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基于Internet的多机器人遥操作系统体系结构
赵杰;闫继宏;蔡鹤皋
【期刊名称】《高技术通讯》
【年(卷),期】2003(013)012
【摘要】提出了一种多层次控制结构的基于Intemet的多机器人遥操作系统体系结构.系统在组成结构上分为4个子系统:机器人工作子系统、用户交互子系统、通讯子系统和安全保护子系统.在控制结构上分成3层结构:交互监控层、协调规划层及执行控制层.设计了一个由5个模块和2个数据库组成的人机交互结构,阐述了基于任务的操作者与机器人之间的人机共享控制结构,并研究了多层操作的安全机制,完成了时延情况下异地的操作者在Intemet上协调控制两个机器人共同完成一项作业任务的集成系统.
【总页数】6页(P47-52)
【作者】赵杰;闫继宏;蔡鹤皋
【作者单位】哈尔滨工业大学机器人研究所,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学机器人研究所,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学机器人研究所,哈尔滨,150001
【正文语种】中文
【中图分类】TP24
【相关文献】
1.基于INTERNET的多机器人遥控操作系统 [J], 李连清
2.基于Internet多机器人遥操作系统的研究 [J], 赵杰;闫继宏;朱延河;高胜;高永生
3.基于Internet多机器人遥操作采用协调控制器的协作控制研究 [J], 闫继宏;赵杰;朱延河;蔡鹤皋
4.基于虚拟向导的多操作者多机器人遥操作系统 [J], 赵杰;高胜;闫继宏;高永生;蔡鹤皋
5.基于Internet的绘图机的网络遥操作系统设计 [J], 李东京;徐骁;杨钊;吴明松因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
收稿日期：2003-07-10修订日期：2003-07-29作者简介：高建华（1974-），男，内蒙古呼和浩特人，博士，浙江工程学院讲师，主要研究方向：机器人技术。
基于RTlinux-java 平台的网络机器人远程控制研究高建华，胡旭东，武传宇，沈卫平（浙江工程学院集成技术研究中心，浙江杭州310033）摘要：提出综合利用RTlinuX 硬实时特性和Java 跨平台特性以及多线程处理方面的优势实现网络机器人远程控制的思想，并给出一种可操作的设计方案，目的在于为提升基于Web 的机器人控制技术奠定基础。
关键词：RTlinuX ；Java ；网络机器人；远程控制中图分类号：TP242；TP393.09文献标识码：A文章编号：1001-4551（2003）05-0049-03Research on the Web Robot Teleoperation Control Based on RTlinux-java PlatformGAO Jian-hua ，HU Xu-dong ，WU Chuan-yu ，SHEN Wei-ping（Research Center of Integration Engineering ，Zhejiang Institute of Science and Technology ，Hangzhou ，310033）Abstract ：A new idea for the web-robot teIeoperation controI is proposed ，which takes fuII advantage of hard reaI-time characteris-tics of