robotica

Voor een fractie van het filmbudget probeert Darpa nu Avatar werkelijkheid te laten worden met robots.

Pentagon werkt aan humanoïde robotsoldaat

5 reacties / Geopolitiek, Ideeën en techniek, Wereld / Door / 27 februari 2012

Geen dolgedraaide veteranen meer met een Vietnamsyndroom of in een rolstoel op Occupy betogingen. Welke generaal droomt niet van een oorlog waarbij aan zijn kant geen mensenlevens te betreuren zijn? DARPA, de onderzoekspoot van het Amerikaanse ministerie van Defensie, werkt nu aan een op afstand bedienbare humanoïde infanteriesoldaat. Maar zou het daarbij blijven?

Voor een fractie van het filmbudget probeert Darpa nu Avatar werkelijkheid te laten worden met robots.
Voor een fractie van het filmbudget probeert Darpa nu Avatar werkelijkheid te laten worden met robots.

Avatar wordt realiteit
In het -zwaar gekortwiekte- defensiebudget voor 2012 is 7 miljoen dollar (5,4 miljoen euro) vrijgemaakt voor een project met de codenaam Avatar. Het uiteindelijke doel van het project komt opmerkelijk dicht in de buurt van het plot van de gelijknamige, heel wat kostbaarder Hollywood-kaskraker. Volgens DARPA is het doel van project Avatar: “het ontwikkelen van interfaces en algoritmes om een soldaat in staat te stellen effectief partner te worden met een semi-automatische tweebenige machine en deze in te zetten als surrogaat voor de soldaat.”

Deze robots moeten slim en wendbaar genoeg zijn om het slagveld te overleven, aldus Darpa. Dit betekent “het terrein inspecteren op bedreigingen, op wacht staan en het verklegen van gewonden in het gevecht.” Dit alles op instructie van hun menselijke partner.

Logische opvolger robothond en fysieke nabootsing menselijk lichaam
Dit is minder vreemd dan het lijkt. Dit project is namelijk de logische vervolgstap in de robotresearch van Darpa. Zo is in opdracht van de onderzoeksorganisatie al Petman,  een hoofdloze humanoïde robot ontwikkeld die de lichamelijke eigenschappen (lichaamsbouw) van een menselijke soldaat nabootst en AlphaDog, een robotisch lastdier, bedoeld om tijdens gevechten zware goederen te verslepen. Een video van AlphaDog in actie hieronder.

Darpa wil dat Alphadog zich meer als een hond gedraagt, waaronder het achterna lopen van hun menselijke meester en het reageren op gesproken bevelen. Het lijkt er echter op dat het hier niet bij blijft. Onderdeel van het Avatar-project is namelijk “essentiële vorderingen in telepresence en besturing van veraf van een grond-gebaseerd systeem”.

Darpa geeft niet aan hoe ze dit willen bereiken, maar Darpa heeft al eerder succesvol onderzoek gesponsord naar robots die door middel van gedachten worden bestuurd. Toegegeven, het ging hier om de gedachten van apen, maar het is goed denkbaar dat op een dag een robotsoldaat in bijvoorbeeld Afghanistan echt met gedachtenkracht wordt bestuurd en de arm van de robot bewegen als ze hun eigen arm willen bewegen.

Laten we hopen dat Darpa zich alleen laat inspireren door goedaardige science fiction films en niet bijvoorbeeld een robot gaat ontwikkelen die zich in de kleine hersenen van vijandelijke soldaten ingraaft om hun lichaam over te nemen.

Video: robotje in bloedbaan nu realiteit

8 reacties / Ideeën, Techniek / Door / 27 februari 2012
Het proof-of-concept, vergeleken met een Amerikaanse penny. Bron: Stanford University
Het proof-of-concept, vergeleken met een Amerikaanse penny. Bron: Stanford University

SF-fanaten herinneren zich zonder twijfel de verfilmde roman Fantastic Voyage over een expeditie in de bloedbaan van een zieke geniale geleerde om zijn leven te redden. Mensen tot de grootte van een amoebe laten krimpen kunnen we nog niet, maar er is nu wel door Stanford-docent Ada Poon een op afstand bedienbaar en met radiostraling te voeden robotje ontwikkeld dat in de bloedbaan kan navigeren.

