Robotica floreert op TUE

De ontwikkeling van een robotsysteem is per definitie een multidisciplinair proces. Mechanica, elektronica, software en vaak ook natuurkunde, wiskunde en sociale wetenschappen moeten eraan te pas komen om de ideale robot voor de toepassing te bouwen. Het High Tech Systems Center (HTSC) speelt een belangrijke rol in het samenbrengen van al deze onderzoeksgroepen op de TUE. ‘Robotica als de bindende factor’, omschrijft HTSC-projectmanager Jesse Scholtes de benadering.

Het voorbeeld op de TUE dat het meest in het oog springt, is het robotvoetbalteam van Tech United. Maar er gebeurt zoveel meer, stelt Scholtes. Hij verwijst naar onderzoekslijnen over perceptie (zie ‘TUE-robots geven wereld betekenis‘), mens-robotinteracties (zie ‘Robots met social skills’) en robots die niet meer doen dan nodig (zie ‘Robots moeten luier worden’).

Scholtes belicht een ander onderzoeksthema op de TUE: ‘In de groep van professor Henk Nijmeier rekenen ze aan de dynamica van robots. Onder meer voor soft robotics. Dat zijn slurfachtige grijpers die pneumatisch worden aangestuurd en meer flexibiliteit bieden dan de traditionele stugge robotarmen. Maar hoe bouw je dat op? Welke materialen kun je het best gebruiken? En hoe creëer je de gewenste stijfheden?’

In de Dynamics and Control-groep proberen wetenschappers verder het juiste model te vinden zodat robots dingen on the fly kunnen oppakken. ‘Nu beweegt een robotarm snel naar een object toe, maar vertraagt hij om de interactiekrachten laag te houden. Bijvoorbeeld voor een pickrobot van halfgeleidercomponenten zou het veel schelen als hij dat – net als een mens – in de loop kan doen.’

Dan haalt Scholtes een voorbeeld aan dat minder voor de hand ligt: de empathische woning die Masi Mohammadi en zijn collega’s ontwikkelen op de Eindhovense bouwkundefaculteit. ‘Dat begint natuurlijk met allerlei sensoren die hulpbehoevende bewoners in de gaten houden en alarm slaan als dat nodig is’, zegt hij. ‘Maar je kunt verder denken. Een slim huis kan ook het licht aanpassen en zelfs de indeling van de woning herconfigureren. Denk aan schuivende muren of voorgevels die omhoog klappen zodat de woonkamer en de tuin één geheel worden. Het huis is dan een robot waarin je woont.’

 advertorial 

Ingredients enabling carbon neutrality of warehouse systems

5 oktober 2023 vindt de INCOSE-NL workshop 2023 plaats, met spreker Daan Meijsen van Vanderlande. Tijdens de workshop krijg je inzicht in de verschillende cross-cutting duurzaamheidsperspectieven voor hightech systemen. Bekijk het volledige programma online en registreer nu!

Fast

Eerder dit jaar startte het HTSC samen met industriepartners een onderzoeksproject om mobiele industrierobots een open wereldbeeld te geven, waarin zo weinig mogelijk vooraf is vastgelegd. Belangrijk daarin is dat de robots leren begrijpen wat ze zien, zodat ze beter kunnen omgaan met verrassingen. ‘We willen ervanaf dat we elke situatie moeten voorprogrammeren’, vat Scholtes samen. Dat heeft als voordeel dat er geen specifieke banen of herkenningspunten nodig zijn en de ontwikkeltijd van robots korter wordt.

Deelnemers aan dit Fast-project (New Frontiers in Autonomous Systems Technology) zijn schoonmaakspecialist Diversey, Improvia-onderdeel Exrobotics, agrobotbouwer Lely, bakkerijautomatiseerder Rademaker en logistiektechnoloog Vanderlande. Gezamenlijk investeren de partijen anderhalf miljoen euro in het vierjarige project. De TU Eindhoven heeft er vier nieuwe promovendi voor aangesteld, die worden bijgestaan door tientallen studenten.

