机器人遥操作技术

多机器人无线网络提代了一种基础设施来支持 服务质量（关于机器人通信的带宽、反应时间 和可靠性QOS）。它们必须支持：快带的重新 配置（802.11，TOKEN RING），灵活性的 管理（变动IP，自组网AODV），（服务器质 协议SLA）管理，质量服务（移动互联协议）。 图1给出了分层模形（OSI开放式系统互联参考 模型TCP/IP基础模型）关于多机器人无线网络。
System Design
System scheme
Manipulator
Input Unit
Humanoid Robot
Microphone Keyboard
Control PC
Wireless PC Card
Wireless Route
Joints motion data
Feed back
Image of Scene and location



B．无线网络和分层模型 自从高效的低代价的无线局域网络技术的出现，将其应 用于控制多机器人上已经很普遍了。 有三种传输技术：红外线，窄带微波，和展布频谱技术， 每一种技术都有其自身的优点和缺点。红外线局域网通 过红外线来传输数据。主要的缺点是很容易被阻隔，因 为光波是不能够通过固体的。窄带微波的主要缺点是所 用的频带需要有通信委员会许可。展布频谱技术是一种 被广范应用的技术。有三种主要的方法来发送一个信号 光谱：（跳频技术FHSS），通过快速的开关运送都的 频率。直接序列展频技术（DSSS）通过伪随机二元序 列来达到同样的效果，还有一种混合式的展频技术。


MAC层主要的功能是提供控制，信道的分配，还 有邻居列表的管理。它也完成能量控制确保能量 的节省。低能量分布MAC设计的主要原则包括避 免撞突，减少协议之间的OVERHEAD，和在空 闲时间能量关闭。研究人员已经开发了一些能量 观测的MAC协议：载波侦听多路复用（CSMA）， 频分复用（TDMA）和电气和电子工程师协会的 802.11规则手则。 CSMA/CD(带有冲突检测的载波侦听多路存取) 或CSMA/CA（带有避免冲突的载波侦听多路存 取）是一种广泛被应用在多机器人通信系统中的 协议。它对在网络中的数
被抓对 象 A
对象A
ＨＭＤ 虚拟头盔
根据位置和力的反馈 调整视野的范围
正在抓对象A
视觉显示出的手抓状态 可通过键盘 微小移指令
手指触觉感知 并调整握力
根据位置和力的反馈 调整手抓力的大小 和手的位置
建立连接：建立连接(
二.实验室关于遥操作的简介
无线局域网
通信、视觉 计算机
遥操作平台
遥操作命令
Memory Link


据传输有着重要的影响，特别是当网络系统为忙时。在 CSMA/CD(带有冲突检测的载波侦听多路存取)，当一 个节点想发磅数据时，它必须首先访问传输媒体和感知 信道是否空闲。如果信道正在忙的话，这个节点就等待 和经过一个随机的时间再次检查信道的状态。如果信道 是空闲的，那么节点开始传输它的数据。图2描述了 CSMA/CD(带有冲突检测的载波侦听多路存取)管理数 据流避免和检测冲突。 TDMA（频分复用）协议已经被提议来减少能量在传感 器网络中。为了减少任务周期，这些协议可以为反应时 间处理空闲时间的能量消耗。无论如何，冲突 。

在多机器人互相协作的系统中，通信在它 们之间起着非常关键的重。每一个机器人 能需要互相交换自己从传感器收集到的信 息和其它机器人协商自身的任务时间。， 这些机器人的通信是随机的通过机器人的 无线通讯而被执行。


C．能量最优化协议 选择一个合适的通讯协议对于多机器之间协作也是十分 重要的。通常来说，在多机器人系统中所用的通信协议， 遵循OSI（开放式系统互联参考模型）和TCP/IP（传输 控制协议/网际协议）参考模型，包括IEEE802.11， TCP/IP或UDP/IP，HTTP，CSMA/CD（载波侦听多 址接入/碰撞检测协议）或CSMA/CA（载波监听多路访 问/冲突防止），TDMA，TOKEN RING或TOKEN BUS。他们之间的关系在表一中。由于大多数的机器是 主要用的是电池的能量，因此使它们所耗能量最小化有 着重要的意义。下面，我们讨论在MAC（介质访问控制） 层，网络层和传输层的协议。

被多种复杂的机器人协作系统中使用的技术是外在的通 信。Easton和Martinoli提出了三种通信方案，两个是 基于内部方式的通信（机械的互相作用和视觉）还有一 种是基于外部的通信模式（红外信号）。它们模拟了三 种通信方案表明了外在的通信要优于内部的通信方案。 不幸的是，当于移动代理密度的增加，通信带宽变得越 来越拥挤，需要小心的设计协议。事实上，内部的通信 协议提供了一些直接的优点优于外部的通信.，由于外 部通信需要一事实上的信道宽度和基站。Pagello al和 Pereiraet al.表明了尽管组织一个机器人队伍，当部内 部方案可用时，外部通信并不是关键。另一个例是由 StiwellTt和Bishop[19]，使用内部通信可以减少外部 通信所用的数量


自从人们开始研究分布式多机器人群体之间的通 信已经被广泛的研究，为了在一群机器人之间成 功的控制和使其协同，主要依赖于机器人内部的 有效的通信。一些研究人员已经开始研究多机器 人在各种不同的任务中如何执行，而且已经总结 出这种通信在特定的任务中所有的优点。另外， 这些研究人员已经发现，在许多情形下，即使通 信中的少量的信息都是很有用处的。 在这篇论文中，讨论多机器人通信领域中的一些 通信方法和协议。在文章中提到了一些操作是估 计一个通信系统的标准。将各种通信方法分类对 设计多机器人通信系统有用的。