Tot dusver werd dit onmogelijk geacht: het menselijk lichaam absorbeert kortgolvige radiostraling en langgolvige straling vereist veel te lange antennes. Poon kreeg een slimme ingeving: ons lichaam blijkt een ‘low loss dielectric’ te zijn voor korte radiogolven (1 GHz). Deze dringen volgens haar nieuwe model daarom veel dieper in het lichaam door dan tot nu toe aangenomen. Overigens ook iets om mee te nemen bij de zogenaamd “risicoloze” mobiele UMTS-straling die ook van kortgolvige radiostraling in precies dit frequentiegebied gebruik maakt. Hierdoor werd het mogelijk het vaartuigje aan te sturen en draadloos van energie te voorzien.

In deze korte, twintig seconden durende animatie de werking van dit opmerkelijke voertuigje.

Dit kleine vliegtuigje van iets meer dan twee kilo vervangt een zware politiehelicopter.

Nieuwe trend: privé-drone

Laat een reactie achter / Techniek / Door / 1 december 2011

Je kinderen in de gaten houden als ze buiten spelen. Spectaculaire vakantiefoto’s maken vanaf een onmogelijke plek. Of, voor de viezeriken onder ons, bij je welgevormde buurvrouw naar binnen gluren terwijl ze onder de douche staat. De privédrone komt er aan, en daar kunnen we maar beter alvast rekening mee houden.

Dit kleine vliegtuigje van iets meer dan twee kilo vervangt een zware politiehelicopter.
Dit kleine vliegtuigje van iets meer dan twee kilo vervangt een zware politiehelicopter. Bron: AeroVironment

Drones steeds populairder bij het leger
Al enkele jaren beheersen ze het nieuws. Militaire onbemande vliegtuigen, drones zoals de Predator, die verkenningstaken uitvoeren of met raketaanvallen echte of vermeende terroristen doden. Drones worden steeds populairder bij militairen. Geen wonder. Drones zijn onbemand, dus vervangbaar, kunnen veel kleiner zijn dan een straaljager en kunnen veel meer nuttige lading meenemen. Daarbij komt dat ze maar een paar procent kosten van een straaljager. Ook de politie, hier in Nederland en het buitenland, zet steeds vaker drones in. Hennepteelt is een stuk minder aantrekkelijk geworden sinds de politie met drones op zoek gaat naar plantages.

Ook voor particulieren een uitkomst
Dit zijn nu precies ook de voordelen die ze heel interessant maken voor particulieren. Om te beginnen uiteraard bedrijven, zoals die van boeren. In plaats van een sproeivliegtuig met een alcoholische Vietnamveteraan, een sproei-drone die elke sproeibeurt een vast parcours aflegt. Al een bekend gezicht in Japan. Russische archeologen brengen er grafheuvels mee in kaart. Drones kunnen duizenden kilometers olie- en gasleiding door verlaten gebieden in de gaten houden. Hulpverleners kunnen snel noodhulp droppen zonder mensenlevens in gevaar te brengen.

Gevaren aan drones
Nu is er alleen een probleem. Er zijn strenge regels voor gebruik van het luchtruim. Dat is niet voor niets. De gevolgen van een luchtvaartongeluk zijn doorgaans rampzalig. Als een handjevol ganzen al zo veel ellende op Schiphol aan kan richten, zijn de gevolgen helemaal niet te overzien als er steeds meer onbemande vliegtuigen het luchtruim delen. De FAA, de Amerikaanse luchtvaartautoriteit, is dan ook al druk bezig regels op te stellen, die in moeten gaan in januari. Dit is een eerste stap in het toelaten van vliegende robots in het luchtruim. Er zij al bijna driehonderd vergunningen voor testen met drones uitgevoerd, maar heeft nog geen vergunningen voor inzet op grote schaal afgegeven. Drones beschikken nog niet over een goed systeem om botsingen te voorkomen. Denk ook aan privacy en de akelige dingen die je kan doen met een op afstand bestuurbaar vliegtuigje gevuld met springstof of een enge ziekte. Kortom: ideaal voor criminelen en terroristen. Geen wonder dat de luchtvaartindustrie voorzichtig is en voorlopig alleen drones voor leger en politie wil toelaten.

Kleine drone van twee kilo vervangt kerosineslurpende politieheli
Het bedrijf AeroVironment heeft een miniheli getest. De Qube wordt bestuurd met een tablet computer en past met zijn 2,4 kg in de achterbal van een auto. Terwijl de drone vliegt, verzamelt deze kristalheldere beelden van zestig meter hoogte. Dit soort toestelletjes zijn uiteraard ideaal om boeven te vangen, of om relschoppende demonstranten (of politieke tegenstanders) te identificeren. De prijs is maar drie procent van een politiehelicopter. Plus uiteraard het veel lagere brandstofverbruik. Een kleine heli kost al gauw over het miljoen en jaagt er veertig tot zestig liter kerosine per uur doorheen.

