서보 모터가 마이크로서비스를 만났을 때: 편안한 gRPC 연결 여정

이 시나리오를 상상해보세요. 로봇 팔 세트를 디버깅하는 데 며칠이 걸렸습니다. 각 관절의 서보는 매우 정확하게 조정되었으며 하드웨어도 완벽했습니다. 하지만 더 높은 수준의 제어 시스템과 대화하려고 하면 상황이 까다로워지기 시작합니다. 데이터 지연, 프로토콜 불일치, 실시간 명령 패킷 손실...조금 익숙한 느낌이 드시나요?

물리적 세계의 이러한 "근육"을 디지털 두뇌에 실제로 연결하는 방법에 대해 이야기해 보겠습니다.

기존 연결 방식이 왜 그렇게 골치 아픈가요?

이전 접근 방식은 많은 사용자 정의 직렬 포트 프로토콜을 사용하거나 TCP에서 일련의 메시지 형식을 캡슐화하는 것이었습니다. 달릴 수 없는 것이 아니라, 그것을 유지하는 것은 줄타기를 하는 것과 같다는 것입니다. 모터가 추가될 때마다 드라이브 로직을 다시 작성해야 합니다. 제어가 변경되면 전체 통신 계층을 이동해야 할 수도 있습니다.

실시간은 말할 것도 없고요. 기계적 제어는 수백 밀리초의 네트워크 지연을 기다릴 수 없습니다. 명령이 늦게 도착하면 작업이 중단됩니다. 서보 위치 피드백도 꾸준히 서버로 다시 흘러야 합니다. 그렇지 않으면 피드백이 어디로 가는지 누가 알겠습니까?

이때 누군가가 마이크로서비스 아키텍처를 생각했습니다. 즉, 제어 로직을 각각 하나의 부분을 담당하는 독립적인 소규모 서비스로 분할하고 유연하게 배포 및 확장하는 것입니다. 아이디어는 훌륭하지만 이러한 서비스가 하드웨어와 안정적이고 빠르게 통신하도록 하려면 어떻게 해야 할까요?

gRPC 출시: 전화 통화처럼 모터 제어

gRPC는 새로운 개념은 아니지만 산업용 마이크로서비스에 뭔가 다른 것을 제공합니다.

"약속을 잡기 위한 전화"라고 생각하시면 됩니다. 양쪽 끝은 말하고 싶은 내용(예: "위치 설정", "읽기 속도")을 미리 정의한 다음 이 규칙 집합을 사용하여 직접 통신합니다. 바이너리 전송은 JSON과 같은 텍스트 프로토콜보다 훨씬 빠릅니다. HTTP/2를 기반으로 하며 다중화를 지원합니다. 하나의 연결에서 여러 명령 스트림을 동시에 실행할 수 있습니다.

서보 모터와 같은 장비의 경우 이는 실시간으로 위치 명령을 보내고 동시에 피드백 데이터를 받을 수 있음을 의미합니다. 양방향 스트리밍은 현장에서 직접 매개변수를 조정하는 것만큼 자연스럽습니다.

직접 연결: 아이디어에서 신호까지

구체적으로 어떻게 해야 할까요? 생각보다 복잡하지 않습니다.

첫 번째 단계는 "전화번호부"를 정의하는 것입니다. 즉, 프로토 파일입니다. 여기에는 서비스 인터페이스(예: SetPosition 및 GetStatus와 같은 메서드가 포함된 MotorControl 서비스)를 명확하게 기록할 수 있습니다. 각 메서드에 필요한 매개 변수와 반환되는 구조는 흑백으로 기록됩니다. 그런 다음 이 정의는 서버측 프레임워크 코드와 클라이언트측 호출 코드를 모두 생성할 수 있습니다.

