微創(chuàng)外科機(jī)器人控制系統(tǒng)

微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)由于其特殊的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，可極大地拓展醫(yī)生的能力，克服手動(dòng)微創(chuàng)手術(shù)的缺陷與運(yùn)動(dòng)限制，充分發(fā)揮微創(chuàng)手術(shù)的優(yōu)勢(shì);用機(jī)器人技術(shù)結(jié)合醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)，不僅提高了手術(shù)質(zhì)量和安全性，減輕了病人的痛苦，縮短了術(shù)后恢復(fù)時(shí)間，而且使微創(chuàng)手術(shù)技術(shù)應(yīng)用于更精密的手術(shù)領(lǐng)域，擴(kuò)展了微創(chuàng)技術(shù)的應(yīng)用范圍。本文介紹了微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)。主要介紹了其控制方法和理論。關(guān)鍵詞：微創(chuàng)外科手術(shù)，主從操作AbstractAsitsspecialmechanismdesign，aminimallyinvasivesurgiealrobotcangreatlyextendtheabilityofsurgeonstobreakthroughthelimitationsofmanualminimallyinvasivesurgeryandthentakeadvantagesofminimallyinvasivesurgery.Combiningrobottechnologyandexperienceofasurgeon，itcannotonlyimprovethequalityandsecurityofasurgery,shortenthecuretimeandreducethePatients’cost，butalsoapplytheminimallyinvasivesurgerytechnologyintoprecisionsurgeryareasandthenenlargetheapplication,areasoftheminimallyinvasivesurgery.Thepaperintroducestheminimallyinvasivesurgeryrobotsystem.Maincontentisthecontrolmethodandtheory.Keywords:minimallyinvasivesurgery，teleoperationTOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第一章緒論 1\o"CurrentDocument"1.1本課題的研究背景 1\o"CurrentDocument"1.2微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 1\o"CurrentDocument"1.3微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人的主從遙操作 2\o"CurrentDocument"第二章微創(chuàng)外科機(jī)器人的控制方案 3\o"CurrentDocument"2.1主從控制系統(tǒng)的操作方式 3\o"CurrentDocument"2.1.1手動(dòng)控制 3\o"CurrentDocument"2.1.2監(jiān)督控制 3\o"CurrentDocument"2.1.3自動(dòng)控制 4\o"CurrentDocument"2.2機(jī)器人的控制策略 5\o"CurrentDocument"2.2.1位置伺服型 5\o"CurrentDocument"2.2.2力反射型 6\o"CurrentDocument"2.2.3力反射伺服型 7\o"CurrentDocument"2.3PID控制的三個(gè)基本環(huán)節(jié) 7\o"CurrentDocument"第三章遙操作機(jī)器人控制系統(tǒng)的缺點(diǎn) 8\o"CurrentDocument"3.1遙操作機(jī)器人系統(tǒng)主從控制的缺點(diǎn) 8\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) 9第一章緒論1.1本課題的研究背景微創(chuàng)外科手術(shù)是通過(guò)腹腔鏡、胸腔鏡等內(nèi)窺鏡在人體內(nèi)施行手術(shù)的一種新技術(shù)。