백서에서는 소프트웨어로 로봇 지터를 줄여 산업 생산성을 높이는 방법을 설명합니다. 출처: BlackBerry QNX
로봇은 조립, 용접, 자재 취급과 같은 제조 애플리케이션을 위해 정확하게 동기화되어야 합니다. BlackBerry QNX는 최근 “로봇 정밀도 최적화: 고급 기반 소프트웨어 솔루션으로 실시간 성능 향상”에 대한 백서를 발표했습니다.
그만큼 문서 고속 로봇 모션에서 지터를 줄이는 방법에 대한 지침을 제조업체에 제공합니다. 그렇지 않으면 정렬되지 않은 구성 요소, 결함이 있는 제품 및 처리량과 효율성이 감소할 수 있다고 말했습니다. 회사.
1980년에 설립된 QNX는 상용 운영 체제, 하이퍼바이저, 개발 도구, 중요 임베디드 시스템에 대한 지원 및 서비스를 제공합니다. 다음에 의해 인수됨 블랙베리 2010년 캐나다 오타와에 본사를 둔 이 사업부는 항공우주 및 방위, 자동차, 중장비, 산업용 제어장치, 의료 등을 포함한 산업에 서비스를 제공합니다. 로봇공학.
BlackBerry QNX가 백서의 목적을 설명합니다.
루아이 압델카데르QNX의 수석 제품 관리자는 백서에 대한 다음 질문에 답했습니다. 로봇 리포트:
이 백서의 타겟 독자층은 누구입니까?
압델카데르: QNX 백서의 목적은 자동 가이드 차량에 들어가는 소프트웨어 구축을 담당하는 사람들에게 조언과 정보를 제공하는 것입니다.AGV), 자율 주행 로봇(AMRs), 로봇 모션 컨트롤러. [They’re also responsible for] 로봇용 티치 펜던트 제어데이터 수집 및 처리, 매핑, 이미지 분석, 경로 계획, 장애물 회피 및 자율성.
예를 들어, 소프트웨어 엔지니어, 개발자 및 리더, 제품/프로그램 관리자, 그리고 기타 기술적, 비기술적 대상에게 적합합니다.
로봇공학에서 지터와 지연을 완화하기 위한 기존 접근 방식은 무엇이며, 어떤 면에서 부족한가요?
압델카데르: 완전 또는 부분 자율 시스템에 대한 요구가 증가함에 따라 소프트웨어 스택은 이러한 시스템의 중심이 되며, 따라서 더욱 기능이 풍부하고 복잡해집니다. 이러한 시스템은 안전-중요하고 매우 안정적이고 결정론적인 동작이 요구되므로 “하드” 실시간 요구 사항이 널리 퍼집니다.
Linux와 같은 범용 운영 체제의 한계는 안전 인증이 부족하고 실시간 동작이 엄격하다는 점 때문에 더욱 두드러집니다.
“소프트” 실시간 동작이 있는 범용 OS에서 하드 실시간 OS(RTOS)로 전환하는 것이 합리적인 데에는 여러 가지 이유가 있습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.
- 결정론 및 타이밍 보장 – 하드 RTOS는 응답 시간과 실행 마감일을 엄격하게 보장합니다.
- 복잡성 관리 – 로봇의 소프트웨어가 더욱 복잡해짐에 따라 OS가 혼합 중요도 작업을 처리할 수 있는지 확인하는 것이 필수적입니다. Hard RTOS에는 설계자가 동일한 스택에서 혼합 중요도 소프트웨어를 사용할 수 있도록 하는 기능과 역량이 있으며, 시스템 배포 중에 발생할 수 있는 오류나 안전/보안 관련 이벤트의 경우 교차 오염을 방지하기 위해 적절한 분리가 제공되도록 합니다.
- 안전 – 하드 RTOS는 안전 및 미션 크리티컬 시스템에서 활용되기 때문에 안전 및 보안 기능이 내장되어 있습니다. 그리고 QNX가 제공하는 것과 같은 일부 하드 RTOS는 안전 기능과 성능뿐만 아니라 산업 자동화를 포함한 특정 환경에 필요한 안전 인증도 제공합니다.
- 내결함성과 안정성 – 안전이 중요한 애플리케이션의 경우, 예: 협동 로봇 응용 프로그램 및 외과의 로봇, 내결함성 및 안정성이 가장 중요합니다. 하드 RTOS는 종종 높은 평균 고장 간격과 하드웨어 고장 또는 예상치 못한 이벤트가 발생하더라도 오류를 처리하고 지속적인 작동을 보장하는 메커니즘을 갖추고 매우 견고하도록 설계됩니다. 커널과 OS 서비스가 분리된 마이크로커널 아키텍처 설계에서 특히 효과적입니다. 이렇게 하면 OS 서비스가 실패해도 커널을 오염시키지 않고 영향을 받거나 충돌하지 않아 시스템이 다운될 수 있습니다.