RTlinuX and muIti-threads treatment of Java.And one avaiIabIe design scheme is provided.The idea and scheme wiII pIay a positive roIe on improving the robot technoIogy based on web controI.Key words ：RTlinuX ；Java ；Web robot ；TeIeoperation controI1引言在计算机技术、网络技术快速发展的信息时代，机器人技术借助网络信息技术深入发展已成为领域内的前沿和热点。
近年来,机器人遥操作技术成为了研究热点[1],被广泛应用于太空及深海探索、核电站设备操作、核辐射探测等复杂危险环境作业中[2-3]。
虚拟现实技术是一门综合性的高新实用技术,可以很好地与机器人技术进行有机结合。
虚拟现实技术通过视觉、力觉和触觉等手段显著增强了机器人遥操作的临场感。
1系统总体结构设计基于VR技术的机器人遥操作系统,如图1所示。
该系统所包含的硬件设施主要有珞石工业机器人、HTC-VIVE套件和本地工控计算机[4],其中工业机器人包括机器人本体和配套控制柜。
该系统由服务器端和客户端两部分组成,服务器端位于上位机,即在本地计算机上使用Unity3D引擎开发建立,客户端位于下位机,机器人的控制系统提供了基于Socket的外部通信接口,上位系统可以通过该接口向机器人发送控制指令或者获取机器人的各种状态。
图1系统总体结构2系统控制过程在机器人遥操作系统中,操作者操纵VR手持控制器控制工业机器人的运动。
HTC-Vive拥有能于空间内同时追踪显示器与控制器的定位系统(Lighthouse),它能捕捉手持控制器的运动轨迹,并将其映射为虚拟机器人最前端目标点的运动轨迹;然后再利用逆向运动学算法计算出机器人各个关节的转动角度;最后将各转动角度值封装为控制指令发送至机器人控制系统,从而达到精准控制真实机器人运动的目的。
机器人遥操作系统控制过程,如图2所示。
图2系统控制过程3虚拟环境构建机器人遥操作系统采用的开发引擎为Unity3D,它是一个跨平台、开源的应用程序开发引擎。
Unity3D拥有强大的渲染、物理和碰撞检测引擎,支持传感器的实现和建模,并支持在超过15个平台上部署,包括Oculus Rift、HTC-Vive和谷歌VR平台[5]。
因此Unity3D非常适合基于虚拟现实的遥操作系统的开发。
机器人模型的构建是虚拟环境构建中极其重要的环节,因为只有建立精确的几何模型,才能更准确地反映真实机器人的位姿信息。
基于C++Builder软件环境的移动机器人遥操作接口系统设计引言遥操作就是远距离操作，是在远方人的行为动作远距离作用下，使事物产生运动变化。
遥操作是一种基础技术，应用领域相当广泛，如机器人领域、航空航天领域、基础科学试验、核工程、海底与远洋作业等。
遥操作技术使移动机器人到达艰险的环境，通过机器人完成特定的任务，从而可以使人远离艰险的工作环境。
因此，研究遥操作技术意义深远。
机器人在物理空间上，可以实现人类感知能力和行为能力的延伸；在信息层次上将远端的移动机器人与操作人员无形连接在一个闭环回路里，实时地控制远端移动机器人的运动，以最大限度地利用远近端设备、资源和遥操作者的智力、经验，从而实现资源的最佳配置，完成特定的任务。
人机接口系统就是通过什么样的方式来发送控制指令和进行状态数据的反馈，是移动机器人中一项重要的技术。
基于遥操作平台，设计了一种针对“喀吗哆”机器人的人机接口系统。
采用该人机接口系统进行了机器人室内行走实验。
