25/09/2024
Door Ad Spijkers
Om efficiënter te kunnen werken, moeten robots meer op mensen lijkende vaardigheden ontwikkelen, zoals snelle fysieke interactie.
Robots worden al lange tijd gebruikt in de auto-industrie en doen de laatste jaren hun intrede in nieuwe toepassingsgebieden zoals de logistiek. Maar de huidige robots hebben hun beperkingen. Ze voeren meestal één handeling of een vaste reeks handelingen uit en herhalen deze telkens op dezelfde manier. Om robots te verbeteren, moeten ze meer op mensen gaan lijken. Denk bijvoorbeeld aan snelle interacties en ruimtelijk inzicht.
Alessandro Saccon, universitair hoofddocent nonlinear control and robotics aan de faculteit Werktuigbouwkunde van de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e), rondde onlangs het I.AM-project af dat zich expliciet richt op het verbeteren van snelle fysieke interacties.
Bewuste robots
Bepaalde banen zijn vanuit veiligheids- of ergonomisch oogpunt niet bijzonder geschikt voor mensen. Om bijvoorbeeld bagage van 20 kg op luchthavens moet afhandelen of in een kerncentrale te werken, heeft een machine de voorkeur. Ook zijn er plannen om dit soort robots de ruimte in te sturen. Maar in vergelijking met mensen hebben robots een statische interactie met hun omgeving. Daarom wilde Saccon met zijn team impactbewuste robots ontwikkelen. Een robot moet leren voorspellen en reageren op wat er gebeurt als hij in contact komt met zware voorwerpen.
Bij traditionele robots wordt interageren met de omgeving over het algemeen vermeden. De onderzoekers in Eindhoven richtten zich juist op de interactie met de omgeving. Ze onderzochten hoe robots bijvoorbeeld zware objecten snel kunnen oppakken. Tegelijkertijd moet de uitvoering van dit soort bewegingen betrouwbaar blijven, ondanks verstoringen en onnauwkeurigheden in de waarneming. Een voorwerp kan zwaarder zijn dan de robot had verwacht, of hij gaat ervan uit dat een voorwerp zich op een bepaalde plek bevindt, maar zit er naast.
Ontwikkelingstraject
De onderzoekers richtten zich op natuurkundige berekeningen, bijvoorbeeld aan basisconcepten zoals massa en wrijving. Ook ontwikkelden ze softwaresimulaties om discrepanties tussen wiskundige modellen en gebeurtenissen in de echte wereld te identificeren. Ze ontwikkelen een algoritme en implementeren dat in een simulatie, evalueren de resultaten en vergelijken die met de echte wereld.
Ze ontdekten hoe ze een robot betrouwbaar en snel een zwaar voorwerp kunnen laten grijpen met twee armen, door een nieuw algoritme te ontwikkelen. Ze begrijpen nu ook beter hoe ze softwaresimulaties kunnen gebruiken om voorspellingen te doen. Ze werkten hard aan de ontwikkeling van hardware, ruimtelijke waarneming en planning, met name het vermogen om de omgeving in real-time te begrijpen. Dit is een van de grote uitdagingen in de moderne robotica. Mensen nemen automatisch hun omgeving waar, maar hoe dat precies werkt, is onbekend.
Partners
Een van onze partners in het oderzoeksproject was VanderLande in Veghel. Het bedrijf leverde inzicht in de pijnpunten in de markt. Er was een gedeeld lab op de TU/e-campus, waar Vanderland en TU/e nauw met elkaar samenwerkten en praktijkgericht onderzoek deden. Ze richtten zich bijvoorbeeld op vergelijkingen tussen simulaties en de praktijk en ontwikkelden nieuwe modellen van zuiggrijpers.
"Nederland maakt zeker grote stappen als het gaat om robotica. Het land staat al lang bekend om zijn bijdrage aan medische robotica, bijvoorbeeld. Ik denk dat we met het zojuist afgeronde project, en de internationale samenwerkingen die daarbij kwamen kijken, veel vooruitgang hebben geboekt op het gebied van impactbewuste robotica. Het is mooi om te zien dat we hiervoor erkenning krijgen", aldus Saccon.
Saccon en zijn team gaan door met het onderzoeken en verkennen van nieuwe mogelijkheden, denk bijvoorbeeld aan het ophalen van nationale en Europese financiering. Ze willen vervolgprojecten opstarten waarbij ze zich richten op onbeantwoorde vragen over planning en perceptie. Er zijn nauwe contacten met lokale en internationale bedrijven om samenwerkingen te onderzoeken. Verschillende studenten die bij het project betrokken waren, hebben inmiddels een baan gevonden bij de bedrijven die deelnamen aan het project.
Ill.: TU/e