摘 要：將Internet與機(jī)器人連接起來，能夠在不受地域限制的情況下，運(yùn)用通過瀏覽器訪問機(jī)器人，最終實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制與監(jiān)控機(jī)器人，乃是一種低成本的遙控操作機(jī)器人的技術(shù)形式。本文從多方面分析了系統(tǒng)當(dāng)中的一些關(guān)鍵技術(shù)，并指出了具體的解決思路，最后探討了此技術(shù)今后的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：Internet；機(jī)器人；控制技術(shù)；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.14.114

機(jī)器人憑借靈活性好、可改善勞動(dòng)條件、改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量及提升生產(chǎn)率鞥優(yōu)點(diǎn)，在多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但當(dāng)前諸多機(jī)器人所具有的靈活性，僅單純性的體現(xiàn)在能夠反復(fù)編程上，具有相對(duì)固定的工作環(huán)境。為了獲取更大獨(dú)立性，人們對(duì)機(jī)器人的智能化與靈活性提出了更高的要求，要求機(jī)器人能在特定區(qū)域內(nèi)安全運(yùn)動(dòng)，完成指定的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人環(huán)境適應(yīng)能力的增強(qiáng)。將Internet與機(jī)器人相連接，人們能夠遠(yuǎn)程指導(dǎo)機(jī)器人作業(yè)，并對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而在實(shí)際作業(yè)中能夠?qū)⑷说闹腔廴谌?，使機(jī)器人能夠更好的完成更多原本無法完整的工作。

1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

一臺(tái)計(jì)算機(jī)便可完成機(jī)器人控制、圖像采集與處理及Web服務(wù)。圖像服務(wù)器能夠?qū)C(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，然后將所得圖像進(jìn)行壓縮，向遠(yuǎn)程PC傳遞。JPEG、GIF為最為常用的圖像格式。為了能夠得到現(xiàn)場(chǎng)機(jī)器人的比較完整的信息，通常需要安裝諸多攝像機(jī)；為了提升網(wǎng)絡(luò)傳輸效率，減少網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷，圖像服務(wù)器能夠有針對(duì)性的選取圖像，僅將部分比較重要位置的圖像信息向遠(yuǎn)程PC端傳送。機(jī)器人對(duì)服務(wù)器進(jìn)行控制，主要能夠?qū)崿F(xiàn)兩大功能，其一，將諸如關(guān)節(jié)位置及各種傳感器信息等機(jī)器人狀態(tài)信息，向遠(yuǎn)程PC傳遞；其二，接受遠(yuǎn)程PC的命令，以此命令為基礎(chǔ)，另基于機(jī)器人當(dāng)前狀態(tài)，進(jìn)行軌跡規(guī)劃與開展任務(wù)，然后轉(zhuǎn)化命令，使之成為機(jī)器人的控制指令。HTTP服務(wù)器結(jié)合Internet信息服務(wù)控制軟件，執(zhí)行Internet命令解釋與遠(yuǎn)程注冊(cè)服務(wù)；對(duì)于HTTP服務(wù)器來講，其除了能夠確認(rèn)身份之外，還能訪問權(quán)限設(shè)置，無論何時(shí)，僅有唯一用戶能夠得到對(duì)機(jī)器人的控制權(quán)，當(dāng)某一用戶獲得控制權(quán)之后，對(duì)于其他用戶而言，能夠通過注冊(cè)的方式，獲取觀看機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的權(quán)利。針對(duì)信息服務(wù)器來講，其能夠與機(jī)器人控制服務(wù)器及圖像服務(wù)器之間開展數(shù)據(jù)交換。

