マイクロサービス設計パターンと例

ロボットアームが踊るのを見たことがありますか?ゴリゴリとパーツを動かすのではなく、本当にスムーズに手首をグルグル回して、羽根をそっとつまみ上げる感じです。この種の柔軟性の秘密は、多くの場合、サーボ モーターまたはステアリング ギアと呼ばれる小さなコンポーネントに隠されています。それらは関節の神経や筋肉のようなもので、機械に「どれだけ動かし、どこで止めるか」を指示します。

しかし、ここでトラブルがよく起こります。精巧な自動生産ラインを設計し、各サーボがバレリーナのように動くようにプログラムされていると想像してください。しかし、一時的に「回転とジャンプ」という新しい動作を追加する必要がある場合、または特定の「ダンサー」が突然別のグループに変更してパフォーマンスを行う必要がある場合、バックステージ全体が混乱しやすくなりますか?従来の制御方法は、すべての俳優をロープで縛り付けるようなものです。一度変わればすべてが変わり、一度止まればすべてが止まる。

このとき、システムをしっかりと束縛された全体として考えるのではなく、自由に組み合わせることができるダンス グループとして考えるという考え方を変えることができるかもしれません。これは、「マイクロサービス」設計パターンが機械制御の分野にもたらすことができるインスピレーションです。

マイクロサービス モデルとは具体的にどのようなものですか?

これは、回転を担当するサーボ モーターや掴みを担当するステアリング モジュールなど、主要な機械ユニットのそれぞれに独立した「小さな頭脳」を提供すると考えることができます。この小さな脳は自分自身の仕事だけに集中します。「30度回転」という指示を受け取ると、それを正確に実行します。位置に関するフィードバックが必要な場合は、すぐに報告します。隣のベルトコンベアが速いか遅いか、あるいは生産プロセス全体がどのように配置されているかは気にしません。外部との通信は、いくつかの明確な標準「通話回線」 (通常はネットワーク プロトコル) を通じてのみ行われます。

例を挙げれば分かりやすくなります。水平移動 (サーボ モーター A)、垂直持ち上げ (サーボ モーター B)、および端のつかみ (サーボ モーター C) という 3 つのコア アクションを持つ単純なピック アンド プレイス マニピュレーターがあるとします。従来のモノリシック アーキテクチャでは、これら 3 つの動作の制御ロジックは通常、全身に影響を与える巨大な中央プログラムに記述されます。

マイクロサービス設計を使用すると、次のことが可能になります。

• サービスA:「水平移動モーター」の管理のみを担当。それが公開するインターフェイスは次のとおりです移動先(位置)そしてgetCurrentPosition()。
• サービスB:「垂直昇降モーター」の管理のみを担当します。インターフェースは似ています。リフトまで(高さ)。
• サービスC：「掴み動作」のみを担当します。インターフェースは次のとおりです。グリップ（）そしてリリース（）。

このようにして、上位レベルのメイン制御プログラム (または別の調整サービス) がマニピュレータにアイテムを拾うように指示したい場合、長い低レベルのモーター ドライバー コードを記述する必要はありません。食べ物を注文するときのように、これら 3 つのサービスに明確な指示を順番に送信するだけです。「A、X 座標に移動してください」。 「Bさん、Yの高さまで降りてください」。 「Cさん、グラブを実行してください。」各サービスは個別にタスクを完了し、「完了」ステータスを返します。

これを行うことでどのようなメリットがあるのでしょうか?

それは回復力です。グラビング サーボ (サービス C) の圧力検出を一時的にアップグレードする必要がある場合は、そのアプレットを個別に更新できますが、水平移動およびリフティング サービスは通常どおり実行され続け、ローカルな変更によってシステム全体がシャットダウンされることはありません。それは、リハーサル全体を中断することなく、ダンスカンパニーで俳優を個別にトレーニングできるようなものです。

スケーラビリティです。将来、このロボット アームの端に回転する手首を追加したい場合、それは非常に簡単です。 「ローテーションサービスD」を追加し、既存のコマンドネットワークに接続するだけです。元のサービスを変更する必要はほとんどなく、アーキテクチャ全体をビルディングブロックのように成長させることができます。

繰り返しますが、明瞭さがあります。各サービスの責任範囲は非常に明確であり、問​​題は簡単に特定できます。うまく動けないからでしょうか？次に、サービス A のロジックとモーター フィードバックのチェックに重点を置きます。デバッグとメンテナンスに重点が置かれるようになり、干し草の山から針を探す必要はなくなりました。

もちろん、どのモデルも特効薬ではありません。システムを分割しすぎると、サービス間の通信の複雑さやネットワーク遅延が新たな課題となる可能性があります。重要なのは、適切なサービス境界を見つけることです。多くの場合、密接に適合する機械機能ユニットがサービスの候補となります。たとえば、複雑な多関節ステアリング ギア グループの場合、その内部調整は全体として機能するのにより適している可能性がありますが、外部インターフェイスは「特定の空間位置に到達する」ために単純化されます。

存在するキロパワー、私たちはこれらのアイデアを観察し、実践します。当社は、お客様向けのモーション コントロールを構想する際、個々のモーターやドライブを提供するだけでなく、将来的にこれらのハードウェア モジュールをより柔軟かつ堅牢に連携させる方法についても考慮します。マイクロサービスの設計哲学は、変化に適応しやすく、時の試練に耐えられる機械システムをお客様と協力して構築するのに役立ちます。

結局のところ、技術モデルの進化は、最終的には機械をより人間の想像力に沿ったものにすることです。各機械ユニットが明確で独立した「責任」を持つとき、システム全体はより大きな活力と可能性を獲得します。次回、機械装置の滑らかな動きを見るときは、その内部でエレガントで効率的なマイクロダイアログが行われているかもしれないことを考えてみてください。

2005年に設立され、キロパワーは、中国広東省東莞に本社を置く、コンパクトモーションユニットの専門メーカーです。モジュラードライブテクノロジーのイノベーションを活用し、キロパワー高性能モーター、高精度減速機、マルチプロトコル制御システムを統合し、効率的でカスタマイズされたスマート ドライブ システム ソリューションを提供します。 Kpower は、スマート ホーム システム、自動エレクトロニクス、ロボティクス、精密農業、ドローン、産業オートメーションなどのさまざまな分野をカバーする製品で、世界中の 500 を超える企業クライアントにプロフェッショナルなドライブ システム ソリューションを提供してきました。