Robot krijgt intelligentie en gevoel

robotica

Robotica zijn niet meer weg te denken uit de industrie en maken nu ook hun entree in de maatschappij. Allemaal om het leven makkelijker te maken; een apparaat neemt handelingen van de mens over en voert ze meestal sneller, goedkoper en beter uit. Robots maaien het gras, stofzuigen het huis en monteren auto's aan de lopende band. Maar de flexibiliteit en het gebruiksgemak van robots zijn nog beperkt; voor elke taak is een andere robot nodig. We zien momenteel een trend dat robots complexer en multi-inzetbaar worden. We verwachten dat ze zelfstandig zullen kunnen gaan handelen in elke situatie.  Daar komt intelligentie bij kijken.

Artikel uit Objective 22, november 2014 - ook beschikbaar in pdf

Bij robots denken we misschien vooral aan films waarin creaturen met mensachtige trekjes rondlopen die braaf doen wat hen wordt opgedragen. In de industrie is het gros van de robots echter niet meer dan een mechanische arm met een stuk gereedschap eraan, die aan een productielijn repetitieve handelingen verricht. Industriële robots excelleren in vastomlijnde settings. Ze maken telkens dezelfde las of draaien dezelfde schroef aan. Ze lijken slim, vanwege hun snelheid en nauwkeurigheid. Dat is echter vooral het resultaat van perfecte mechanica - de robotica als mechanisme zijn zeer ver ontwikkeld. Maar een lasrobot kan niet anticiperen op metaal dat uitzet of op verontreinigingen in de las. En als je een robot wilt vragen om een andere klus te gaan doen, vergt dat veel programmeer- en instelwerk. Maar eigenlijk wil je dat de robot aan een paar instructies genoeg heeft en zelfstandig anticipeert op veranderingen.

Bedieningsgemak

We willen robots die slimmer en flexibeler zijn. Dat betekent vooral: betere software maken voor de aansturing. Want een robotarm is als een pc: zonder software kan hij niks. De ontwikkeling van een intelligente robotarm staat nu nog maar in de kinderschoenen. Robots zullen dezelfde evolutie doormaken als de pc. Die is geëvolueerd tot de tablets en smartphones van vandaag waarmee je ontelbaar veel dingen kunt doen. Robots zullen in de toekomst veel breder inzetbaar worden en op een mensvriendelijke manier te gebruiken en te veranderen zijn. De eindgebruiker kan de robot dan op een makkelijke manier instrueren. Bijvoorbeeld met spraak- of beeldherkenning, door de robot iets te laten zien of door het voor te doen. Een productielijn is dan snel in te stellen voor een nieuw product of in een andere omgeving. Je geeft de robot een eenvoudige set instructies en hij redt zichzelf daarna wel.

Intelligentie en zintuigen

Dit kan pas worden bereikt als robots uitzonderingen herkennen en daarop kunnen inspelen. Deze zelfredzaamheid vereist intelligentie, maar ook zintuigen zoals 'ogen en oren' om de omgeving waar te nemen: sensoren en camera's. Een robot met ogen en intelligentie kan zelf zien en herkennen waar iets ligt en bedenken hoe hij het moet oppakken. Of hij kan aan een productielijn een pennetje steken in een voorbijschuivend object zonder van tevoren te weten wanneer of met welke snelheid het voorbij komt.

Aan de prijs voor sensoren, camera's en rekenkracht hoeft het niet te liggen. Deze elementen worden steeds goedkoper en steeds breder beschikbaar. Universele roboticasoftware is wel een uitdaging. De academische wereld heeft een Robot Operating System (ROS) ontwikkeld om kennis te kunnen uitwisselen tussen researchgroepen. Inmiddels zijn ook grote fabrikanten en marktpartijen serieus bezig met een industriële variant: ROS Industrial. Het is nog geen kant-en-klaar OS, maar wel iets waarop ontwikkelaars kunnen voortbouwen. Het plannen van beweging zit erin. Maar met een camera een obstakel in het pad registreren en daarop reageren, dat zal je zelf moeten inbouwen.