“소프트”, “확고한”, “하드” 접근 방식에 대한 실시간 운영 체제의 몇 가지 예는 무엇입니까?
압델카데르: 하드 실시간 동작에서는 보장된 응답 시간이 있는 엄격한 시간 제약이 예상됩니다. 마감일을 놓치는 것은 선택 사항이 아니며, 특히 안전이 매우 중요한 애플리케이션에서는 그 결과가 재앙에 불과하기 때문입니다.
예를 들어, 교통량이 많은 창고를 탐색하는 AMR을 생각해 보세요. 장애물에 대응하고 방향을 바꾸는 능력에 지연이 있으면 충돌로 이어질 수 있으며, 잠재적으로 물품이 손상되고 인력에 안전 위험이 발생할 수 있습니다.
소프트 실시간 동작은 시스템의 운영이 특정 타이밍 요구 사항을 충족하지 못하면 저하되는 유연성을 도입합니다. 이러한 시스템은 마감일을 맞추는 것을 목표로 하지만, 가끔은 재앙적인 결과 없이 사소한 편차를 허용할 수 있습니다.
산업 현장에서 비전 검사 시스템이 여기서 역할을 합니다. 이러한 시스템은 제조된 제품의 품질과 정확성을 보장하는데, 검사의 사소한 지연이 생산 효율성에 영향을 미칠 수는 있지만 심각한 결과를 초래하지는 않습니다.
Firm 실시간 동작은 Soft 실시간 동작과 유사하지만 약간의 차이가 있습니다. 마감일 이후에 도착한 데이터는 종종 무효로 간주됩니다. 로봇공학의 대표적인 예는 자동화입니다. 3D 프린팅 시스템.
적층 제조에서 레이어가 정확히 제 시간에 증착되지 않으면 최종 제품에 결함이 발생할 수 있습니다. 사소한 편차는 치명적이지 않을 수 있지만 인쇄된 부품이 거부되어 생산 효율성과 폐기물에 해를 끼칠 수 있습니다.
우리는 그것을 들었습니다 인공지능 로봇 반응에 대한 결정론적이고 엄격한 접근 방식에서 벗어날 수 있습니다. 그게 사실인가요?
압델카데르: 로봇 시스템에서 낮은 지연 시간과 지터는 AI와 비AI 애플리케이션 모두에 필수적인 구성 요소입니다. 로봇 애플리케이션에서 실시간 제어는 안전하고 결정론적인 작동을 보장하기 위해 낮은 지연 시간(최소한의 처리 지연)과 낮은 지터(타이밍의 일관성)를 계속 요구할 것입니다.
결정론은 센서 입력이나 환경 변화에 대한 반응이 예측 가능하고 지정된 시간 내에 발생하도록 보장합니다. AI 모델이 컴퓨팅 리소스가 제한된 기기의 엣지에 배포되는 경우, 결정론적 처리도 리소스 활용을 최적화하고 예측할 수 없는 지연 없이 적시에 응답하는 데 도움이 될 수 있습니다.
RTOS는 로봇의 신뢰성을 향상시킬 것을 약속합니다
QNX는 어떻게 안정성을 개선할 수 있을까요? 안전? 구성 요소를 다시 시작하는 동안 여러 시스템이 필요합니까?
BlackBerry는 최적화를 위해 QNX 마이크로커널을 설계했습니다.
압델카데르: QNX RTOS는 고유한 보안, 안전성 및 신뢰성으로 유명한 마이크로커널 아키텍처로 구축된 하드 실시간 OS입니다. 이 아키텍처는 OS의 가장 중요한 구성 요소인 커널을 자체 메모리 공간에서 격리하고 시스템 서비스를 커널 외부의 자체 메모리 공간에서 운영하여 OS 내에서 추가적인 격리 및 안전성 장벽을 제공합니다.
QNX는 복잡성과 잠재적인 실패 지점을 줄임으로써 결함 주입 테스트 및 공식 방법을 포함한 엄격한 테스트를 통해 철저한 검증을 용이하게 합니다. 개별 구성 요소 내의 결함은 포함되므로 시스템 전체에 영향을 미치거나 종료하지 않고도 동적 재시작이 가능합니다.
