Robots kunnen ons steeds meer helpen bij gevaarlijke en ingewikkelde taken. Maar zonder mensen lukt het ze niet, want robots passen zich nogal slecht aan in veranderende situaties. Het open innovatiecentrum I-Botics onderzoekt hoe mens en machine goed samen kunnen werken.

Mensen en robots kunnen op verschillende manieren samenwerken. I-Botics focust zich met name op onderhoud- en inspectierobots, maar werkt ook voor defensie, de explosievenopruimingsdienst en de Veiligheidsregio’s.

Met behulp van geluid, visie en haptiek (tastzin) wil I-Botics de aanstuurder (operator) van een robot meer bewustzijn geven van de situatie ter plekke. Het moet voelen alsof ze op de afgelegen locatie aanwezig zijn. Het open innovatiecentrum is een initiatief van TNO en Universiteit Twente. Samen met het bedrijfsleven worden robottechnologieën ontwikkeld. Er zijn roadmaps voor drie thema’s opgericht: onderwaterrobots, bovenwaterrobots en draagbare robots zoals exoskeletten. ‘Deze drie hebben allemaal andere uitdagingen’, vertelt managing director Arjen de Jong van TNO. ‘Maar voor allemaal willen we het situatiebewustzijn van de operator verbeteren.’

Simpele taken kunnen robots al heel goed. Denk daarbij bijvoorbeeld aan het zelf naar een locatie rijden of een object inspecteren aan de hand van een voorgeprogrammeerd systeem. Maar het wordt lastig als een robot in een situatie komt die verandert. De Jong: ‘Navigeren is makkelijk, maar als er een onverwachte situatie ontstaat, krijgt hij het moeilijk. Als een robot vervolgens op locatie is aangekomen en hij moet informatie opnemen, interpreteren en handelen, lukt dat niet. Daar is de operator voor nodig. Daarom is de mens-machine-interactie zo belangrijk.’

Wegkrabben

Zeker bij inspecties en onderhoud is een operator vaak nodig. Op het moment dat je gaat inspecteren weet je namelijk niet wat de toestand van een object is. Naar aanleiding van wat de robot ‘ziet’ moeten keuzes worden gemaakt. Maar dan is het handig als de operator zich ook echt op de plek van de robot kan wanen. Dat kan met telerobotica, waarbij de operator de situatie via de robot volledig intuïtief en sensitief kan besturen. Een belangrijk voordeel van telerobotica is dat er optimaal wordt geprofiteerd van het combineren van het cognitieve en motorieke vermogen van de menselijke operator en de voordelen van het gebruik van een robot op locatie.

De Jong legt het uit aan de hand van een voorbeeld: ‘Stel je voor dat een robot een kadewand inspecteert waar aangroei op zit. Dan wil je het staal onder die aangroei bekijken om te zien of er corrosie is en als dat er is, dan wil je weten of het oppervlakkig is of helemaal doorgerot. Als operator heb je dan wel visie en haptiek nodig om dat te kunnen doen. Je moet de aangroei weg halen en voelen hoe erg de corrosie is. Ook bij het leggen van een las om iets te repareren, is gevoel handig. Een las leggen bij een nieuw product kan je voorprogrammeren in een robot, maar op een object dat al langer ergens ligt, moet je misschien eerst iets wegkrabben en de las aanpassen aan het object. Daar heb je als mens de capaciteiten voor.’

Telerobots

Op dit moment is er vooral nog weinig technologie op het gebied van haptiek, tastzin. De Jong: ‘Een robot heeft nog veel moeite om bijvoorbeeld een kartonnen koffiebekertje op te pakken. Een lege beker reageert anders dan een volle. En als een robot hem inknijpt dan moet hij hard genoeg knijpen zodat de beker niet wegglipt, maar weer niet zo hard dat de beker wordt fijngeknepen. Mensen kunnen dat heel goed, robots kunnen dat heel slecht.’ Met haptiek kan je bijvoorbeeld ook voelen of je dat bekertje goed in de kast zet of dat je tegen de kastdeur aan stoot.

Volgens De Jong zijn er al wel bedrijven bezig met telerobots. ‘Dat soort innovaties starten vaak bij toepassingen met het hoogste risico en op plekken waar de kosten heel hoog zijn. Denk daarbij aan de nucleaire wereld en de ruimtevaart, maar ook de petrochemie en onderwateractiviteiten starten hiermee.’ I-Botics probeert de technologieën die in die sectoren al worden gebruikt efficiënter, beter en slimmer te maken om kosten te reduceren en operaties te verkorten.

3D-wereld

Voor onderwater inspecties en reparaties wordt al veel gebruik gemaakt van robots. Om objecten onder water goed te kunnen reconstrueren moeten meerdere sensoren worden gebruikt, zoals camera’s sonar en laser. I-Botics heeft een programma opgezet om dit mogelijk te maken. Met behulp van de 3D-Wereld en de inspectie van een robot kan het systeem bij een volgende inspectie anomalieën zelf detecteren. Attentiepunten worden aangegeven in het systeem. Die punten moet je als specialist nog extra onderzoeken. De Jong: ‘We beginnen in dit programma met toepassing voor kadewanden en sluizen, want dat is makkelijker en goedkoper te doen dan offshore-inspecties.’

robot

Een andere grote uitdaging voor onderwaterrobots is om informatie draadloos door te kunnen sturen. Zeker als er grote hoeveelheden informatie moeten worden verzonden, wordt momenteel gebruik gemaakt van een kabel met dataverbinding. TNO werkt aan ontwikkelingen voor draadloze communicatie onderwater met sonartechnologie en datacompressie. Als een robot een object in kaart wil brengen dan geeft hij dit stap voor stap door aan het schip. ‘Als de robot telkens videobeelden stuurt van de plek waar hij is, kost dat heel veel data en tijd. Het is daarom handiger als hij één keer het object in kaart brengt, een 3D-wereld opbouwt en vervolgens alleen nog zijn positie ten opzichte van het object doorgeeft. Dan weet je waar hij is zonder dat hij steeds nieuwe beelden hoeft te verzenden.’

I-Botics ontwikkelt de nieuwe technologieën samen met het bedrijfsleven om ze klaar te stomen voor de toekomst. I-Botics zal dan ook zelf geen robots op de markt brengen, maar doet dat in samenwerking met hun partners.