实验表明，该人机接口系统方便灵活、可靠、人机接口系统显示丰富生动，提供多种操作模式，可实现数据的存储和实时显示。
1 机器人人机接口系统一种柔性结构的四轮式移动机器人，其信息传送示意图如图1所示。
基于遥操作平台和通信系统，远方操作员通过人机接口将指令序列发送到机器人，机器人接收并编译指令，并且把编译之后的指令发送到相应的执行机构，再由执行装置来控制机器人的移动。
同时机器人通过通信系统将其各种状态和相关信息传到遥操作平台中，远方操作员可以通过人机接口看到与机器人相关的信息。
该设计实现的是与遥操作平台相嵌的人机接口系统部分，即图1中椭圆表示的部分。
2 设计与实现该系统用到相关硬件设备如下：计算机(P4 1．8 G、512 MB内存、USB端口、Windows XP 操作系统、Di-reetX 9．0版本)1台、标准键盘1个、鼠标1个、SG-USB006E型赛诺方向。
机器人操作系统机器人操作系统及其应用机器人操作系统（ROS）是一款开源、灵活、可重用的软件框架，旨在帮助开发人员构建各种类型机器人的软件系统。
ROS提供了许多常见机器人任务的库、工具和算法，包括控制、感知、SLAM （Simultaneous Localization and Mapping）和人工智能。
ROS使用C++和Python编程语言，并包括许多软件包，可轻松构建、测试和部署机器人应用和服务。
ROS支持多种硬件和操作系统，并具有良好的可移植性和可扩展性。
ROS还包括模拟环境，可用于测试和优化机器人算法和行为。
ROS不仅仅是一个软件框架，它也是一个强大的机器人社区。
ROS 社区开发了数百个软件包，这些软件包覆盖了多个领域，如移动机器人、工业机器人、医疗机器人和航空航天机器人等。
ROS社区还提供了丰富的文档、教程和培训资源，使得使用ROS的开发者能够更轻松地构建机器人应用程序。
ROS的应用范围非常广泛。
以下是一些ROS应用的实际例子：1.移动机器人：ROS可用于构建各种移动机器人，包括小型家用机器人、救援机器人和探测器。
2.工业机器人：ROS可将多个工业机器人集成在一起，以便协同工作并提高生产效率。
3.医疗机器人：ROS可用于构建各种医疗机器人，如手术机器人、康复机器人和助听器等。
4.农业机器人：ROS可用于构建各种农业机器人，如配合区块链应用的智慧农场机器人、可扫描并确定精准灌溉空缺的智能灌溉机器人等。
5.航空航天机器人：ROS可用于构建各种航空航天机器人，如自动飞行器、卫星和空间探测器等。
总之，ROS是一个强大的软件框架，不仅为机器人任务和应用程序开发提供了便利和灵活性，而且还能够通过社区的支持和开源精神不断发展和完善。
随着机器人技术的不断发展和应用范围的拓展，ROS 将会在机器人领域发挥越来越重要的作用。
人开展了研究工作，在２０００年推出了１１也ＡＲＭＧｕｌＤＥ和ＭＩＭＥ型手臂康复训练机器人样机１５１．在下肢康复机器人方面，目前开发比较成功的有德国弗朗霍费尔研究所（ＦｒａｎｌｍｆｅｒＩｎｓｔｉｔｕｔｅｉｌＫ）研制的ＨａｐｆｉｃＷａｌｋｅｒ和绳驱动式康复机器人嘲，如图１．１所示；瑞士Ｈｏｃｏｍａ公司和瑞士联邦工业大学联合研制的Ｌｏｋｏｍａｔ康复训练机器人用，如图１．２所示．除此之外，日本研制了旋转式康复机器人１８Ｊ和ＧａｉｔＭａｓｔｅｒ康复机器人唧，如图１．３和图１．４所示。
德国柏林自由大学（ＦＲＥＥＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＢＥＲＬＩＮ）开展了腿部康复机器人的研究，并研制了ＭＧＴ型康复机器人样机【１０ｌ。
美国的ＲＵＴＧＥＲＳ大学开展了脚部康复机器人的研究，并研制了ＲＵＴＧＥＲ踝部康复训练机器人样机ｌｌｌＪ．目前已有两种康复机器人打入了市场，也就是Ｈａｎｄｙ１及ＭＡＮＵＳ，它们都是欧溯生产的产品。
