基于-internet的远程操作和监控工业机器人

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2、在先进制造系统中基于Internet的远程操作和监控的工业机器人摘要在分散的制造环境中，远程控制和监测是至关重要的。今天的需要维持高生产率和灵活性的分布式车间的响应能力就是很好的证明。然而，由于缺乏一个集成了远程状态监测及控制的自动化设备的有效的系统架构，这就需要进行太多关于网络数据传输和时间延迟等方面的考虑。本文提出了一种基于互联网和传感器驱动的体系结构，它可以保证不失真的传送控制信息和减少本地虚拟机器人和远程机器人行动之间的时间差，并进行远程监测与控制。为了证明和验证建筑设计，一种3自由度慧鱼工业机器人的远程操作和监控系统目前已经很发

3、达了。实验结果是令人鼓舞的，它展示了一种先进的智能化领域的应用制造环境。关键词：远程操作、远程控制、远程机器人、先进制造系统

4、1.引言小批量产品种类繁多的分布式制造车间是全球企业和外包的小到中型企业的典型特点。为了保持竞争力，他们需求的动态的控制和实时监控功能来响应和适应快速变化的日常生产生活，为了达到最佳的产品质量和最高的生产效率，分布式制造与网络化制造相结合的出现使其变成现实。自1993互联网技术出现后不久，大量解决在分布式制造中存在的问题的方法和架构已经被提出。然而，他们中的大多数是用于开发基于网络的协同设计，快速原型设计，与项目管理

5、。例如，webcadet用于分布式设计支持，CyberCut用于基于网络的快速加工，和negotiationlens用于解决冲突。遗憾的是，今天的大多数制造设备没有内置的传输能力和接收数据。几个可用的网络系统是专门用于远程实时监控。互联网上的时间延迟是可变的和不可预知的，一个直接的远程控制设计方案能够使用户精确控制机器人或其他设施的行为是很不容易的，特别是对那些需要精确的动作来完成的一些任务，如分布式制造，远程医疗，远程实施等。互联网上的远程控制方案在文献中提出过，但控制系统目前还没有实时监测和行动的特点。

6、在一个典型的远程控制和监测系统中

7、，以机器人远程控制和监测为例，用户可以在任何可以连接到互联网的地方，通过浏览器控制真正的机器人。他们可以在远程站点从反馈控制的机器人的状态信息来监控机器人的运动；此外，用户通过互联网上虚拟的机器人的仿真模拟可以很容易掌握远程控制机器人的方法。但在基于Internet的远程操作中，控制流和反馈流通过TCP／IP协议转让，这不具有实时同步问题性能。在互联网上的时间延迟可以改变控制和反馈信息，从而使整个远程控制系统不稳定。因此，我们提出了一个基于互联网的远程实时监测与控制架构，这在分布式制造中具有重要的意义。因为在eManufacturing它很

8、容易概括其他应用程序，在本文中，我们利用实时远程操作和监控的工业机器人作为案例来进行讨论和分析。本文的组织如下，在2节中，主要进行基于网络的机器人的控制和监测的问题分析；在第3节中，解决系统架构的设计问题；在第4节中，一个基于设计结构的原型系统（虚拟工厂robcon）已经实现；在第5节中，利用实验来验证监控系统的有效性；它易于在先进制造系统中进行推广应用，结论在最后一节。2.远程机器人控制及相关问题在不久的将来，分布式处理、制造及设施管理可以很容易地通过远程控制和监测系统来实现。它具有以下优点：（1）成本低、覆盖全球；（2）广泛的应用领域和

9、维修方便；（3）操作者和机器人都可免于空间和时间的限制。但是，互联网作为一种媒体的信息包的传输没有实时性及同步性的保证。当它被引入到一个远程机器人控制和监控系统，不可预知的时间延迟是主要的应用障碍。一个典型的机器人远程控制和监测系统如图1所示。图1典型机器人远程控制和监测系统示意图

10、用户与虚拟机器人通过用户界面进行联系，这已经利用Java实现在不同的平台上运行。用户发送控制信息给远程机器人，同时，控制信息在客户端被输入到虚拟机器人，虚拟机器人的动作与远程站点的动作是一致的。操作员根据虚拟机器人的行动和反馈信息如触觉或视觉信息决定下一步的操作

11、。在一个实际的机器人远程控制和监测系统中，本地端和远程端将发送和接收在每个采样时间周期内的数据包。因为数据包在互联网上根据路由器的负载被路由，数据包可以通过不同的道路、不同的节点数传送到远程站点，尽管一些数据包通过相同的节点，但在某些特定的延迟时间上的路由节点是不同的。当控制信息流时，这些因素导致不可预知的时间延迟信息流通过互联网进行传送。由于时间延迟的影响，通过互联网的控制流转移可能是一个结果。远地本地图2空采样和多采样如图片2所示，它表明接收机没有数据包K+1和K+2之间的时间间隔，这称为零采样时间间隔；在K+2和K+3之间，如果接收器

12、有两个数据包的PK+1和PK+2，这就是所谓的多采样时间间隔；在K+1和K+2之间，如果接收器有一个数据包，那么它是在预期的情况下，所以通过互联网传送的控制流扭曲，如图

13、信号强度