Teknolojik atılımlar ve sektör genelindeki iş birlikleriyle 2025, yaygın olarak "Robotik Yılı" olarak görülüyor. Tüm robotik sektörü, farklı uygulama senaryolarının farklı teknolojik yolları ve hem yazılım hem de donanım için talepleri yönlendirmesiyle birlikte, patlayıcı bir büyüme yaşıyor. Sonuç olarak, gerçek zamanlı hareket kontrolü için gereksinimler ve uygulama yöntemleri çeşitlilik gösteriyor. Robotik sektörüne dair derin bir anlayıştan yararlanan APQ, hedefli gerçek zamanlı kontrol optimizasyon çözümleri geliştirdi.
01
Robotik Teknolojide Farklılaşma Yolları ve İşleme Platformu Seçimi
İki ayaklı insansı robotlar, karmaşık arazilere uyum sağlama ve tüm vücut koordinasyonlu operasyonlarda üstün performans gösteren insan benzeri bir tasarıma sahiptir. Bu robotlar tipik olarak 38 ila 70 eksenli hareket kontrolü gerektirir; bu da son derece yüksek gerçek zamanlı gereksinimler ve 1000 Hz'ye kadar kontrol döngüleri anlamına gelir. APQ, bu gerçek zamanlı talepleri karşılamak için yazılım optimizasyonlu yüksek performanslı X86 işlemciler kullanır.
Buna karşılık, tekerlekli veya taban tipi robotlar daha hafif bir şasi tasarımına sahiptir ve maliyet kontrolü, hareket verimliliği ve pil ömrü açısından daha büyük avantajlar sunar. Bunlar genellikle yaklaşık 30 serbestlik derecesine sahiptir ve gerçek zamanlı hesaplamaya daha az ihtiyaç duyarlar, ancak güç tüketimine daha duyarlıdırlar. Bu kategori için APQ, eksiksiz çözümler oluşturmak üzere Intel® N97 veya J6412 gibi düşük güç tüketimli, düşük maliyetli platformlar kullanır. Bu, güç verimliliği ve maliyet arasında denge kurarken, kontrol sisteminin gerçek zamanlı performansı, kararlılığı, entegrasyonu ve kompaktlığı için katı gereksinimleri karşılamak üzere X86 platformunun zengin geliştirme ekosisteminden yararlanır.
02
APQ'nun EtherCAT Gerçek Zamanlı Kontrol Optimizasyonu Vaka Çalışması
Başvuru Arka Planı
Tekerlekli/tabanlı robotlar genellikle karmaşık yörünge kontrolü, çok eksenli bağlantı, görüş yönlendirmeli hareket ve benzeri uygulamalarda kullanılır. Kontrol sistemlerinin şu özellikleri desteklemesi gerekir:
-
EtherCAT yüksek hızlı veri yolu iletişimisenkronize servo kontrolü için
-
Gerçek zamanlı işletim sistemimilisaniyenin altında yanıt için
-
Kompakt endüstriyel tasarımdar kablolama veya dolap içi alanlar için uygundur.
-
Genişletilebilir bağlantı noktalarıÇeşitli çevre birimlerinin entegrasyonu için birden fazla seri ve LAN bağlantı noktası dahil.
Çok eksenli bir robot geliştiren bir müşteri, EtherCAT desteğine ve yüksek gerçek zamanlı performansa ihtiyaç duyuyordu. Ancak N97 platformu ve servo sürücülerle yapılan testler, EtherCAT iletişim döngüsünün 50 μs'nin altına inemediğini ve seri üretim için kritik bir darboğaz oluşturduğunu gösterdi.
Gerçek Zamanlı Optimizasyon Yaklaşımı
APQ, N97 ve J6412 platformlarını kullanarak tam sistem düzeyinde gerçek zamanlı ayarlama gerçekleştirdi. N97 platformu için örnek işlem şu şekildedir:
1. İşletim Sisteminin Linux Xenomai Ortamına Geçişi:
-
Ubuntu 20.04 + Linux Çekirdeği 5.15
-
Gerçek zamanlı yama: Xenomai 3.2 (LinuxCNC ile uyumlu)
-
Müşterinin eski sistem gereksinimleri için uyumluluk testinden geçmiştir (Çekirdek 4.19 + Xenomai 3.1).
