远程控制技术的研究现状分析

基于网络的机器人的思想是由美国南加州大学Ken Goldberg于1994年首先提出的。其最初的构想是给公众提供可通过Internet访问的遥控机器人，让多个用户对其进行远程操作。他们建立了第一个基于web浏览器的网络控制机器人系统。操作者通过web浏览器登录到加州大学的Mercury Project主页，使用鼠标与键盘控制一台SCARA机器人在半圆形的沙堆中进行物品挖掘。同期，西澳大利亚大学的Kenneth Taylor也发布了一个可通过Internet访问，基于web的具有6个自由度的遥操作机械手臂。机器人可以根据远程用户发出的控制请求，来控制机械手搬运和搭建积木。

继上述应用之后，越来越多的科学家和研究机构投入到基于网络的机器人技术的研发工作中。英国Bradford大学工业技术系于1996年研制了可以通过Internet进行控制的天文望远镜。用户可以在线控制望远镜的角度和焦距，并将观测结果通过E-mail发送给用户。美国WilkeS大学的M.R.Stein也成功实现了将一台用于画图的PUMA760机器人与Internet连接，使用户可以在线画图。

基于Web的遥操作机器人系统现在被更多地应用在自主式移动机器人领域，它所具有的自主性和移动性的特点将在更大程度上满足人们对远程空间探索的要求。1998年，Carnegie Mellon大学研发的Xaiver是第一个可通过网络进行控制的自主移动机器人。在此项研究中，通过Internet可以控制移动机器人在楼内各个房间运动，完成传送文件的任务。

在目前众多的控制领域中，远程控制已经成为一种重要而便利的控制技术。互联网技术的迅速发展使社会经济结构和人们的生活方式发生了巨大的变化，同时也给新世纪的机器人研究和开发带来新的方向。到目前为止，互联网传输的信息只是人类视觉和听觉可以感知的文字、图像、声音等信息。如果把人类的动作行为转化为数字信号进行传输，互联网将成为人类动作行为的载体，从而可实现人类操作功能的延伸。(www.xing528.com)

近几年，服务机器人远程控制日益受到人们的重视。互联网与服务机器人的合成，为控制系统提出了一个新的思路。如网络医疗就是一个充满希望的发展领域。建立基于互联网的机器人远程控制平台，不仅可以使操作人员离开具有危险性的操作环境，避免造成人身伤害，同时还可顺应机器人所面临的日益复杂的应用环境，如星际考察、水下作业和活火山探测等极限工作。现在只要连上因特网并被授权，就可以控制远端的服务机器人来完成一定的任务。近年来，基于Internet的机器人远程控制得到了极大的发展并受到广泛的关注。1994年，KenGoldberg与MiCheal MaSha将一个简单的二连杆装置连入Internet，开创了网络机器人的新时代。随后众多机器人控制网站开通，形成了网络机器人控制的高潮。这些机器人远程控制系统一般是基于Internet的，比较著名的有澳大利亚的远程机器人、美国的Telegarden等。这种基于Internet的机器人控制提供了简单易用的控制界面，访问者只需要通过浏览器上网，利用鼠标点击，即可轻松地控制机器人。现在普通大众也可以很容易地控制机器人来完成作业了，这对机器人的普及宣传起了很大的推动作用，也开辟了机器人远程控制的新理念。机器人远程控制有着广阔的应用前景。它可应用于太空探险、水下作业、危险地带作业、网络医疗等重要领域。在太空探险领域，美国的火星登陆车是一个成功的应用，而且就目前来讲无人探险器仍是太空探险的主要设备。1984年，从匹兹堡到底特律的网络手术演示实验取得了成功，引起了巨大轰动，网络医疗成为备受关注的行业。从目前来看，服务机器人远程控制越来越显示出它的应用价值，它已被应用到远程教育、医疗卫生、网上娱乐等日常领域。相信随着机器人技术和互联网技术的发展和机器人使用的普及化，服务机器人远程控制必将得到更加广泛的应用。

尽管我国在服务机器人远程控制领域与国外相比起步较晚，但全国各个高校和科研机构已经开展了这方面的研究工作，并取得了一定的成绩。清华大学开发的基于视觉临场感的机器人远程控制系统，既可通过人机交互协调控制实现对机器人的监控和远程控制，又允许机器人基于传感器对高层控制规划进行修正，实现局部自主行为控制；中科院沈阳自动化研究所研制了主从异构的监控远程控制系统；哈尔滨工业大学开发了空间机器人共享系统；北京航空航天大学开发了基于Internet的远程控制系统；南开大学开发了基于互联网主从式远程控制平台；上海交通大学开发了基于web的机器人远程控制系统；国防科技大学研制了基于VR技术的监控式大时延机器人系统；华南理工大学开发了基于国际互联网的机器人实时跟踪系统；东南大学开发了力觉临场感远程控制系统，等等。

据中国海军总医院报告，这家医院医用机器人在手术室成功地为患者实施脑外科手术，而对机器人发出命令的专家却在千米之遥的另一座大楼指挥手术的每一个步骤。这是中国首次成功利用机器人进行远程脑外科手术。这例手术使用的是中国海军总医院和北京航空航天大学共同开发的远程控制医用机器人系统，利用互联网和机器人为患者实施手术，在中国尚属首次。远程手术实施前，医学专家通过电脑网络接收从手术室里传输过来的图文信息，分析病人CT影像，然后做出手术规划。接下来，再用鼠标遥控远在手术室的机器人实施手术。机器人根据专家指令，自动搜索手术部位，并迅速锁定穿刺路径，完成摄取病变组织工作。