Kudde robotdronen
Onder de lastige vragen: wat moet een drone doen als de verbinding met de bestuurder wordt verbroken? Frederick Smith, oprichter van het postbedrijf FedEx stelt voor een hele ‘kudde’ van robotvliegtuigen te laten ‘hoeden’ door een menselijke piloot die een oogje in het zeil houdt. De drones volgen in zijn voorstel de piloot. Dat scheelt hem veel piloten. En hoe voorkom je dat drones worden gebruikt als terroristisch wapen? Het antwoord, volgens sommigen: maak ontwerpen zo gestroomlijnd en gevoelig dat er aan knutselen, bijvoorbeeld om er een explosief in te verstoppen, het apparaat onklaar maakt. Maar ook onschuldiger kattenkwaad kan vervelende gevolgen hebben. Want je zal maar onder de douche staan en een vervelende buurman hebben…

Bron
Seattle Times (2011)

Deltarobots kunnen zeer snel werken. Ze lijken in niets op de lopende bandwerkers die ze vervangen.

‘Laat robots ontstaan door evolutie’

2 reacties / Techniek, Wetenschap / Door / 15 november 2011

Gedurende tientallen jaren probeerden robotontwerpers robots zoveel mogelijk op mensen te laten lijken. Niet erg handig, want voor de meeste karweitjes is de menselijke lichaamsvorm helemaal niet handig. Wordt het niet tijd dat we meer naar Darwin gaan luisteren in plaats van onszelf?

Deltarobots kunnen zeer snel werken. Ze lijken in niets op de lopende bandwerkers die ze vervangen.
Deltarobots kunnen zeer snel werken. Ze lijken in niets op de lopende bandwerkers die ze vervangen.

Kunstmens legt het af tegen robotinsekten
Een kunstmens bouwen. Dit is al tientallen jaren de grote droom van robotbouwers. Spectaculaire robots als Asimo van Honda belichamen dit streven. Het praktische nut van dit soort kunstmensen is echter beperkt. Dom, zegt een succesvolle groep rebelse robotbouwers. We kunnen beter ‘domme’ robotinsekten  bouwen. Hun opmerkelijke successen zetten steeds meer mensen aan het denken. Hun basis-ontwerpfilosofie is dat de intelligentie uit hun lichaamsvorm volgt. In plaats van ingewikkelde foutcorrectiesoftware, zorgt eenvoudige mechanische feedback er bijvoorbeeld voor dat de robotinsecten niet omvallen als ze lopen. Biologen denken ook dat bijvoorbeeld eencelligen op deze manier functioneren. Bij octopussen gebeurt een groot deel van het denkwerk in hun tentakels.

Darwin schept nieuwe generatie robots
Deze robots hebben weinig weg van mensen, maar ze zijn veel beter in allerlei taken dan humanoïde robots. De volgende generatie robots zal dan ook op evolutionaire wijze ontworpen worden. Niet als schepsels in ons evenbeeld, maar als mechanische spinnen of misschien wel absurde mechanische contrapties die geen evenknie in de aardse biosfeer kennen. In feite is dat ook logisch. Wij mensen hebben veel last van RSI en andere klachten omdat we werk moeten doen waar onze lichamen helemaal niet geschikt voor zijn.

Als we willen dat een robot dit werk overneemt, zou die robot wel eens een heel andere vorm kunnen krijgen dan we zelf hebben om het werk optimaal te kunnen doen.

General Motors en NASA ontwikkelden deze robot voor werk in de ruimte.

Toekomstige arbeidsmigrant werkt vanuit thuisland

3 reacties / Ideeën en techniek, Maatschappij, Mensheid / Door / 5 oktober 2011

De vergrijzende Europese landen hebben grote hoeveelheden arbeiders nodig om de pensioenen op te kunnen blijven brengen. Toch bestaat er het nodige verzet tegen grootschalige immigratie van gastarbeiders uit andere delen van de wereld. Gelukkig is er technisch een goede oplossing voor dit probleem: telepresence.

General Motors en NASA ontwikkelden deze robot voor werk in de ruimte.
General Motors en NASA ontwikkelden deze robot voor werk in de ruimte.