Gerçek Zamanlı Ayarlama Adımları:
a) BIOS ayarları
b) Gerçek zamanlı çekirdek parametre optimizasyonu (ECI)
c) Komut satırı parametre ayarı (ECI)
d) Derinlemesine işletim sistemi düzeyinde özelleştirme
e) Gecikme/Titreşim ölçümleri
2. Standart Gerçek Zamanlı Test İş Akışı:
-
Aletler:Gecikme, Saat Testi, LinuxCNC test modülleri
-
Hedefler:
-
Gecikme: Maksimum gecikme < 40 μs
-
Saat testi: Sapma ≈ 0 (sonuçtaki 3. sütun sıfıra yakın)
-
-
Uygulamak:Donanım partileri genelinde (karşılaştırma amacıyla J6412 dahil) birden fazla test turu gerçekleştirildi.
Test Sonucu:
Linux Xenomai ortamında, kontrol döngüsü süresi ve titreşim önemli ölçüde iyileşti. Gecikme süresi boyunca 40 μs'nin altında kaldı ve saat testi sapması sıfıra yaklaştı; bu da uygulama gereksinimlerini karşıladı.
Gerçek Dünya Uygulama Sonuçları
Çok Eksenli Robotik Kol Kontrolü
Meydan okumak:
8 eksenli senkronize kaynak işlemi, mikrosaniye düzeyinde senkronizasyon gerektiriyordu; geleneksel çözümler sapma ve yörünge hatalarına neden oluyordu.
Optimizasyon:
-
J6412, Ubuntu 20.04 ve Xenomai 3.2 ile birlikte.
-
4 adet Gigabit LAN, doğrudan EtherCAT servo motoruna
-
Isolcpus özel gerçek zamanlı işlem çekirdekleri
Sonuçlar:
-
Senkronizasyon Hassasiyeti:Saat testi sapması ≤ 0,05 μs; Maksimum yörünge sapması < 0,1 mm
-
Gerçek Zamanlı Güvence:72 saat kesintisiz çalışma, en yüksek gecikme süresi ≤ 38 μs
-
Maliyet Azaltma:i5 çözümüne göre %35 daha düşük maliyet, %60 daha az güç tüketimi.
Dört Ayaklı Robot Köpek Hareket Kontrolü
Meydan okumak:
12 eklemli dinamik dengeleme için mikrosaniye düzeyinde geri bildirim gerekiyordu; eski sistemdeki 100 mikrosaniyeden fazla gecikme kararsızlığa neden oluyordu.
Optimizasyon:
-
N97 + Xenomai 3.2
-
PREEMPT_RT + ECI yaması
-
Cmdline, servo görevleri için 2 CPU çekirdeğini izole etti.
Sonuçlar:
-
Düşük Gecikme Süresi:Kontrol döngüsü 500 μs içinde, gecikme ≤ 35 μs
-
Sağlamlık:-20°C'de geri kazanım testinde, titreşim < ±8μs
-
Genişletilebilirlik:M.2 üzerinden IMU sensörü; i3 tabanlı çözüme göre %60 güç tasarrufu.
Dağıtım Seçenekleri
Teknik açıdan yetkin ve gerçek zamanlı performansa odaklanan müşteriler için APQ şunları önermektedir:Linux + XenomaiDağıtım. Kullanıma hazır çözümleri tercih eden son kullanıcılar için APQ ayrıca şunları da sunmaktadır:önceden yüklenmiş ve optimize edilmiş sistem görüntüleriHata ayıklama dokümantasyonu ile dağıtım engellerini azaltıyoruz.
Robotlar manuel işlerin yerini giderek daha fazla aldıkça,gerçek zamanlı, istikrarlı ve uygun maliyetli kontrol sistemleriBaşarı için kritik hale geliyor. APQ, entegre donanım-yazılım çözümleriyle bu ihtiyacı karşılıyor ve robotik uç bilgi işlem ve hareket kontrolüne odaklanmaya devam ederek daha fazla endüstriyel müşteriye istikrarlı, verimli ve kolay entegre edilebilir gömülü platformlar sunacak.
Şirketimiz ve ürünlerimizle ilgileniyorsanız, yurtdışı temsilcimiz Robin ile iletişime geçmekten çekinmeyin.
Email: yang.chen@apuqi.com
WhatsApp: +86 18351628738
Yayın tarihi: 28 Temmuz 2025