在現(xiàn)有的技術(shù)水平中，人工智能還不足以支撐機器人在復(fù)雜多變的環(huán)境中完全自主地完成各類任務(wù)，人類不得不參與監(jiān)管和控制機器人本體，于是遙操作將會迎來它第二個70年蓬勃發(fā)展。

遙操作機器人最早出現(xiàn)在20世紀(jì)四五十年代Raymond C.Goertz的核研究中，用于保護在放射性環(huán)境中工作的人身安全。

提到遙操作，可能會想到電視遙控器，這個讓當(dāng)代人類覺得“成功偷懶”的設(shè)備之一（需要忽略拿遙控器的過程），它的發(fā)明源于無線電遙控技術(shù)——122年前被發(fā)明出來——算是遙操作的雛形，是人類遠距離控制技術(shù)的開始。

無線電遙控，由尼古拉特斯拉（NikolaTesla）（1856-1943）于1898年開發(fā)出來（美國專利613809號）。

而遙操作機器人，或許是機器人領(lǐng)域最早的研究方向之一，它不僅幫助人類在太空和深海探究，而且加強國家軍事競爭實力，還協(xié)助人類在醫(yī)療和災(zāi)難中救治。它更讓人覺得不是“機器換人”時代，而是“機器幫人”時代。

遙操作機器人（Telerobotics）通常是指有操作者控制的或是人在控制環(huán)中的機器人。用戶對規(guī)劃層、認(rèn)知層等系統(tǒng)高層進行決策，而機器人只負責(zé)機械實現(xiàn)。相當(dāng)于大腦與身體分離或遠離。

20世紀(jì)四五十年代，在核研究中使用的遙操作機器人，其控制結(jié)構(gòu)主要是直接控制，即遠程站點系統(tǒng)不具備自主和智能，用戶需要通過主機通訊接口直接控制從機器人的運動。

20世紀(jì)八九十年代，采用監(jiān)督控制優(yōu)化了時延對遙操作機器人的影響，同時引入遙操作機器人共享控制實現(xiàn)在太空、醫(yī)療和水下的研究和使用。

深海潛水器分為三類：載人潛水器（Human Occupied Vehicle，HOV）、有纜遙控潛水器（Remotely Operated Vehicle，ROV）和無纜自治潛水器（Autonomous Underwater Vehicle，AUV）。其中，ROV中的遙操作是通過連接水下機器人與母船的臍帶纜實現(xiàn)的。

21世紀(jì)以來，不僅將三種控制結(jié)構(gòu)完美融合，而且開發(fā)出高自主性能的仿人型遠程站點，還逐漸融入了5G、AI、VR等新興技術(shù)。

低自主性：操作人員可以選擇遙操作控制各個具體關(guān)節(jié)，機械臂會“七扭八扭”產(chǎn)生任何你想要到達的構(gòu)型，人類操作的自主性高，但很容易進入奇異點造成失控；

中自主性：操作人員可以選擇機械臂末端位置遙操作，關(guān)節(jié)運動通過逆運動學(xué)求解；

高自主性：操作人員直接給予抓取特定目標(biāo)的指令，機器人將自動生成末端執(zhí)行器軌跡，同時關(guān)節(jié)通過逆運動學(xué)求解。

接下來，通過幾個實例，來了解一下遙操作或遙操作機器人的技術(shù)和應(yīng)用情況：

1.深圳華大智造科技有限公司自主開發(fā)的MGIUS-R3遠程超聲診斷系統(tǒng)，其運用了機器人技術(shù)、實時遠程控制及高分辨率超聲成像等前沿科技融合，突破傳統(tǒng)超聲診斷方式的時空局限，由醫(yī)生端（遙操作端）、病人端（遠程站點）通過5G通訊網(wǎng)絡(luò)進行連接，時延穩(wěn)定低于30ms。醫(yī)生端遠程控制病人端的機械臂和超聲機器進行實時操作和掃查，圖像實時發(fā)回醫(yī)生端供醫(yī)生診斷，在快速、準(zhǔn)確診斷病情的同時，也為防范醫(yī)護人員感染和疫情擴散風(fēng)險、保障患者安全提供了多重安全保證。

2.意大利理工學(xué)院（IIT）的Centauro機器人，是一款輪式四足+雙臂救災(zāi)機器人，其全身遙操作套裝系統(tǒng)(Full-body Tele-presence Suit)，使得機器人每個關(guān)節(jié)空間的運動都可被操作人員控制。由于該套裝集成了力反饋，因此對復(fù)雜的非剛性和易碎物體的抓取操作非常有效。同時，采用一套基于時域無源((Time DomainPassivity)的控制方法，解決復(fù)雜的運動學(xué)問題及處理遙操作控制的延時問題，相應(yīng)的多邊Position-force遙操作映射框架包含了機械臂操作中常見的摩擦力和重力補償與低阻抗柔性操作等。

