Kwa mafanikio ya kiteknolojia na ushirikiano katika sekta nzima, 2025 inaonekana sana kama "Mwaka wa Robotiki." Sekta nzima ya roboti inapitia ukuaji wa ghafla, huku hali mbalimbali za matumizi zikiendesha njia tofauti za kiteknolojia na mahitaji ya programu na vifaa. Kwa hivyo, mahitaji na mbinu za utekelezaji wa udhibiti wa mwendo wa wakati halisi hutofautiana. Kwa kutumia uelewa wa kina wa sekta ya roboti, APQ imeunda suluhisho lengwa za uboreshaji wa udhibiti wa wakati halisi.
01
Njia Mbalimbali za Teknolojia ya Roboti na Uteuzi wa Jukwaa la Usindikaji
Roboti za binadamu zenye umbo la bipedal zina muundo kama wa binadamu unaostawi katika kubadilika kulingana na ardhi changamano na shughuli zinazoratibiwa na mwili mzima. Roboti hizi kwa kawaida huhitaji mihimili 38 hadi 70 ya udhibiti wa mwendo, ambayo ina maana kwamba mahitaji ya juu sana ya wakati halisi na mizunguko ya udhibiti hadi 1000Hz. APQ hutumia vichakataji vya X86 vyenye utendaji wa hali ya juu na urekebishaji wa programu ili kukidhi mahitaji haya ya wakati halisi.
Kwa upande mwingine, roboti zenye magurudumu au aina ya msingi hutumia muundo mwepesi zaidi wa chasi, na kutoa faida kubwa zaidi katika udhibiti wa gharama, ufanisi wa mwendo, na maisha ya betri. Hizi kwa kawaida huwa na uhuru wa takriban digrii 30 na mahitaji ya chini ya kompyuta ya wakati halisi, lakini ni nyeti zaidi kwa matumizi ya nguvu. Kwa kategoria hii, APQ hutumia majukwaa yenye nguvu ya chini na gharama nafuu kama vile Intel® N97 au J6412 ili kujenga suluhisho kamili. Hii husawazisha ufanisi wa nguvu na gharama huku ikitumia mfumo ikolojia tajiri wa maendeleo wa jukwaa la X86 ili kukidhi mahitaji magumu ya utendaji wa mfumo wa udhibiti wa wakati halisi, uthabiti, ujumuishaji, na ufupi.
02
Uchunguzi wa Kesi ya Uboreshaji wa Udhibiti wa Wakati Halisi wa EtherCAT wa APQ
Usuli wa Maombi
Roboti zenye magurudumu/msingi kwa kawaida hutumika katika udhibiti tata wa njia, muunganisho wa mihimili mingi, mwendo unaoongozwa na maono, na matumizi kama hayo. Mifumo yao ya udhibiti lazima iunge mkono:
-
Mawasiliano ya basi la kasi ya juu la EtherCATkwa udhibiti wa servo uliosawazishwa
-
Mfumo wa Uendeshaji wa Muda Halisi Ugumukwa majibu ya chini ya milisekunde
-
Ubunifu mdogo wa viwandainafaa kwa nyaya ngumu au nafasi ya kabati
-
Milango inayoweza kupanukaikijumuisha milango mingi ya mfululizo na LAN kwa ajili ya ujumuishaji mbalimbali wa pembeni
Mteja mmoja, akitengeneza roboti ya mhimili mingi, alihitaji usaidizi wa EtherCAT na utendaji wa hali ya juu wa wakati halisi. Hata hivyo, majaribio kwa kutumia jukwaa la N97 na viendeshi vya servo yalionyesha kuwa mzunguko wa mawasiliano wa EtherCAT haukuweza kufikia chini ya 50μs, na hivyo kusababisha vikwazo muhimu kwa uzalishaji wa wingi.
