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1．前言
自萬維網(WWW)問世以來，整個世界進入了網絡時代。而機器人領域一直在研究遠程機器人，若將它與網絡聯結，是否可開拓網絡機器人領域。本文就遠程機器人向網絡機器人發展所需要素、以及應怎樣拓展應用等問題給予展望。
2．遠程與網絡的區別
首先要研究遠程機器人與網絡機器人究竟有哪些不同？當然這也是網絡機器人的定義。在此我們只根據遠程機器人與萬維網系統進行對比，研究其兩者的區別。
2.1標準化
以往的遠程操作系統多數是借助于通信路徑，由特定的操作員來操作特定的機器人或加工機械等的1對1型系統。通信路徑有用通信衛星的，也有用ISDN的。
而萬維網則是用一個服務器使不特定的多數用戶在網絡上任意使用。可以說，這種系統無論什么時候、無論在哪兒、無論誰都可以使用。連接買主方的人-機接口(Web瀏覽器：萬維網瀏覽器)和服務器方的httpd的通信協議是HTTP，它在世界上已完全標準化。而遠程操作系統多數是按照上述的要素獨自開發其規格，所以只能限定特定系統間1對1的使用。
使用所謂的“網絡”一詞，就意味著各分支上的操作方和被操作系統有多個，連接它們的經路也有多個，否則就失調。要滿足上述條件，只有用萬維網系統來實現，這樣就必須使人-機接口、多買主服務器、通信協議等標準化。
如后所述，在萬維網系統上構筑遠程操作機器人系統的嘗試也迸行了多次Web瀏覽器具備動態圖象、三維圖形的顯示功能、聲象顯示功能，若基本上能滿足機器人系統的人- 機接口各項條件，限定通信區域，利用不能預測遲滯時間的接口作為前提，可以說是一種良好的選擇。實際上，這種機器人已被非常多的用戶使用著。至少一個機器人分支應與多個操作員分支連接。這樣也算進了一步。
2.2地球范圍內分散化
萬維網的另一個特點是用高級鏈路連接數據庫，在地球范圍內可實現分散化。采用這種結構，各地方的數據雖然少，但全球范圍內可實現龐大規模的數據庫。
機器人系統是物理性實體，所以用這種高級鏈路連接的意義不大。大規模分散系統的例子即SF。若在多數街道監視器上增加面部識別軟件，即成為真實世界中尋人系統。然而若真實現了還有些超前。
因此，將機器人系統中必要的、多數軟件分散配置、加以利用的想法更有現實性。這靠一個部門來開發機器人所需的各種軟件是困難的，所以實現網絡化更有意義。實際上這種分散軟件系統構思早已有人提出過。這些提案也很有創意，如OMG（Object Management Group）是制定規格的CORBA(Common Object Request Broker Architeure)。
它是分散目標系統的世界標準規格。應用層的協議使用IIOP(Internet Inter Orb Protocol)。IIOP與HTTP相同,預測不久的將來將會成為在Internet上廣泛使用的應用協議，到那時，地球范圍內的分散軟件系統的開發就變得容易。筆者現正采用CORBA進行系統開發。另外，日本工業技術院(國家)正在進行的擬人機器人項目中，也采用CORBA進行假想平臺系統的開發。
2.3網絡機器人
網絡機器人可定義為：把標準通信協議和標準人- 機接口作為基本設施，再將它們與實際觀測操作技術的機器人融合在一起，即可實現無論什么時候、無論在哪兒、無論誰都能使用的遠程環境觀測操作系統，這也就是網絡機器人。這種定義可能還不完整，利用網絡，應在任何地方都能操作。隨著今后技術的發展，語言的定義還會有更好的。
3．網絡上的機器人群
現在，幾個機器人連到Internet上，通過網來實現動作。或許當時在USC的 Ken Goldberg們開發的“探寶機器人”可以說是世界上最早運用的例子。該系統采用HTML來使Puma動作，用探頭(攝像機)來尋找埋在沙土中的寶物。將Web瀏覽器作為人- 機接口使用，將HTTP作為通信協議使用，許多人可以操縱該機器人。據說其人數可達100萬以上。這是最多人使用遠程操作系統的例子。這就是上述標準化的威力。
實際上，筆者在ICRA’95上又提起Ken Goldberg的話題，當時有人批評了這項研究。那時也有人冷嘲熱諷地說：“萬維網一流行，人們又開始趕時髦，趕緊研究萬維網。”然而后來隨著標準化的威力、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，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例子。
3.1移動機器人
移動機器人很多都連接在Internet上。其中有一個很有名的叫CMU Xavier。筆者在撰寫此稿時，試著在Xavier的網頁上尋找地址，筆者是141,933個使用者，Xavier的監視頁面如圖1所示。
將Xavier與Internet連接的理由是移動機器人的自律導向功能的可靠性驗證。實際上，他們并不是機器人專家，而是根據用戶的使用方法，才能發現許多軟件的錯誤。