它通過(guò)在病人腹部開(kāi)幾個(gè)直徑約5-10mm的小孔進(jìn)行手術(shù)操作的。其中，一個(gè)小孔內(nèi)置入內(nèi)窺鏡，病人腹腔內(nèi)部環(huán)境以圖像形式顯示在顯示器和電視屏幕上，同時(shí)，經(jīng)其余小孔置入細(xì)長(zhǎng)的手術(shù)器械，手術(shù)人員一邊通過(guò)顯示器或電視屏幕觀察病人體內(nèi)情況，一邊進(jìn)行手術(shù)器械操作，相對(duì)于開(kāi)放式手術(shù)，微創(chuàng)外科手術(shù)具有創(chuàng)傷小、痛苦少、恢復(fù)快的優(yōu)點(diǎn)。在取得臨床應(yīng)用上的巨大成功同時(shí)，微創(chuàng)外科技術(shù)也存在著諸多不足之處，如：（1）手術(shù)工具靈活性不足；（2）操作時(shí)的“杠桿效應(yīng)”（眼手不協(xié)調(diào)）；（3）微創(chuàng)手術(shù)臨床教學(xué)與手術(shù)培訓(xùn)時(shí)間較長(zhǎng)；（4）手術(shù)中醫(yī)生容易疲勞；（5）手術(shù)中難以保持內(nèi)窺鏡圖像的穩(wěn)定、清晰以及和手術(shù)醫(yī)生的意圖的高度一致；（6）醫(yī)生直接接觸放射線或傳染病人等，機(jī)器人輔助微創(chuàng)外科技術(shù)的到來(lái)在很大程度上彌補(bǔ)了這些缺陷。此外，在手術(shù)執(zhí)行過(guò)程中，由于機(jī)器人操作的穩(wěn)定性和精確性，往往可以在同等情況下實(shí)現(xiàn)比傳統(tǒng)的人工手術(shù)更好的手術(shù)效果。比如在關(guān)節(jié)置換手術(shù)中，使用外科機(jī)器人切割和打磨的人體骨斷面比手工切割的骨斷面與需要植入的人工關(guān)節(jié)的吻合程度要高很多。由于機(jī)器人輔助手術(shù)技術(shù)在手術(shù)操作的精確性、可靠性和安全性等，機(jī)器人技術(shù)在醫(yī)療手術(shù)領(lǐng)域得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，并取得了很好的臨床應(yīng)用，外科手術(shù)也因此進(jìn)入了一個(gè)全新的領(lǐng)域。1.2微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r目前，微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人正處于由實(shí)驗(yàn)研究向臨床應(yīng)用過(guò)渡的階段，且已有機(jī)器人產(chǎn)品在商業(yè)市場(chǎng)上取得了巨大的成功。醫(yī)療機(jī)器人技術(shù)的出現(xiàn)不僅帶動(dòng)了醫(yī)學(xué)技術(shù)的革新，同時(shí)作為發(fā)展中的新型產(chǎn)業(yè)，有著不可估量的廣闊市場(chǎng)前景，因而成為世界經(jīng)濟(jì)一個(gè)新的增長(zhǎng)點(diǎn)，受到世界各國(guó)的重視。近年來(lái)，包括我國(guó)在內(nèi)的多個(gè)國(guó)家紛紛對(duì)此進(jìn)行立項(xiàng)投資，積極開(kāi)展醫(yī)療機(jī)器人方面的技術(shù)研究工作[1]O1995年，美國(guó)的航空航天管理局下屬的空氣推進(jìn)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室與美國(guó)的微型靈巧系統(tǒng)公司合作，研制出了用于眼科手術(shù)的機(jī)器人輔助顯微外科手術(shù)系統(tǒng)(RAMS)。1996年初，美國(guó)ComputerMotion公司利用研制AESOP系列機(jī)器人積累的在計(jì)算機(jī)和機(jī)器人方面的關(guān)鍵技術(shù)，推出了ZEUS遙操作機(jī)器人外科手術(shù)系統(tǒng)"4。2000年，美國(guó)IntuitiveSurgical公司成功開(kāi)發(fā)出DaVinci外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，2001年，該系統(tǒng)通過(guò)美國(guó)FDA認(rèn)證并開(kāi)始實(shí)施腹腔微創(chuàng)外科手術(shù)，被譽(yù)為“主從式醫(yī)療機(jī)器人發(fā)展史上的里程碑”⑸，它是目前為數(shù)不多的已成功打入世界市場(chǎng)的商業(yè)化醫(yī)療機(jī)器人之一。