Telepresence in de praktijk
José Ortega uit Guatamala Stad, de hoofdstad van Guatemala, staat op, kust zijn vrouw en kinderen gedag en gaat naar zijn werk. Hij gaat in de haven van Rotterdam schepen lassen in de nachtdienst. Hij stapt op zijn motor en rijdt naar de lokale telepresence room, een omgebouwde oude suikerrietfabriek waar honderden collega’s net als hij aan het werk zijn in Europese en Japanse bedrijven. Ze zien er uit als buitenaardse insekten met hun bedrade servopak en helm. José gespt zijn drukgevoelige pak aan, zet zijn VR-helm op en gaat ook aan de slag. Omdat het leven in Guatemala goedkoop is, kan hij dankzij deze gastarbeid veel geld opzij leggen voor zijn huis en de studie van zijn kinderen. Dat was wel anders geweest als hij als immigrant jarenlang van huis had moeten zijn, omringd door xenofobe buitenlanders in een guur klimaat. In plaats van in een peperduur, overbevolkt pension in een verloederde wijk ver van zijn familie, slaapt hij gewoon bij zijn vrouw in bed en houdt zijn salaris lekker zelf.

Operaties op duizenden kilometers afstand
Nu is dit scenario nog science fiction, maar operaties door telepresence worden al sinds de jaren tachtig uitgevoerd[1]. Een chirurg in Tokyo kan zo een operatie op duizenden kilometers afstand, in een Zweeds ziekenhuis bijvoorbeeld, uitvoeren. Zijn bewegingen worden vertaald in elektrische signalen, die een robotarm op een ander continent aansturen. Camera’s sturen real time de beelden naar hem door, zodat het voor hem is alsof hij ter plekke is. Deze camera’s kunnen bewegingen ook veel nauwkeuriger weergeven dan het menselijk oog dat kan; erg belangrijk bij hersenoperaties.  Kenners verwachten dan ook dat robotchirurgie snel op zal rukken. Gezondheidszorg kan niet alleen veel goedkoper, het kan tegelijk ook veel beter dan nu.

Operatierobots rukken snel op. Ze zijn nauwkeuriger en ze maken telewerken mogelijk voor topchirurgen vanaf een ander continent.
Operatierobots rukken snel op. Ze zijn nauwkeuriger en ze maken telewerken mogelijk voor topchirurgen vanaf een ander continent.

Arbeidsmigratie niet meer nodig
Robotbouwvakkers, -lassers en -verpleegsters kunnen een groot deel van de arbeidstekorten wegnemen. Ze kunnen gewoon vanaf de andere kant van de wereld robots besturen alsof het hun lichamen zijn. Deze robots kunnen zelfs bovenmenselijke krachten hebben. Stel je voor dat je een robot bestuurt die met één greep een rotsblok van een ton op kan tillen. Erg handig voor mijnbouw, of als je ruzie hebt met je buurman. Of om een levensgevaarlijke klus te klaren, denk aan de kernramp in Fukushima waar het technische personeel met ware doodsverachting heeft geprobeerd de schade te beperken.
De kans is dus groot dat we over bijvoorbeeld tien jaar een leger robots zien die in fabrieken en de wegenbouw onvermoeibaar aan het werk zijn. José en zijn Indiase collega Kumar kunnen namelijk vanwege het tijdsverschil op tijden werken die in CAO’s met pittige overwerktoeslagen worden gehonoreerd. Zo kan je teams arbeiders hebben die in ploegendienst werken en zo een klus in een derde van de tijd klaren. Nederlandse telewerkers kunnen dan bijvoorbeeld in Korea en de Verenigde Staten aan de slag.

Robothanden aan het bed?
Robots zijn nu nog duur, maar dat verandert uiteraard zeer snel bij massaproductie. Ook is het wachten op een goedkoop en krachtig alternatief voor de lithium ion accu. Dus wie weet wordt Geert Wilders straks in het bejaardentehuis wel verpleegd door een verpleegsterrobot, aangestuurd door een islamitische dame uit Ouarzarzate…

Lees ook: Telepresence robots, werken op afstand

Bronnen
1. Robotic Surgery, Bright Minds

Google's onbemande auto kan na intensief lobbyen door Google straks eindelijk in de praktijk getest worden.

Mijlpaal: auto’s zonder bestuurder toegelaten in Nevada

5 reacties / Ideeën en techniek / Door / 24 juni 2011

Nevada is de eerste staat ter wereld waar het straks toegestaan is voor auto’s zonder bestuurder om over de openbare weg te rijden. Wel met de nodige strenge eisen uiteraard.

