بهبود فروشگاه

آزمایشگاه اینترنتی و پیشنیازهای تحقق آن

مهدی صاحب نسق (کارشناس یارشد مهندسی برق?کنترل)

مدیر بخش آموزش الکترونیکی مؤسسه فرهنگی هنرآشنا

چکیده: تعمیم امکان کنترل یک فرآیند از نزدیک (با حضور فیزیکی در محل وقوع آن) به کنترل همان فرآیند از دور با همان ابزارها قابلیتها، از دیرباز مطرح بوده به تناسب پیشرفت توسعه ابزارهای ارتباطی، شکلهای جدیدی را بهخود گرفته است. برای کنترل از دور کاربردهای بسیاری را میتوان متصور بود، که یکی از مهمترین اساسیترین آنها آزمایش از دور است. در این مقاله ایده امکان انجام کنترل از دور بر بستر وب مورد بررسی واقع شدهاست. آزمایشگاه از دور بر بستر اینترنت نقش مهمی را در آموزش الکترونیکی ایفا مینماید؛ بهویژه هنگامی که یادگیرندگان در زمان کلاس یکسانی حضور بهم نمیرسانند. آزمایشگاه اینترنتی بر میزان اثربخشی آموزشهایی که بر بستر اینترنت ارائه میشوند میافزاید. آنچه درپیمیآید بررسی شیوه دسترسی به تجهیزات امکانات آزمایشگاهی کنترل آنها از طریق شبکة اینترنت است در یک نمونه عملی بر روی روبات موجود در آزمایشگاه کنترل اتوماسیون دانشکده فنی دانشگاه تربیتمدرس پیاده سازی گردیده است.

 واژه های کلیدی: آزمایشگاه اینترنتی، آزمایش مبتنی بر وب، آزمایش از دور، کنترل از دور کنترل مبتنی براینترنت

1 .مقدمه

ظهور اینترنت بهعنوان یک ابزار رتباطی توانمند زمینة توسعة ارتباطات بلادرنگ در عرصه کارریهای مختلف را در گسترة شبکهای از بسته های کلید زده شده فراهم آورد. علیرغم اینکه شبکه ای ذخیرهکننده  این اثر با حمایتهای مادی معنوی مرکز تحقیقات مخابرات ایران تهیه تدوین گردیده است. packet switched network  انتقالدهنده در ابتدا برای پاسخگویی به ترافیک بلادرنگ طراحی نشده بودند، اما امروزه بر بستر زیرساختی که از ابتدا بهعنوان مح ارتباطات فراگیر پایهگذاری شده روز به روز گسترش مییابد، سیستمهای نرمافزاری سختافزاری در حال طر حی هستند تا بتوانند خدمات بلادرنگی همچون رادیو تلویزیون اینترنتی بصورت زنده نیز سرویسهای صوتی تصویری تعاملی را ارائه نمایند. خدمات سرویسهای تعاملی مبتنی بر تطبیق اندازه کیفیت اطلاعات در حال انتقال با پهنایباند موجود شکل میگیرد. برای اطمینان از کسب حداکثر کیفیت خدمات (QoS (این تطبیقیافتن میتواند در سطوح تلفی از سطح رابط کاربر تا سط مسیریاب صورت پذیرد. توأم شدن افزایش کیفی دسترسی بهاین ابزارهای ارتباطی با عمومیت یافتن کاربرد کا پیوتر در فرآیند کسب اطلاعات در کنترل بلادرنگ یا بعبارت دیگر شکلگیری آزمایشگاه های مبتنی بر کامپیوتر ما را به تحقق ایدة حضور از دور امیدوار مینماید. حضور از دور به معنای تعامل با ابزار حقیقی از دور بدون حضور فیزیکی در محل است.

بعنوان مثال در یادگیری از دور این ایده، امکان انجام آزمایش را با ابزار واقعی در محیط حقیقی ( نه شبیهسازی شده) بدون حضور فیزیکی کاربر در محل وقوع آزمایش، محقق میسازد. تما مستقیم با اجزای آزمایش (که کاربران دور از آن بی بهره هستند) بوسیلة تصویر صدایی که از محل انجام آزمایش برای ایشان ارسال میگردد جایگزین میشود. این امر بهسهولت صرفاً با نصب یک دوربین میکروفون در محیط آزمایشگاه در کنار وسایل آزمایش سپس انتقال در اختیار گذاشتن اطلاعات از طریق شبکه انجامپذیر است.

مهمترین مزیت اینترنت نسبت به سایر فناوریهای رسانهای ارزان فراگیر است. امروزه هر کس که به یک با پرداخت هزینة 10 خط تلفن دسترسی داشته باشد با اتصال با یک مرکز فراهم کنندة خدمات اینترنت (ISP( اندک میتواند بهاینترنت دسترسی پیدا کند. مراکز تلفن امکان بهرهمندی از پهنایباند خوبی را با استفاده از مود های ارزان ( توانایی انتقال 56 کیلوبیت اطلاعات را در هر ثانیه دارند) در اختیار میگذار . چنین پهنایباندی، انتقال صدا با کیفیت بسیار مطلوب تصویر با کیفیت ابل قبول را فراهم میآورد. بدین شکل برقراری رتباط دیداری شنیداری بصورت زنده (شبیه ویدیوکنفرانس) دور از دسترس نیست.

