通过网络防火墙进行操作的机器人系统技术方案

一种远程控制机器人系统，其包括通过通信网络进行通信的机器人和远程控制站。与机器人的通信由耦合到通信网络的防火墙限制。通信服务器在机器人和远程控制站之间建立通信，以使得该远程控制站可以通过防火墙发送命令到机器人。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
所公开的主题通常涉及移动双向电信会议的领域。
技术介绍
在许多应用中都已使用了机器人，从有害物质的远程控制到协助执行外科手术。例如，Wang等人发表的美国专利No.5,762,458公开了允许外科医生通过使用机器人控制的仪器来执行微创医疗过程的系统。在Wang系统中的一个机器人臂(robotic arm)移动具有摄像机的内窥镜。摄像机允许外科医生查看患者的外科手术区域。 诸如有害废物处理机和炸弹检测器之类的遥操作机器人(Tele-robot)可以包含允许操作员查看远程地点的摄像机。Treviranus等人发表的加拿大专利No.2289697公开了具有摄像机和监视器二者的电信会议平台。该平台包括既使摄像机和监视器枢转(pivot)又使它们升高的机构。Treviranus专利还公开了具有移动平台以及移动摄像机和监视器的不同机构的实施例。 市场上已存在由此申请的受让人InTouch Technologies有限公司提出的具有商标RP-7的移动机器人。InTouch机器人由位于远程站处的用户控制。远程站可以是个人计算机，其具有允许用户远程控制机器人的移动的操纵杆。机器人和远程站都具有摄像机、监视器、扬声器和麦克风以允许双向视频/音频通信。机器人摄像机将视频图像提供给在远程站的屏幕以使得用户可以查看机器人的周边环境并且相应地移动该机器人。 InTouch机器人系统通常利用宽带网络(例如因特网)来建立远程站和机器人之间的通信信道。机器人可以被位于在设施局域网和因特网之间具有防火墙的设施处。防火墙可以阻止通过宽带网络远程访问机器人。应该期望提供一种允许访问由局域网防火墙保护的远程机器人的系统。
技术实现思路
远程控制机器人系统包括通过通信网络进行通信的机器人和远程控制站。机器人响应于由远程控制站传输的机器人控制命令而移动。机器人可以由防火墙耦合到通信网络。通信服务器在机器人和远程控制站之间建立通信。 附图说明 图1是机器人系统的说明图； 图2是通信服务器的电系统的示意图； 图3是机器人的电系统的示意图； 图4是机器人的电系统的另一个示意图； 图5是机器人的说明图；以及 图6是远程站的图形用户接口。 图7是机器人头部的说明图。 具体实施例方式 公开了包括通过通信网络进行通信的机器人和远程控制站的远程控制机器人系统。与机器人的通信被耦合到该通信网络的防火墙限制。通信服务器在机器人和远程控制站之间建立通信，以使得该站可以通过防火墙来发送命令到机器人。 更具体地通过参考标记来参考附图，图1示出了可以用于进行远程访问的机器人系统10。机器人系统10包括机器人12、基站14和远程控制站16。该远程控制站16可以通过网络18耦合到基站14。以实例的方式，网络18可以是分组交换网络(例如因特网)或者电路交换网络(例如具有公共交换电话网(PSTN)或其它宽带系统的电路交换网络)。基站14可以通过调制解调器(未示出)或其它宽带网络接口设备耦合到网络18。以实例的方式，基站14可以是无线路由器。可替换地，机器人12可以具有通过例如卫星到网络的直接连接。 远程控制站16可以包括计算机22，其具有监视器24、摄像机26、麦克风28和扬声器30。计算机22还可以包含输入设备32，例如操纵杆或鼠标。控制站16通常位于远离机器人12的地方。尽管仅示出了一个远程控制站16，但是系统10可以包括多个远程站。通常，可以通过任何数目的远程站16或其它机器人12来控制任何数目的机器人12。例如，一个远程站16可以耦合到多个机器人12，或者一个机器人12可以耦合到多个远程站16或多个机器人12。 每个机器人12包括附接到机器人外壳36的移动平台34。