Ｈａｎｄｙ１有５个自由度，可以辅助残疾人吃饭，为残疾人的生活提供了很多方便；ＭＡＮＵＳ是一种装在轮椅上的仿人形的手臂，它有６或７个自由度，其工作范围达到了人体的活动范围．图１．１德国ＨａｐｔｉｃＷａｌｋｅｒ和绳驱动式康复机器人图１．２瑞士Ｌｏｋｏｍａｔ康复机器人图１．３日本旋转式康复机器人图１．４日本ＧａｉｔＭａｓｔｅｒ康复机器人１．３．２国内康复机器人的发展概况我国对康复机器人的研究起步比较晚，辅助型康复机器人的研究成果相对较多，康复训练机器人方面的研究成果则比较少。
主要有清华大学康复工程研究中心基于肌电控制研制开发的主一被动式肢体功能训练器，如图１．５所示，肌电反馈控制康复设备，如图１．６所示，交替步态训练器，如图１．７所示。
图１．５清华大学主．被动式肢体功能训练器图１．６清华大学肌电反馈康复设备图１．７清华大学交替步态训练器另外还有北京宝华达，浙江金华等企业的下肢康复器械产品。
如图１．８所示。
图１．８北京宝华达和浙江会华等企业的下肢康复器械产品第２章远程控制系统总体设计２．１系统需求分析肢体康复训练机器人，如图２．１所示，是对下肢具有运动障碍的患者进行主动康复训练的自动化机械装置，它可以帮助因中风等疾病或因外伤引起的腿部运动障碍的患者进行运动机能恢复性训练，通过计算机自动控制患者的重心和走步状态，模拟正常人的走路状态，使患肢的运动功能得到训练．图２．１肢体康复训练机器人该康复机器人的机械部分包括步态控制机构、脚踝姿态控制机构，两个机构协调运动就可以模拟人的行走状态，总体机构简图如图２．２所示。
科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·152·2023年第02期文章编号：2095-6835（2023）02-0152-03基于“互联网+”的智能机器人教学平台设计研究朱通（天津工业职业学院，天津300400）摘要：随着互联网技术的不断发展，同时结合目前疫情时期学生学习的特点，教学过程中采用互联网等形式迫在眉睫。
对基于“互联网+”的智能机器人教学平台进行研究，设计集环境感知与通信、动态决策与规划、行为控制与执行、人机交互及教学演示等多种功能于一体的综合教学演示系统对教学具有重要的现实意义。
对智能机器人的硬件与软件设计，为学生提供学习平台，能够满足不同层次的需求。
以基于OpenMv的小球识别实验为例，对智能机器人教学平台进行相关研究。
实践表明，该平台的设计能够对学生创新思维模式的形成、动手能力的提升以及学习效率的提升发挥作用，真正实现了教学过程中以学生为中心。
关键词：“互联网+”；智能机器人；教学平台设计研究；创新思维中图分类号：TP242；G642文献标志码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2023.02.043互联网技术的出现和应用，给课程教学带来了很多的新工具、新方法，进一步丰富了教学内容，如何更好地运用互联网等技术提升教学成效，成为当前相关专业教师面临的重要课题[1-2]。
在智能课程教学方面目前依然存在以下两点不足：①学生创新思维不足。
目前对智能课程的教学而言，大多采用教师演示的方式完成相关的实验，学生们缺乏将所想变为现实的自主性，导致教师很难激发学生的创新性思维和自主性学习。
②学习平台有限。
随着科技的发展，需要将越来越新的知识补充到课程教学过程中。
目前由于采用的实验设备不足以满足当今快速发展的需求，因此在教学过程中加入新的技能知识尤为重要。
综上，可以看出加强新时期“互联网+”背景下智能机器课程研究具有重要的现实意义[3-4]。
Ｉ ‘ 自动化与仪表第１５卷２０００年第６期
