随着信息技术的发展和互联网的迅速普及,通过Internet实现机器人的远程遥操作已经成为机器人领域的前沿研究课题,具有重大的理论研究意义和广阔的实际应用前景。然而,由于Internet特殊的信号传递方式和控制机制,通讯时延是可变和不确定的,甚至是未知和无界的,该时延的存在严重降低了遥操作机器人系统的控制性能,破坏了系统的稳定性和透明性。因此,基于Internet遥操作机器人已经成为目前国内外研究的热门课题。 系统框架模型是研究遥操作机器人系统的基础,本文针对不同问题和不同的控制方案,从多种角度对系统框架模型进行分析,并在此基础上对基于Internet遥操作机器人系统中的一些关键问题进行了分析,为后面研究提供理论基础。 时钟同步是遥操作机器人系统首要解决的问题之一。由于NTP时钟同步协议在网络不稳定时存在较大的误差,难以保证网络两端的精确同步。为此,本文提出了一种能够实现精确端对端网络时钟同步的方案,并针对由于网络两端系统时钟漂移引起的时钟不同步问题,提出了一种端对端网络时钟漂移补偿方案,以保证网络两端的长时间精确时钟同步。 针对Internet时延问题,本文提出了一种基于多连接的时延控制方案,可以在一定程度上减小网络时延和保证网络时延的平稳性,将不确定时延问题转化成相对稳定的时延问题,为解决时延问题提供了一套有效的控制方案。 针对遥操作机器人系统的任务一致性问题,本文提出了一种基于微任务的控制方法,从任务自身的角度出发来对机器人进行控制,并设计出了一种基于微任务控制的具体实施方案,有效地克服了网络时延对遥操作任务执行的影响,保证了遥操作系统的整体任务一致性和完全任务一致性,并且在一定程度上保证了系统运行的连续性。 考虑到遥操作的便利化和人性化,本文基于预估和多信息辅助来设计基于Internet遥操作机器人系统,通过预估来为操作者实时提供机器人现场信息,同时通过多种感知信息结合智能决策输出机制,将传感器信息及网络时延信息转化为操作者更容易接受的信息,为操作者的正确决策提供辅助。 总体上来说,本文对基于Internet遥操作机器人系统的框架模型和关键问题进行了深入探讨,并针对其中一些关键问题提出了一些有效可行的解决方案,并同时也发掘出了一些新的问题和研究思路,这些都为今后进一步的研究打下了坚实的基础。