“보안 없이는 안전도 없다”는 격언이 적용되는 안전이 중요한 임베디드 시스템에서 마이크로커널의 작은 풋프린트는 보안 관행을 강화하고 특권 액세스를 제한합니다. 게다가 모듈식 설계로 특정 애플리케이션 요구 사항에 맞게 사용자 정의가 가능하므로 QNX는 견고한 안전과 신뢰성을 우선시하는 로봇 시스템에 이상적인 선택입니다.
이 RTOS에 추가가 필요합니까? 힘 또는 감지? 최소 요구 사항이 있나요? 얼마나 견고해야 하나요?
압델카데르: QNX RTOS는 Intel x86 또는 ARMv8 또는 ARMv9 프로세서에서 실행되는 메모리 관리 장치가 있는 마이크로프로세서에서 발견됩니다. QNX의 크기를 Linux와 비교할 때, 커널의 소프트웨어 코드 줄 수는 상당히 적습니다.
결과적으로 일반적으로 커널을 운영하고 효율적으로 불러오는 데 필요한 메모리와 처리 능력이 줄어들고 실시간 애플리케이션에 예측 가능성과 일관된 동작이 필요한 경우 성능이 향상되는 이점이 있습니다.
더 작은 커널 코드베이스로 인해 잠재적인 취약성 지점이 더 적고 더 작다는 것을 의미합니다. 커널은 OS의 가장 중요한 구성 요소이므로 시스템의 견고성과 안정성을 향상시키는 데 도움이 됩니다.
전 세계 수많은 애플리케이션에서 시간 테스트를 거쳤으며 일반적으로 QNX가 원자력 발전소나 해양 부표와 같은 느린 속도의 환경부터 빠른 속도의 환경까지 애플리케이션에 배포되는 것을 볼 수 있습니다. 산업용 로봇 그리고 자동차.
QNX는 다른 시스템과 통합할 수 있습니다
QNX 아키텍처는 연결성에 의존합니까? 구름, 차량 관리자또는 다른 로봇? 그들과 함께 사용할 수 있나요?
압델카데르: QNX 아키텍처 자체는 주로 신뢰성, 안전성, 보안이 우선인 임베디드 시스템 및 실시간 애플리케이션을 위해 설계되었습니다. 클라우드 연결 또는 차량 관리 시스템과 독립적으로 작동합니다.
QNX 자체는 기본 제공 클라우드 연결 기능을 제공하지 않지만 클라우드 서비스, 차량 관리 시스템 또는 추가 소프트웨어 계층과 통합할 수 있습니다. 개발자는 다음과 같은 미들웨어로 클라우드 연결을 구현할 수 있습니다. 로오스 또는 MQTT나 OPC UA와 같은 통신 프로토콜을 지원하는 애플리케이션입니다.
이 프로세스를 통해 QNX 기반 장치는 클라우드 서비스와 상호 작용하여 데이터 저장, 원격 모니터링, 디지털 트위닝 등을 수행할 수 있습니다.
QNX는 또한 장치 추적, 원격 측정 데이터 수집 및 차량 최적화와 같은 작업을 처리하는 소프트웨어 애플리케이션을 통해 차량 관리 시스템에 통합될 수 있습니다. 이 통합에는 QNX 장치와 통신하는 소프트웨어 구성 요소를 개발하는 것이 포함됩니다.
로봇 간 통신과 관련하여 QNX를 사용하는 로봇은 TCP/IP와 같은 표준 통신 프로토콜을 사용하여 효과적으로 협업하고, 데이터를 공유하고, 작업을 조정할 수 있습니다.
로봇 개발자와 공급업체는 이러한 시스템을 자사 제품에 통합하는 데 대해 무엇을 알아야 합니까? 그들 측에서 얼마나 많은 작업이 필요합니까?
압델카데르: QNX는 POSIX 호환 RTOS를 제공하여 Linux와 같은 POSIX 호환 OS에 익숙한 사람들의 개발을 간소화합니다. 이러한 계산 가능성은 개발자가 기존 지식과 도구를 사용하여 통합 프로세스를 간소화할 수 있음을 의미합니다.
또한 QNX는 QNX OS와 QNX 하이퍼바이저와 같은 안전 인증 제품을 모두 제공합니다. RTOS는 안전이 중요한 애플리케이션에 대한 결정적 동작을 보장하는 반면, 하이퍼바이저는 하드웨어를 하나로 통합할 수 있도록 합니다. 시스템온칩(SoC) 소프트웨어를 통해 개발자는 동일한 플랫폼에서 안전 및 비안전 애플리케이션을 구축할 수 있습니다.
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