2 系統(tǒng)當(dāng)中核心技術(shù)及解決路徑

以Internet為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)程控制機(jī)器人相比于傳統(tǒng)的機(jī)器人控制技術(shù)，存在些許關(guān)鍵技術(shù)問題有待解決，如：（1）大的不確定性時(shí)延間題。在整個(gè)Internet鏈路上，有諸多節(jié)點(diǎn)，各節(jié)點(diǎn)有著大致相同的路由策略、數(shù)據(jù)包調(diào)度及吞吐量，命令發(fā)自于遠(yuǎn)程操作者，然后由機(jī)器人最終接收命令，在此期間，需經(jīng)諸多節(jié)點(diǎn)，勢(shì)必會(huì)造成傳輸時(shí)延，且因選擇路由存在差異，網(wǎng)絡(luò)中有諸多使用者，這便造成此種時(shí)延存在某種不確定性。利用Internet對(duì)機(jī)器人施加控制，此類智能化設(shè)備與利用Internet控制開關(guān)燈、咖啡機(jī)等相比，存在著較大差異，需要傳輸信號(hào)時(shí)刻處于穩(wěn)定狀態(tài)。在此，提出了兩個(gè)解決路徑：其一，定義一個(gè)時(shí)延的上界Ts，此在實(shí)踐應(yīng)用當(dāng)中乃是可行的，尤其時(shí)延不確定，但是從為有界的。設(shè)定機(jī)器人的采樣周期T，于機(jī)器人控制器當(dāng)中，定義n=Ts/T各單元的現(xiàn)今先出雙端口緩沖區(qū)，機(jī)器人總把Sk+1的內(nèi)容當(dāng)作當(dāng)前運(yùn)動(dòng)的給定值Sd，對(duì)于新指令而言，則將其放置于緩沖器的左端，機(jī)器人各采樣周期均選擇一條指令，每取一條指令，那么緩沖區(qū)內(nèi)容便會(huì)向右移動(dòng)，前進(jìn)一個(gè)單元。因存在n個(gè)單元緩沖區(qū)，即便存在n步時(shí)延，機(jī)器人仍能夠得到給定值，不會(huì)出現(xiàn)失控狀況。其二，運(yùn)用延遲檢測(cè)軟件，將系統(tǒng)的延遲分布情況測(cè)出來，然后經(jīng)細(xì)致分析，得到延遲的概率分布情況，把模型向隨機(jī)模型轉(zhuǎn)化。對(duì)于此模型，可選用隨機(jī)最優(yōu)控制方法，達(dá)到穩(wěn)定控制系統(tǒng)概率的目的。（2）當(dāng)數(shù)據(jù)包通過節(jié)點(diǎn)時(shí)，如若節(jié)點(diǎn)存在過大的負(fù)載，那么節(jié)點(diǎn)便有可能將一些數(shù)據(jù)包拋棄；在Internet鏈路上，還會(huì)出現(xiàn)非正常連接中斷狀況，上述兩狀況，均會(huì)造成數(shù)據(jù)包丟失。針對(duì)數(shù)據(jù)包丟失來講，其乃為一種非正常情況，傳統(tǒng)方法即為重發(fā)數(shù)據(jù)包，此方法對(duì)于以Internet為基礎(chǔ)的控制不太適用，至此，有研究選用了n步預(yù)測(cè)技術(shù)，但其需要遠(yuǎn)程與現(xiàn)場(chǎng)的系統(tǒng)化數(shù)學(xué)模型。至此，可通過提升機(jī)器人局部自主性，以此促進(jìn)數(shù)據(jù)包丟失對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)所造成影響的減少，此外，機(jī)器人還需擁有局部自主性，以此來保障非正常狀況下自主、安全的運(yùn)動(dòng)。

3 應(yīng)用前景

當(dāng)前，以Internet為基礎(chǔ)的機(jī)器人控制系統(tǒng)，已經(jīng)取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，在實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，在不久的將來，以Internet為基礎(chǔ)對(duì)機(jī)器人施加控制能夠使機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域得到大范圍的擴(kuò)寬，擁有廣闊的應(yīng)用前景。（1）可促進(jìn)新型海洋機(jī)器人、空間機(jī)器人及井下機(jī)器人的研究與開發(fā)。在以Internet為基礎(chǔ)的機(jī)器人控制系統(tǒng)當(dāng)中，人乃是整個(gè)控制系統(tǒng)當(dāng)中的核心部分，要重點(diǎn)考慮人的行為。諸如海洋探索這種非結(jié)構(gòu)化環(huán)境當(dāng)中的作業(yè)，通過將人的智慧融入其中，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)可依賴性的增加。（2）遠(yuǎn)程監(jiān)視與探測(cè)。比如放射性環(huán)境，人不宜到現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，可運(yùn)用多臺(tái)移動(dòng)機(jī)器人來作業(yè)，將圖像攝像機(jī)等設(shè)備安裝在移動(dòng)機(jī)器人上。運(yùn)用Internet對(duì)移動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行控制，為其提供作業(yè)指導(dǎo)與導(dǎo)航，且從中實(shí)時(shí)獲取現(xiàn)場(chǎng)信息。（3）以Internet為基礎(chǔ)的機(jī)器人控制技術(shù)，能夠像諸如遠(yuǎn)程示教、維護(hù)、診斷及遠(yuǎn)程制造等領(lǐng)域延伸，可從中獲取更大的經(jīng)濟(jì)效益。

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作者簡(jiǎn)介：路攀（1994-），男，湖北漢川人，本科。