Mbinu ya Uboreshaji wa Wakati Halisi
Kwa kutumia mifumo ya N97 na J6412, APQ ilitekeleza urekebishaji kamili wa wakati halisi katika kiwango cha mfumo. Mfano wa mchakato wa mfumo wa N97:
1. Badilisha OS hadi Mazingira ya Xenomai ya Linux:
-
Ubuntu 20.04 + Linux Kernel 5.15
-
Kiraka cha wakati halisi: Xenomai 3.2 (kinachoendana na LinuxCNC)
-
Utangamano uliojaribiwa kwa hitaji la zamani la mteja (Kernel 4.19 + Xenomai 3.1)
Hatua za Kurekebisha kwa Wakati Halisi:
a) Urekebishaji wa BIOS
b) Uboreshaji wa vigezo vya kerneli kwa wakati halisi (ECI)
c) Urekebishaji wa vigezo vya Cmdline (ECI)
d) Ubinafsishaji wa kina wa kiwango cha OS
e) Vipimo vya kuchelewa/Jitter
2. Mtiririko wa Kazi wa Kawaida wa Majaribio ya Wakati Halisi:
-
Zana:Moduli za majaribio ya CNC za kuchelewa, Saa, na Clocktest
-
Malengo:
-
Muda wa kusubiri: Ucheleweshaji wa juu zaidi < 40μs
-
Jaribio la Saa: Mteremko ≈ 0 (safu wima ya 3 karibu na sifuri katika matokeo)
-
-
Utekelezaji:Raundi nyingi za majaribio katika makundi ya vifaa (ikiwa ni pamoja na J6412 kama ulinganisho)
Matokeo ya Mtihani:
Chini ya mazingira ya Linux Xenomai, muda wa mzunguko wa udhibiti na mtetemo uliboreka kwa kiasi kikubwa. Muda wa kusubiri ulibaki chini ya 40μs kote, huku mwendo wa saa ukikaribia sifuri - ukikidhi mahitaji ya programu.
Matokeo ya Matumizi ya Ulimwengu Halisi
Udhibiti wa Mkono wa Roboti wa Mihimili Mingi
Changamoto:
Kulehemu iliyosawazishwa kwa mhimili 8 ilihitaji usawazishaji wa kiwango cha μs; suluhisho za kitamaduni zilisababisha makosa ya kuteleza na njia.
Uboreshaji:
-
J6412 yenye Ubuntu 20.04 + Xenomai 3.2
-
LAN ya Gigabit 4x moja kwa moja hadi kwenye servo ya EtherCAT
-
Viini vya usindikaji wa muda halisi vilivyowekwa wakfu na Isolcpus
Matokeo:
-
Usahihi wa Usawazishaji:Mtiririko wa jaribio la saa ≤ 0.05μs; Mkengeuko wa juu zaidi wa njia < 0.1mm
-
Uhakikisho wa Wakati Halisi:Operesheni endelevu ya saa 72, muda wa kilele wa kuchelewa ≤ 38μs
-
Kupunguza Gharama:Gharama ya chini ya 35%, nguvu chini ya 60% kuliko suluhisho la i5
Udhibiti wa Mwendo wa Mbwa wa Roboti Yenye Miguu Mine
Changamoto:
Usawazishaji wa nguvu wa viungo 12 ulihitaji maoni ya kiwango cha μs; ucheleweshaji wa mfumo wa zamani > 100μs ulisababisha kutokuwa na utulivu
Uboreshaji:
-
N97 + Xenomai 3.2
-
PREEMPT_RT + kiraka cha ECI
-
Viini 2 vya CPU vilivyotengwa kwa ajili ya kazi za servo
Matokeo:
-
Muda wa Chini wa Kusubiri:Mzunguko wa udhibiti ndani ya mikro 500, muda wa kusubiri ≤ mikro 35
-
Uimara:Kipimo cha kupona katika -20°C, jitter < ± 8μs
-
Uwezo wa kupanuka:Kihisi cha IMU kupitia M.2; Akiba ya nguvu ya 60% zaidi ya suluhisho linalotegemea i3
Chaguzi za Utekelezaji
Kwa wateja wenye uwezo wa kitaalamu wanaozingatia utendaji wa wakati halisi, APQ inapendekezaLinux + Xenomaiusanidi. Kwa watumiaji wa mwisho wanaopendelea urahisi wa nje ya boksi, APQ pia inatoapicha za mfumo zilizosakinishwa mapema na zilizoboreshwakwa kutumia nyaraka za utatuzi wa matatizo — kupunguza vikwazo vya utekelezaji.
Kadri roboti zinavyozidi kuchukua nafasi ya kazi za mikono,mifumo ya udhibiti ya muda halisi, thabiti, na yenye gharama nafuukuwa muhimu kwa mafanikio. APQ inakidhi hitaji hili kupitia suluhisho jumuishi za vifaa na programu na itaendelea kuimarisha umakini wake katika kompyuta ya kielektroniki na udhibiti wa mwendo — kuwawezesha wateja wengi zaidi wa viwandani na majukwaa yaliyopachikwa imara, yenye ufanisi, na yaliyounganishwa kwa urahisi.
Ikiwa una nia ya kampuni na bidhaa zetu, jisikie huru kuwasiliana na mwakilishi wetu wa ng'ambo, Robin.
Email: yang.chen@apuqi.com
WhatsApp: +86 18351628738
Muda wa chapisho: Julai-28-2025