3.麻省理工學(xué)院（MIT）的新型遙操作系統(tǒng)（Teleoperation System），可以讓雙腿機器人“借用”人類的身體技能，從而以更大的敏捷性移動。該系統(tǒng)的平衡反饋接口（Balance Feedback Interface,BFI）主要模塊包括：（A）軀干和足部的定制化接口附件，用于高速（1kHz）捕獲人體運動數(shù)據(jù)。（B）兩個欠驅(qū)動模塊，用于跟蹤軀干的位置和方向，并向操作員施力。（C）每個驅(qū)動模塊有三個自由度，其中一個是由直流無刷電機驅(qū)動的推桿/拉桿。（D）一系列帶有被動關(guān)節(jié)的鏈環(huán)，與操作者足部相連并跟蹤其空間平移。（E）來自美國國家儀器(National Instruments)的實時控制器CRIO-9082，以關(guān)閉BFI的控制回路。（F）測力板，用于估計操作員的壓力中心位置，并測量操作員凈接觸力的切向力和法向力。

4.豐田新一代遙操作機器人T-HR3，將機器人與控制外骨骼、5G、VR結(jié)合，利用座椅上的16個模塊、數(shù)據(jù)手套和HTC Vive VR頭顯設(shè)備遠程遙控裝有扭矩伺服模塊且共有29處關(guān)節(jié)的機器人，從而使機器人實現(xiàn)復(fù)雜精細的人類動作。

遙操作機器人與移動機器人、工業(yè)機器人及其它機器人一樣，必須針對特定的任務(wù)及要求進行設(shè)計。且作為人機交互方式的一種，遙操作針對的使用環(huán)境中，人是必須參與且起到主導(dǎo)控制的關(guān)鍵。因此，大部分制造業(yè)中（汽車、3C、食品、紡織、金屬、家具等）很少見到遙操作機器人的身影。

提到人機交互，不由得想到人類和機器人角色的定義。從科技歷史發(fā)展中看，我們與機器人之間的合作，通過載人、遙控和自主技術(shù)的演化，如今三者之間的界線逐漸模糊。

界線的逐漸模糊，不僅僅表現(xiàn)出機器人在人類世界中的重要性，而且展示了人類對于機器人技術(shù)從不斷探索到掌控的能力。

就遙操作機器人技術(shù)而言，我們不斷掌控的能力是：

1.由單向控制到雙向控制的發(fā)展：由單向加速或速率控制、位置控制和運動耦合到具有前饋和反饋的雙向控制或力/位置控制。

2.由被動性到多通道反饋的發(fā)展：由于被動控制不能隱藏從機器人（即遠程站點）的動態(tài)特性而導(dǎo)致功能受限，通過提高透明度和增加多通道數(shù)據(jù)反饋而提高對被控對象的性能和從機器人環(huán)境認(rèn)知的能力。

3.由專用通信到基于Internet網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展：網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將遙操作機器人逐步由實驗室引入到人們的日常生活中。這不僅帶動了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中新算法、新協(xié)議和新界面的發(fā)展，而且增加了遙操作機器人在新領(lǐng)域的應(yīng)用及提高可靠性、穩(wěn)定性和安全性的技術(shù)趨勢。盡管Internet增加了延時的種類，但利用頻域控制系統(tǒng)、散射矩陣、精確觀察被動性能、時延動態(tài)補償?shù)燃夹g(shù)，有效的縮短了本地站點和遠程站點通信延時和優(yōu)化了不穩(wěn)定性干擾的問題。

因此，逐漸攻克遙操作機器人中最主要的兩大難題——時延和系統(tǒng)穩(wěn)定性。此外，拓展了柔性機械臂遙操作、雙臂協(xié)同遙操作、結(jié)合新型材料和新興技術(shù)（如5G、AI、VR）遙操作等技術(shù)。

通過這些技術(shù)的發(fā)展，我們看到遙操作或遙操作機器人將從空間、軍事、手術(shù)醫(yī)療、農(nóng)業(yè)植保到醫(yī)療衛(wèi)生、娛樂教育、重載精加、救災(zāi)救難等領(lǐng)域的飛速發(fā)展，從而更加深入人類生活的方方面面，也使得人類更難以消除這“第四次間斷”。

可以預(yù)測的是，未來腦機接口的方式有望替代遙操作，到那時，“想想”就可以輕松被實現(xiàn)，也就沒有“偷懶”可言了。