手術(shù)時(shí)外科醫(yī)生可坐在遠(yuǎn)離手術(shù)臺(tái)的控制臺(tái)前，頭部貼近視野區(qū)，雙眼接受來(lái)自不同攝像機(jī)的完整圖像，共同合成術(shù)野的三維立體圖像。醫(yī)生雙手控制操作桿，手部動(dòng)作傳達(dá)到機(jī)械臂的末端手術(shù)工具處完成手術(shù)操作⑹。此外，國(guó)外其它一些較為成功的機(jī)器人輔助微創(chuàng)外科手術(shù)技術(shù)研究成果如美國(guó)Washington大學(xué)開(kāi)發(fā)的為軍隊(duì)?wèi)?zhàn)地遠(yuǎn)程外科手術(shù)設(shè)計(jì)的小型機(jī)器人Raven系統(tǒng)，德國(guó)宇航中心(DLR)開(kāi)發(fā)的針對(duì)搏動(dòng)心臟進(jìn)行手術(shù)的Mirosurge操作系統(tǒng)等等。國(guó)內(nèi)方面，研究人員經(jīng)過(guò)多年來(lái)的不懈努力，也取得了豐碩的成果。2004年，由天津大學(xué)、南開(kāi)大學(xué)、天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院合作開(kāi)發(fā)的MicroHandA機(jī)器人系統(tǒng)更是填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，成為我國(guó)第一臺(tái)自主研發(fā)的微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人。2005年，天津大學(xué)研制成功顯微外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)一“妙手”?！懊钍帧毕到y(tǒng)主要針對(duì)顯微外科手術(shù)，具有縫合打結(jié)功能，并具有力觸感與力反饋能力，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程手術(shù)操作。1.3微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人的主從遙操作主從遙操作機(jī)器人是目前在微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的一種方式，即通過(guò)設(shè)計(jì)特殊的機(jī)械結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)圍繞手術(shù)工具的腹腔插入點(diǎn)，同時(shí)也是機(jī)器人固有的遠(yuǎn)端運(yùn)動(dòng)中心點(diǎn)(RCM點(diǎn))運(yùn)動(dòng)的功能。機(jī)器人由主操作臂和從操作臂兩部分組成，由使用者操作主操作臂，向遠(yuǎn)端的機(jī)器人從操作臂發(fā)出指令信息，并控制機(jī)械從操作臂進(jìn)行相關(guān)的動(dòng)作，同時(shí)它還負(fù)責(zé)將遠(yuǎn)端機(jī)械從手的力信息加以反饋，通過(guò)自身的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)讓使用者產(chǎn)生真實(shí)的力感覺(jué)。主從機(jī)器人的工作實(shí)質(zhì)就是將操作者的動(dòng)作實(shí)時(shí)地、準(zhǔn)確地映射到從手末端工具處，從而實(shí)現(xiàn)手術(shù)作業(yè)。系統(tǒng)的主操作手的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足人體的生理要求和舒適性，從操作手的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)則需要考慮手術(shù)臺(tái)周圍的環(huán)境、手術(shù)機(jī)器人的位置，以及手術(shù)工具運(yùn)動(dòng)的安全性、靈活性等諸多因素。第二章微創(chuàng)外科機(jī)器人的控制方案2.1主從控制系統(tǒng)的操作方式2.1.1手動(dòng)控制手動(dòng)控制方式，見(jiàn)圖2.1。由操作人員、計(jì)算機(jī)A、計(jì)算機(jī)B、控制器、執(zhí)行器、被操作對(duì)象、傳感器、攝像機(jī)和顯示器組成了一個(gè)閉環(huán)控制回路。手動(dòng)控制方式中，操作人員作為整個(gè)閉環(huán)反饋控制回路的一部分而存在，完成決策、判斷、操作執(zhí)行等功能。