Teknolojik atılımlar ve sektör genelindeki iş birlikleri sayesinde 2025, yaygın olarak "Robotik Yılı" olarak görülüyor. Tüm robotik sektörü, farklı uygulama senaryolarının farklı teknolojik yollar ve hem yazılım hem de donanım taleplerini yönlendirmesiyle 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, hedef odaklı gerçek zamanlı kontrol optimizasyon çözümleri geliştirdi.
01
Ayrışan Robotik Teknoloji Rotaları ve İşleme Platformu Seçimi
İki ayaklı insansı robotlar, karmaşık arazilere ve tüm vücudu kapsayan koordineli operasyonlara uyum sağlamada mükemmel olan insan benzeri bir tasarıma sahiptir. Bu robotlar genellikle 38 ila 70 eksen hareket kontrolü gerektirir, bu da son derece yüksek gerçek zamanlı gereksinimler ve 1000 Hz'e kadar kontrol döngüleri anlamına gelir. APQ, bu gerçek zamanlı talepleri karşılamak için yazılım ayarlamalı 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 ve daha düşük gerçek zamanlı bilgi işlem ihtiyacına sahiptir, ancak güç tüketimine daha duyarlıdır. APQ, bu kategori için eksiksiz çözümler geliştirmek üzere Intel® N97 veya J6412 gibi düşük güçlü ve düşük maliyetli platformlar kullanır. Bu sayede, güç verimliliği ve maliyet arasında denge sağlanırken, X86 platformunun zengin geliştirme ekosisteminden yararlanılarak kontrol sistemlerinin gerçek zamanlı performansı, kararlılığı, entegrasyonu ve kompaktlığı için zorlu gereksinimler karşılanır.
02
APQ'nun EtherCAT Gerçek Zamanlı Kontrol Optimizasyonu Vaka Çalışması
Uygulama Arka Planı
Tekerlekli/tabanlı robotlar genellikle karmaşık yörünge kontrolü, çok eksenli bağlantı, görüş kılavuzlu hareket ve benzeri uygulamalarda kullanılır. Kontrol sistemleri şunları desteklemelidir:
-
EtherCAT yüksek hızlı veri yolu iletişimisenkronize servo kontrolü için
-
Sert gerçek zamanlı işletim sistemimilisaniyenin altındaki tepkiler için
-
Kompakt endüstriyel tasarımdar kablolama veya dolap alanı için uygundur
-
Genişletilebilir bağlantı noktalarıçeşitli çevre birimlerinin entegrasyonu için birden fazla seri ve LAN portu dahil
Çok eksenli bir robot geliştiren bir müşterimiz, 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 sistem düzeyinde tam gerçek zamanlı ayarlama gerçekleştirdi. N97 platformu için örnek süreç:
1. İşletim Sisteminin Linux Xenomai Ortamına Geçişi:
-
Ubuntu 20.04 + Linux Çekirdeği 5.15
-
Gerçek zamanlı yama: Xenomai 3.2 (LinuxCNC ile uyumlu)
-
İstemcinin eski gereksinimleri için uyumluluk testi yapıldı (Çekirdek 4.19 + Xenomai 3.1)
Gerçek Zamanlı Ayarlama Adımları:
a) BIOS ayarı
b) Gerçek zamanlı çekirdek parametre optimizasyonu (ECI)
c) Komut satırı parametre ayarı (ECI)
d) Derin 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 < 40μs
-
Saat testi: Kayma ≈ 0 (Sonuçta 3. sütun sıfıra yakın)
-
-
Uygulamak:Donanım grupları arasında birden fazla test turu (karşılaştırma olarak J6412 dahil)
Test Sonucu:
Linux Xenomai ortamında, kontrol döngüsü süresi ve titreme önemli ölçüde iyileştirildi. Gecikme süresi baştan sona 40 μs'nin altında kalırken, saat testi sapması sıfıra yaklaştı ve uygulama gereksinimlerini karşıladı.
Gerçek Dünya Uygulama Sonuçları
Çok Eksenli Robotik Kol Kontrolü
Meydan okumak:
8 eksenli senkronize kaynak, μs seviyesinde senkronizasyon gerektiriyordu; geleneksel çözümler, sapma ve yörünge hatalarına neden oluyordu.
Optimizasyon:
-
Ubuntu 20.04 + Xenomai 3.2 ile J6412
-
4x Gigabit LAN doğrudan EtherCAT servosuna
-
Isolcpus'a özel gerçek zamanlı işlem çekirdekleri
Sonuçlar:
-
Senkronizasyon Hassasiyeti:Saat testi kayması ≤ 0,05 μs; Maksimum yörünge sapması < 0,1 mm
-
Gerçek Zamanlı Güvence:72 saat kesintisiz çalışma, en yüksek gecikme süresi ≤ 38μs
-
Maliyet Azaltma:i5 çözümüne göre %35 daha düşük maliyet, %60 daha az güç
Dört Ayaklı Robot Köpek Hareket Kontrolü
Meydan okumak:
12 eklemli dinamik dengeleme μs düzeyinde geri bildirim gerektiriyordu; eski sistem gecikmesi > 100μs kararsızlığa neden oluyordu
Optimizasyon:
-
N97 + Xenomai 3.2
-
PREEMPT_RT + ECI yaması
-
Komut satırı, servo görevleri için 2 CPU çekirdeğini izole etti
Sonuçlar:
-
Düşük Gecikme:Kontrol döngüsü 500 μs içinde, gecikme ≤ 35 μs
-
Sağlamlık:-20°C kurtarma testinde, titreme < ±8μs
-
Genişletilebilirlik:M.2 üzerinden IMU sensörü; i3 tabanlı çözüme göre %60 güç tasarrufu
Dağıtım Seçenekleri
Gerçek zamanlı performansa odaklanan teknik açıdan yetenekli müşteriler için APQ şunları öneriyor:Linux + XenomaiDağıtım. Kullanıma hazır kolaylığı tercih eden son kullanıcılar için APQ ayrıca şunları da sunar:önceden yüklenmiş ve optimize edilmiş sistem görüntülerihata ayıklama dokümantasyonu ile dağıtım engellerini azaltın.
Robotlar giderek manuel görevlerin yerini aldıkça,gerçek zamanlı, istikrarlı ve uygun maliyetli kontrol sistemleriBaşarı için kritik hale geliyor. APQ, entegre donanım-yazılım çözümleriyle bu ihtiyacı karşılıyor ve robotik uç bilişim ve hareket kontrolüne odaklanmaya devam ederek daha fazla endüstriyel müşteriye istikrarlı, verimli ve kolayca entegre edilebilen gömülü platformlar sunmaya devam edecek.
Şirketimiz ve ürünlerimizle ilgileniyorsanız yurtdışı temsilcimiz Robin ile iletişime geçmekten çekinmeyin.
Email: yang.chen@apuqi.com
WhatsApp: +86 18351628738
Gönderi zamanı: 28 Temmuz 2025