1、隨著人類對于空間、深海、核輻射等危險與極限環(huán)境內(nèi)作業(yè)需求的不斷提升，遙操作技術發(fā)揮著越來越重要的作用，成為機器人領域重要的研究方向之一。多操作者多機器人(MOMR)遙操作具有分布式、作業(yè)能力強等優(yōu)勢，且使用Internet作為遙操作系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)妮d體，為遙操作系統(tǒng)增加了公眾性、分布性、設備共享等新特點。因此如何克服系統(tǒng)結構和網(wǎng)絡特性中的不利影響因素，安全可靠地實現(xiàn)基于Internet網(wǎng)絡的多操作者多機器人遙操作是目前重要的研究方向，

2、并且通過研究Internet遙操作技術可以為機器人技術在空間、深海等其他領域的應用提供必要的理論基礎及技術支持。
　　為了全面把握系統(tǒng)安全性，本文首先對MOMR網(wǎng)絡遙操作系統(tǒng)安全影響因素進行了深入分析，作為實現(xiàn)安全機制的基礎。基于故障樹分析（FTA）理論分析了系統(tǒng)安全影響因素，利用最小割集刻劃了系統(tǒng)危險狀態(tài)的基本事件組合，直觀地描述出系統(tǒng)中臨界故障情況和安全影響因素之間的作用關系。對系統(tǒng)安全因素的分析表明，系統(tǒng)安全性表現(xiàn)為一種行為

3、模式集合，該集合中操作者智能參與性、虛擬環(huán)境、網(wǎng)絡交互、和系統(tǒng)安全規(guī)劃等方面是實現(xiàn)系統(tǒng)安全機制的關鍵。
　　系統(tǒng)安全機制是對系統(tǒng)安全功能要素的結構模型及其相互作用關系的刻畫，能夠保證系統(tǒng)的安全性。本文在對影響安全機制的多種因素進行分析的基礎上，建立了基于主端監(jiān)控層、網(wǎng)絡交互監(jiān)控層和從端監(jiān)控層動態(tài)交互的分層安全機制，在主端實現(xiàn)基于虛擬向?qū)Ｐ汀f(xié)商和虛擬碰撞檢測的安全控制；在網(wǎng)絡交互監(jiān)控層實現(xiàn)分布式網(wǎng)絡交互平臺，并通過網(wǎng)絡協(xié)調(diào)方法提

4、高網(wǎng)絡安全控制性能；在從端基于實時避碰和機器人緊急狀態(tài)處理方法驅(qū)動機器人避免危險；同時，通過各層的安全控制信息和指令交互，實現(xiàn)系統(tǒng)安全信息的模塊化、分布式交互與控制。
　　鑒于Internet網(wǎng)絡中存在傳輸異常的情況，會影響系統(tǒng)中網(wǎng)絡對象間的動態(tài)交互，進而對系統(tǒng)的整體安全產(chǎn)生不利影響，本文基于JavaRMI的遠程對象調(diào)用技術與CORBA對象網(wǎng)絡技術建立分布式網(wǎng)絡交互平臺，提高網(wǎng)絡傳輸與控制的交互性能，改善網(wǎng)絡傳輸帶來的不利影響，提

5、高系統(tǒng)安全水平。文中基于CORBA規(guī)范，提出實時線程池、分布式數(shù)據(jù)分配等方法，增強了CORBA平臺的實時性。設計了基于RMI-IIOP協(xié)議的網(wǎng)絡通信模式，并采用面向?qū)ο蟮腏ava3D建模技術建立了基于Java-CORBA的分布式對象虛擬環(huán)境，并基于該平臺設計了網(wǎng)絡協(xié)調(diào)方法，有效增強了網(wǎng)絡對象間的遠程交互性能。
　　由于機器人智能化水平有限，因此本文通過虛擬環(huán)境中虛擬向?qū)У姆治龊驮O計，保證了人的智能參與能力，為操作者直觀、安全地進行

6、機器人運動規(guī)劃提供了良好地輔助工具和保護措施。文中引入虛擬向?qū)Ц拍?，首先給出虛擬向?qū)Ｐ偷亩x及其統(tǒng)一描述形式。其次建立面向安全機制的檢測虛擬向?qū)Ｐ?，實現(xiàn)時延向?qū)Ш团鲎差A測向?qū)?。最后提出并實現(xiàn)三種控制模式下的虛擬向?qū)?，輔助操作者在主端更好地完成智能安全規(guī)劃。
　　多機器人在共享空間中的協(xié)調(diào)作業(yè)，可以提高機器人在復雜環(huán)境中的作業(yè)能力，同時對實時規(guī)劃安全性提出了很高的要求。本文依據(jù)建立的多機器人安全規(guī)劃策略，在從端設計了基于機器人速

7、度和位置的改進勢場法，實現(xiàn)機器人實時安全規(guī)劃。根據(jù)機器人位姿反饋信息，在多機器人共享空間中進行碰撞檢測后，根據(jù)設定的系統(tǒng)安全臨界區(qū)域，利用改進勢場法進行機器人安全運動規(guī)劃，作為主端規(guī)劃失效情況下的底層保護措施。
　　為了驗證MOMR網(wǎng)絡遙操作系統(tǒng)安全機制性能，本文設計了以下三個實驗。首先通過共享工作空間中多機器人松協(xié)調(diào)運動實驗，驗證了基于改進勢場法的安全規(guī)劃算法。其次通過多機器人移動積木實驗，驗證了基于虛擬向?qū)У奶摂M環(huán)境中采用多模