Het vraagstuk van de industriële Fast-partners is vergelijkbaar met de uitdagingen van de Amigo van Tech United. Tijdens een Robocup-wedstrijd moet die servicerobot snel zijn nieuwe omgeving in kaart kunnen brengen. ‘Vroeger hadden we daar drie weken voor nodig, maar inmiddels is onze tooling zo ver geëvalueerd dat we dat in een halve dag kunnen’, vertelt Scholtes. ‘De Robocup-competitie dwingt ons om daar oplossingen voor te vinden.’ Die technologie vormde het startpunt voor Fast.

De onderzoekers lenen ook technieken van Tech Uniteds voetbalteam. ‘Daar gaat het vooral om de onderlinge communicatie’, weet Scholtes, ‘maar een ander belangrijk thema is het voorspellen wat er gaat gebeuren. Waar gaat de bal heen? Wat doen de andere spelers op het veld? Voor het Fast-project is dat ook interessant. Kan de robot beredeneren hoe personen zich in de ruimte zullen bewegen en daarop anticiperen?’

5g

Consortiumvorming zoals met Fast is precies de manier waarop het HTSC onderzoek wil doen in samenwerking met de industrie. Recentelijk startte het samen met de vier tu’s het Flexcraft-project, een vergelijkbare samenwerking om de behendigheid van robothanden te verbeteren. ‘Een dergelijke aanpak is een grote puzzel’, geeft Scholtes toe. ‘Je moet immers de universitaire belangen samenbrengen met de industriële relevantie. Normaal doen wetenschappers dit soort onderzoek met subsidie. De aanvraag duurt vaak erg lang, en zeker in Europese projecten trekken de deelnemers zich al snel weer terug in hun eigen lab. Het is mijn vaste overtuiging dat het beter werkt om bedrijven erbij te betrekken. Ook financieel zodat niemand achterover kan leunen. Die actieve houding is heel waardevol. Wetenschappers komen uit hun ivoren toren en bedrijven krijgen kennis die direct aansluit op hun praktische uitdagingen.’

In zo’n samenwerking tussen bedrijven zijn er natuurlijk generieke en specifieke zaken. De TUE-onderzoekers werken steeds aan de core. Bij elke deelnemer zitten studenten die kijken naar wat er specifiek is voor die partij en of ze daar iets voor kunnen bouwen. Scholtes: ‘Uiteindelijk kan daar een generiek platform uit komen, maar het kan ook een gereedschapskist opleveren waaruit iedereen de tool kan kiezen die voor zijn toepassing en omgeving interessant is.’

Scholtes zoekt momenteel bedrijven voor een volgend consortium rond 5g. ‘Snelle, draadloze communicatie kan een grote impact hebben op hoe we systemen ontwerpen’, denkt hij. ‘Denk aan sensoren die je vrij kunt plaatsen, dynamische bruggen die verdwijnen omdat datakabels overbodig worden. Ook in de automotive kan het heel interessant zijn, bijvoorbeeld voor alle communicatie tussen voertuigen.’

5g heeft een redelijke bandbreedte, maar het is vooral de latency die de technologie zo speciaal maakt, vindt Scholtes. ‘Met 5 ms kun je gegevens op en neer naar Londen sturen en ondertussen wat berekeningen uitvoeren. Dat maakt dataverwerking van sensoren en acties met de cloud in de loop mogelijk. De schalingsmogelijkheden zijn enorm.’

Robotics Technology Symposium

Op donderdag 24 januari organiseert het High Tech Systems Center de tweede editie van het Robotics Technology Symposium. Het event wordt gehouden op de campus van de TU Eindhoven en zal naar verwachting ruim tweehonderdvijftig bezoekers trekken. De keynote wordt verzorgd door Francesco Nori, hoofd van de robotica-afdeling bij Google Deepmind. Aanvullende keynotes zijn er van TUE-hoogleraren René van de Molengraft over luie robots en Lambèr Royakkers over ethiek.