摘 要：將Internet與機器人連接起來，能夠在不受地域限制的情況下，運用通過瀏覽器訪問機器人，最終實現(xiàn)遠程控制與監(jiān)控機器人，乃是一種低成本的遙控操作機器人的技術(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；機器人；控制技術(shù)；應(yīng)用

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

機器人憑借靈活性好、可改善勞動條件、改進產(chǎn)品質(zhì)量及提升生產(chǎn)率鞥優(yōu)點，在多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但當(dāng)前諸多機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，具有相對固定的工作環(huán)境。為了獲取更大獨立性，人們對機器人的智能化與靈活性提出了更高的要求，要求機器人能在特定區(qū)域內(nèi)安全運動，完成指定的任務(wù)，實現(xiàn)機器人環(huán)境適應(yīng)能力的增強。將Internet與機器人相連接，人們能夠遠程指導(dǎo)機器人作業(yè)，并對其進行實時監(jiān)控，從而在實際作業(yè)中能夠?qū)⑷说闹腔廴谌?，使機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

一臺計算機便可完成機器人控制、圖像采集與處理及Web服務(wù)。圖像服務(wù)器能夠?qū)C器人現(xiàn)場圖像進行實時采集，然后將所得圖像進行壓縮，向遠程PC傳遞。JPEG、GIF為最為常用的圖像格式。為了能夠得到現(xiàn)場機器人的比較完整的信息，通常需要安裝諸多攝像機；為了提升網(wǎng)絡(luò)傳輸效率，減少網(wǎng)絡(luò)負荷，圖像服務(wù)器能夠有針對性的選取圖像，僅將部分比較重要位置的圖像信息向遠程PC端傳送。機器人對服務(wù)器進行控制，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器人狀態(tài)信息，向遠程PC傳遞；其二，接受遠程PC的命令，以此命令為基礎(chǔ)，另基于機器人當(dāng)前狀態(tài)，進行軌跡規(guī)劃與開展任務(wù)，然后轉(zhuǎn)化命令，使之成為機器人的控制指令。HTTP服務(wù)器結(jié)合Internet信息服務(wù)控制軟件，執(zhí)行Internet命令解釋與遠程注冊服務(wù)；對于HTTP服務(wù)器來講，其除了能夠確認身份之外，還能訪問權(quán)限設(shè)置，無論何時，僅有唯一用戶能夠得到對機器人的控制權(quán)，當(dāng)某一用戶獲得控制權(quán)之后，對于其他用戶而言，能夠通過注冊的方式，獲取觀看機器人運動的權(quán)利。針對信息服務(wù)器來講，其能夠與機器人控制服務(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)的遠程控制機器人相比于傳統(tǒng)的機器人控制技術(shù)，存在些許關(guān)鍵技術(shù)問題有待解決，如：（1）大的不確定性時延間題。在整個Internet鏈路上，有諸多節(jié)點，各節(jié)點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)自于遠程操作者，然后由機器人最終接收命令，在此期間，需經(jīng)諸多節(jié)點，勢必會造成傳輸時延，且因選擇路由存在差異，網(wǎng)絡(luò)中有諸多使用者，這便造成此種時延存在某種不確定性。利用Internet對機器人施加控制，此類智能化設(shè)備與利用Internet控制開關(guān)燈、咖啡機等相比，存在著較大差異，需要傳輸信號時刻處于穩(wěn)定狀態(tài)。在此，提出了兩個解決路徑：其一，定義一個時延的上界Ts，此在實踐應(yīng)用當(dāng)中乃是可行的，尤其時延不確定，但是從為有界的。設(shè)定機器人的采樣周期T，于機器人控制器當(dāng)中，定義n=Ts/T各單元的現(xiàn)今先出雙端口緩沖區(qū)，機器人總把Sk+1的內(nèi)容當(dāng)作當(dāng)前運動的給定值Sd，對于新指令而言，則將其放置于緩沖器的左端，機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)容便會向右移動，前進一個單元。因存在n個單元緩沖區(qū)，即便存在n步時延，機器人仍能夠得到給定值，不會出現(xiàn)失控狀況。其二，運用延遲檢測軟件，將系統(tǒng)的延遲分布情況測出來，然后經(jīng)細致分析，得到延遲的概率分布情況，把模型向隨機模型轉(zhuǎn)化。對于此模型，可選用隨機最優(yōu)控制方法，達到穩(wěn)定控制系統(tǒng)概率的目的。（2）當(dāng)數(shù)據(jù)包通過節(jié)點時，如若節(jié)點存在過大的負載，那么節(jié)點便有可能將一些數(shù)據(jù)包拋棄；在Internet鏈路上，還會出現(xiàn)非正常連接中斷狀況，上述兩狀況，均會造成數(shù)據(jù)包丟失。針對數(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)測技術(shù)，但其需要遠程與現(xiàn)場的系統(tǒng)化數(shù)學(xué)模型。至此，可通過提升機器人局部自主性，以此促進數(shù)據(jù)包丟失對機器人運動所造成影響的減少，此外，機器人還需擁有局部自主性，以此來保障非正常狀況下自主、安全的運動。

3 應(yīng)用前景

當(dāng)前，以Internet為基礎(chǔ)的機器人控制系統(tǒng)，已經(jīng)取得了實質(zhì)性進展，在實際應(yīng)用中已經(jīng)產(chǎn)生經(jīng)濟效益，在不久的將來，以Internet為基礎(chǔ)對機器人施加控制能夠使機器人應(yīng)用領(lǐng)域得到大范圍的擴寬，擁有廣闊的應(yīng)用前景。（1）可促進新型海洋機器人、空間機器人及井下機器人的研究與開發(fā)。在以Internet為基礎(chǔ)的機器人控制系統(tǒng)當(dāng)中，人乃是整個控制系統(tǒng)當(dāng)中的核心部分，要重點考慮人的行為。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）遠程監(jiān)視與探測。比如放射性環(huán)境，人不宜到現(xiàn)場作業(yè)，可運用多臺移動機器人來作業(yè)，將圖像攝像機等設(shè)備安裝在移動機器人上。運用Internet對移動機器人進行控制，為其提供作業(yè)指導(dǎo)與導(dǎo)航，且從中實時獲取現(xiàn)場信息。（3）以Internet為基礎(chǔ)的機器人控制技術(shù)，能夠像諸如遠程示教、維護、診斷及遠程制造等領(lǐng)域延伸，可從中獲取更大的經(jīng)濟效益。

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作者簡介：路攀（1994-），男，湖北漢川人，本科。