Са технолошким продорима и сарадњом у целој индустрији, 2025. година се широко сматра „Годином роботике“. Читава индустрија роботике доживљава експлозиван раст, са различитим сценаријима примене који покрећу различите технолошке путеве и захтеве за софтвером и хардвером. Сходно томе, захтеви и методе имплементације за управљање кретањем у реалном времену варирају. Користећи дубоко разумевање сектора роботике, APQ је развио циљана решења за оптимизацију управљања у реалном времену.
01
Различите руте роботске технологије и избор платформе за обраду
Двоножни хуманоидни роботи имају дизајн сличан људском који се истиче прилагодљивошћу сложеном терену и координисаним операцијама целог тела. Ови роботи обично захтевају 38 до 70 оса контроле кретања, што значи изузетно високе захтеве у реалном времену и циклусе управљања до 1000Hz. APQ користи високоперформансне X86 процесоре са софтверским подешавањем како би задовољио ове захтеве у реалном времену.
Насупрот томе, роботи са точковима или роботи са базом усвајају лакши дизајн шасије, нудећи веће предности у контроли трошкова, ефикасности кретања и трајању батерије. Они обично имају око 30 степени слободе и мање захтеве за рачунарством у реалном времену, али су осетљивији на потрошњу енергије. За ову категорију, APQ користи платформе мале потрошње енергије и ниске цене као што су Intel® N97 или J6412 за изградњу комплетних решења. Ово уравнотежује енергетску ефикасност и трошкове, а истовремено користи богат развојни екосистем X86 платформе како би се испунили строги захтеви за перформансе система управљања у реалном времену, стабилност, интеграцију и компактност.
02
Студија случаја оптимизације управљања у реалном времену компаније APQ EtherCAT
Позадина апликације
Роботи са точковима/базом се обично користе у сложеним путањама управљања, вишеосном повезивању, кретању вођеном видом и сличним применама. Њихови системи управљања морају да подржавају:
-
EtherCAT брза магистрала комуникацијеза синхронизовано серво управљање
-
Оперативни систем у реалном временуза одзив испод милисекунде
-
Компактан индустријски дизајнпогодно за уске каблове или простор у ормарићима
-
Прошириви портовиукључујући више серијских и ЛАН портова за разноврсну периферну интеграцију
Један клијент, који је развијао вишеосног робота, захтевао је EtherCAT подршку и високе перформансе у реалном времену. Међутим, тестирање са N97 платформом и серво драјверима показало је да EtherCAT комуникациони циклус није могао да достигне испод 50μs, што је створило критично уско грло за масовну производњу.
Приступ оптимизације у реалном времену
Користећи платформе N97 и J6412, APQ је извршио потпуно подешавање у реалном времену на нивоу система. Пример процеса за платформу N97:
1. Пребацивање ОС на Линук Ксеномаи окружење:
-
Убунту 20.04 + Линук кернел 5.15
-
Закрпа у реалном времену: Xenomai 3.2 (компатибилна са LinuxCNC)
-
Компатибилност тестирана за потребе клијента са старијим верзијама (Kernel 4.19 + Xenomai 3.1)
Кораци подешавања у реалном времену:
а) Подешавање BIOS-а
б) Оптимизација параметара језгра у реалном времену (ECI)
ц) Подешавање параметара командне линије (ECI)
d) Дубинско прилагођавање на нивоу оперативног система
e) Мерења латенције/џитера
2. Стандардни ток рада за тестирање у реалном времену:
-
Алати:Латенција, Clocktest, LinuxCNC тест модули
-
Циљеви:
-
Латенција: Максимално кашњење < 40μs
-
Тест такта: Дрифт ≈ 0 (трећа колона близу нуле у резултату)
-
-
Извршење:Вишеструки кругови тестирања у различитим серијама хардвера (укључујући J6412 као поређење)
Резултат теста:
У Linux Xenomai окружењу, време контролног циклуса и подрхтавање су значајно побољшани. Латенција је остала испод 40μs током целог процеса, док се померање такта приближило нули — што испуњава захтеве апликације.
Резултати примене у стварном свету
Вишеосна роботска контрола руке
Изазов:
Синхронизовано заваривање са 8 оса захтевало је синхронизацију на нивоу μs; традиционална решења су узроковала грешке у одступању и путањи.
Оптимизација:
-
J6412 са Ubuntu 20.04 + Xenomai 3.2
-
4x Gigabit LAN директно на EtherCAT серво
-
Isolcpus наменска језгра за обраду у реалном времену
Резултати:
-
Прецизност синхронизације:Померање такта ≤ 0,05μs; Максимално одступање путање < 0,1mm
-
Уверење у реалном времену:72 сата непрекидног рада, вршна латенција ≤ 38μs
-
Смањење трошкова:35% нижа цена, 60% мање енергије него i5 решење
Четвороножни роботски пас за контролу кретања
Изазов:
Динамичко балансирање са 12 зглобова захтевало је повратну спрегу на нивоу μs; латенција застарелог система > 100 μs узроковала је нестабилност
Оптимизација:
-
Н97 + Ксеномај 3.2
-
PREEMPT_RT + ECI закрпа
-
Cmdline је изоловао 2 CPU језгра за серво задатке
Резултати:
-
Мала латенција:Контролни циклус унутар 500μs, латенција ≤ 35μs
-
Робусност:У тесту опоравка од -20°C, подрхтавање < ±8μs
-
Проширивост:IMU сензор преко M.2 конектора; 60% уштеде енергије у односу на решење засновано на i3 процесору
Опције распоређивања
За технички способне клијенте фокусиране на перформансе у реалном времену, APQ препоручујеЛинукс + Ксеномајимплементација. За крајње кориснике који преферирају практичност одмах по распакивању, APQ такође нудиунапред инсталиране и оптимизоване системске сликеса документацијом за отклањање грешака — смањујући баријере за имплементацију.
Како роботи све више замењују ручне послове,системи управљања у реалном времену, стабилни и исплативипостају кључни за успех. APQ задовољава ову потребу кроз интегрисана хардверско-софтверска решења и наставиће да продубљује свој фокус на роботско рачунарство на рубу мреже и контролу кретања — оснажујући више индустријских клијената стабилним, ефикасним и лако интегрисаним уграђеним платформама.
Ако сте заинтересовани за нашу компанију и производе, слободно контактирајте нашег представника у иностранству, Робина.
Email: yang.chen@apuqi.com
WhatsApp: +86 18351628738
Време објаве: 28. јул 2025.