為了在空間分割，不能直視的環(huán)境下進(jìn)行遙操作，手動(dòng)操作要求至少有視覺(jué)反饋，最好有力覺(jué)反饋等其他反饋。在理想情況下，操作的效率和結(jié)果取決于操作人員的個(gè)人因素。存在延遲的情況下，遙操作機(jī)器人系統(tǒng)的效率下降，遙操作的穩(wěn)定性和精度很難保證。值得注意的是，手動(dòng)控制中，由于視覺(jué)反饋、力覺(jué)反饋等的局限性，操作人員的操作和判斷受到的影響很大，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以消除這一限制，從而提高手動(dòng)控制的效率和精度。圖2.1網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下遙操作機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.1.2監(jiān)督控制監(jiān)督控制方式，見(jiàn)圖2.2。在監(jiān)控方式中，操作人員以人一機(jī)對(duì)話的方式進(jìn)行機(jī)器人作業(yè)信息的收集并對(duì)機(jī)器人下達(dá)各種指令，使與計(jì)算機(jī)有密切聯(lián)系的傳感器和驅(qū)動(dòng)器有效的進(jìn)行工作。操作人員和計(jì)算機(jī)A、計(jì)算機(jī)B以及顯示器構(gòu)成一個(gè)信息循環(huán)一監(jiān)控回路，由計(jì)算機(jī)B監(jiān)控器執(zhí)行器、傳感器和攝像機(jī)構(gòu)成另外一個(gè)信息循環(huán)一閉環(huán)控制回路，這兩個(gè)回路之間以反饋信息為主，只有很少量的子任務(wù)指令信息。從總體上看，這兩個(gè)信息回路所構(gòu)成的是一個(gè)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。由于延遲對(duì)于開(kāi)環(huán)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，沒(méi)有什么本質(zhì)的影響，所以，監(jiān)控方式是從根本上解決機(jī)器人遙操作中通信延遲最有效的方法之一。操作人員并不是反饋控制回路的一部分，控制回路中也不包含通信延遲，這樣的系統(tǒng)中不存在因延遲引起的不穩(wěn)定和透明性等問(wèn)題。但是，整個(gè)系統(tǒng)按操作人員預(yù)期運(yùn)行仍需要滿足以下三個(gè)條件：監(jiān)控回路中的通信延遲小于每個(gè)子任務(wù)執(zhí)行所需的時(shí)間，所以每個(gè)子任務(wù)應(yīng)相當(dāng)大；遠(yuǎn)程機(jī)器人工作環(huán)境中的無(wú)法預(yù)料的因素不能變化過(guò)快；遠(yuǎn)程機(jī)器人可靠性很高。以監(jiān)控方式運(yùn)行的遙操作機(jī)器人系統(tǒng)中，遠(yuǎn)程機(jī)器人應(yīng)該是具有感知功能的機(jī)器人或者智能機(jī)器人，可以半自主方式運(yùn)行。借助機(jī)器人的局部智能，及時(shí)處理遠(yuǎn)程工作環(huán)境中的突發(fā)緊急事件，提高整個(gè)系統(tǒng)的工作效率和適應(yīng)能力。這也是目前遙操作機(jī)器人最常見(jiàn)的操作方式。圖2.2監(jiān)督控制方式圖2.2監(jiān)督控制方式操作時(shí)象操作人員2.1.3自動(dòng)控制典型的自動(dòng)控制方法，如圖2.3所示。自動(dòng)控制方法中，操作人員即不需要對(duì)機(jī)器人進(jìn)行監(jiān)視，也不需要對(duì)機(jī)器人下達(dá)指令，遠(yuǎn)程機(jī)器人處于完全自主工

作狀態(tài)中。操作人員不參與控制，僅從遠(yuǎn)程機(jī)器人處獲得信息，這要求遠(yuǎn)程機(jī)器人必須具有高級(jí)智能，能夠完成任務(wù)的規(guī)劃和執(zhí)行，以及評(píng)價(jià)等工作。這種控制方式中，操作人員也不是反饋控制回路的一部分，控制回路中也不包含通信延遲，同時(shí)，不存在操作人員和遠(yuǎn)程機(jī)器人的實(shí)時(shí)交互，因此，該控制方式是從根本上解決通信延遲最理想的方法。限于目前智能機(jī)器人的研究進(jìn)展，完全自主運(yùn)行的智能機(jī)器人還難以實(shí)現(xiàn)，因此，現(xiàn)實(shí)的遙操作機(jī)器人系統(tǒng)中很少采用這種控制方式。