Google's onbemande auto kan na intensief lobbyen door Google straks eindelijk in de praktijk getest worden.
Google's onbemande auto kan na intensief lobbyen door Google straks eindelijk in de praktijk getest worden.

De dunbevolkte Amerikaanse woestijndeelstaat Nevada staat van oudsher bekend om de liberale wetten wat betreft gokken en prostitutie. De reden dat het gokparadijs Las Vegas zich heeft kunnen ontwikkelen. Nevada heeft nu een nieuwe primeur. De senaat heeft in juli 2011 een wetsvoorstel aangenomen dat het Department of Transport (DOT; Departement van Verkeer) toestaat, regels en richtlijnen te ontwikkelen voor het gebruik van auto’s zonder bestuurder[1]. Een voorbeeld van een dergelijke auto is Google’s conceptvoertuig. Dit is een grote stap bij de praktische toepassing van auto’s zonder bestuurder. Er is nu immers een plaats waar ontwikkelaars hun voertuigen op de openbare weg kunnen testen. Ook zullen nu waarschijnlijk andere deelstaten van de VS en andere landen volgen.

De wet voorziet er in dat het Departement van Verkeer van Nevada “regels zal ontwikkelen die het autonome voertuigen toestaan om gebruik te maken van de snelwegen in de Staat Nevada.”  De wet draagt de DOT van Nevada op, veiligheids- en prestatiestandaarden vast te leggen en vraagt het om gebieden aan te wijzen waar bestuurderloze auto’s kunnen worden getest. (N.b.: dit kan nog erg veel tijd kosten: Japan, bijvoorbeeld, heeft al jaren geleden standaarden voor huishoudelijke robots beloofd en deze nog steeds niet vrijgegeven. Daartegenover: de overheid van de Amerikaanse deelstaat Nevada is aanmerkelijk kleiner en liberaler dan de nogal dwangneurotische en perfectionistische Japanse overheid).

De volledige tekst van het wetsvoorstel is onder [2] te vinden.

Bronnen:
1. Assembly Bill 511, Stanford University
2. Wettekst, State of Nevada

Een exoskelet vergroot de kracht van een soldaat met een veelvoud, zodra er een compacte energiebron wordt ontwikkeld.

De toekomst van: oorlog

9 reacties / Geopolitiek, Maatschappij / Door / 22 juni 2011

We beschikken nu over meer vernietigingskracht dan ooit, maar het inzetten van grof geweld is nu zinlozer dan wanneer ook eerder in de geschiedenis. Militaire grootmachten zijn daarom nu al druk bezig zich voor te bereiden op een nieuw militair tijdperk.

Strategisch
Oorlogen zoals in Irak, Afghanistan en nu Libië hebben laten zien dat conventionele legers steeds minder zin hebben. De vijand verschuilt zich achter burgers (Libië) of is zelfs onzichtbaar (Irak, Afghanistan).  Dat is ook de reden dat de NAVO-landen met hun enorme vuurkracht en modern oorlogstuig niet in staat zijn hun strategisch doelen te bereiken. Deze trend zal in de toekomst doorzetten. Oorlogen zullen steeds meer het karakter van permanente uitputtingsslagen krijgen. Uiteraard zijn de Amerikanen, op dit moment de grootste militaire macht op aarde, niet achterlijk. Ze zijn zich nu terdege aan het voorbereiden op dit nieuwe tijdperk. Hierbij maken ze gebruik van moderne techniek, het punt waarop ze een strategische voorsprong hebben. Het gaat er hier vooral om, korte conflicten tot een beslissend einde te brengen.

Supersoldaten

Een exoskelet vergroot de kracht van een soldaat met een veelvoud, zodra er een compacte energiebron wordt ontwikkeld.
Een exoskelet vergroot de kracht van een soldaat met een veelvoud, zodra er een compacte energiebron wordt ontwikkeld.

Infanterie op de grond blijft essentieel om een gebied te bezetten en te beheersen. Vandaar dat er onderzoek wordt gedaan naar methoden om de lichamelijke vermogens van soldaten en hun zintuigen sterk te vergroten. De toekomstige infanteriesoldaat zal voorzien zijn van een exoskelet waardoor hij veel sterker is. Mogelijk zullen robotarmen hem zelfs helpen bovenmenselijk snel te reageren. Elektronica om pijn te onderdrukken of angstgevoelens weg te nemen zal soldaten tot effectievere moordmachines omvormen. Toch blijven soldaten vanuit militair oogpunt een probleem. Mensen zijn kwetsbaar en makkelijk te doden, zelfs wanneer ze ingepakt zijn in een robotharnas. Vandaar dat op den duur robotsoldaten zullen overheersen.