基于互联网的机器人遥操作系统平台 （ 一７
型，毫— 新，张 蕾，卢桂章 （南开大学机器人与信息自动化研究所，天津３０００７１）
摘要：本文设计一个基于互联网的机器人遥操作系统，构造一个集研究和实验为一体的机器人遥操作平 台．以拓宽机器人技术在科研和工程领域的应用前景。它通过融合环境建模和通用操作技巧两种技术，在 模型误差和系统误差存在的前提下，突破了基于模型的高层监控机器人系统仅能进行简单遥操作的局限， 保证了操作的可靠和稳定；采用高精度的图形预测技术，有效地克服了网络延时对操作者的影响，较大地 提高了工作效率；通过使用最近设计完成的多机器人控制器，极大地提高了机器人遥操作系统软、硬件的 可扩展性，并且对模型的预测，预显提供了系统级的支持和优化；最后通过一个插孔实验验证了本系统的 可行性和合理性。
关键调 熟曼△！遥操作；兰！ 蝮塞夔型 中图分娄号：ＴＰ３１ｇ．８ 文献标识码：Ａ
婚 研
１引盲 随着计算机互联网（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ）的飞速发展，基 于Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的遥操作技术正成为机器人领域中的 个重要的前沿课题，受到许多西方发达国家的 高度重视。目前国外已经在Ｉｎｔｅｒｎｅｔ上进行了许 多异地遥操作的实验，均显示通过Ｉｎｔｅｒｎｅｔ进行 机器人遥操作在远程教学、设备共享、远程医疗、 远程诊断和危险复杂环境下的装配作业等领域均 有很大的应用前景。 本文所介绍的机器人遥操作系统工作旨在充 分利用Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的通用性和交互性，构造一个集 研究和实验为一体的机器人遥操作平台，以提高 机器人设备的资源共享率，推进机器人技术在科 研和工程领域的应用范围和探度。其主要设计目 标如下所示： （１）客户端提供多机器人协调编程控制环 境； （２）多种传感信息的获取和分析； （３）高层仿真规划（环境建模）与底层局部自 主（通用操作技巧）相结合ｆ （４）三维图形的仿真预览和实时图形叠加相 结合； 基金项目：国家八六三智能机器人主题资助项目 收稿日期：２０００—０３—３１（磁盘稿） （５）可快速开发和测试新的系统设计思想和 功能部件。 １ ２系统结构 系统结构主要可划分为３个子系统（图１所 示）：远程客户机、本地服务器和多机器人控制器。 其中远程客户机负责图象的解码、图形仿真预览
闺１系境结构示童圈
维普资讯 http://www.cqvip.com 综述与评论 和实时图形叠加、传感信息的分析和可视化、系统 的管理和定制接口以及提供遥操作的控制和编程 接口，运行于Ｗｉｎｄｏｗｓ９８操作系统下；本地服务 器负责图象的采集和压缩编码，提供与远程客户 机和多机器人控制器的双向通讯，运行于Ｗｉｎ－ ｄｏｗｓＮＴ操作系统下；多机器人控制器负责多机 器人环境的实时控制及传感信息的获取与分析， 运行在ＤＯＳ操作系统下。 其运作流程详述如下：操作者借助于实际环 境的精确模型，针对不同的在线装配任务，插入不 同的操作技巧序列，从而生成一个任务序列脚本． 经仿真预览验证其正确后，借助于ＷｉｎＳｏｃｋ工 具，以ＴＣＰ方式从Ｉｎｔｅｒｎｅｔ发往远端服务器，同 时为了克服时间延时对操作者的影响，客户端采 用了图象实时叠加技术即提供一个虚拟机器人环 境，并根据任务序列脚本立即产生动作 服务器接 到此数据后经申行口转发至上位机，经上位机规 划和协调后，用逆运动学反解出各部件的关节角， 然后每４ｍｓ经ＦＰＧＡ高速通讯板发至下位机，由 下位机控制机器人的本体实现实际的装配操作。 