还附接到机器人外壳36的是摄像机38、监视器40、(多个)麦克风42和(多个)扬声器44。麦克风42和扬声器30可以产生立体声。机器人12还可以具有无线耦合到基站14的天线48的天线46。系统10允许在远程控制站16处的用户通过操作输入设备32来移动机器人12。机器人摄像机38耦合到远程监视器24以使得在远程站16处的用户可以查看对象(例如患者)。同样，机器人监视器40耦合到远程摄像机26以使得患者可以查看用户。麦克风28和42以及扬声器30和44允许患者和用户之间的音频通信。 远程站计算机22可以操作Microsoft OS软件和WINDOWS XP或其它操作系统(例如LINUX)。远程计算机22还可以操作视频驱动器、摄像机驱动器、音频驱动器和操纵杆驱动器。可以利用压缩软件(例如MPEG CODEC)来传输和接收视频图像。 机器人12和控制站16之间的信息流可以通过在系统的机器人侧上的防火墙50和/或在系统的控制站侧上的防火墙51来限制。以实例的方式，机器人12和/或控制站16位于包括一个或多个防火墙的设施处，该防火墙控制设施局域网和网络18之间的通信。系统10包括通信服务器52，其可以在机器人12和远程控制站16之间建立通信。 系统可以具有下面的层级以在机器人12和远程控制站16之间建立通信。远程控制站16可以通过将一个或多个分组传输到机器人12的内部IP地址来传输访问机器人12的初始请求。将会理解，每个机器人可以具有唯一的IP地址。如果机器人12和远程站16不在相同的网络上，则该通信将失败。 如果利用内部IP地址访问机器人的初始尝试没有成功，则远程控制站16可以传输请求到机器人的外部IP地址。这可以通过TCP或UDP协议来完成。如果该尝试没有成功，例如如果防火墙阻止访问机器人，则远程控制站可以发送询问到通信服务器52，该通信服务器52然后在远程站16和机器人12之间建立通信。 许多防火墙采用端口地址转换(“PAT”)来伪装输出消息。例如，如果诸如机器人的设备利用源端口号9000发送消息，则防火墙50/51可以将源端口号改变成47501。如果输入消息定址到转换端口(例如47501)，则防火墙50/51将仅允许该输入消息通过。另外，如果消息分组来自最近由机器人传送到的源端口，并且分组的目的地端口与最近从源接收的分组的源端口相匹配，则防火墙50/51还仅允许输入消息。 每个机器人12可以建立与服务器52的通信端口的持久链接(constant link)。可替换地，每个机器人可以周期地轮询(poll)服务器52。利用任意一种方法，服务器知道控制站和机器人的最新知道的IP地址，以及在其每一个上打开的对等UDP端口。一旦从远程控制站16接收到询问，服务器52就可以转发在机器人12和远程站二者上的IP和端口信息二者，以使得远程站16和机器人12二者可以互相同时发送对等分组，从而绕过(bypass)由PAT表引起的问题。最新知道的IP地址可以是由防火墙50提供的PAT地址。一旦从远程控制站16接收到询问，则服务器52就将PAT地址转发到远程站16，以使得该远程站16可以与机器人12建立对等通信。 可替换地，或者在不能建立对等通信的情况下，服务器52可以提供管道(conduit)以用于远程控制站16和机器人12之间的通信。例如，分组被引导向通信服务器52，然后该通信服务器52使用最新知道的IP地址再传输该分组到机器人12。以这种方式，服务器52可以建立与远程控制站16和机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过防火墙耦合到通信网络的远程控制机器人系统，包括：远程控制站，该远程控制站传输机器人控制命令；移动机器人，该移动机器人通过防火墙耦合到通信网络；通信服务器，该通信服务器在所述远程控制站和所述机器人之间通过防火墙建立通信。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M平特，
申请(专利权)人：英塔茨科技公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]