Militaire robots zijn niet bang of maken fouten. Ook zijn ze altijd gehoorzaam.
Militaire robots zijn niet bang of maken fouten. Ook zijn ze altijd gehoorzaam.

Robotsoldaten
Veel strijders verliezen werkt demotiverend. Ook het grote aantal, vaak levenslang, gehandicapten is een enorm strategisch probleem – afgezien nog van het menselijk leed. Door robotsoldaten in te zetten voorkom je dit. Daarom komen er steeds meer onbemande vliegtuigen (drones) en nu zijn de eerste Terminator-achtige gevechtsrobots ook al ingezet in onder meer Irak. Met veel succes-de enige Amerikaanse wapens waar de taliban echt bang voor zijn, zijn de drones.

Robotsoldaten kunnen op zelfmoordmissies en in andere zeer gevaarlijke situaties worden ingezet, bijvoorbeeld om alle sluipschutters in een huis neer te schieten. Robotsoldaten hoeven niet jarenlang getrand te worden, hebben geen familie die achterblijft, kennen geen angst en zijn altijd volledig loyaal. Ze kunnen vanaf het eigen land of een andere veilige plaats ingezet worden. Verwacht dus veel meer robottroepen in de toekomst. De verleiding wordt dan ook groter om robots voor gevechten in te zetten.

Economische oorlog
Er zijn allerlei gemene streken denkbaar om een vijandig land een stevige slag toe te brengen. Denk bijvoorbeeld aan het verspreiden van het mond- en klauwzeervirus of tarweroest. Dit garandeert dat de uitvoer van het land in kwestie stevig wordt geraakt en dat de eigen exporteurs een groot voordeel krijgen. Ook effectief is sabotage of een schandaal veroorzaken. Stel dat je iemand de CNC-controllers van een toeleverancier in een concurrerend land zo laat afstellen dat er een kritische fout optreedt in een concurrerende auto. Het resultaat: tienduizenden auto’s moeten worden teruggeroepen. Wie weet werkte Goldman Sachs in opdracht van de Amerikaanse overheid en hebben ze op die manier de Griekse boeken weten te vervalsen, zodat Griekenland lid kon worden van de eurozone. Zo kon de euro als deze echt bedreigend wordt – zoals nu – op tijd ondermijnd worden. Het is namelijk niet voor niets dat ondanks de grote schulden van Zuid-Europese landen, de euro nog steeds structureel overeind blijft. De dollar staat er namelijk nog beroerder voor.

Cyberoorlog
Internet wordt steeds meer de backbone waarover het economische verkeer loopt. Cyberaanvallen, zoals de Stuxnet worm waamee de Iraanse opwerkingsfabrieken werden uitgeschakeld en de Chinese aanvallen op Google, zullen schering en inslag worden. Uiteraard is vooral het verkrijgen van bedrijfsgeheimen of het verstoren van concurrenten van belang, naast het uitschakelen van defensie-industrie. Of om politieke tegenstanders uit te schakelen. Een goed opgezette cyberaanval op een gevoelige plek kan de publieke opinie sterk beïnvloeden.

Zie ook: Eeuwige vrede: kan het?

De Delta robot bestaat al en kan extreem snel en precies lichte voorwerpen manipuleren.

Ultraprecieze lego-robot

3 reacties / Ideeën en techniek, Wetenschap / Door / 18 juni 2011

Kleine oplages ultraprecieze producten worden nu haalbaar.  Een doctoraalstudent van EFPL’s Laboratory of Robotic Systems heeft een prototype ontwikkeld voor modulaire industriële robots, gebaseerd op de techniek van parallelle robots, die tot op nanoschaal precies kunnen werken.

Lego-robot

Legolas bestaat uit dit soort kubussen, waardoor de robot in heel veel vormen is te monteren.
Legolas bestaat uit dit soort kubussen, waardoor de robot in heel veel vormen is te monteren.