它正好類似公用主軟件的開發過程。開發的軟件一般是公開的，多數進行了糾錯，所以，軟件的可靠性提高了。也類似上述的過程。這就是使用萬維網的效果。
除此之外，也有在史密索尼昂美術館中展覽了移動機器人的例子，它超越了Web給人們以美的享受。在日本的筑波大學迸行著同樣的項目，但因各國的法規不同，日本無法在美術館中進行該項實驗。然而這個例子引起了人們的極大興趣，實際訪問史密索尼昂的人與經由網絡訪問的人一樣，能給機器人發出移動指令。經由網絡訪問的人是經人- 機接口使用Web瀏覽器，與到現場的人一樣，同樣是Internet的一名顧客。這也是使用萬維網系統的另一個效果。
3.2操作機
一個是上面提到的USC項目，在操作機上裝上雙眼(攝像機)，可隨著視點的改變而欣賞雕像的一種系統。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25萬人次。
另一個是使用操作機的例子，如Puma-Paint項目。這是在兩維電子布上描繪圖畫的系統。這種繪畫實際上是用Puma機器人，在現實世界的帆布上畫畫的系統。使用四種顏色，由機器人自動換色，帆布上的紙由管理方的Stein自己更換。繪好的圖樣有好幾張。多數是用數筆劃溝畫的，百看不厭,其中還有不少力作。
3.3脫機示教
現在的Internet象向導的那樣，不能預測延遲時間，也不能保證頻帶。
因此，經由Internet，直接進行細微動作的遠程操作是非常困難的。因此,事先在模擬器上進行脫機示教，然后將示教動作數據遠距離傳送、執行，這是一種很好的方法。筆者正在Web瀏覽器上開發構筑裝配動作的脫機示教系統。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。但現在的Java處理速度較慢，只是C++的十分之一，多邊形數多時，晌應性更差。
還有一例，即在測遠儀、立體攝影機、操作機的前面使用接觸棒等而構筑的系統。這種系統為設計接觸棒的動作，要用脫機示教。
3.4其它
除以上列舉的Internet上機器人的例子之外，請參見參考文獻。
4．對應用的展望
從上面列舉的連接在Internet的機器人例子來看，像在房間里散步、在美術館里欣賞等都只限于娛樂的應用范圍。當然這也是有希望的領域。這里我想展望包括娛樂在內的網絡機器人應用的可能性。
4.1娛樂
從上述例中可清楚地知道，只是遠距離能看到，作為娛樂的需求是有限的。例如，在美術館欣賞美術作品、在百貨商店中看商品或用攝像機確認旅游勝地的景致等。
這些應用中存在的問題是圖象的質量。尤其是需確認美術作品或商品的質量時，更追求精美的圖象。為實現這一愿望，必須開發大容量通信線路、壓縮技術、有頻帶保證的通信協議等。
4.2遠程健康監控
21世界初葉開始的高齡化社會目前得到控制，一個有希望的應用領域是遠程健康監控。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進行長時間測定，而使用者可無意識的、隨意做任何事情，測定的數據自動送到遠程管理中心進行分析，若發現異常立即進行診斷和治療。
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、睡眠時間、心電圖、心率、呼吸；在浴池中需要測的有脈搏跳動速度；在洗手間需要測的有體重、排泄量、血液成分等。例如，開發采用視覺的自動診斷系統,它可以對睡眠時無呼吸癥狀的疾病進行自診斷。
還有更簡單的系統，如使用在家庭熱水壺上的傳感器，它可以隨時將熱水的情況數據送到監視中心，以保障獨居老人安全的系統，已試驗運行，預計將產品化。其它還有面向眾多企業應用的研究開發。
為擴大這種應用，必須開發用于生理量等的無拘束檢測技術、“傻瓜”人- 機接口、永久性的通信密碼技術、便于家庭內簡便連接機器技術等。其中前兩項并非只是機器人研究人員應開發的技術。
4.3遠程操作
遠程操作的應用較多，例如，偏遠地區的遠程手術、遠程的家庭護理、簡單的看護等。然而目前的遠程操作技術用于上述的內容，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、若出現通信時間延遲也能簡單使用的自律動作計劃技術、對象物的識別及定位用的視覺技術等都需要進一步改善。還有在公用空間不能傷害到人的安全性也很重要。再有實現上述最尖端技術的前提是要降低成本。一套這種設備必須控制在50萬日元以下,尤其是家用的，否則是沒有市場的。
5．結束語
以上是對遠程機器人及網絡機器人技術的展望。兩者的不同可以說是標準化和分散化的問題。另外網絡和機器人的融合也剛開始，今后還會有很大的發展。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號