulbaserte roboter eller roboter av basetypen bruker derimot en lettere chassisdesign, noe som gir større fordeler innen kostnadskontroll, bevegelseseffektivitet og batterilevetid. Disse har vanligvis rundt 30 frihetsgrader og lavere behov for sanntidsdatabehandling, men er mer følsomme for strømforbruk. For denne kategorien bruker APQ lavkostplattformer med lavt strømforbruk, som Intel® N97 eller J6412 for å bygge komplette løsninger. Dette balanserer strømeffektivitet og kostnader, samtidig som det utnytter det rike utviklingsøkosystemet til X86-plattformen for å møte strenge krav til sanntidsytelse, stabilitet, integrasjon og kompakthet i kontrollsystemer.
02
APQs casestudie om EtherCAT sanntidskontrolloptimalisering
Søknadsbakgrunn
Hjul-/baseroboter brukes vanligvis i kompleks banekontroll, flerakset kobling, visjonsstyrt bevegelse og lignende applikasjoner. Kontrollsystemene deres må støtte:
-
EtherCAT høyhastighets busskommunikasjonfor synkronisert servostyring
-
Hardt sanntids-OSfor respons på under et millisekund
-
Kompakt industridesignegnet for tett ledningsføring eller skapplass
-
Utvidbare porterinkludert flere serielle og LAN-porter for integrering av diverse periferiutstyr
En klient, som utviklet en flerakset robot, trengte EtherCAT-støtte og høy ytelse i sanntid. Testing med N97-plattformen og servodrivere viste imidlertid at EtherCAT-kommunikasjonssyklusen ikke kunne nå under 50 μs, noe som skapte en kritisk flaskehals for masseproduksjon.
Tilnærming til sanntidsoptimalisering
Ved hjelp av N97- og J6412-plattformene utførte APQ full sanntidsjustering på systemnivå. Eksempelprosess for N97-plattformen:
1. OS-bytte til Linux Xenomai-miljø:
-
Ubuntu 20.04 + Linux Kernel 5.15
-
Sanntidsoppdatering: Xenomai 3.2 (kompatibel med LinuxCNC)
-
Kompatibilitetstestet for klientens eldre behov (Kernel 4.19 + Xenomai 3.1)
Trinn for sanntidsjustering:
a) BIOS-justering
b) Kjerneparameteroptimalisering i sanntid (ECI)
c) Justering av Cmdline-parametere (ECI)
d) Dyp tilpasning på OS-nivå
e) Målinger av latens/jitter
2. Standard arbeidsflyt for sanntidstesting:
-
Verktøy:Latens, klokketest, LinuxCNC testmoduler
-
Mål:
-
Latens: Maks. forsinkelse < 40 μs
-
Klokketest: Drift ≈ 0 (3. kolonne nær null i resultatet)
-
-
Henrettelse:Flere runder med testing på tvers av maskinvarebatcher (inkludert J6412 som sammenligning)
Testresultat:
Under Linux Xenomai-miljøet ble kontrollsyklustid og jitter betydelig forbedret. Latensen forble under 40 μs gjennom hele prosessen, mens klokketestdriften nærmet seg null – noe som møtte applikasjonskravene.
Resultater fra applikasjoner i den virkelige verden
Flerakset robotarmkontroll
Utfordring:
8-akset synkronisert sveising krevde synkronisering på μs-nivå; tradisjonelle løsninger forårsaket avdrift og banefeil.
Optimalisering:
-
J6412 med Ubuntu 20.04 + Xenomai 3.2
-
4x Gigabit LAN direkte til EtherCAT-servo
-
Isolcpus dedikerte sanntidsprosessorkjerner
Resultater:
-
Synkroniser presisjon:Klokketestdrift ≤ 0,05 μs; Maks. baneavvik < 0,1 mm
-
Sanntidssikring:72 timer kontinuerlig drift, maksimal latens ≤ 38 μs
-
Kostnadsreduksjon:35 % lavere kostnad, 60 % mindre strømforbruk enn i5-løsningen
Bevegelseskontroll for firbente robothunder
Utfordring:
Dynamisk balansering med 12 ledd trengte tilbakemeldinger på μs-nivå; latens i eldre systemer > 100 μs forårsaket ustabilitet
Optimalisering:
-
N97 + Xenomai 3.2
-
PREEMPT_RT + ECI-oppdatering
-
Cmdline isolerte 2 CPU-kjerner for servooppgaver
Resultater:
-
Lav latens:Kontrollsyklus innen 500 μs, latens ≤ 35 μs
-
Robusthet:I -20 °C gjenopprettingstest, jitter < ±8 μs
-
Utvidbarhet:IMU-sensor via M.2; 60 % strømbesparelse sammenlignet med i3-basert løsning
Distribusjonsalternativer
For teknisk dyktige kunder med fokus på ytelse i sanntid, anbefaler APQLinux + Xenomaidistribusjon. For sluttbrukere som foretrekker bekvemmelighet rett ut av esken, tilbyr APQ ogsåforhåndsinstallerte og optimaliserte systembildermed feilsøkingsdokumentasjon – som reduserer barrierer for utrulling.
Etter hvert som roboter i økende grad erstatter manuelle oppgaver,sanntids, stabile og kostnadseffektive kontrollsystemerblitt avgjørende for suksess. APQ møter dette behovet gjennom integrerte maskinvare- og programvareløsninger og vil fortsette å styrke sitt fokus på robotisert kantdatabehandling og bevegelseskontroll – og gi flere industrielle kunder stabile, effektive og lettintegrerte innebygde plattformer.
Hvis du er interessert i vårt selskap og våre produkter, kan du gjerne kontakte vår utenlandske representant, Robin.
Email: yang.chen@apuqi.com
WhatsApp: +86 18351628738
Publisert: 28. juli 2025