文档介绍：Webot 的网络远程控制研究
周艇
(理学院应用物理系应用物理学专业)

第一章概述
引言
随着当前网络浪潮的扑面而来,网络技术日新月异,越来越多的网络新技术应用于
,使得当今在上展现给我们的是一个五彩缤纷的全新世界,网络给予了人们
前所未有的方便和快捷。
“网络机器人”是近年来提出的一个将机器人技术和网络技术相结合的全新概念。自万
维网(网络时代。而机器人领域一直在研究远程机器人,
如何将机器人与网络联结,开拓出网络机器人领域,一直是吸引各国科研机构研究兴趣的项
目。随着网络机器人的开发和投入使用,必将深刻影响人类的社会生活。网络机器人可以广
泛应用在工业生产、医疗诊断、远程教育、管理、监控、游戏甚至人类的日常生活中。
比如,对于 21 世纪初期开始的社会高龄化问题,我们可以开发一套“机器人远程健康
监控系统”。它可以用来对人们的日常生活中,睡眠、吃饭、沐浴、排泄等一系列生理活动
进行长时间测定,而使用者可无意识的、随意做任何事情,测定的数据自动送到远程管理中
心进行分析,若发现异常立即进行诊断和治疗。我们可以设定一些老人在日常生活中需测定
的生理量:如床上需要测的有体温、体动、睡眠时间、心电图、心率、呼吸;在浴池中需要
测的有脉搏跳动速度;在洗手间需要测的有体重、排泄量、血液成分等。然后可以开发采用
视觉的自动诊断系统,用它对睡眠时无呼吸症状的疾病进行自诊断。
还可以开发一些更简单的辅助系统,如使用在家庭热水壶上的传感器,它可以随时将热
水的情况数据送到监视中心,以保障独居老人安全的系统,进行这些方面的试验,都是些产
品化很强的项目。

Webot 的概念

对于网络机器人,已有很多不同的定义,但还没有一个统一的标准。当前比较通用的是
把网络机器人定义为:以标准通信协议和标准人- 机接口作为基础,再将它们与有实际观测
操作技能的机器人融合在一起,即可实现无论什么时候、无论在哪儿、无论谁都能使用的远
程环境观测、操作系统,这就是网络机器人“Webot”。严格来说,这种定义还有待进一步
完善。
通俗地讲,“Webot”就是“Robots on the Web”。包括有轮可移动机器人(Wheeled Mobile
Robots)和有腿机器人(Legged Robots)。如果把几个或一批机器人连到上,将 Web
浏览器作为人- 机接口,以 HTTP 为通信协议,通过网络来实现动作,就可以组成一个机器
人的队伍,用户就可以通过来操纵这样一个庞大的机器人群体进行各种行为和动作。

1. 3 可移动 Webot 的构思

以往的远程操作系统多数是借助于通信路径,由特定的操作员来操作特定的机器人或加
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工机械等的 1 对 1 型系统。通信路径有用通信卫星的,也有用 ISDN(Integrated Services Digital
Network, 综合服务数字网)的。而我们的 Webot 既然是“网络机器人”,使用所谓的“网络”
一词,就意味着各分支上的操作方和被操作系统有多个,连接它们的路径也有多个,否则就
失调。要满足上述条件,只有用万维网系统来实现,万维网的浏览器的通讯协议是 HTTP,
它在全世界已完全标准化。所以我们的 Webot 系统借助于万维网作为通信路径,可以满足
不特定的多数用户在网络上任意使用。可以说,这种系统无论什么时候、无论在哪儿、无论
谁都是可以使用的。
在我们研究的 Webot 课题中,主要是用仿真的方法,对网络机器人系统进行了研究。
具体的做法是,用一辆遥控的汽车来仿真移动的 Webot,将汽车的遥控器通过计算机接口连
接到上,然后用数据库语言和网页语言等建立一个网络访问和控制的平台,让用户
可以通过来访问我们的 Webot。主要(涉及到的知识和)工作内容包括:
¾ 仿真机器人端的网络控制设计:将汽车的遥控器连接到计算机上,并对接口进行
编程,实现 Webot 的前后左右移动功能。它是本文主要介绍的工作。
(本文由周艇同学完成)
¾ Webot 的远程客户视觉实现:安装摄像机和图像捕捉卡,并对接口进行编程,实
现 Webot 的可视化效果。
(详见刘成同学论文“Webot 的客户视觉实现与研究”)
¾ 建立登录主页,进行服务器端设计:建立登录数据库和网络控制平台,满足用户
从对机器人的访问和控制的需要。
(详见梁恒俊同学论文“Webot 网站建立”)

第二章系统实现方案
系统结构
我们的课题采用了 Client/Server 客户/服务器模式。服务器通过无线网卡与