اما در اینجا یک نکت بسیار با اهمیت است آن اینکه باید این سیستم به گونه ای طراحی ود کـه پارامترهـای کیفیت آن قابل تنظیم توسط کاربر باشد تا در صورت شلوغی شبکه هم، سیستم از کارآیی لازم برخوردار باشـد. بعبارت دیگر اگر سیستم بر اساس حداکثر توانایی شبکه طراحی شود، در زمـان شـلوغی بـالا رفـتن ترافیـک شبکه، کارآیی سیستم کاهش مییابد. تا آنجا که کاربر از دریافت بازخورد فرمانها محـروم مـی مانـد یـ اینکـه تأخیر فروانی که در انتقال اطلاعات بهوجود میآید، نسبت به ثابتهای زمانی سیستم بسیار بالا میرود. این امر باعث مختل شدن فرآیند کنترل میگردد. این اشکال ایراداتی از این دست، صرفاً با بکـار گـرفتن هوشـمندانة امکانات پهنایباند در اختیار نیز تأثیر کاربر در مدیریت آنها میتواند برطرف شود.

2 .پیش نیازهای تحقق آزمایشگاه اینترنتی

علیرغم اینکه در انتقال تصاویر صدا در آزمایشگاه از دور سیستمهای پخش زنده شباهتهای فراوانی وجود

دارد، اما این اربر خاص دربرگیرندة نکات ویژهای است که بر اسـاس آن مـیتـوان بـه برخـی محـدودیتها را

پذیرفت. با توجه به کندی حرکت اجزای مکانیکی در آزمایشگاه، نیازی به انتقال پر سـرعت تـصاویر نیـست(بـر

تصویر انتقال یابد، بازخورد مطلوبی برای کاربر ایجاد 11 خلاف پخش زنده). حتی اگر در هر دو ثانیه هم یک قاب

میشو . صدای محل آزمایش هم چندان اهمیتـی نـدارد در صـورت افـزایش بـار ترافیکـی شـبکه مـیتوانـد

پهنایباند کمتری را به خود اختصاص دهد یا حذف ود. بعبارت دیگر تصاویر دارای بیشترین اولویت در انتقـال

هستند. از طرف دیگر با وجود اینکه ارتباط میان کاربر آزمایشگاه دو طرفه است ما حجم اطلاعاتی که مبادله

شود، بسیار متفاوت است. از سوی کاربر فرمانهایی با حجم بسیار کم ارسال میشود ولی سوی آزمایـشگاه

تصاویر سرعت اندازة نسبتاً بزرگی، دائماً در انتقـال اسـت. بـدین ترتیـب طر حـی بـر اسـاس معمـاری

صورت میگیرد. 12 مشتری خدمتگزار

برای تحقق آزمایشگاه از دور دو یشزمینه اصلی باید مورد بررسی قرار گیرد، تنظـیم سـرعت، انـدازه کیفیـت

تص ویر( صدای) انتقالی مطابق با پهنایباند کنترل از دور بر بستر اینترنت.

که توجه اصـلی آن معطـوف 13 مکانیزمهای تطبیق با پهنایباند در دو زمینه بهکار برده شدهاند: "ویدیوکنفرانس"

یا "انتشار تـصاویر زنـده" کـه محـور 14 به دخالت ستقیم کاربر در انتقال تصویر صدا میباشد "تصویرپراکنی"

اصلی آن کیفیت است. تطبیق پهنایباند، ارتباط تنگاتنگی با رمزی نمودن فشردهسازی تصویر، شرایط شـبکه،

اندازهگیریها، پروتکلها الگوریتمهای تطبیق دارد.