IEEE802.11标准是一种被广泛应用的无线网络 标准，它构成了OSI开放式系统互联参考模型的 第二层的低的部分，和第一层物理层。它指定了 两仲裁方案，被应用于两种可选的周期。一个方 案是基于CSMA和允许冲突发生在媒介的，别一 个仲裁方案是排除在媒介中的冲突。当无线数据 传输在一个低的速率上,结论依就存在。 能量的保存应该被认为不只是在MAC，网络层和 传输层，而且也在应用层。未来的工作需要在多 层网络中有综合能量保存的想法。
机器人遥操作技术

Байду номын сангаас

介绍一下机器人遥操作的产生背景 实验室遥操作的发展现状 国外遥操作的基本情况 翻译一篇关于多机器人之间通信的论文,摘 自IEEEROBIO2004
一.机器人遥操作系统产生的背景

机器人遥操作产生的背景:机器人遥操作是指操 作人员监视和控制远方机器人完成各种作业， 从而使机器人能够代替人类在一些无法触及的、 甚至一些危及人类健康或生命安全的环境下完 成各种任务
概
述
三.国外遥操作技术的发展现状
日本的仿人形机器人遥操作系统
关于多机器人之间的通讯

摘要:通信在多机器人系统中起着非常重要的作用,自从 高效而且相对低代价的无线局域的出现,将其运用于多 机器人的无线通信中已经成为实际的方法.无论如何,在 一个有多个机器人的大系统中,为所有的机器人在同一 时刻交互信息已经变得困难,因为通信的能力是有限的. 在这个情况下,就需要有一个有效的而且高可靠性的通 信网络。这篇论文提出一些无线通信方案和他们的应用。 最后，得出一个结论在这个领域。
3、多机器人通信方法和相关的工作
在一组无线网络所组成的机器人当中，成功的控 制和协作依赖于有效的内部机器人之间的通信。 多机器人通信方法应该无关于不可预料和高动态 性的环境。下面，我们将讨论和进行比较。


内在和外在的通信

在合作代理间的通信被认为不是内部的就是外部 的方法。外部的通信被定义为是一种明确的按设 计动作单独去传递信息给这个小组的其它机器人。 相关的例子在一些论文中可以找到[14][15]。另 一个方面，内部的通信作为机器人动作的 ，或 是通过这种方式它们改变环境。


In the early robot wireless communications, infrared technology was applied in a large scale [8],[9] because of its low cost. But infrared systems have poor communication rate and quality. Therefore, radio frequency (RF) and spread spectrum technologies are more preferred in the design of multirobot communication. Robots can communicate with others by RF point-to-point link or broadcasting mechanism [10]. The spread spectrum modulation technologies are extensively applied at the Industrial Scientific Medical (ISM) band (2.4GHz), which is license-free in many countries [11]. Multirobot wireless networks provide the networking infrastructure to support the quality of service (QoS) needs (bandwidth, latency and reliability) of robot communications. They must support: quick reconfiguration (802.11, token ring), mobility management (mobile IP, AODV), service levelagreement (SLA) management, and QoS (mobile Internet Protocol). Figure 1 gives the layered model (OSI based model and TCP/IP based model) of multirobot wireless networking.

在多机器人系统当中的一些通信方法， 如何，估计代价，无线网络分层模型和 能量最优化协议。第三部分讨论和比较 了现存的通信方法。第四部分举了一些 应用的例子。最后，在第五部分给出文 章的要点总结和一些未来的工作。
2.多机器人通信网络





代价估计 为了确保多机器有效的可靠的协作，多机器人通信系 统必须保证以下的要求： 低的反应时间：为了支持在代理之间的实时，最关键 的是通信系统有能力在低的反应时间内发送消息。 灵活性：由于多机器人队伍多是频繁被组建的，所以 重要的是新的设备能容易的组合。通信模型也可以完 成队伍的模型。 容错性：为了达到可靠的和有效的操作，通信系统能 够发现错误和恢复这是很重要的。而且单个模型的损 坏不会使整个系统瘫痪。

在早期的机器人无线通信当中，红外技术被广 泛的应用，由于它的低廉的成本，但是由于红 外系统低的传输率和质量。因此，（无线电频 率RF）和（展布频谱技术）在设计多机器人通 信系统中多为首选。机器人可以和其它机器人 之间通信通过（无线电频率RF）点对点的连接 或者是广播机制。展布频谱模型技术被广泛的 应用于ISM，这个是在多个国家被许可的
机器人本体控制 计算机
反馈信息
(1)指令控制:步行 表演等 (2)手臂的作业控制 (3)头部的运动控制
Built in robot
Wireless Lan
Communications CPU
Motion command
Memory Link
Control CPU
Sensor Data
Built in robot Sketch map of the remote cockpit
1.介 绍

商业机器是首次被PLANNET公司1959 年介绍的，它们是可以编程的机器，通过 小的开关和凸轮和做一些简单的拿和放的 工作。在70年代早期，商业的机器人的基 于数字计算机的控制器已经实现，在80年 代，机器人中已经引入了大量的多计算机 的结构。在80年代后期，当很多研究人员 开始在多运动机器人系统中研究时，分布 式的机器开始出现了它的雏形。