Legolas, genoemd naar de altijd raak schietende elf uit de Lord of the Rings-trilogie van Tolkien, is uit componenten opgebouwd, net als Legosteentjes. Deze verrassende combinatie is bereikt door Murielle Richard in het kader van haar doctoraalonderzoek in het Laboratory of Robotics Systems (LSRO) van EPFL. Haar doel was een industriële robot te creëren die in staat zou zijn een variabel aantal “vrijheidsgraden” te bereiken al naar gelang de behoeften van de gebruikers. “Normaliter duurt de ontwikkeling van een hoge-precisie robot twee tot drie jaar en is erg kostbaar. In de op dit moment zeer snel veranderende industrie, bijvoorbeeld de horlogemakersindustrie, is dat veel te langzaam.”, legt de studente uit.  Ook maken de kleine oplages een duur ontwikkeltraject voor een robot onhaalbaar.

Om de ontwikkeltijd terug te brengen, bedacht Murielle een modulair systeem dat een erg beperkt aantal blokken bevat: actieve of passieve componenten – die wanneer ze gecombineerd worden, robotbouwers vrij eenvoudig in staat stellen snel een groot aantal verschillende types robots te ontwikkelen. “Mijn benadering bestond er uit, een drie-dimensionaal complex probleem terug te brengen tot een combinatie van problemen in twee dimensies”, aldus Richard. In de praktijk komt haar vinding neer op “platen”, uitgerust met motoren, die in één tot drie vrijheidsgraden (bewegingsrichtingen) bewegen. Deze worden op een kubus met ribben van 10 cm aangebracht. Afhankelijk van hun type en individuele eigenschappen, zijn tot zes vrijheidsgraden (drie in elke dimensie en drie draairichtingen) mogelijk voor een willekeurig punt op één van de kubussen. Op dat punt kan een stuk gereedschap, bijvoorbeeld een robothand of een boor, worden bevestigd. Het concept van Richard werd beschreven in een in 2011 verschenen artikel in het wetenschappelijke tijdschrift Mechanical Sciences.

Gebaseerd op de Delta robot

De Delta robot bestaat al en kan extreem snel en precies lichte voorwerpen manipuleren.
De Delta robot bestaat al en kan extreem snel en precies lichte voorwerpen manipuleren.

De technische grondslag van Murielle Richard’s robotproject  is in feite een specialiteit van EPFL. Het samenvoegen van deze verschillende “platen” resulteert in een “parallelle ” robot. Het principe is al gebruikt door de directeur van het onderzoekslab, Raymond Clavel (co-auteur van het artikel). Hij gebruikte dit principe bij het ontwikkelen van de Delta-robot die op dit moment vooral in de verpakkingsindustrie wordt gebruikt.Een delta-robot heeft veel weg van een spin met drie poten die aan elkaar gehecht zijn, zie foto.

Het feit dat verschillende onderling beweegbare onderdelen de eind-effector (het deel dat de bewerking uitvoert) besturen geeft het apparaat een grotere precisie, zoals je iets met twee handen nauwkeuriger vast kan pakken dan met één hand. Door de stabielere constructie kan de robotarm ook veel sneller bewegen. Erg handig als je je productiesnelheid flink wilt opvoeren. Deltarobots kunnen tot driehonderd items oppakken. Per minuut. Daar kan geen sweat shop met uitgehongerde fabrieksarbeiders tegenop.

Voor deze nieuwe toepassing gebruikt Murielle Richard de mechanische eigenschappen van flexibele parallelle structuren. Elk van de “platen” van de robot is samengesteld uit parallelle elementen die met zeer dunne metalen banden worden gekoppeld. De platen worden via vonkerosie uit een massief blok metaal uitgesneden. Omdat deze onderdelen extreem nauwkeurig zijn vervaardigd, is de robot in staat, in iedere richting bewegingen te maken met uiterste precisie.

Vijftig atomen breed
De bedenkers verwachten dat de industrie erg veel interesse zal hebben in deze technologie. Geen wonder. De robot is nauwkeurig tot vijf nanometer precies. Dat is vijftig atomen breed. De kleinste bacterie is bijvoorbeeld nog tweehonderd nanometer breed en de beste chip-etsers halen nu rond de twintig nanometer. Met deze robot zou je in principe in je schuurtje nanorobotjes in elkaar kunnen zetten (al is een elektronenmicroscoop dan wel erg handig). Horlogemakers, optische bedrijven en microtechnologiebedrijven zullen waarschijnlijk zeer veel interesse hebben in deze robot. Dit betekent weer de volgende stap naar een nieuwe techniek, waarbij met behulp van veel minder grondstoffen, veel meer gedaan kan worden.