علیرغم اینکه در انتقال تصاویر صدا در آزمایشگاه از دور سیستمهای پخش زنده شباهتهای فراوانی وجود دارد، اما این اربر خاص دربرگیرندة نکات ویژهای است که بر اسـاس آن مـیتـوان بـه برخـی محـدودیتها را پذیرفت. با توجه به کندی حرکت اجزای مکانیکی در آزمایشگاه، نیازی به انتقال پر سـرعت تـصاویر نیـست(بـر تصویر انتقال یابد، بازخورد مطلوبی برای کاربر ایجاد 11 خلاف پخش زنده). حتی اگر در هر دو ثانیه هم یک قاب میشو . صدای محل آزمایش هم چندان اهمیتـی نـدارد در صـورت افـزایش بـار ترافیکـی شـبکه مـیتوانـد پهنایباند کمتری را به خود اختصاص دهد یا حذف ود. بعبارت دیگر تصاویر دارای بیشترین اولویت در انتقـال هستند. از طرف دیگر با وجود اینکه ارتباط میان کاربر آزمایشگاه دو طرفه است ما حجم اطلاعاتی که مبادله شود، بسیار متفاوت است. از سوی کاربر فرمانهایی با حجم بسیار کم ارسال میشود ولی سوی آزمایـشگاه تصاویر سرعت اندازة نسبتاً بزرگی، دائماً در انتقـال اسـت. بـدین ترتیـب طر حـی بـر اسـاس معمـاری صورت میگیرد. 12 مشتری خدمتگزار برای تحقق آزمایشگاه از دور دو یشزمینه اصلی باید مورد بررسی قرار گیرد، تنظـیم سـرعت، انـدازه کیفیـت تص ویر( صدای) انتقالی مطابق با پهنایباند کنترل از دور بر بستر اینترنت. که توجه اصـلی آن معطـوف 13 مکانیزمهای تطبیق با پهنایباند در دو زمینه بهکار برده شدهاند: "ویدیوکنفرانس" یا "انتشار تـصاویر زنـده" کـه محـور 14 به دخالت ستقیم کاربر در انتقال تصویر صدا میباشد "تصویرپراکنی" اصلی آن کیفیت است. تطبیق پهنایباند، ارتباط تنگاتنگی با رمزی نمودن فشردهسازی تصویر، شرایط شـبکه، اندازهگیریها، پروتکلها الگوریتمهای تطبیق دارد.

کنترل از دور بر بستر اینترنت بر روی مسایل گوناگونی متمرکز میشود؛ که در اختیار گذاشتن بازخورد، بـهویـژه بوسیله تصاویر نیز مشکلات ناشی از وجود تأخیر غیرقابل پیشبینی شبکه، پایداری امنیـت در شـبکه، از آن جملهاند. آزمایشگاه اینترنتـی ویـدیوکنفرانس دارای وجـوه اشـتراک بـسیاری هـستند آنچانکـه در ابتـدا بـرای اثبـات تحققپذیری ایدة آزمایشگاه اینترنتی، ابزارهای ویدیوکنفرانس همراه با برخی ابزارهای دیگر بهکار گرفته شد. اما خیلی زود محدودیتهای فراوان استفاده از این گونه روشها به دلیل وابستگی شدید ابزارهای ویدیوکنفرانس بـه خط انتقال بسیار با کیفیت صدا تصویر همچنین تأکید بر انتقال صدا (نسبت بـه تـصویر) آشـکار گردیـد. در ویدیوکنفرانس اگر پهنایباند موجود به قدر کافی پرظرفیت نبود اولویت به انتقال صدا داده میشـد تـا مکالمـة میان افراد ادامه یابد. در ضمن کاربران حساسیت بیشتری نسبت به دریاف صدای با کیفیت داشتند تـا تـصویر. مغز انسان به راحتی میتواند خود را با ترکیب تصاویر ارسالی حتی با فرکانس کم (مثلاً قاب تصویر در ثانیـه) وفق دهد درک مناسبی را از آنچه رخ میدهد برای خود ایجاد نماید؛ در حالیکه بازسازی کـلام نـاقص فـردی که با او تعامل دارد، بسیار مشکل در بسیاری موارد غیرممکن انگاشته میشود. در طـرف 15 روشی که در کنفرانس ویدیویی جریان تصاویر قابل پیادهسـازی اسـت، اسـتفاده از یـک میـانگیر گیرنده است تا به کمک آن با منظم ساختن جریان تصاویر بتوان تغییرات سرعت را جبران نمـود. امـا اشـکال میانگیر، ایجاد تأخیر در سیستم انتقال است. اگر انتشار تصاویر با تأخیر حدود ده ثانیه یا بیشتر همراه شود، دیگـر در آزمایش اینترنتی قابل استفاده نیست زیرا در اینجا هدف اصلی دریافت سریعترین پاسخ ممکن اسـت. بـدین ترتیب باید از بکاربردن میانگیر اجتناب نمود تا زمان پاسخ به داقل رسد.

در کنار جریانهای تصویر صدا، برای کنترل یک فرایند از دور جریانهای اطلاعاتی دیگـری نیـز بایـد میـان محل وقوع اتفاق کنترل آن برقرار شود، تا احساس نزدیکی کنترل ملمـوس آن پدیـده را در کـاربر تکمیـل نماید. مقادیر اندازهگیری شده در محیط انجام آزمایش اندازه ها متغیرهایی که کاربر بای بـرای تنظـیم ارسـال نماید سیگنالهای مورد نیاز برای مدیریت ارتباط شبکه جریانهای اطلاعـاتی اضـاف مـورد نیـاز هـستند. در حال که پهنایباند موجود بسیار کاهش مییابد، ارسال جریانهای اطلاعاتی باید اولویتدهی مـدیریت شـود. در جدول مشخصه های جریانهای اطلاعاتی در کاربردهای مختلف با هم مقایسه شدهاند.  پیادهسازی اولیه وب صرفاً امکـان تبـادل مـتن تـصاویر سـاده ثابـت را در اختیـار مـی گذاشـت. پـس از آن را مطرح نمود. در این حالت خدمتگزار وب اجازه مـییافـت تـا در 16 Netscape ایدة "فشار از جانب خدمتگزار" نماید. با بکارگیری ایـن تکنیـک 18 مشتری 17 بازه های زمانی معین اقدام به ارسال اطلاعات برای جستجوگر  به منظور ایجـاد سـیر منـسجمی از آنهـا تـشکیل 19 مکان ارسال تصاویر زمانحقیق بهویژه در قالب JPEG ویدیو محقق شد. استاندارد JPEG با فشردهسازی تصویر بـهگونـهای کـه کیفیـت نمـایش آنهـا (روی صـفحة نمایشگر) قابل قبول باشد منشأ ول تکامل در صفحات وب گردید. بدین ترتیب تصاویر به صورت تک تک یا پشت سر هم توسط دوربین دیجیتال تهیه مطابق استاندارد بالا برای قرار داده شدن روی صـفحات یـا انتشاراز طریق شبک مهیا ده، نهایتاً بر بستر اینترنت در سراسر دنیا انتقـال مـییابـد. خـدمتگزاران وب بـا توان برقراری ارتباط با دنیای خارج را دارند. بدین ترتیب مشتریها 20 بهرهگیری از واسط دروازة مشترک (CGI( مرتبط با خدمتگزار وب را پیدا میکنند.

