Hindernissen geen obstakel voor slimme robots

Robots die veilig door een drukke gang rijden om medicijnen af te leveren bij verpleegkundigen. En een drone die zonder brokken te maken navigeert langs mensen, vuilnisbakken en palen. Dat is mogelijk dankzij de modellen die onderzoeker Javier Alonso-Mora van de faculteit ME ontwikkelt.

Normaal lopen er studenten en wetenschappers, maar nu vliegt door de gang van de TU Delft een drone. Hij zoeft langs allerlei obstakels: vuilnisbakken, opgestapelde dozen en palen. Schijnbaar moeiteloos scheert hij erlangs en tussendoor. Maar dan verschijnt plots een persoon, die in diezelfde ruimte recht op de drone afloopt. Dit is dus niet een ding dat stilstaat, maar iemand die echt beweegt. “Voor de drone is dit veel moeilijker om te verwerken. Want hoe snel beweegt iemand, gaat diegene onverwachte bewegingen maken?”, zegt Javier Alonso-Mora. Ook dit gaat goed. Als de drone een stukje van de wandelaar af is, gaat hij opzij en vliegt verder. De vliegende robot legt foutloos het hindernisparcours af.

Dit experiment uitgevoerd door Alonso-Mora en collega’s is een mooi voorbeeld van hun onderzoeksveld. Zij onderzoeken mobiele robots die op wielen rijden of door de lucht vliegen en rekening houden met hun omgeving. En daarom in een gang, kamer of hal veilig naast ons kunnen voortbewegen.

Dat is nieuw. Want decennia lang werden robots vooral ingezet in fabrieken waar ze afgescheiden werden van mensen en bijvoorbeeld vanuit een afgeschermde plek een auto in elkaar zetten of iets op een lopende band leggen. “De nieuwe generatie robots die we nu ontwikkelen werken samen met mensen en andere robots. Ze moeten daarom rekening houden met hoe anderen zich gedragen. Ze brengen bijvoorbeeld pakketjes rond of werken samen door iets in elkaar te zetten of spullen aan te geven. Bovendien zitten ze niet vast, maar bewegen zich vrij in de ruimte”, zegt hij.

De nieuwe generatie robots die we nu ontwikkelen werken samen met mensen en andere robots.
Dr. Javier Alonso Mora

Razendsnel aanpassen

Daarvoor is het belangrijk dat de robots steeds de juiste beslissingen nemen. Dat gebeurt op basis van modellen die wetenschappers, waaronder Alonso-Mora, nu ontwikkelen. “Op basis van die modellen nemen ze hun omgeving waar. Het helpt ze om veilig een taak te volbrengen”, zegt hij.

Mensen zijn hier ontzettend goed in. Wij zijn echte meesters in juist voorspellen wat er gebeurt en als het toch anders verloopt, een ander op tijd ontwijken of onze route aanpassen zodat er geen botsingen plaats vinden. Kijk maar eens naar een druk kruispunt in een grote stad. Daar zie je fietsers, auto’s, wandelaars, scooters, trams en vrachtwagens kriskras door elkaar rijden. Het ziet er chaotisch uit, maar verloopt meestal goed. “Voor een robot is dit lastiger. Die moet voortdurend voorspellen wat veilig is om te doen. Er zijn heel veel mogelijke toekomsten en hij moet van allemaal berekenen hoe ze mogelijk verlopen. Dat kost tijd. Terwijl wij mensen zoveel ervaring hebben, dat we een situatie razendsnel inschatten en ons direct aanpassen als het nodig is. Met onze modellen proberen we dat ook voor robots te bereiken.”

Een interessant voorbeeld van het onderzoek van Alonso-Mora is het project Harmony waar hij aan werkt. Daarvoor ontwikkelen wetenschappers robots die verpleegkundigen, artsen en patiënten helpen. Ze halen bijvoorbeeld eten op voor iemand die in bed ligt of ze brengen medicijnen naar een verpleger. “Het is nodig dat ze uitrekenen welke route ze het beste kunnen nemen en hoe ze zich onderweg moeten gedragen. Hoe gaan ze veilig langs een rijdend bed, iemand op krukken of een chirurg die haast heeft?”

Het is belangrijk dat we de robots die lastige taken voltooien zo goed mogelijk en veilig laten werken.
Dr. Javier Alonso Mora

Tests in ziekenhuizen

De robots moeten niet alleen stukjes rijden. Ook dienen ze deuren te openen en een route uit te stippelen. Bovendien is het belangrijk dat ze begrijpen of hun taak snel moet worden uitgevoerd of even kan wachten. “Het gaat dus om veel informatie die de robots moeten verwerken en daar komt nog bij dat ze hun omgeving moeten analyseren en dienen samen te werken met mensen en andere robots. Wij zijn net met dit internationale project begonnen en hebben als doel om over drie jaar demonstratie-robots te laten rijden door ziekenhuizen in Zwitserland en Zweden. Wij maken en testen het algoritme waarmee de robots veilig voortbewegen.”

Het is geen toeval dat de onderzoeker aan dit project werkt. Als kleine jongen was Alonso-Mora al gefascineerd door robots. “Ik speelde vroeger altijd graag met lego, ik kon urenlang bezig zijn met te bouwen. Iets soortgelijks doen we nu ook met robots, maar dan wel ingewikkelder, want ook die bestaan uit heel veel verschillende onderdelen. Ik vind het interessant of we de robots van de toekomst intelligent kunnen maken. Als kind las ik graag de sciencefiction van Isaac Asimov, waarin vaak robots voorkwamen. Bijvoorbeeld in het boek I,Robot dat ook is verfilmd met Will Smith. Dat is natuurlijk een verzonnen verhaal, maar we komen steeds dichterbij robots die slim zijn en met ons kunnen samenwerken. Of het nu autonome auto’s, drones of robots zijn die in ziekenhuizen rondrijden. Het is belangrijk dat we de robots die lastige taken voltooien zo goed mogelijk en veilig laten werken.”