在现有的技术水平中，人工智能还不足以支撑机器人在复杂多变的环境中完全自主地完成各类任务，人类不得不参与监管和控制机器人本体，于是遥操作将会迎来它第二个70年蓬勃发展。

       遥操作最早出现在20世纪四五十年代Raymond C.Goertz的核研究中，用于保护在放射性环境中工作的人身安全。

       提到遥操作，可能会想到电视遥控器，这个让当代人类觉得“成功偷懒”的设备之一（需要忽略拿遥控器的过程），它的发明源于无线电遥控技术——122年前被发明出来——算是遥操作的雏形，是人类远距离控制技术的开始。

       无线电遥控，由尼古拉特斯拉（NikolaTesla）（1856-1943）于1898年开发出来（美国专利613809号）。而遥操作机器人，或许是机器人领域最早的研究方向之一，它不仅帮助人类在太空和深海探究，而且加强国家军事竞争实力，还协助人类在医疗和灾难中救治。它更让人觉得不是“机器换人”时代，而是“机器帮人”时代。

     遥操作机器人（Telerobotics）通常是指有操作者控制的或是人在控制环中的机器人。用户对规划层、认知层等系统高层进行决策，而机器人只负责机械实现。相当于大脑与身体分离或远离。

遥操作机器人系统

       20世纪四五十年代，在核研究中使用的遥操作机器人，其控制结构主要是直接控制，即远程站点系统不具备自主和智能，用户需要通过主机通讯接口直接控制从机器人的运动。

       20世纪八九十年代，采用监督控制优化了时延对遥操作机器人的影响，同时引入遥操作机器人共享控制实现在太空、医疗和水下的研究和使用。 

       21世纪以来，不仅将三种控制结构完美融合，而且开发出高自主性能的仿人型远程站点，还逐渐融入了5G、AI、VR等新兴技术。

       低自主性：操作人员可以选择遥操作控制各个具体关节，机械臂会“七扭八扭”产生任何你想要到达的构型，人类操作的自主性高，但很容易进入奇异点造成失控；

       接下来，通过几个实例，来了解一下遥操作或遥操作机器人的技术和应用情况：

        1.深圳华大智造科技有限公司自主开发的MGIUS-R3远程超声诊断系统，其运用了机器人技术、实时远程控制及高分辨率超声成像等前沿科技融合，突破传统超声诊断方式的时空局限，由医生端（遥操作端）、病人端（远程站点）通过5G通讯网络进行连接，时延稳定低于30ms。医生端远程控制病人端的机械臂和超声机器进行实时操作和扫查，图像实时发回医生端供医生诊断，在快速、准确诊断病情的同时，也为防范医护人员感染和疫情扩散风险、保障患者安全提供了多重安全保证。

       2.意大利理工学院（IIT）的Centauro机器人，是一款轮式四足+双臂救灾机器人，其全身遥操作套装系统 (Full-body Tele-presence Suit)，使得机器人每个关节空间的运动都可被操作人员控制。由于该套装集成了力反馈，因此对复杂的非刚性和易碎物体的抓取操作非常有效。同时，采用一套基于时域无源((Time DomainPassivity)的控制方法，解决复杂的运动学问题及处理遥操作控制的延时问题，相应的多边Position-force遥操作映射框架包含了机械臂操作中常见的摩擦力和重力补偿与低阻抗柔性操作等。

       3.麻省理工学院（MIT）的新型遥操作系统（Teleoperation System），可以让双腿机器人“借用”人类的身体技能，从而以更大的敏捷性移动。该系统的平衡反馈接口（Balance Feedback Interface,BFI）主要模块包括：（A）躯干和足部的定制化接口附件，用于高速（1kHz）捕获人体运动数据。（B）两个欠驱动模块，用于跟踪躯干的位置和方向，并向操作员施力。（C）每个驱动模块有三个自由度，其中一个是由直流无刷电机驱动的推杆/拉杆。（D）一系列带有被动关节的链环，与操作者足部相连并跟踪其空间平移。（E）来自美国国家仪器(National Instruments)的实时控制器CRIO-9082，以关闭BFI的控制回路。（F）测力板，用于估计操作员的压力中心位置，并测量操作员净接触力的切向力和法向力。

       4.丰田新一代遥操作机器人T-HR3，将机器人与控制外骨骼、5G、VR结合，利用座椅上的16个模块、数据手套和HTC Vive VR头显设备远程遥控装有扭矩伺服模块且共有29处关节的机器人，从而使机器人实现复杂精细的人类动作。

       遥操作机器人与移动机器人、工业机器人及其它机器人一样，必须针对特定的任务及要求进行设计。且作为人机交互方式的一种，遥操作针对的使用环境中，人是必须参与且起到主导控制的关键。因此，大部分制造业中（汽车、3C、食品、纺织、金属、家具等）很少见到遥操作机器人的身影。

       提到人机交互，不由得想到人类和机器人角色的定义。从科技历史发展中看，我们与机器人之间的合作，通过载人、遥控和自主技术的演化，如今三者之间的界线逐渐模糊。

       界线的逐渐模糊，不仅仅表现出机器人在人类世界中的重要性，而且展示了人类对于机器人技术从不断探索到掌控的能力。

       就遥操作机器人技术而言，我们不断掌控的能力是：

       1.由单向控制到双向控制的发展：由单向加速或速率控制、位置控制和运动耦合到具有前馈和反馈的双向控制或力/位置控制。

       2.由被动性到多通道反馈的发展：由于被动控制不能隐藏从机器人（即远程站点）的动态特性而导致功能受限，通过提高透明度和增加多通道数据反馈而提高对被控对象的性能和从机器人环境认知的能力。

       3.由专用通信到基于Internet网络的发展：网络技术将遥操作机器人逐步由实验室引入到人们的日常生活中。这不仅带动了网络技术中新算法、新协议和新界面的发展，而且增加了遥操作机器人在新领域的应用及提高可靠性、稳定性和安全性的技术趋势。尽管Internet增加了延时的种类，但利用频域控制系统、散射矩阵、精确观察被动性能、时延动态补偿等技术，有效的缩短了本地站点和远程站点通信延时和优化了不稳定性干扰的问题。

       因此，逐渐攻克遥操作机器人中最主要的两大难题——时延和系统稳定性。此外，拓展了柔性机械臂遥操作、双臂协同遥操作、结合新型材料和新兴技术（如5G、AI、VR）遥操作等技术。

       通过这些技术的发展，我们看到遥操作或遥操作机器人将从空间、军事、手术医疗、农业植保到医疗卫生、娱乐教育、重载精加、救灾救难等领域的飞速发展，从而更加深入人类生活的方方面面，也使得人类更难以消除这“第四次间断”。

       可以预测的是，未来脑机接口的方式有望替代遥操作，到那时，“想想”就可以轻松被实现，也就没有“偷懒”可言了。

来源：高工机器人