21 توانایی کنترل عمل رهای

جدول 1

کاربردها

 ویژگیها

کنترل بر بستر وب

انتشار تصاویر ویدیوکنفرانس آزمایشگاه اینترنتی

(پخش زنده)

تصویر، صدا، مقادیر اندازهگیری شده جریانهای اطلاعاتی

متغیرها سیگنالهای مدیریتی

تصویر، صدا، تخته

صدا تصویر سفید، متن

متغیرها> مقادیر اندازهگیری شده> اولویت بندی

صویر> سیگنالهای مدیریتی> صدا

صدا> تصویر> تخته

تصویر >صدا سفید> متن

مسیر جریانها دو طرفه، به شدت در هم فشرده دو طرفه، آزاد کاملاً یک طرفه

کیفیت تصویر هدف ایجاد تعامل مطلوب محاوره

صدا

مکانیزم FEC از دست رفتن اطلاعات جابهجایی به حالت شبیهسازی شده (کوتاه)

میانگیر

مکانیزم FEC

میانگیر

3 .بررسی نمونه های مشابه در دنیا

روبات 6?Irb-ASEA یکی از اولین نمونه های کنترل از طریق اینترنت بود که در سال 1994 به شبکه متصل گردید. کاربران میتوانستند با کنترل چنگک بازوی روبات قطعـات چـوبی روی میـز را جابـه جـا نماینـد. به او میرسید، میخواند، عمل در خواستشده را انجام 22 خدمتگزار دستوراتی را که در قالب یک فایل HTML میداد تصویر حالت جدید روبات را برای کاربر ارسال مینمود. اکنون صفحة سادة HTML جای خـود را بـه داده است. 23 واسط طراحی شده با JAVA  19 JPEG: Joint Photographic Experts Group  actuators 21 واسطی است که برای دستیابی به بانکهای اطلاعاتی از طریق سرویس Http طراحی شده Interface Gateway Common: CGI 20 22 HTML: HyperText Markup Language زبان برنامهنویسی ویژه نرمافزارهایی مبتنی بر شبکة اینترنت بصورت مستقل ازسیستمعامل مشتری اجرا میشوند. 23  در طول سالهای اخیر پروژه ها بسیاری با هدف کنترل آزمـایشهـای واقعـی از طریـق وب، تعریـف اجـرا شدهاند. یکی از مشهورترین آنها باغبانی از دور یا Telegardening است؛ که در آن افراد میتواننـد از طریـق یک سایت اینترنتی در یک گلخانه دانهای را بکارند، آنرا آبیاری نمایند حتی بر روند رشد آن نظ ارت کنند. تمام این مراحل از طریق همکاری روباتهای که درون گلخانه قرار دار از طریق شبکة اینترنت مجموعة آنها قابل کنترل است، انجام میپذیرد.