现场图象被采集后，经压缩编码成ＭＰＥＧ一１格 式，以ＵＤＰ方式发往客户端（图象大小为３５５× ２８８时，最小网速需求为２５６ｋｂｐｓ；图象大小为１ ７６ ×１４４时最小网速需求为６４ｋｂｐｓ，曾用５６ｋｂｐｓ的 调制解调器作过测试，刷新率为ｌＯ帧／秒），这样 就使得虚拟机器人叠加在真实的有时间延时的 ２４帧／秒（ＰＡＬ制式，带宽足够）的视频图象上，并 随着任务的完成最终趋于统一，方便用户的远端 监控。而且上位机每２８ｍｓ通过申行口把机器人 的关节角和末端接触力／力矩信息送往本地服务 器．由服务器通过ＴＣＰ方式转发至远程客户端， 以增加远端用户对现场操作的感知度，便于高效、 安全地完成作业任务。 ３关键技术与设计思想 ３．１环境建模与操作技巧融合的控制策略 基于模型的遥控方式与手工方式相比，不但可以 缩短任务完成时间，而且可以减轻操作者连续作 业的疲劳程度，具有相当的优越性。目前此技术在 国外基于ｌｎｔｅｒｎｅｔ的遥操作方面已有一些相关报 道，其中演示的一些实验也有令人满意的结果。 。 然而这种方法在实践中应用和推广存在以下问 题；（１）真实的物体通常都不是理想的多面体，往 往包含一些比较复杂的曲面和棱槽，虽然可以简 化一些对任务描述和执行没有影响的表面，但仍 很难精确描述出真实物体在环境中的几何形状、 位置及方向，模型误差的存在无法避免；（２）为了 操作一个基于仿真模型的物体，机器人一定要有 个好的绝对位置精度而不是重复精度，一些机 器人控制器很难完全满足此项要求，即使控制器 和仿真模型都能达到高精度，其运动的残余误差 仍然无法完全消除；（３）所操作的环境物体模型都 是系统事先设置好的，一旦环境场景发生变化，无 法生成环境的三维场景。 为了克服以上问题，本系统融台环境建模和 通用操作策略两种技术，设计了一种集位置／速度 ／：０相混合的一种控制方案，它不但借助于人的高 级思维和判断力，极大地提高了整个系统的智能 水平，而且通过引入一些常用的操作技巧，有效地 克服了模型误差和系统误差给装配作业带来的不 利影响，提高了系统的可靠性和稳定性。并且为了 适应环境模型的变更，采用了一种交互式建模技 术 ，使得用户能在较短的时间内快速构造出非 结构环境下物体的几何描述（形状、位置和方向） 和物理描述（重量和重心等），从而全面提高了整 个系统平台在非已知或部分已知环境下的适用 性。 ３．２操作技巧 机器人在典型的装配作业中，其运动可以细 分为一些具有不同特定状态的并在任务空间上下 关联的运动单元，我们称之为“技巧 。从理论上来 讲，足够多的通用技巧可以完成许多相似的装配 作业 为了确保在系统误差存在的前提下，操作任 务能可靠、安全地执行，技巧的实现选择了具有传 感过程检测的混台控制方案，而且其中与控制器 相关的复杂控制过程（传感信息反馈和位置／速度 ／：０模式的变换等）均隐藏在技巧层内．使得用户 在对控制器了解不多的前提下，可以用一系列技 巧轻松完成一个作业任务，从而有效地减少任务 完成时间，提高操作者的工作效率。 在物体与环境的交互过程中，接触状态可被 认为是装配作业的关键环节．其典型的表现形式 有３种：点一面接触、边一面接触和面一面接触。通过 这３种不同的作业状态可以导出３种主要的技巧 类型：移动一接触技巧、旋转一水平技巧和旋转一插 入技巧（见图２到图４）。 （１）移动一接触技巧确保被操作物体与另一 物体在接触时，其状态由无约束到点一面约束的平
维普资讯 http://www.cqvip.com 自动化与仪表第１５卷２０００年第６期 圈雹堕匝圈盔岛翻’矗嘣墨 《 ）
圈２蒋动一接触技巧