Snel schakelen met slimme robots

In de maakindustrie is het de trend om naar kleinere series te gaan en meer maatwerk te leveren. Denk aan 3D-printing: iedereen kan zijn eigen unieke product printen. De massaproductie moet hier een antwoord op hebben. Eén mogelijk antwoord zou kunnen zijn om meer flexibele productielijnen te hebben die gemakkelijk omgeschakeld kunnen worden om meer diverse producten te maken. Hiervoor zijn intelligentere robots nodig die het makkelijker maken om snel om te schakelen. Ze moeten breder inzetbaar zijn, moeten complexe taken aankunnen en moeten kunnen anticiperen op dingen die fout gaan. En dat alles met software die elke robot kan aansturen, die gebruiksvriendelijk is en waarmee de gebruiker snel een robot kan instellen voor een nieuwe taak.

Een bedreiging voor uw baan?

Worden slimme robots straks een bedreiging voor onze banen? Nee. Er staan weliswaar minder mensen aan de band, maar deze ontwikkeling creëert wel werkgelegenheid in de schillen daaromheen. Bovendien kunnen met robots zaken opgepakt worden in gevaarlijke situaties, die een mens niet kan doen. De ontwikkeling van smart robotics betekent niet dat alle robots aan de lopende band intelligenter moeten worden. Als intelligentie niet nodig is kan simpele conditionering met repetitieve taken prima volstaan. Smart robotics zijn breder inzetbaar als het nodig is, maar voordat deze slimme robots ons werk over kunnen nemen, is er nog een hele lange weg te gaan.

Robot speelt Jenga

Technolution ziet smart robotics als een grote trend in de nabije toekomst en wil voorop  lopen in het bieden van intelligente robotica-oplossingen Om kennis en ervaring met de aansturing van robots op te doen, leren wij een robotarm het spel Jenga spelen. Jenga is een mooi vehikel om praktische problemen op te lossen. Hoe bouw je een nette toren? Hoe pak je een blokje uit een chaotische en steeds veranderende stapel? Daarbij doen we universele kennis op die we in andere projecten kunnen gebruiken.

Eerst stapelt de robot de identieke houten blokjes van het spel op tot een toren. Daarna volgt hij de spelregels: hij verwijdert blokjes uit de toren zonder deze om te gooien. De bewegingen die de robot hiervoor moet maken, zijn onmogelijk allemaal voor te programmeren. De robot moet zelf ervaren wat er gebeurt en daarop zijn handelen instellen. Optische feedback is een voor de hand liggende oplossing, waarbij de robotsoftware informatie uit een camerabeeld gebruikt om bewegingen aan te sturen. De camera ziet of de robot met zijn beweging een blokje eruit duwt en dus moet doorduwen of dat hij de hele toren omver zal duwen en dus een andere strategie moet kiezen. (Zie ook het artikel ‘Vision in the loop’ in Objective 20).

Geen geconditioneerde omgeving

Een extra uitdaging is dat de robot het spel straks in elke willekeurige omgeving kan spelen. De robotaansturing moet zo veel mogelijk autonoom het spel spelen en zelf kunnen anticiperen op veranderingen of onbekende situaties in de omgeving. Als de toren omvalt, moet hij zelf de toren weer kunnen opbouwen. Zo'n situatie waarin de blokken op een hoop liggen is elke keer anders. Dat moet het systeem zelf kunnen oplossen: blokje voor blokje van de hoop pakken en weer een nette toren bouwen.

Gerelateerde items

Industriële machines worden complexer én eenvoudiger

Lees verder

Publicatie

Modified Off-The-Shelf - Van project naar product

Lees verder

Publicatie

Redesign medical image processing system

Lees verder

Project