두 번째 단계는 서버가 "말하게" 하는 것입니다. 마이크로서비스에 정의된 인터페이스를 구현합니다. SetPosition 호출을 받으면 이를 실제 위치로 보냅니다.kpower서보 드라이브가 명령을 내립니다. 모터에서 반환된 인코더 데이터, 전류, 온도 및 기타 정보는 구조화된 메시지로 구성되어 gRPC 스트리밍을 통해 또는 한 번에 호출자에게 반환될 수도 있습니다.

세 번째 단계는 고객이 "전화 걸기"입니다. 제어, 인간-기계 인터페이스 또는 기타 서비스를 통해 로컬 기능을 호출하는 것처럼 원격으로 모터 동작을 요청하거나 상태를 쿼리할 수 있습니다. 기존의 엄격한 계약 정의로 인해 어느 당사자도 서로의 의미를 오해하지 않을 것입니다.

원래 곳곳에 분산되어 있던 하드웨어 액세스 로직이 이제는 명확하게 정의된 마이크로서비스로 통합된 것을 확인할 수 있습니다. 다른 부분은 업무에만 신경 쓰면 되며 모터가 연결되는 특정 전선을 알 필요는 없습니다.

실제로 마주하게 될 작은 파도들

물론 현실 세계는 결코 직선이 아니다. 네트워크에 지터가 발생할 수 있으며 하드웨어가 일시적으로 응답하지 않을 수 있습니다. 다행히 gRPC에는 재시도, 기한, 인터셉터 및 기타 메커니즘이 내장되어 있습니다. 500밀리초 이내에 응답이 수신되지 않으면 자동으로 재시도하도록 명령을 설정하거나 특정 쿼리 작업이 20밀리초 이내에 완료되도록 설정할 수 있습니다.

어떤 사람들은 왜 MQTT나 기존 REST를 사용하면 안 되는지 묻습니다. 그것은 당신이 원하는 것에 달려 있습니다. 엄격한 구조 정의, 고성능 양방향 실시간 통신이 필요하고 오류를 줄이기 위해 인터페이스 정의에서 강력한 형식의 코드를 자동으로 생성하려는 경우 gRPC가 주는 상쾌한 느낌은 분명합니다. 이는 모듈식 프로그래밍만큼 소프트웨어와 하드웨어 사이의 경계를 명확하게 만듭니다.

모든 것이 준비되면

이러한 연결을 완료하면 멋진 느낌을 갖게 될 것입니다. 차가운 금속 및 플라스틱 로봇 팔이 디지털 시스템에서 실제로 유연하게 호출할 수 있는 "객체"가 된 것 같습니다. gRPC를 지원하는 모든 프로그래밍 언어를 사용하여 명령을 내릴 수 있고 제어 로직을 쉽게 A/B 테스트할 수 있으며 종료하지 않고도 서보 매개변수를 업데이트할 수 있습니다.

하드웨어는 더 이상 섬이 아닙니다. 이는 전체 소프트웨어 생태계에 원활하게 통합됩니다.

이것은 아마도 기술이 가져온 작은 로맨스일 것입니다. 겉보기에는 서로 관련없어 보이는 두 세계가 동일한 언어로 원활하게 소통할 수 있게 해주는 것입니다. 그리고 당신이 해야 할 일은 올바른 도구를 선택하고 그들 사이의 첫 인사말을 정의하는 것뿐입니다.

2005년에 설립되었으며,kpower는 중국 광둥성 둥관에 본사를 둔 전문 컴팩트 모션 유닛 제조업체에 전념해 왔습니다. 모듈식 드라이브 기술의 혁신을 활용하여,kpower고성능 모터, 정밀 감속기, 멀티 프로토콜 제어 시스템을 통합하여 효율적이고 맞춤형 스마트 드라이브 시스템 솔루션을 제공합니다. Kpower는 스마트 홈 시스템, 자동 전자 장치, 로봇 공학, 정밀 농업, 드론 및 산업 자동화 등 다양한 분야를 포괄하는 제품을 통해 전 세계 500개 이상의 기업 고객에게 전문 드라이브 시스템 솔루션을 제공해 왔습니다.