برای فناوری وب علیرغم تمام مزایایی که برشمرده میشود هنوز یک نقطـه ضـعف بـزرگ وجـود دارد آن اینکه در انتقال تصاویر ویدیویی علاوه بر نیاز به زمان زیاد، تأخیرهای غیرقابل پیشبینی که در ارسـال تـصاویر رخ میدهد، کاربر را میآزارد. بازخورد تصویری که بین یک تا 10 ثانیه آن هم بطور متغیـر تـأخیر دارد، مـانع از برقراری ارتباط زمانحقیق میان مشتری محل وقوع آزمایش میشود. برای رفع این معضل راهحلـی بـه نـام برای بهینه سازی پهنایباند مورد نیاز ارائه گردی . در این راه از تلفیـق فنـاوری تـصاویر متحـرک 24 JPEG-A یکی از اولین متداولترین قالبهای تصویر فشرد سازی JPEG بهرهبرداری شد. 25) animated GIF( فناوری JPEG-A با ترکیب با سایر فناوریهای بهینهساز وب در مدل تعاملی راه به منظور کنتـرل مـس طارها مورد بهرهبرداری قرار گرفت است. تمرکز اصلی بر روی امکان کنترل هدایت یک روبات کوچک بـه 26 در نمونة دیگری به نام " بر روی وب" الگـوریتم روش 27 نام Khepera در پیداکردن مسیرش از میان یک مـا قـرار رفـت. کـاربر از دریافـت هدایت روبات، میتوانست حرکت روبات را در درون ماز ببیند بر اساس بازخورد تصویر ی، فرمانهـای خـود را برای هدایت آن صادر نماید. ضمناً کاربرانی که برای در اختیار گـرفتن کنتـرل روبـات بـه انتظـار مـینشـستند، بهعنوان سرگرمی کنترل یک روبات مجازی را درون یک ماز شبیهسازی شـده تجربـه مـینمودنـد. در ایـن نمون که در موسسة فناوری فدرال لوزان سوئیس (EPFL (به انجام رسید اسـت، کـاربر دور بـه کمـک یـک نرمافزار الحاقی (Plugin (میتوان حرکت روبات را کنترل نماید. در سال 1996 بخش اتوماسیون EPFL سـه مجموعـة آزمایـشگاهی را از طریـق اینترنـت در اختیـار همگـان گذاشت. این سه مجموعه شامل: آونگ برگشته، موتور الکتریکـی مـدل بـالگرد بـصورت حـضوری در زمـان برگزاری کلاسهای متداول دانشگاهی کنترل میشدند. به نرمافزاری کـه وظیفـه کنتـرل فرآینـد حقیقـی را از نزدیک بصورت حضوری برعهده داشت لایة شبکه افزوده شـد. ایـن لایـه بوسـیلة یـک نـرمافـزار معمـولی کنفرانس ازدور که به دانشجویان اجازة کنترل آزمایش را ازدور میداد، تکمیل تقویت گردی .

به دلیل اینکه در این نمونه همانند نمونه های قبلی، مکانیزم ویژهای برای مطابقت یافتن با پهنـایبانـد موجـود، بکارگرفته نشده بود، همگی این طرحها صرفاً در یک شبکة سریع، پرظرفیت در شرایط خلـوت (بـار ترافیـک کم) از کیفیت عملکرد قابل قبولی برخوردار بودنـد. بـا افـزایش بـار شـبکه بـهتناسـب کـاهش کـارآیی آن، هماهنگی میان داده ها تصاویر، پیچیدهتر میشد. کاهش تدریجی سرعت بازخورد در نهایت فقـدان بـازخورد مناسب کاربران را میآزرد. در این حالت دیگر تعامل در آزمایش یان کاربر محیط آزمایشگاه بیمعنی میشـد. بدین ترتیب چنین نمونه هایی در کاربرد روزمره عملاً غیر قابل اسـتفاده بودنـد . بـهمنظـور جبـران ایـن مـشکل روشهای تحلیلی هنگامیکه تأخیر در انتقال معین است یا در بازة مشخصی تغییر می کند، قابل طرح هستند. با روبـات 29 روشهای کنترل مقاوم بـرای رفـع مـشکل در یـک سـکوی 28 در نظر گرفتن تأخیر در بدترین حالت متحرک بکار گرفته شد. در یک پژوهش دیگر، تحلیل فضای حالتی پیشنهاد گردید که تأخی متغیر با زمان غیر قابل پیشبینی در مشاهده کنترل را به حساب آورده بود.[10 [

یکی از ارزندهترین نتایج روشهای مبتنی بر وب، گردآوردی مجتمعسازی رسانه های گوناگون بوده اسـت. بـا تلفیق محتوای درسی کلاس، ارائه های دیجیتال شده سـایر اطلاعـات مـرتبط، مـی تـوان دوره هـای درسـی ناهمزمان را در مکانهای مختلف اجرا نمود. بدین ترتیب کلاس از دور میتواند با طراحی تمارین مبتنی بر وب آزمایش در آزمایشگاه های اینترنتی ویا مجازی توسعه یاب .

4 .شیوه پی ادهسازی

یکی از ارزندهترین نتایج روشهای مبتنی بر وب، گردآوردی مجتمعسازی رسانه های گوناگون بوده اسـت. بـا تلفیق محتوای درسی کلاس، ارائه های دیجیتال شده سـایر اطلاعـات مـرتبط، مـی تـوان دوره هـای درسـی ناهمزمان را در مکانهای مختلف اجرا نمود. بدین ترتیب کلاس از دور میتواند با طراحی تمارین مبتنی بر وب آزمایش در آزمایشگاه های اینترنتی ویا مجازی توسعه یاب .

آزمایشگاه اینترنتی نه تنها بر پایة یک سیستم تک مشتری خدمتگزار قابل پیادهسازی است، بلکه بـه صـورت محسوب میشـود 33 چندکاربره هم قابل تعمیم میباشد؛ بدین صورت که یکی از مشتریها بهعنوان "فرمانده" سایرین میتوانند نظارهگر آزمایش (نتایج فرمانهای که او میدهد) باشند. در واقع رم نده رشتة کنترل را بدست دارد. او میتواند سیستم را دستکاری کند، مثلاً پارامترهای کنترلکننده را تغییر دهـد دیگـران بیننـدة نتـایج پاسخهای سیستم باشن . هر یک از مشتریها میتوانند با اجازة راهبر شبکه کنترل آزمایش را بدست یرند.