圖2.3自動(dòng)控制方法2.2機(jī)器人的控制策略微創(chuàng)外科主從機(jī)器人系統(tǒng)使用雙向伺服控制［7］，雙向伺服控制一般采用的是位置伺服型、力反射型和力反射伺服型等控制方案。它們目的都在于保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，提高系統(tǒng)的操作性能。2.2.1位置伺服型這是一種對(duì)稱系統(tǒng)，如圖2.4所示。它是雙向可逆驅(qū)動(dòng)的，依靠主、從手的相對(duì)空間位置差分別驅(qū)動(dòng)從手隨動(dòng)主手和驅(qū)動(dòng)主手實(shí)現(xiàn)力覺(jué)反饋。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定。但由于系統(tǒng)缺少力傳感器，對(duì)從手的負(fù)載力沒(méi)有較為準(zhǔn)確的測(cè)定，如主、從手相對(duì)空間位置一致，主手就無(wú)力反應(yīng)。因此，操作者在操作過(guò)程中缺少臨場(chǎng)感⑻。該型系統(tǒng)的傳動(dòng)裝置要求較高（主要是減速器），在設(shè)計(jì)中需要盡可能地減少?gòu)氖謧鲃?dòng)機(jī)構(gòu)的摩擦、慣性和減速器的減速比。圖2.4位置伺服型由于主、從手間無(wú)法消除的位置誤差，使系統(tǒng)在自由空間運(yùn)動(dòng)也顯得十分“遲滯”，直接影響系統(tǒng)的操作性能。2.2.2力反射型這是一種非對(duì)稱系統(tǒng)，如圖2.5所示。該系統(tǒng)在從手上安裝了力傳感器。系統(tǒng)的正向驅(qū)動(dòng)（主手到從手）仍采用位置伺服型的位置誤差信號(hào)驅(qū)動(dòng)，而反向控制（從手到主手）則是通過(guò)從手的力傳感器將從手所受負(fù)載力經(jīng)從手控制系統(tǒng)傳送至主手控制系統(tǒng)9。一般來(lái)講，主、從手采用異構(gòu)形式，負(fù)載力需在主手計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行解算，合理選擇主、從手之間的力比，并將其合理地分布在主手各活動(dòng)關(guān)節(jié)上，通過(guò)驅(qū)動(dòng)主手各個(gè)活動(dòng)關(guān)節(jié)的電機(jī)，使操作者借助主手感知從手的受力情況。圖2.5力反射型在力反射型系統(tǒng)中，由于在從手端采用了力傳感器，使從手傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的摩擦力、慣性力不會(huì)反應(yīng)到主手端，使主手的操作更具靈活性。適合于重負(fù)荷、大功率場(chǎng)合。但系統(tǒng)對(duì)力傳感器的穩(wěn)定性和靈敏度及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)算速度和精度有較高的要求。而且，當(dāng)從手自重很大，即使在從手沒(méi)有負(fù)載的情況下，對(duì)主手的操作很困難，容易造成操作者疲勞。2.2.3力反射伺服型該系統(tǒng)在主手與從手上都裝有力傳感器。從手控制系統(tǒng)仍采用位置誤差信號(hào)來(lái)控制；而主手控制系統(tǒng)則是由比較主、從兩個(gè)力傳感器產(chǎn)生的信號(hào)差來(lái)控制的。由于主動(dòng)與從動(dòng)系統(tǒng)的控制信號(hào)不同，所以是一個(gè)非對(duì)稱系統(tǒng)［10］（見(jiàn)圖2.6）圖2.6力反射伺服型2.3PID控制的三個(gè)基本環(huán)節(jié)（1） 比例調(diào)節(jié)（P調(diào)節(jié)）比例調(diào)節(jié)的控制規(guī)律為：u=KpXe式中Kp為比例系數(shù)，偏差e=r-y。具有比例控制規(guī)律的控制器，稱為P控制器。其中Kp亦稱為P控制器增益。P控制器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)具有可調(diào)增益的放大器。在串聯(lián)校正中，加大控制器增益Kp,可以提高系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益，減小系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，從而提高系統(tǒng)的控制精度，但會(huì)降低系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性，甚至造成閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。