Boeken

Friday, June 28, 2013

Geen angst, de robot komt je redden

Tot en met de finaledag van aanstaande zondag is Eindhoven dezer dagen het strijdtoneel van het WK RoboCup. 2500 deelnemers uit veertig landen gaan de competitie aan met reddingsrobots, servicerobots en voetbalrobots. 

Dit artikel is gepubliceerd in NRC Handelsblad van vrijdag 28 juni 2013



Achter een puinhoop van stenen staat een auto met het linkerportier open. Zit er nog een slachtoffer in of niet? Een Japanse reddingsrobot zet zijn rupsbanden in beweging en klautert de stenen op. Hij wankelt even, maar vindt zijn evenwicht. De robot reikt met een lange arm naar het portier en zoekt met zijn camera-oog in de auto. Nee, geen slachtoffer te bekennen. Reddingsrobot Kenaf van de Tohoku Universiteit in het Japanse Sendai is aan het trainen op het Eindhovense WK-parcours. Terwijl voetbalrobots de meeste aandacht trekken, zijn het de reddingsrobots die het dichtst bij praktische toepassingen staan. Ideaal voor gevaarlijke klussen in rampgebieden.

De Portugees Gabriel Lopes, universitair docent intelligente robotica van de TU Delft, zit in de organisatie van het wereldkampioenschap voor reddingsrobots. Hij legt uit hoe het WK werkt: “De reddingsrobots moeten slachtoffers vinden in diverse nagebootste rampsituaties. Als slachtoffers gebruiken we trouwens poppen. De robots moeten de omgeving en gebouwen nauwkeurig in kaart brengen en uitzoeken hoe de slachtoffers er aan toe zijn. Bij een echte ramp is het belangrijk dat de robot menselijke hulpverleners informeert waar ze slachtoffers kunnen vinden. De reddingsrobots krijgen cijfers voor alle onderdelen van het zoek- en reddingswerk.”

De reddingsrobots kunnen op afstand met een tablet of zelfs met een virtual reality-helm worden bestuurd, maar ze kunnen ook geheel autonoom opereren. Ook bij een echte ramp is er namelijk lang niet altijd radiocontact met een menselijke operator mogelijk.

Hoe goed presteren de reddingsrobots? Lopes: “In de afgelopen jaren is grote vooruitgang geboekt met het in kaart brengen van de omgeving. Dat is een gigantische uitdaging omdat het terrein na een ramp letterlijk en figuurlijk zo’n puinhoop is. Alles ligt in ongebruikelijke hoeken op en tegen elkaar aan. Modder en stof ontnemen het zicht. Steekt daar een hand uit, of is het toch een stuk steen? De kaarten die de robots tegenwoordig van hun omgeving maken zijn goed bruikbaar voor hulpverleners. Software die voor RoboCup-reddingsrobots is ontwikkeld, ligt aan de basis van de beste software die nu verkrijgbaar is voor het in kaart brengen van omgevingen.”

Dat is een duidelijk succes. Aan de andere kant zijn mobiliteit en robuustheid soms nog wel eens een probleem, geeft Lopes toe. Hoe zit het dan met de inzet van reddingsrobots bij echte rampen? Lopes: “Ze werden voor het eerst gebruikt na de aanslag van 11 september in New York. Het merendeel van de robots raakte echter vast in het puin. Na de kernramp in Fukushima zijn ze ook ingezet om de omgeving in kaart te brengen. Die robots moesten wel uit de VS worden ingevlogen, omdat Japan geen robots had die tegen straling konden. Dat is essentieel omdat anders de boordcomputer gek wordt. Traditioneel heeft Japan ingezet op sociale robots, maar na Fukushima is dat aan het veranderen. Verder begint de Amerikaanse brandweer nu op grote schaal reddingsrobots te gebruiken.”

De meeste reddingsrobots verplaatsen zich op rupsbanden, net als militaire tanks. Sommige gebruiken wielen. Reddingsrobots op benen zijn een uitzondering, maar bieden het grote voordeel dat een robot ermee kan springen. De ideale reddingsrobot van Lopes combineert wielen daarom met benen. Lopes laat een recente Delftse uitvinding zien: een speciaal wiel, dat kan worden afgerold en zo verandert in een gekromd, insectachtig been. Zo hoopt de Delftse roboticus in de toekomst lopen en rollen in een en dezelfde robot te combineren.

“Wat we leren van de reddingsrobots”, zegt Lopes, “kunnen we in andere takken van de robotica gebruiken. Wat betreft bewegen, waarnemen en handelen staan reddingsrobots voor de allermoeilijkste robotica-uitdagingen. Bovendien telt voor een reddingsrobot elke seconde, wat hoge eisen stelt aan de snelheid waarmee de software acties moet berekenen. Als we het probleem van reddingsrobots weten op te lossen, dan hebben we alle roboticaproblemen opgelost.”

[kader]
Creatieve voetbalrobot toont glimp van Messi
Kan een voetbalrobot een actie maken die zelfs de robotmakers verbluft? “Nou en of”, zegt werktuigbouwkundige René van de Molengraft van de TU Eindhoven. Hij is technisch manager van het Eindhovense robotvoetbalteam Tech United dat in 2012 wereldkampioen werd en dat ook dit jaar weer favoriet is. “Tijdens een WK-wedstrijd dribbelde een van onze robots met de bal bij zich. Een tegenstander kwam op hem af. Onze robot draaide tijdens de dribbel om zijn as, ontweek de tegenstander en speelde zichzelf vrij. Briljant mooi. Het leek wel Messi.”

Hoe kan hij zo verbaasd zijn, terwijl hij met zijn team zelf de robot heeft geprogrammeerd? Van de Molengraft: “De programmacode is deterministisch: bij een bepaalde invoer van waarnemingen hoort een bepaalde actie. In zekere zin zit de Messi-actie dus al verscholen in de software. Maar het cruciale punt is dat de wereld om de robot heen zo ongelofelijk veel verschillende mogelijke toestanden kent. Eigenlijk spelen twee stukken software die elkaar niet kennen tegen elkaar. Het gedrag van onze robot hangt af van wat de tegenstander doet. Dat leidt tot emergent gedrag dat niemand van te voren exact kan voorspellen.”


Het Eindhovense team van Tech United werd in 2012 wereldkampioen in de Middle Size League. Hierin spelen twee teams van elk vijf robots tegen elkaar met een officiële FIFA-voetbal. Elk team bestaat uit vier veldspelers en een keeper. De veldspelers mogen maximaal veertig kilogram wegen. Elke speler ziet er uit als een soort kegel op drie wieltjes en rijdt maximaal vier meter per seconde. Twee aparte wieltjes aan de onderkant fungeren als de voeten die de bal mogen spelen. Omdat de bal niet mag worden vastgeklemd tussen de wieltjes, draaien ze allebei rond. Met een schietmechanisme kan de bal worden afgespeeld naar een medespeler of op doel worden geschoten. De robot-Messi moet het voorlopig dus wel nog stellen met wieltjes in plaats van met benen.