Wanneer robots in de films komen, veroveren ze liefst de wereld en zijn ze bloeddorstig. Wanneer ik zie hoe fragiel onze robots nog maar zijn, dan kan ik je beloven dat dit absoluut nog niet voor morgen is en intelligent zijn robots nog lang niet. Daarom is het altijd aangenaam om als robot ingenieur een nieuwe film-release te zien waar robots juist wel een positieve bijdrage aan mens en maatschappij hebben! Walt Disney presenteerde ons in 2008 al de schattige Wall-E, nu is er Baymax. En ik vond hem niet alleen geweldig, hij won ook net de Oscar voor beste animatievideo. Big Hero 6 vertelt het hartverwarmend verhaal over het 14-jarige genie Hiro die bevriend geraakt met een grote opblaasbare robot. Deze persoonlijke gezondheidsrobot is gemaakt door zijn oudere broer Tadashi die omgekomen is in een ongeluk in het labo.
Soft Robotics
De vraag die dan onmiddellijk rijst: “Kunne we het bouwe? Nou en of!”. Of toch de ideeën die er achter zitten: het zijn grote onderzoekstopics in de robotica. De producer John Lasseter instrueert zijn mensen altijd “to go do research”, voor er met een nieuwe animatiefilm gestart wordt. Zo belandde Walt Disney in het robotics lab van Chris Atkeson in de Carnegie Mellon University, zijn vrouw is trouwens verbonden aan het Disney Research waar ze heel wat onderzoek naar robots verrichten. Daar zagen ze het werk van een opblaasbare robotarm om bijvoorbeeld mensen eten te geven. Waarom opblaasbaar? Traditionele robots zijn metalen onderdelen die bewegen door motoren en komen voort uit de industriële robots die heel precies moeten zijn. Daardoor zijn die robots ook heel gevaarlijk en mogen ze enkel in kooien opereren, afgesloten van mensen. Ze vervangen dus mensen, terwijl de nieuwe tendens is dat robots ons gaan assisteren en er dus een nauwe samenwerking tussen de beide moet ontstaan. Precisie is dan minder belangrijk, terwijl veiligheid en energie-efficiëntie prioriteit worden. Als we kijken naar onze spieren dan merken we op dat ze soepel of elastisch zijn. Daarom ontwikkelden we op de VUB de pneumatische spieren voor bijvoorbeeld de stappende robot Lucy of het knie-exoskeleton Knexo om mensen te helpen revalideren. Of we plaatsen in serie met de motor een veer om stapenergie op te slaan en vrij te geven om energie-efficiënte prothesen te maken of veiligere ‘assistive exoskeletons’ te bouwen als Mirad. Ook onze sociale robot Probo heeft zachte en soepele materialen om hem aaibaar en knuffelbaar te maken. In de Baxter robot zitten deze soepele aandrijvingen ook zodanig dat arbeider en robot op een veilige manier kunnen samenwerken. Sommige dieren hebben helemaal geen skelet en hebben unieke eigenschappen, denk maar aan bijvoorbeeld octopussen. Onderzoekers ontwikkelen daarom ook volledig opblaasbare robots als grijper, hand of kruipende robot. Deze tak in de robotica heet Soft Robotics. Dus het is helemaal nog zo’n gek idee niet om een opblaasbare robot te bouwen.
Van deze opblaasbare robotarm haalden de makers van Baymax hun inspiratie:
Voorbeelden van soepele aandrijvingen voor verschillende robot-toepassingen:
Scherpe kantjes
Net als Baymax hebben opblaasbare robots last van scherpe kantjes. Waarschijnlijk zal de robot niet altijd in de buurt zijn van een politiekantoor om stukje tape te versieren. Daarom ontwikkelen we in samenwerking met het VUB-departement ‘self-healing polymeren’ voor robots waarvan we die opblaasbare robots wensen te maken. Dat onderzoek is net opgestart. Het idee is dat de robot, net zoals bij de mens wanneer die een snee of breuk oploopt, in staat is zichzelf te herstellen. Zo bestaan er al verven voor auto’s waarin de krassen verdwijnen wanneer de auto in de zon staat of barsten in wegen die zelfherstellende eigenschappen hebben en willen wij deze technologie naar robots te brengen.
Knuffelbot
Wat met de capaciteiten van Baymax? Baymax heeft het uiterlijk van een humanoïde of menselijke robot. Doelstelling van deze knuffelbare robot is om in een omgeving te werken die geoptimaliseerd is voor mensen. Waarschijnlijk is de machine die hiervoor het geschiktst is, juist een machine met de vorm en functionaliteiten van een mens. Een robot met wielen heeft immers meer moeilijkheden met trappen dan een robot met benen. De robot heeft armen nodig om objecten en werktuigen te kunnen manipuleren. Nu zijn deze eigenschappen nog aartsmoeilijk voor een robot. Asimo, één van de meest geavanceerde robots ter wereld, kan al heus wat, maar is toch nog een eind verwijderd van de handigheid van mensen. Om humanoïde robots een boost te geven is er de robotwedstrijd Darpa Robotics Challenge waar robots een aantal handelingen moeten uitvoeren als met een auto rijden, deur openen, trap oplopen die nuttig zijn in reddingsoperaties.
En niet alleen de fysieke interactie met de buitenwereld is belangrijk, ook de sociale interactie. We willen op een intuïtieve en eenvoudige manier met robots kunnen interageren. Wij communiceren met spraak, maar ook met niet-verbale kanalen als emoties en gebaren en robots moeten dit ook kunnen. En hoewel de mimiek van Wall-E en Baymax gestileerd is, begrijpt iedereen wat de robots voelen of hun intenties zijn. Daarom heeft onze robot Probo heel wat motoren in het hoofd om hem verschillende gezichtsexpressies te geven. De moeilijkheid blijft wel om de interactie natuurlijk te doen verlopen, want voor spraakherkenning (zoals Siri) en beeldherkenning zijn nog heel wat ontwikkelingen nodig. Die gegevens moeten dan real-time verwerkt worden om het gepaste sociaal gedrag te vertonen. Daarom zit er voor interactie met kinderen vaak een operator achter de knoppen om de geschikte robotacties te starten. In het Europees project DREAM willen we de sociale autonomie van de robots voor therapeutische doeleinden geleidelijk aan laten verbeteren.
Zachte assistentie robot om mensen uit bed te tillen:
Baymax is zonder meer een superrobot en in al zijn facetten zal hij nog niet zo snel hier rondlopen, maar aan de onderliggende technologieën wordt wel naarstig gewerkt. De professor die trouwens de inspiratie-bron was voor Baymax, is van plan om een echte versie van Baymax te bouwen.
En wat met de microbots waar onze helden zo hard tegen moeten vechten? Ook dergelijke herconfigureerbare robots worden ontwikkeld in de robotica-labo’s. Idee is dat ze heel robuust en aanpasbaar zijn. Zo’n grote groep robots kan bijvoorbeeld in de ruimte verschillende vormen aannemen om een grote verscheidenheid aan taken uit te voeren.
Modulaire robots die door samen te klikken, verschillende vormen kunnen aannemen:
