Robothuid
Op de vraag: “Wat is een robot?” antwoord ik vaak met een vergelijking. Robots zijn de mechanische evenbeelden van mens en dier. Met onze zintuigen nemen we onze omgeving waar, met onze hersenen nemen we beslissingen en sturen we onze spieren aan om die omgeving te beïnvloeden. Voor een robot is dit gelijkaardig. Voor een robot hebben we geen zintuigen, maar zijn er de sensoren, zoals camera’s en microfoons. De hersenen zijn een computer of microcontroller, en elektrische motoren of andere hydraulische of pneumatische aandrijvingen doen de robot bewegen. Een robot is dan ook integratie van geavanceerde technologieën. Vorig jaar hadden we het over zelfherstellende materialen die robots een langere levensduur kunnen geven. Robots gebruiken vaak technologieën die worden geërfd van andere gebieden, en vervolgens geoptimaliseerd, zoals we de dieptecamera’s van games gebruiken, maar ook GPS en 5G van onze smartphones. Slimme luidsprekers als Alexa make het mogelijk om met spraak te communiceren met robots. Ontwikkelingen zoals ChatGPT bieden heel wat nieuwe interactiemogelijkheden. Beeldherkenning is nodig om bijvoorbeeld uit videocamera’s mensen en objecten te herkennen zodat robots kunnen navigeren in een omgeving met objecten of om juist objecten vast te pakken.
Welnu, ons grootste orgaan is de huid. Voor de meeste robots is de huid grotendeels een passieve beschermlaag. Bij mensen is de huid echter essentieel om te kunnen functioneren en interageren in onbekende, dynamisch veranderende omgevingen. De menselijke huid bestaat uit meerdere lagen. Onze tastzin wordt gecontroleerd door een enorm netwerk van zenuwuiteinden en tastreceptoren in de huid, ook wel het somatosensorische systeem genoemd. Het stelt mensen in staat objecten te herkennen, texturen te onderscheiden en sociale signalen uit te wisselen. We kunnen ermee temperatuur detecteren en pijn voelen. De receptoren in onze huid zijn niet op een uniforme manier over ons lichaam verdeeld. Sommige plaatsen, zoals onze vingers en lippen, hebben meer aanraakreceptoren dan andere delen van ons lichaam, zoals onze rug.
Als een robot al tastsensoren heeft, zijn die meestal rudimentair. Vaak kunnen ze enkel druk meten maar geen schuifspanning. Willen we een rauw ei vasthouden, mogen we niet te hard drukken; anderzijds mag het niet uit de vingers schuiven. Een goede tastzin is dus nodig voor robots, maar die is niet zomaar beschikbaar in andere digitale technologieën.
Een robothuid zou – in vergelijking met haar menselijke equivalent – zelfs extra functies kunnen bevatten. Stel je een omgeving voor waarin mensen en robots naast elkaar bestaan en samenwerken. Het is natuurlijk altijd mogelijk dat een persoon de machines in zijn of haar buurt per ongeluk aanraakt. Maar in de andere richting is dat uiteraard volledig uit den boze: een robot zou op zo’n manier moeten worden uitgerust dat hij de mensen rondom zich nooit aanraakt – zelfs niet per ongeluk, ongeacht welke onvoorspelbare menselijke actie ook. Met andere woorden: mensen en robots moeten dezelfde ruimte, of bubbel, kunnen delen zonder enig veiligheidsrisico.
Dat alles is uiteraard gemakkelijker gezegd dan gedaan. Het impliceert dat een robothuid aan verschillende technische en praktische eisen moet voldoen. Zo moeten de onderliggende sensoren bijvoorbeeld flexibel zijn, zodat robots zowel delicate als robuuste objecten kunnen manipuleren. Een andere belangrijke overweging is dat een robothuid bestand moet zijn tegen een constante mechanische belasting. In tegenstelling tot microfoons en camera’s zijn ze niet veilig weg te stoppen in het robotlichaam.
Mijn droomproject als professor robotica is zo’n robothuid te ontwikkelen. Ik ontwikkel en controleer robots binnen ons roboticalabo aan de Vrije Universiteit Brussel. Anderzijds ben ik recent ook aangesloten bij imec, waar ze micro-electronica technologie ontwikkelen om precies zo’n elektronische robothuid te ontwikkelen. Maar minstens even belangrijk is dat we robots bewust maken van de context waarin ze actief zijn, en dat we hen een vorm van kunstmatige intuïtie meegeven. Daarom zullen we gebruik moeten maken van een speciale vorm van artificiële intelligentie (AI) – namelijk (extreme) edge AI. Edge AI laat toe om sensorgegevens snel en efficiënt lokaal te verwerken, zonder de hoofdcomputer onnodig te belasten.
Hierdoor zullen robots veel sneller maar toch veiliger met mensen kunnen werken in een ongekende en ongestructureerde omgeving en in die wereld veel beter objecten kunnen manipuleren.