5 .جری انهای اطلاعاتی

اطلاعات که بین خدمتگزار مشتریان مبادله میشود قابل تقسیم به چهار دسـت اسـت: اطلاعـات مربـوط بـه متغیرها (پارامترها) داده ها اطلاعات مدیریتی تصاویر ( صدا) این جریانهای اطلاعاتی باید پهنایباند موجود را به اشتراک پرکنند؛ ضمن اینکه پهنایباند میتوانـد از یـک مـشتری بـه دیگـری یـا در لحظـات شـرایط گوناگون تفاوت کند. اطلاعات مربوط به متغیرها مشتمل بر بسته های کنترلی است که از سـوی کـاربری کـه هـدایت روبـات را بـر عهدهدارد (فرمانده) برای خدمتگزار فرستاده میشود. این جریان اطلاعاتی به دلیل همیـت فـراوان از بـالاترین اولویت در میان جریانها برخوردار است. برای تضمین بهترین پاسخگویی ممکن این مقادیر باید با اولویت بسیار بالایی انتقال یابند. بسته های اطلاعات صرفاً هنگامیکه یکی از متغیرها تغییرکند ارسال میشـوند. از آنجـا کـه این مقادیر بطور مستقیم به سیستم اعمال میگردد، باید انتقال اطلاعات در شرایط کاملاً ایمن مطمئن صورت پذیرد. به همین دلیل ممکن است ارسال اطلاعات دیگری نیز به سیستم تحمیل شود؛ نظیر اطلاعات محاسباتی مورد نیاز رمزگشایی کنترل خطا، تا از انحراف عمدی یا سهوی اطلاعات در مرحلة انتقال ممانعت به عمل آید. کلیة سیگنالهایی که در فرآیند حقیقی اندازهگیری شدهاند از جمله خروجیها، مقادیر تنظیم، ورودیهـا مقـادیر محاسبه شدة درونی کنترلکننده (مانند خطای بین مقادیر تنظیم مقادیر واقعی) تشکیلدهنـدة جریـان داده هـا هستند. بدین ترتیب جریان داده ها از محل فرایند بـه سـوی مـ تریان برقـرار مـیشـود پـس از جریـان اطلاعات مربوط به متغیرها دارای بیشترین اولویت است. کلیة مقادیر در قالـب رکوردهـای اطلاعـاتی شـامل n مقدار اندازهگیریشده به ازای هر یک از سیگنالها بعلاوة سیگنالهای داخلی کنترلکننده، انتقال مییابند. انـدازة اطلاعات ارسالی بستگی به حجم اطلاعاتی دارد که مورد نیاز برای کنترل فرآیند است. حجم اطلاعات بایـد بـا پهنایباند موجود مطابقت داده شود. روشهایی نظیر فشردهسازی یا حذف اطلاعـات کـماهمیـتتـر، در صـورت کمبود پهنایباند میتوانند مؤثر باشند. جریان داده ها از سوی خدمتگزار برای کلیة مشتریها انتـشار مـییابـد فقط در صورت ایجاد تغییر، در نمونهبرداریهای جدید نسبت به نمونة قبلی برقرار میشود. اطلاعات مدیریتی معمولاً بیشترین حجم تبادل را در ابتدای فرآیند انتقال اطلاعات میان مشتری خـدمتگزار هریک از مشتریها دارند. همچنین هنگامیکه کـاربر بایـد وضـعیت خـود را از نـاظر بـه فرمانـده یـا بـرعکس تغییردهد، نیازمند مبادلة این دسته از اطلاعات هستیم. با توجه به ماهیت اطلاعاتی کـه از طریـق ایـن جریـان منتقل میشود لازم است داده ها به رمز تبدیل شوند تا به آسـانی توسـط سـایرین قابـل رؤیـت نباشـ ند. ضـمناً اطلاعات در اینجا بصورت دوطرفه میان مشتری خدمتگزار مبادله میشود. علیرغم اینکه اطلاعات این جریان نسبت به سایرین از کمترین اهمیت برخوردار است حجم کمتری هم دارد، اما به دلیل اهمیت فوقالعادة آن، به هیچ وجه نباید بسته های اطلاعاتی از دست بروند. بدین منظور برای جلوگیری از گمشدن بسته ها باید مکانیزمی نظیر آنچه در جریان اطلاعات مربوط به متغیرها لحاظ شد، در اینجا هم درنظر گرفته شود.

