Robots on the move – interactie van robots met de echte wereld

Door: Redactie - 5 november 2021 |

TU/e Promovendus Wouter Houtman onderzocht de interactie van robots en 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. TU/e-onderzoeker Wouter Houtman onderzocht de interactie van robots met hun omgeving en ontwikkelde algoritmes om hen beter in ‘de echte wereld’ te laten bewegen.

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 – het personeelstekort in ziekenhuizen en zorginstellingen wordt steeds nijpender – of na een ramp laten speuren naar slachtoffers en gevaarlijke stoffen, dan is goede interactie van robots en hun omgeving essentieel. Promovendus Wouter Houtman bekeek daarom 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 interactie van robots op meerdere fronten optimaliseren.”

Met ballen links, rechts, hoog, laag, hard of zacht, en spelers die verdedigen, aanvallen of duelleren is het voetbalveld een zeer dynamische omgeving. Het is daarmee een perfect werkveld voor Houtman om de bewegingen van de autonome robots bestuderen. Deze 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 de 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. Houtman: “We 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 bijvoorbeeld een persoon typisch wel door een deur gaan, maar niet zo snel tegen een muur aanlopen. Op basis hiervan kunnen nieuwe algoritmes gemaakt worden om robots veiliger in een met mensen gedeelde omgeving te laten bewegen.”

Meer informatie

Wouter Houtman, Autonomous Robotic Systems in a Variable World: A Task-Centric approach based on Explainable Models, Begeleiders: René van de Molengraft en Herman Bruyninckx.

Meer informatie over het robotica-onderzoek is te vinden op deze pagina. Lees ook deze longread over de voetbalrobots van TU/e-studententeam Tech United.

Bron: TU Eindhoven