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稳过渡（图２ａ）。被操作物体在速度模式下按照一 特定的坐标轴运动，通过不断读取关节码盘值和 力传感器来检测接触状态，并通过调整速度和速 度反馈增益来控制接触冲击力，以避免机器人本 体的损伤。一旦在一个方向接触状态稳定后，就可 以用同样的方法，达到另一个方向的稳定接触（图 ２ｂ）。 （２）旋转一水平技巧可以保证点一面接触状态 到边一面接触状态的平稳过渡（图３）。通过读取所 有关节的码盘值，可以算出手爪的运动位置，连续 两次手爪位置采样，可导出一瞬时运动中心，然后 观察此瞬时运动中心是否有突然变化，即可知道 边一面接触何时达到稳定状态 连续两次在方型物 体底部的两垂直相交的轴上应用此技巧，可以很 快使面一面接触达到稳定状态。 （３）旋转一插入技巧可以完成插孔作业（图 ４）。由于模型误差和系统误差的存在，被操作物与 插孔往往在水平方向有微小偏差，为此我们首先 在ｚ轴方向应用移动一接触技巧，使得被操作物的 底部与插孔的边界相接触，然后再在Ｙ轴方向应 用移动一接触技巧，使得被操作物的侧面与插孔的 另一边界相接触，在保持右边接触的情况下，稍微 提升物体一再绕ｘ轴旋转一再下移，观察瞬时中心 的变化，如不成功则微调后再次尝试，经几次尝试 就可顺利完成插孔作业。 ３．３高精度实时图形叠加仿真 由于Ｉｎｔｅｒｎｅｔ在路由寻径和拥塞控制等方面 固有的局限性，因此数据传输的时间延时与变化 目前基本无法消除，即使将来协议本身能保证关 键数据（图象、语音和控制信息等）的实时传输，但 长距离的信息传递依然无法消除时间延时的影 响。实践表明，当时间延时达到０．２５秒时，人能明 显觉察滞后的存在；当时间延时≥１秒时，操作较 为复杂作业的工作效率明显降低。因此为了解决 时间延时对操作者的影响，ＪＰＬ实验室首先提出 了把高精度机器人模型叠加在真实的视频图象并 以虚拟的机器人实时响应用户的操作再将远端真 实的场景图象紧随其后的思想，这项技术经实验 验证 ，可非常明显地提高大延时下操作者远程 遥操作的效率，减轻用户作业的压力，目前在不少 遥操作系统中碍到应用。 此技术的实现需要以下４个基本前提：（１）构 架高精度的机器人和感兴趣的被操作物模型；（２） 三维图形模型和二维摄象机视图的精确标定；（３） 图形模型和真实物体最好有同样的控制方法和策 略；（４）足够快的中央处理器和显示硬件。为了满 足以上需求，硬件方面我们选用了ｌｎｔｅｌ最新推出 的ＰＩＩＩ４５０ＭＨｚ处理器，此款ＣＰＵ由于内置了丰 富、高效的多媒体扩充指令，故显著地提升了机器 处理图形和图象等方面的能力。经测试ＭＰＥＧ一１ 多媒体数据流的播放速度可达８０帧／秒（ＩＴ常播 放速度２４帧／秒），这样在充分满足任务需求的前 提下，极大地减少了系统的整体费用（在目前的一 些遥操作系统中，实现此技术均采用专业工作站 如ＳＧＩ公司的ＩＲＩＳ系列图形工作站．费用相当 高），提高了系统的通用性和可扩展性；软件方面 我们采用了ＭｉｃｒｏＳｏｆｔ公司最新推出的ＤｉｒｅｃｔＸ６． Ｏ多媒体开发工具包，实现图象的解码、显示和图 形的建模和处理。其中值得一提的是，边框模型在 实现图形的叠加操作时，由于可以同时看到后面 的视频图象，所以相对来讲比实心模型好一些，但 由于图象和图形在精确标定后有同样的Ｚ－ｂｕｆｆｅｒ 值，故易产生断线，为了克服这种问题，采用了 Ｄ３Ｄ立即模式中提供的Ｚ－ｂｉａｓ技术（偏移 ０．００１），解决效果比较满意。而且由于机器人控制 器属于自主开发，其软件控制环境（远端控制器） 移植到客户端的模型控制方面不存在技术障碍， 故消除了虚拟机器人与真实机器人的同步处理问 题。 由于三维模型（客户端）和摄象机（服务器端） 的视区变换和透视投影存在偏差，必须进行三维