Bronnen
1. High-precision robots available in kit form
2. M. Richard en R. Clavel, Concept of modular flexure-based mechanisms for ultra-high precision robot design, Mechanical Sciences

De Wageningers moeten opschieten. De collega's uit Delft hebben al een paprikaplukkende robothand ontwikkeld. Bron: Lacquey.nl

Plukrobot voor paprika’s

1 reactie / Ideeën en techniek, Nederland / Door / 5 juni 2011

Tuinders klagen steen en been dat ze moeilijk aan goedkope, hardwerkende arbeidskrachten kunnen komen. Dit jaagt anti-immigratiepartijen als de PVV uiteraard weer in de gordijnen. De techniek biedt echter straks een uitstekende oplossing: de plukrobot. Eindelijk een einde aan de tekorten aan arbeiders in de tuinbouw?

EU-subsidie eindelijk nuttig besteed?

De Wageningers moeten opschieten. De collega's uit Delft hebben al een paprikaplukkende robothand ontwikkeld. Bron: Lacquey.nl
De Wageningers moeten opschieten. De collega's uit Delft hebben al een paprikaplukkende robothand ontwikkeld. Bron: Lacquey.nl

Praktijkonderzoek Plant en Omgeving, onderdeel van Wageningen Universiteit, gaat een plukrobot ontwikkelen. Hiertoe hebben ze een graai gedaan in het rijk gevulde (maar zeer bureaucratische) subsidiewalhalla van de Europese Unie, om precies te zijn uit het Zevende Kaderprogramma. Aan het project CROPS stelt de EU 8 miljoen euro ter beschikking om de robot te ontwikkelen, waarbij Wageningen de coördinatie uitvoert. Het project houdt zich bezig met het ontwikkelen van de noodzakelijke onderdelen van de plukrobot. Denk aan techniek voor sensoren, robotarmen, grijpers en kunstmatige intelligentie om de vruchten op de juiste plaats te kunnen plukken.

In de woorden van projectleider Jan Bontsema: “We gaan zowel fundamentele kennis ontwikkelen als praktische applicaties. In Nederland zullen we nauw samenwerken met Jentjes Machinetechniek voor het ontwikkelen van de machine. In het buitenland gaan de verschillende partners werken aan een appelplukrobot, een machine om selectief druiven te plukken en precisieapparatuur voor spuiten in appelboomgaarden.”

Plukrobots besparen veel arbeid en maken tuinbouw weer concurrerend
Afgaand op eerdere ervaringen met andere plukrobots zal de plukrobot vermoedelijk rond de honderdduizend euro gaan kosten en ongeveer twintig uur per dag in bedrijf zijn (2). De plukrobot kan ongeveer zes mensen vervangen. Met een investering van een half miljoen zou op die manier een kleinschalige tuinder zo in zijn eentje een middelgroot glasteeltbedrijf kunnen runnen. De leegloop van land- en tuinbouw naar lage-lonenlanden kan hiermee tot staan worden gebracht. Tuinders in Nederland hebben namelijk de nodige voordelen.  Ze kunnen snel leveren, beschikken over hoogwaardige techniek en de transportkosten zijn uiteraard een stuk lager dan die van een teler in Kenia. De massale invoer van pluk- en gewasverzorgingsrobots zal zo de Nederlandse agro-industrie weer levensvatbaar maken.

Automatisering en robotisering uitstekende oplossing voor vergrijzing
Na 2015, als de babyboomgeneratie massaal met pensioen gaat, worden enorme tekorten op de arbeidsmarkt verwacht. Deze zijn alleen structureel op te lossen door de massale inzet van robots. Denk aan zorgrobots, die het zware til- en waswerk doen in verzorgingstehuizen. Ook kunnen mensen als stratenmakers en bouwvakkers tot op veel hogere leeftijd doorwerken (en wordt hun werk ook leuker) als ze niet meer lichamelijk uitputtend werk hoeven te doen.  We kunnen met de moderne techniek dit probleem dus uitstekend oplossen. Het is niet nodig om grote hoeveelheden gastarbeiders te importeren, we kunnen ons beperken tot inspirerende, hoogopgeleide kenniswerkers. We kunnen ook buitenlandse arbeiders via telepresence robots laten bedienen. Zo doen ze kennis en vaardigheden op die meteen in het woonland gebruikt kunnen worden om daar de leefomstandigheden te verbeteren.

Zie ook het artikel Robots in de zorg: onvermijdelijk

Bron:
1. Wageningen  World, 2011 (1)
2. ‘Innovatie plukrobnot duurde twee jaar’ – De Gelderlander