جریان تصاویر ( صدا) بصورت کاملاً یکطرفه از سوی خدمتگزار برای مشتریها بیوقفه انتـشار مـییابـد. در بسیاری موارد هم لزومی به وجود دائمی صدا نیست. این جریان، شـباهت بـسیاری بـه جریـان داده هـا دارد. در انتقال اطلاعات، تصاویر بیشترین پهنای باند را به خود اختصاص می دهند. در طرح پیشنهادی اجازه میدهیم تـا ابتدا اطلاعات با اولویت بالاتر انتقال یابند؛ سپس باقیماندة پهنای باند صرف انتق ال تـصاویر شـود. ایـن قـسمت وجه تمایز اصلی میان انتشار تصاویر ویدیوکنفرانس، با آزمایشگاه از دور است . تصاویر بدان جهت برای کـاربر حائز اهمیت هستند که امکان مشاهده تغییرات ناشی از اعمال دستورات را بصورت مناسبتری فـراهم مـی کننـد (علاوه بر بازخورد عددی که از سوی حسگرهای موجود در آزمایش ارائه میشود). با توجه به نحوة تخصیص پهنایباند اهمیت فراوان تصاویر کـه وجـود آنهـا جـزء تفکیـک ناپـذیر آزمایـشگاه اینترنتی بهحساب میآید، بررسی گستردهای روی نرمافزارهای فشردهساز صورت گرفت. ماهیـت فـشردهسـازی تصاویر متوالی (تا حد دستیاب به تصاویر پیوسته یا فیلم) با کوچکنمودن تصاویر تکی ناپیوسـته تفـاوت دارد. علت اختلاف در ماهیت زودگذر اطلاعات در تصاویر بهمپیوسته به دنبال آن، نیاز به الگـوریتم سـریعی بـرای  فشردهسازی اطلاعات در طرف فرستنده (خدمتگزار) بازخوانی آنها در طرف گیرنده (مشتر یـا کـاربر راه دور) میباشد. روش فشرده سازی JPEG که پیشتر نیز بدان اشاره شد، بهترین امکان را در فشرده سـازی متنایـب بـا اندازة تصویر در اختیار میگذارد. بعلاوه، ما را از سایر مزایای ضریب فـشردهسـازی متغیـر متناسـب بـا انـدازة تصویر برخوردار مینماید.

34 یک تصوی معمولی که در بیشتر نرمافزارهای ارتباط اینترنتی استفاده میشود دارای ابعـاد 160 در 120 نقطـه است، که اطلاعات مربوط به هر نقطه (نظیر محل ضرایب ترکیبات رنگهـای اصـلی کـه رنـگ آن نقطـه را مشخص میکند) تشکیلدهندة یک بستة 32 بیتی میباشد. بدین ترتیب بدون فشردهسازی حجم هر تصویر در این روش، عبارتست از:

 بایت 76800) = حجم هر نقطه بر حسب بایت) 8 ÷ 32) × تعداد نقاط) 120)×160 (

فشردهسازی تصویر بالا با حداکثر ضریب، حجمی در حد کیلوبایت ( / % حجم بالا) را بدست میدهـد. البتـه در این حالت کیفیت تصویر بهشدت افت میکند. در حالت بهینه با حداقل اطلاعات از دست رفته کیفیتی قابل درک برای تصویر، حجمی در حدود کیلوبایت ( /10 %حجم اولیه) خواهیم داشت. ضمناً حجم تصویر حاصـل از فشردهسازی به عوامل دیگری مانند میزان روشنایی تصویر هم بستگی دارد. نرخ ارسال قابهای تصاویر بهطورمستقیم به موضوعی بـستگی دارد کـه از آن تـصویر برمـی داریـم. در حالـت ایدهآل برای مشاهدة تصاویر بهمپیوسته بدون پرش، باید در هر ثانیه 24 قاب ارسال شود. یعنی سرعت ارسال 24 باشد. در سایر شرایط سرعت s/f کافی بهنظر میرسد. در شرایط ترافیک شـبکه، بـه شـرط ارسـال 35 s/f  رمانها بصورت آهسته، با توجه به دینامیک روبات حتی میتوان هر دو ثانیه یک قاب ارسال نمود. بـرای ایجـاد شرایط قابل قبول، حجم اطلاعات مبادلهشونده در هر ثانیه بین این مقادیر تغییر میکند: 5 × (2000 تا 12000 bps) = 10 تا 60 Kbps در جدول جریانهای اطلاعاتی حجم متداول آنها با هم مقایسه شدهاست.

جدول 2

جهت جریان جریان اطلاعاتی

 پهنایباند اولویت خدمتگزار مشتری

رمزنگاری اعتبار حالتمعمول

بسیار زیاد bps دارد زیاد اطلاعات متغیرها

زیاد Kbps 60 12 ندارد متوسط داده ها

زیاد Kbps / ندارد متوسط تصاویر

کم نامشخص اندک دارد زیاد مدیریتی

بسیارکم Kbps ندارد کم صدا

6 .نمونه اجرا شده در آزمایشگاه کنترل دانشکده فنی دانشگاه تربیت مدرس کـــاربران دور از طریـــق وبســایت اینترنتــی بــا آزمایــشگاه ارتبــاط برقــرار میکنند پـس از ورود بـه سایت، کنتـرل آزمـایش را بدســـت مـــی یرنـــد. در شکلهـای صـفحة نمونه آزمایـشگاه اینترنتـی پیـــادهســـازی شـــده در آزمایشگاه کنترل دانـشکده فنی دانشگاه تربیت مدرس نشان داده شده است.

