Contact

Prof.dr.ir. P.P. Jonker

De robot van de toekomst is leergierig

Een robot die je helpt in de huishouding of je zieke oma verzorgt. Het klinkt voor velen als science fiction, maar volgens Pieter Jonker, hoogleraar vision based robotics, is dit over een jaar of twintig werkelijkheid. Jonker doet onderzoek naar leergierige robots die straks autonoom in complexe omgevingen allerhande taken kunnen uitvoeren.

Tot nu toe worden robots vooral toegepast in de industrie. Neem de autoindustrie waar grote, aan de grond gefixeerde machines lassen of onderdelen monteren. Kenmerkend voor deze industriële robots is dat ze werken in een strak georganiseerde omgeving. Alles bevindt zich steeds op exact dezelfde plaats en de volgorde van de te verrichten handelingen is ook steeds dezelfde.

Niet alwetend
“Hoe anders is dat als je robots gaat inzetten als schoonmaker of ondersteuner van hulpbehoevenden”, zegt Jonker. “In een huishouden, een ziekenhuis of zorginstelling is niet alles netjes geordend. Dat vraagt om robots die kunnen anticiperen op steeds veranderende omstandigheden. Natuurlijk kun je proberen te bedenken welke situaties zich kunnen voordoen en daar vervolgens programmatuur voor schrijven. Ik ben er echter van overtuigd dat dit geen zinvolle route is. Niet alleen omdat dit heel veel en uiterst complex werk is, maar ook omdat je als robotontwerper niet alwetend bent. Er zullen altijd situaties zijn waaraan je niet hebt gedacht. Daarom volgen wij een andere route en werken we aan robots die zelf dingen kunnen leren.”

Silly walks
“We leren robots bijvoorbeeld lopen. Daarvoor gebruiken we tot nu toe een looprobot, waaruit we de loopsoftware verwijderen. Hij moet dus echt vanaf ‘scratch’ beginnen. De robot krijgt een beloning als hij een goede stap maakt en is geprogrammeerd op het behalen van een zo hoog mogelijke score. We geven de robot steeds een bepaalde hoeveelheid energie waarmee hij bewegingen kan maken. Bij elke beweging meet hij de hoeken en standen van zijn gewrichten. Deze gegevens slaat hij op in zijn geheugen. In het begin maakt de robot willekeurige bewegingen. Dat leidt tot veel vallen en opstaan en allerlei ‘silly walks’. Zodra hij merkt dat hij voor een bepaalde beweging een beloning krijgt, gaat hij die beweging herhalen. Tegelijkertijd blijft hij ook andere bewegingen uitproberen om tot een hogere score te komen.”

Scoringskans
“Kan de robot eenmaal stappen maken, dan kun je hem verder uitdagen door hem bijvoorbeeld over een ongelijkmatig oppervlak te laten bewegen. Ook kun je hem stimuleren om zijn loopbeweging te optimaliseren. Bijvoorbeeld door een extra beloning te geven als hij zuinig met zijn energie omgaat of als hij een traject binnen een bepaalde tijd aflegt. Op eenzelfde manier kun je robots ook leren om samen te werken. Neem onze voetbalrobots. Als de spits scoort kun je de helft van de beloning voor een doelpunt aan de robot geven die de ‘assist’ gaf. Zo stimuleer je dat een robot die op een ongunstige plek staat om te scoren, niet zelf op het doel schiet, maar de bal afspeelt naar een speler die een grotere scoringskans heeft.”

Robotogen
Jonker vervolgt: “Als je een bewegende robot taken wilt laten uitvoeren, moet hij voortdurend weten waar hij zich bevindt en wat hij ziet. Een veelbelovende techniek die we hebben ontwikkeld is het gebruik van een stereocamera als robotogen, in combinatie met speciale programmatuur. Deze software selecteert opvallende punten uit de camerabeelden - denk aan de hoek van een kast of een scherpe overgang van donker naar licht - en maakt met deze punten razendsnel een 3D-kaart. De robot kan deze ruimtelijke kaart vervolgens gebruiken om vast te stellen waar hij is.”

Rookmelder
“Beelden herkennen is weer iets dat je een robot kunt aanleren. Zo kan hij leren wat een beker, een stoel, een bank en een bed is, maar ook hoe mensen bewegen en welke bewegingen en gedragingen bijvoorbeeld niet normaal zijn. Denk aan een bejaarde die in zijn woning valt en vervolgens blijft liggen. Het verschil tussen een vallend mens en iemand die op bed gaat liggen, kun je een robot onder andere aanleren met acteurs. Als een robot deze verschillende bewegingen kan onderscheiden, kun je hem gebruiken om bejaarden te monitoren. En omdat hiervoor een soort rookmelder aan het plafond volstaat,  kunnen we dit soort robotsystemen al binnen een paar jaar in gebruik nemen. Voordat we autonoom bewegende robots kunnen inzetten als huishoudelijke hulp of zorgverlener, moeten we echter nog het nodige onderzoek doen.”

© 2017 TU Delft

Metamenu