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   1．前言                                                       

   自萬維網(wǎng)(WWW)問世以來，整個(gè)世界進(jìn)入了網(wǎng)絡(luò)時(shí)代。而機(jī)器人領(lǐng)域一直在研究遠(yuǎn)程機(jī)器人，若將它與網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)，是否可開拓網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人領(lǐng)域。本文就遠(yuǎn)程機(jī)器人向網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人發(fā)展所需要素、以及應(yīng)怎樣拓展應(yīng)用等問題給予展望。

   2．遠(yuǎn)程與網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別                                           

   首先要研究遠(yuǎn)程機(jī)器人與網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人究竟有哪些不同？當(dāng)然這也是網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人的定義。在此我們只根據(jù)遠(yuǎn)程機(jī)器人與萬維網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比，研究其兩者的區(qū)別。

   2.1標(biāo)準(zhǔn)化

　 以往的遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)多數(shù)是借助于通信路徑，由特定的操作員來操作特定的機(jī)器人或加工機(jī)械等的1對(duì)1型系統(tǒng)。通信路徑有用通信衛(wèi)星的，也有用ISDN的。

　 而萬維網(wǎng)則是用一個(gè)服務(wù)器使不特定的多數(shù)用戶在網(wǎng)絡(luò)上任意使用。可以說，這種系統(tǒng)無論什么時(shí)候、無論在哪兒、無論誰都可以使用。連接買主方的人-機(jī)接口(Web瀏覽器：萬維網(wǎng)瀏覽器)和服務(wù)器方的httpd的通信協(xié)議是HTTP，它在世界上已完全標(biāo)準(zhǔn)化。而遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)多數(shù)是按照上述的要素獨(dú)自開發(fā)其規(guī)格，所以只能限定特定系統(tǒng)間1對(duì)1的使用。

　 使用所謂的“網(wǎng)絡(luò)”一詞，就意味著各分支上的操作方和被操作系統(tǒng)有多個(gè)，連接它們的經(jīng)路也有多個(gè)，否則就失調(diào)。要滿足上述條件，只有用萬維網(wǎng)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，這樣就必須使人-機(jī)接口、多買主服務(wù)器、通信協(xié)議等標(biāo)準(zhǔn)化。

　 如后所述，在萬維網(wǎng)系統(tǒng)上構(gòu)筑遠(yuǎn)程操作機(jī)器人系統(tǒng)的嘗試也迸行了多次Web瀏覽器具備動(dòng)態(tài)圖象、三維圖形的顯示功能、聲象顯示功能，若基本上能滿足機(jī)器人系統(tǒng)的人- 機(jī)接口各項(xiàng)條件，限定通信區(qū)域，利用不能預(yù)測遲滯時(shí)間的接口作為前提，可以說是一種良好的選擇。實(shí)際上，這種機(jī)器人已被非常多的用戶使用著。至少一個(gè)機(jī)器人分支應(yīng)與多個(gè)操作員分支連接。這樣也算進(jìn)了一步。

   2.2地球范圍內(nèi)分散化

　 萬維網(wǎng)的另一個(gè)特點(diǎn)是用高級(jí)鏈路連接數(shù)據(jù)庫，在地球范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)分散化。采用這種結(jié)構(gòu)，各地方的數(shù)據(jù)雖然少，但全球范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)龐大規(guī)模的數(shù)據(jù)庫。

   機(jī)器人系統(tǒng)是物理性實(shí)體，所以用這種高級(jí)鏈路連接的意義不大。大規(guī)模分散系統(tǒng)的例子即SF。若在多數(shù)街道監(jiān)視器上增加面部識(shí)別軟件，即成為真實(shí)世界中尋人系統(tǒng)。然而若真實(shí)現(xiàn)了還有些超前。

　 因此，將機(jī)器人系統(tǒng)中必要的、多數(shù)軟件分散配置、加以利用的想法更有現(xiàn)實(shí)性。這靠一個(gè)部門來開發(fā)機(jī)器人所需的各種軟件是困難的，所以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化更有意義。實(shí)際上這種分散軟件系統(tǒng)構(gòu)思早已有人提出過。這些提案也很有創(chuàng)意，如OMG（Object Management Group）是制定規(guī)格的CORBA(Common Object Request Broker Architeure)。

   它是分散目標(biāo)系統(tǒng)的世界標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。應(yīng)用層的協(xié)議使用IIOP(Internet Inter Orb Protocol)。IIOP與HTTP相同,預(yù)測不久的將來將會(huì)成為在Internet上廣泛使用的應(yīng)用協(xié)議，到那時(shí)，地球范圍內(nèi)的分散軟件系統(tǒng)的開發(fā)就變得容易。筆者現(xiàn)正采用CORBA進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)。另外，日本工業(yè)技術(shù)院(國家)正在進(jìn)行的擬人機(jī)器人項(xiàng)目中，也采用CORBA進(jìn)行假想平臺(tái)系統(tǒng)的開發(fā)。