7 .نتایج

با توجه به توسعه روزافزون فراگ کاربر نترنت در دن ا، امکان کار فعال در سطوح مختلف، بـدون یـاز به حضو در مکان مشخص در زمان مع (بر بستر فنـاور ارتبـاط ) فـراهم گردیـده اسـت. انجــام آزمــا از طریــ نترنت از موارد بـه حساب . در آزما شگاه نترنت بر خلاف آزمایـشگاه مجاز افـراد مـ تواننـد بـا برقــرار ارتبــاط بــا ســا آزمایـــشگاه، مــــستق ماً در فضا واقع آزمـا نـه مح شب سـازی شـده آن قرار رنـد متناسـب بـا امکانـات کـه راهبـر شـبکه برا شان تعر نموده، به انجام آزمـا مـ پردازنـد. بد ترت یـده آزمایـشگاه نترنت را توان در جمله خلاصه کرد: " ادهسازی آزما مبتن بر کـامپ وتر نتقـال واسـط گراف کـ کاربر از طر نترنت به کاربر". از آنجا که کاربر بر اساس تصاو که از محل انجام آزما بـرا ارسـال شود، اقدام به اجرا فرمانهای مختلف نما د، انتقال وسته منظم تصاو اهم بس ار بالایی خواهد داشت. بنابرا به دل محدود پهن باند در اخت ار، با عرض باند را به دقت مد نمود. در یـ راستا فشردهسازی تنظ سرعت انتقال ارسال تصاو به جا و، مناسبتر راهکارها هستند. آزمایـشگاه اینترنتی میتواند در کنار محتوای آموزشی تعاملی میتواند مکمل آموزشهای الکترونیکی فعلی در کشور باشد.

مراجع

 Netscape online documentation| An Exploration of Dynamic Documents|

http://home.netscape.com/assist/net_sites/pushpull.html

 Yahoo devices connected to the Internet|

http://www.yahoo.com/Computers_and_Internet/

Internet/Entertainment/Interesting_Devices_Connected_to_the_Net/Robots/

 Taylor K. and Dalton B.| Issues in Internet telerobotics| International

Conference on Field and Service Robotics| FSR97| pp. 11?18| Canberra|

Australia| December 1997

 Wolf H. and Froitzheim K.| WebVideo - a tool for WWW-based

teleoperation| Proceedings of the IEEE International Symposium on

Industrial Electronics| pp. SS268-SS273| Guimar.es| Portugal| July 1997

 Interactive Model Railroad web page| University of Ulm Germany|

http://rr-vs.informatik.uni-ulm.de/rr

 Michel O.| Saucy P. and Mondada F.| KhepOnTheWeb: an experimental

demonstrator in telerobotics and virtual reality| Proceedings of the

International Conference on Virtual Systems and Multimedia| IEEE

VSMM97| pp. 90?98| Geneva| Switzerland| September 1997

 Saucy P. and Mondada F.| KhepOnTheWeb: one year of access to a mobile

robot| Internet Workshop on Robot on the Web IROS| Victoria Canada|

September 1998

 Gillet D.| Longchamp R. and Bonvin D.| Integrated workbench for

laboratory projects in automatic control| International Conference on

Computer Aided Learning and Instruction in Science and Engineering|

Lausanne| pp. 507 - 508| Switzerland| September 1991

Gillet D.| Salzmann Ch.| Longchamp R. and Bonvin D.| A methodology for

laboratory development of scientific teachware with application to adaptive

control| American Control Conference| pp. 2443?2448 San Francisco| CA|

June 1993

 G.ktas F.| Smith J.M. and Bajcsy R.| Telerobotics over communication

networks| Proceedings of the 36th Conference on Decision & Control|

pp.E2399?2403| San Diego| CA| December 1997

[10] Brady K. J.| Timed-delayed control of telerobotic manipulators| Ph.D.

Thesis presented at the Washington University| Systems Science and

Mathematics Department| August 1997

Abstract:

Remote control idea was under consideration for many years. Development of

communication tools helped implemetaion of this idea. In recent years internet

has become as a powerful communication tool which connect people placed all

216

over the world. The most important specialities which distinguish internet from

traditional communication tools are popularity| being lower in price| and easier to

use. A new paradigm to use internet to make control and monitoring the operation

of a robot available to remote users| is presented in this paper. One of the most

applications which can be developed on the base of internet control is remote

experimentation. Remote experimentation over the intenet plays an important role

in e-learning| where students don’t attend in class in the same time. Internet

experimentation helps the affect of learning over the internet. In the end of this

project| the results are being used to control and monitor the operation of an arm

robot in a lab36| over the internet.

Keywords:

Internet Laboratory| Web based experimentation| Remote experimentation|

Remote Control| Internet based Control

 36 Control laboratory of Faculty of Engineering| Tarbiat Modares University