因此，在系統(tǒng)校正設(shè)計(jì)中，很少單獨(dú)使用比例控制規(guī)律［11］。（2） 積分調(diào)節(jié)（I調(diào)節(jié)）在積分調(diào)節(jié)中，調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)的變化速度du/dt與偏差e成正比，即u=1/Tl#edt其中T］為積分時(shí)間常數(shù)，Tl越大積分作用越弱。I調(diào)節(jié)的特點(diǎn)是無(wú)差調(diào)節(jié)，與P調(diào)節(jié)的有差調(diào)節(jié)形成鮮明對(duì)比。由于I調(diào)節(jié)的積分作用，當(dāng)其輸入。消失后，輸出信號(hào)u有可能是一個(gè)不為零的常量。在串聯(lián)校正時(shí)，采用I調(diào)節(jié)可以提高系統(tǒng)的型別（無(wú)差度），有利于系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能的提高，但積分控制使系統(tǒng)增加了一個(gè)位于原點(diǎn)的開(kāi)環(huán)極點(diǎn)，使信號(hào)產(chǎn)生90°的相角滯后，對(duì)于系統(tǒng)的穩(wěn)定性不利。因此，在控制系統(tǒng)的校正設(shè)計(jì)中，通常不宜采用單一的I控制作用。（3）微分調(diào)節(jié)（D調(diào)節(jié)）在微分調(diào)節(jié)中，調(diào)節(jié)器的輸出與被調(diào)節(jié)量或其偏差對(duì)于時(shí)間的導(dǎo)數(shù)成正比，即U=Tdde/dt其中td為微分時(shí)間常數(shù)，td越大微分作用越強(qiáng)。由于被調(diào)節(jié)量的變化速度（包括其大小和方向）可以反映當(dāng)時(shí)或稍前一些時(shí)間設(shè)定值r與實(shí)際輸出值y之間的不平衡情況，因此調(diào)節(jié)器能夠根據(jù)被調(diào)節(jié)量的變化速度來(lái)確定控制量u，而不要等到被調(diào)節(jié)量已出現(xiàn)較大的偏差后才開(kāi)始動(dòng)作，這樣等于賦予調(diào)節(jié)器以某種程度的預(yù)見(jiàn)性。這是微分控制規(guī)律的重要優(yōu)點(diǎn)，它在于能反應(yīng)誤差信號(hào)的變化速率（變化趨勢(shì)），并能在誤差信號(hào)的值變得太大之前，在系統(tǒng)中引進(jìn)一個(gè)有效的早期修正信號(hào)，有助于增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性第三章遙操作機(jī)器人控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)3.1遙操作機(jī)器人系統(tǒng)主從控制的缺點(diǎn)在遙操作機(jī)器人系統(tǒng)中，主、從機(jī)器人間傳遞的信息大致可分為3類：周期性數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)［12。周期性數(shù)據(jù)包括主機(jī)器人發(fā)給從機(jī)器人的命令、從機(jī)器人反饋給主機(jī)器人的力信息等；實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)包括安全檢測(cè)信號(hào)和事件信號(hào)，當(dāng)從機(jī)器人處于危險(xiǎn)或不是期望的狀態(tài)時(shí)，這些信息就以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)方式反饋給操作者；非實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)包括運(yùn)行時(shí)間、歷史記錄等。其中周期性與實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)對(duì)實(shí)時(shí)性的要求較高。但在空間、海洋這種遠(yuǎn)距離作業(yè)中，遠(yuǎn)地從機(jī)器人同本地操作者之間的信號(hào)傳輸時(shí)延達(dá)0.5-10秒之多，隨著深海無(wú)纜機(jī)器人作業(yè)深度的增加，以及空間機(jī)器人探索范圍的擴(kuò)大，這種