   2.3網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人

   網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人可定義為：把標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)人- 機(jī)接口作為基本設(shè)施，再將它們與實(shí)際觀測操作技術(shù)的機(jī)器人融合在一起，即可實(shí)現(xiàn)無論什么時(shí)候、無論在哪兒、無論誰都能使用的遠(yuǎn)程環(huán)境觀測操作系統(tǒng)，這也就是網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人。這種定義可能還不完整，利用網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)在任何地方都能操作。隨著今后技術(shù)的發(fā)展，語言的定義還會(huì)有更好的。

   3．網(wǎng)絡(luò)上的機(jī)器人群                                               

　 現(xiàn)在，幾個(gè)機(jī)器人連到Internet上，通過網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)動(dòng)作。或許當(dāng)時(shí)在USC的 Ken Goldberg們開發(fā)的“探寶機(jī)器人”可以說是世界上最早運(yùn)用的例子。該系統(tǒng)采用HTML來使Puma動(dòng)作，用探頭(攝像機(jī))來尋找埋在沙土中的寶物。將Web瀏覽器作為人- 機(jī)接口使用，將HTTP作為通信協(xié)議使用，許多人可以操縱該機(jī)器人。據(jù)說其人數(shù)可達(dá)100萬以上。這是最多人使用遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)的例子。這就是上述標(biāo)準(zhǔn)化的威力。

　 實(shí)際上，筆者在ICRA’95上又提起Ken Goldberg的話題，當(dāng)時(shí)有人批評(píng)了這項(xiàng)研究。那時(shí)也有人冷嘲熱諷地說：“萬維網(wǎng)一流行，人們又開始趕時(shí)髦，趕緊研究萬維網(wǎng)。”然而后來隨著標(biāo)準(zhǔn)化的威力、Web瀏覽器的多功能化，那些人又改變了看法。后來許多軟件都在Web瀏覽器上使用，這是很普通的事了。用于機(jī)器人的軟件也不例外。

   有同類想法的人成立了愛好者研究會(huì)，名叫“Robots on the Web”，并于去年IROS’98召開之際成立。下面介紹其中的幾個(gè)例子。

   3.1移動(dòng)機(jī)器人

　 移動(dòng)機(jī)器人很多都連接在Internet上。其中有一個(gè)很有名的叫CMU Xavier。筆者在撰寫此稿時(shí)，試著在Xavier的網(wǎng)頁上尋找地址，筆者是141,933個(gè)使用者，Xavier的監(jiān)視頁面如圖1所示。

　 將Xavier與Internet連接的理由是移動(dòng)機(jī)器人的自律導(dǎo)向功能的可靠性驗(yàn)證。實(shí)際上，他們并不是機(jī)器人專家，而是根據(jù)用戶的使用方法，才能發(fā)現(xiàn)許多軟件的錯(cuò)誤。

　 它正好類似公用主軟件的開發(fā)過程。開發(fā)的軟件一般是公開的，多數(shù)進(jìn)行了糾錯(cuò)，所以，軟件的可靠性提高了。也類似上述的過程。這就是使用萬維網(wǎng)的效果。

   除此之外，也有在史密索尼昂美術(shù)館中展覽了移動(dòng)機(jī)器人的例子，它超越了Web給人們以美的享受。在日本的筑波大學(xué)迸行著同樣的項(xiàng)目，但因各國的法規(guī)不同，日本無法在美術(shù)館中進(jìn)行該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。然而這個(gè)例子引起了人們的極大興趣，實(shí)際訪問史密索尼昂的人與經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)訪問的人一樣，能給機(jī)器人發(fā)出移動(dòng)指令。經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)訪問的人是經(jīng)人- 機(jī)接口使用Web瀏覽器，與到現(xiàn)場的人一樣，同樣是Internet的一名顧客。這也是使用萬維網(wǎng)系統(tǒng)的另一個(gè)效果。

   3.2操作機(jī)
 
   一個(gè)是上面提到的USC項(xiàng)目，在操作機(jī)上裝上雙眼(攝像機(jī))，可隨著視點(diǎn)的改變而欣賞雕像的一種系統(tǒng)。買主方可使用HMD，它并不意昧著可以使用任意的Internet。一天可存取3，600次，合計(jì)25萬人次。

   另一個(gè)是使用操作機(jī)的例子，如Puma-Paint項(xiàng)目。這是在兩維電子布上描繪圖畫的系統(tǒng)。這種繪畫實(shí)際上是用Puma機(jī)器人，在現(xiàn)實(shí)世界的帆布上畫畫的系統(tǒng)。使用四種顏色，由機(jī)器人自動(dòng)換色，帆布上的紙由管理方的Stein自己更換。繪好的圖樣有好幾張。多數(shù)是用數(shù)筆劃溝畫的，百看不厭,其中還有不少力作。

   3.3脫機(jī)示教

   現(xiàn)在的Internet象向?qū)У哪菢樱荒茴A(yù)測延遲時(shí)間，也不能保證頻帶。

   因此，經(jīng)由Internet，直接進(jìn)行細(xì)微動(dòng)作的遠(yuǎn)程操作是非常困難的。因此,事先在模擬器上進(jìn)行脫機(jī)示教，然后將示教動(dòng)作數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離傳送、執(zhí)行，這是一種很好的方法。筆者正在Web瀏覽器上開發(fā)構(gòu)筑裝配動(dòng)作的脫機(jī)示教系統(tǒng)。積木玩具的裝配例如圖2所示。該模擬器可用Java來記述一切，在任何Internet上都能使用。但現(xiàn)在的Java處理速度較慢，只是C++的十分之一，多邊形數(shù)多時(shí)，晌應(yīng)性更差。

