基于internet的移动机器人远程监控系统研究与实现

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1、武汉理工大学硕士学位论文统可以使得用户通过Web浏览器对一台PUMA562机器人进行控制，完成抓取、搬运、堆放等操作。其Web服务器采用Java语言编写的通用网关接口CGI，Web服务器与机器人服务器之间采用Wmsock通信。该系统没有提供动态的实时图像，而是以静态的图片反馈给客户端。早在1997年上海交通大学也开发了基于网络的机器人远程操作系绀14】，被控机器人是一台Adept604．S型工业机械手。机器人服务器、图像服务器和CGI程序都用VB开发，它们之间的通信通过DDE(动态数据交互)进行

2、。由于此系统的人机交互界面也是基于HTML技术的，交互性差，控制方式单一。此后，2001年，他们针对这个工业机械手，又开发了一个基于Web的机器人远程操作系统，使用JavaApplet开发客户端用户界面，但对视频图像传输等未涉及【l副。2003年，沈阳自动化研究所的远程操作机器人系统，采用Java语言进行开发，实现了图像以及指令信息的传送II61。2003年，清华大学开发了基于事件的网络机器人远程操作系统，采用基于事件和图形预测仿真的直接控制方法，实现了Intemet上的多用户双臂远程操作系统n

3、刀，但视频传输不连续，每秒一幅JPEG格式压缩的图像。总之，国内对基于网络机器人监控的研究起步还不久，还处在建立实验系统阶段，目前尚未出现对外开放的基于Internet的网络机器人监控站点。1．2．2目前研究中主要问题基于网络的移动机器人远程监控系统以Intemet为架构，因此它的研究目前主要针对有以下方面开展：(1)时间延迟问题【18】由于受带宽和网络负载变化的影响，网络的时间延迟具有不确定性。传统的远程操作一般假设固定或约定的延迟和数据传输速率，采用人工闭环控制方式，在这种方式下，操作员作为

4、闭环控制回路中的一个组成部分。但当通讯过程中产生显著的、时变的时间延迟时，这种简单的闭环控制系统有可能出现不稳定的情况。一直以来，许多针对网络时延的理论和方法被陆续提出，但目前还没有很好的解决方案。由于网络时延问题，要求系统不能因长时间延迟而受损或崩溃。因此系统还应具有高度的自主性和鲁棒性，并要求尽量减少数据传输的数量，以确保在4武汉理工大学硕士学位论文网络阻塞的情况下系统能安全运行。(2)界面设计问题界面设计问题涉及到用户与计算机的交互技术问题和界面本身的直观、方便易用等问题。在传统远程监控中

5、，一般只有受过培训的专业操作人员才能获得机器人的控制权，对界面的设计没有特别的要求。将机器人构建在Interact上后，面对的操作者大多是缺乏机器人控制经验的网络普通用户。因此，基于网络的远程用户界面的设计要比现场机器人控制更图形化和易于操作，并应具有友好的用户提示信息。(3)系统可靠性和安全性问题由于是将机器人构建在Interact上，基于网络的机器人远程监控系统应该允许长时间接受用户访问，因此系统必须具有良好的稳定性和可靠性。这种可靠性不仅与服务器平台、通信线路的可靠性有关，也与远端被控机器

6、人的控制器和执行机构的可靠性有关。另外，由于Interact的开放性，还需设置一定的安全措施，如可以对不同的用户授予不同的访问权限和优先级等，同时还要解决好多用户访问、登录等的问题。(4)控制方式问题由于有传输时延，基于网络的机器人远程监控不能采用传统的闭环控制。而且目前国际上还没有成功的实现双向反应的网络远程操作系统。如何采用有效的监控方式，以避免或者减小网络时延对远程监控的影响，是一个重要的研究课题。(5)系统性能这是整个系统的核心目标所在。主要包括响应速度、精度以及机器人动作的平滑性和连续

7、性等性能参数。其一方面与通信线路的传输速率、通信的可靠性等有关，另一方面，与整个系统的结构设计、通信协议的选择和优化也有很大关系。1．3课题来源及主要研究内容本文研究的主要目的是设计和实现一个基于Intemet的移动机器人远程监控平台。通过该平台，网络客户端上操作人员可以监控web站点上的移动机器人的运动。本文的研究依托教育部博士点基金项目“基于仿生的移动机器人实5武汉理工大学硕士学位论文时感知与导航技术研究"，因此重点在以下三个方面开展研究：(1)开发一个基于Intemet的移动机器人远程监控

8、系统平台，便于研究人员在此平台上开展移动机器人的实时感知与导航等技术的研究和实验。鉴于目前网络监控的关键研究技术问题，论文选择c／S模式，基于TCP／IP协议的WinSoek编程方法，采用多线程技术，实现客户端与移动机器人服务器间网络的可靠通讯，在客户端采用仿真的方式在线模拟移动机器人的环境地图并实时更新。(2)在基于Intemet的移动机器人远程监控系统平台开发过程中，为了保证信息传递的实时性和安全性，论文重点研究对传感检测信息的分类处理以及信息加密技术的应用，从而确保在该平台上进行实验研究时