Αξιοποίηση cyber-physical microservices σε συστήματα IoT

• Κύριος συγγραφέας: Δημητρίου, Σπυρίδων
• Άλλοι συγγραφείς: Dimitriou, Spyridon
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2022
• Θέματα: Κυβερνοφυσικά συστήματα; Μικρο-υπηρεσίες; Διαδίκτυο των Αντικειμένων; Συστήματα συναρμολόγησης; Ρομποτικοί βραχίονες; Cyber-physical systems; Microservices; Internet of Things (IoT); Assembly systems; Robotic arms

Το Internet of Things (IoT) αφορά την διασύνδεση συσκευών που παραδοσιακά δεν διασυνδέονταν, όπως ένα ρολόι που πλέον μπορεί να καταγράφει την ποιότητα του ύπνου και συνδέεται με ένα smartphone ή την παρακολούθηση του στόλου οχημάτων μιας επιχείρησης για τη βελτίωση της απόδοσής του. Η εδραίωση του IoT σηματοδοτεί κατά πολλούς την έναρξη της 4ης Βιομηχανικής Επανάστασης καθώς προσφέρει μια καινοτόμα και αποδοτική προσέγγιση στον σχεδιασμό λύσεων για υπάρχοντα ηλεκτρονικά συστήματα και συστήματα που μετατρέπονται σε ηλεκτρονικά. Ο έλεγχος των συσκευών δεν αφορά μόνο τις αποκλειστικά ψηφιακές συσκευές, όπως το καταγραφικό σύστημα ασφαλείας μιας επιχείρησης αλλά και συσκευές που επιτελούν φυσικό έργο, όπως ένας ρομποτικός βραχίονας, για αυτό και ο έλεγχος αυτός ονομάζεται κυβερνοφυσικός (Cyber-Physical). Ταυτόχρονα, η υπηρεσιοκεντρική (Service Oriented) προσέγγιση είναι ένα μοντέλο σχεδιασμού λογισμικού που παρέχει ευχρηστία, κατανόηση και δυνατότητες συντήρησης και αποδεικνύεται κατάλληλο για την ανάπτυξη ενός IoT συστήματος. Συνδυάζοντας το IoT με την υπηρεσιοκεντρική προσέγγιση πετυχαίνεται ένα Cyber-Physical Service Oriented σύστημα με τα θετικά στοιχεία και των δύο τεχνολογιών. Στην εργασία αυτή μελετήθηκαν τεχνολογίες IoT και η υπηρεσιοκεντρική προσέγγιση για την αξιοποίησή τους σε συστήματα συναρμολόγησης. Υλοποιήθηκαν πρωτογενή Cyber-Physical Microservices που ελέγχουν τα μέρη του συστήματος συναρμολόγησης και σύνθετα Cyber-Physical Microservices που χρησιμοποιούν τα πρωτογενή για να παράσχουν πιο περίπλοκες λειτουργίες. Οι υπηρεσίες αυτές εξάγονται στο δίκτυο μέσω HTTP πρωτοκόλλου, που αποτελεί το Rest API της υποδομής. Χρησιμοποιώντας αυτό το API, μπορεί κανείς να αξιοποιήσει την υποδομή είτε ενορχηστρώνοντας τις υπηρεσίες (service orchestration) είτε αναπτύσσοντας μια χορογραφία υπηρεσιών (service choreography) για να κατασκευαστεί ένα σύστημα συναρμολόγησης. Στο test-bed που κατασκευάστηκε επιλέχθηκε η μελέτη περίπτωσης συναρμολόγησης μιας καρέκλας γραφείου GREGOR για να κατασκευαστεί η υποδομή για το σύστημα GREGOR Office Chair Assembly System (GOCAS). Το σύστημα αποτελείται από τρεις ρομποτικούς βραχίονες και δυο τράπεζες εργασίας, όπου ο ρομποτικός βραχίονας είναι το Dobot Magician. Οι βραχίονες αναβαθμίστηκαν χρησιμοποιώντας υπολογιστές ελέγχου που εκτελούν Cyber-Physical Microservices διαθέσιμα μέσω HTTP, όπως επίσης υλοποιήθηκαν Cyber-Physical Microservices και για τις τράπεζες εργασίας. Τέλος υλοποιήθηκε η σύνθεση ενορχήστρωσης των υπηρεσιών για τη συναρμολόγηση μιας καρέκλας GREGOR και παρουσιάζονται δυο συστήματα που κατασκευάστηκαν χρησιμοποιώντας την υποδομή της εργασίας.