　 還有一例，即在測遠(yuǎn)儀、立體攝影機(jī)、操作機(jī)的前面使用接觸棒等而構(gòu)筑的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)為設(shè)計(jì)接觸棒的動(dòng)作，要用脫機(jī)示教。

   3.4其它

   除以上列舉的Internet上機(jī)器人的例子之外，請(qǐng)參見參考文獻(xiàn)。

   4．對(duì)應(yīng)用的展望                                                             

　 從上面列舉的連接在Internet的機(jī)器人例子來看，像在房間里散步、在美術(shù)館里欣賞等都只限于娛樂的應(yīng)用范圍。當(dāng)然這也是有希望的領(lǐng)域。這里我想展望包括娛樂在內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人應(yīng)用的可能性。

   4.1娛樂

　 從上述例中可清楚地知道，只是遠(yuǎn)距離能看到，作為娛樂的需求是有限的。例如，在美術(shù)館欣賞美術(shù)作品、在百貨商店中看商品或用攝像機(jī)確認(rèn)旅游勝地的景致等。

　 這些應(yīng)用中存在的問題是圖象的質(zhì)量。尤其是需確認(rèn)美術(shù)作品或商品的質(zhì)量時(shí)，更追求精美的圖象。為實(shí)現(xiàn)這一愿望，必須開發(fā)大容量通信線路、壓縮技術(shù)、有頻帶保證的通信協(xié)議等。

   4.2遠(yuǎn)程健康監(jiān)控

   21世界初葉開始的高齡化社會(huì)目前得到控制，一個(gè)有希望的應(yīng)用領(lǐng)域是遠(yuǎn)程健康監(jiān)控。它在人們的日常生活中，睡眠、吃飯、沐浴、排泄等一系列生理活動(dòng)進(jìn)行長時(shí)間測定，而使用者可無意識(shí)的、隨意做任何事情，測定的數(shù)據(jù)自動(dòng)送到遠(yuǎn)程管理中心進(jìn)行分析，若發(fā)現(xiàn)異常立即進(jìn)行診斷和治療。

　 日常生活中需測定的生理量有：在床上需要測的有體溫、體動(dòng)、睡眠時(shí)間、心電圖、心率、呼吸；在浴池中需要測的有脈搏跳動(dòng)速度；在洗手間需要測的有體重、排泄量、血液成分等。例如，開發(fā)采用視覺的自動(dòng)診斷系統(tǒng),它可以對(duì)睡眠時(shí)無呼吸癥狀的疾病進(jìn)行自診斷。

 　還有更簡單的系統(tǒng)，如使用在家庭熱水壺上的傳感器，它可以隨時(shí)將熱水的情況數(shù)據(jù)送到監(jiān)視中心，以保障獨(dú)居老人安全的系統(tǒng)，已試驗(yàn)運(yùn)行，預(yù)計(jì)將產(chǎn)品化。其它還有面向眾多企業(yè)應(yīng)用的研究開發(fā)。

   為擴(kuò)大這種應(yīng)用，必須開發(fā)用于生理量等的無拘束檢測技術(shù)、“傻瓜”人- 機(jī)接口、永久性的通信密碼技術(shù)、便于家庭內(nèi)簡便連接機(jī)器技術(shù)等。其中前兩項(xiàng)并非只是機(jī)器人研究人員應(yīng)開發(fā)的技術(shù)。

   4.3遠(yuǎn)程操作

　 遠(yuǎn)程操作的應(yīng)用較多，例如，偏遠(yuǎn)地區(qū)的遠(yuǎn)程手術(shù)、遠(yuǎn)程的家庭護(hù)理、簡單的看護(hù)等。然而目前的遠(yuǎn)程操作技術(shù)用于上述的內(nèi)容，可以說還不太成熟。

　 例如，要求靈活性和高可靠性的操作技術(shù)、若出現(xiàn)通信時(shí)間延遲也能簡單使用的自律動(dòng)作計(jì)劃技術(shù)、對(duì)象物的識(shí)別及定位用的視覺技術(shù)等都需要進(jìn)一步改善。還有在公用空間不能傷害到人的安全性也很重要。再有實(shí)現(xiàn)上述最尖端技術(shù)的前提是要降低成本。一套這種設(shè)備必須控制在50萬日元以下,尤其是家用的，否則是沒有市場的。

   5．結(jié)束語　　　　　　　　　　                                     

　 以上是對(duì)遠(yuǎn)程機(jī)器人及網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人技術(shù)的展望。兩者的不同可以說是標(biāo)準(zhǔn)化和分散化的問題。另外網(wǎng)絡(luò)和機(jī)器人的融合也剛開始，今后還會(huì)有很大的發(fā)展。