04/11/2021
Door Ad Spijkers
TUE-promovendus Wouter Houtman onderzocht hoe robotsystemen beter kunnen functioneren in een dynamische wereld.
De meeste robots zijn momenteel te vinden in de industrie, als ondersteuning bij herhalende taken, zoals de geautomatiseerde productie van auto’s of microchips. Maar binnen afzienbare tijd moet de robot ook zijn weg weten te vinden in een minder gestructureerde omgeving om te kunnen werken in de zorg of bij de opsporing van giftige stoffen.
Onderzoeker Wouter Houtman aan de TU Eindhoven onderzocht de interactie van robots met hun omgeving en ontwikkelde algoritmes om hen beter in ‘de echte wereld’ te laten bewegen. Vandaag verdedigt hij zijn proefschrift.
Andere inzet
Robots gaan steeds meer taken van ons overnemen. Nu worden ze voor het overgrote deel ingezet bij het automatiseren van industriële processen, denk aan het in elkaar zetten van auto’s en auto-onderdelen of bij de productie van microchips. Deze robots zijn zo ontworpen dat ze een of enkele specifieke taken kunnen uitvoeren.
Maar willen we robots in de zorg gaan gebruiken om verpleegkundigen te ontlasten of na een ramp laten speuren naar slachtoffers en gevaarlijke stoffen, dan is goede interactie tussen de robot en zijn omgeving essentieel. Houtman bekeek aan de hand van een aantal praktijkvoorbeelden hoe robotsystemen beter kunnen functioneren in een dynamische wereld.
Voetballende robots
Die praktijkvoorbeelden zijn heel divers, legt Houtman uit. "Voetballende robots, robots die bloemen keuren en robots die menselijke bewegingen inschatten. Voordat we robots in de echte wereld met veel variabelen en onzekerheden kunnen laten bewegen, komen we nog veel uitdagingen tegen. Juist door naar verschillende systemen te kijken - in een dynamische omgeving met snel bewegende en veranderende objecten, of een omgeving met mensen - kunnen we deze robots op meerdere fronten optimaliseren."
Het voetbalveld is een dynamische omgeving en daarmee een prima werkveld om de bewegingen van autonome robots bestuderen. Voetbalrobots hebben een platform met beweegbare wielen, waardoor ze gecontroleerd kunnen bewegen. Houtman ontwikkelde een dynamische wielcontrole die snelle heroriëntaties mogelijk maakt zonder dat het ten koste gaat van de reactiesnelheid; de bewegingen van de tegenstander zijn immers onvoorspelbaar.
Orchideeën
In twee andere onderzochte systemen werd juist de verwachte dynamiek van de omgeving gemodelleerd, zodat de robot zich hierop kan aanpassen. In een plantenkas testte Houtman algoritmes om robots met meer precisie bloemen van orchideeën te laten tellen, waarbij grootte en hoeveelheid bloemen varieerden.
In het andere onderzoek werd in een vaste binnenomgeving onderzocht of de robot menselijke bewegingen kon inschatten. Onderzoekers wilden de robot niet alleen de exacte route van de menselijke proefpersoon laten inschatten, maar hebben juist een manier ontwikkeld die de keuzemogelijkheden van de omgeving meeweegt. Zo zal een persoon door een deur lopen, maar niet zo snel tegen een muur. Op basis hiervan kunnen nieuwe algoritmes worden gemaakt om robots veiliger in een met mensen gedeelde omgeving te laten bewegen.
Foto: TU Eindhoven