Visions for the future, European Commission 2005

Voorbereiden op een nieuwe generatie robots die nauw met mensen zullen samenwerken.

We zijn nu op een beslismoment aangekomen, wat gaan we doen/ontwikkelen?

Drie soorten robots(systemen):

1.Industriële robots

2.Dienstverlenende robots.

3.Ruimtevaart- en veiligheidsrobots.

Net zoal mobiele telefoons en de laptop de wereld hebben veroverd, zo zal de robot de wereld veroveren en veranderen.

Robots zijn de assistenten voor de mens o.a.

1.Co -workers

2.Companions in huishoudens

3.Dienstverleners en speelgenoten

4.Assistenten voor professionals (chirurgen, smart transport)

5.Agents voor veiligheid en ruimtevaart.

Pagina met sticker voor grafiek (nog te ontwerpen)

Door Industriële robots is de productiviteit van Europa enorm gestegen.

Nog maar 15% van de mogelijkheden is benut, daar is nog veel te bereiken door robotisering.

Toekomstige generaties robots zullen heel anders zijn dan de huidige generatie.

Veel meer dienstverlenende robots ten dienste van mensen en hun welzijn.

Ze zullen in alle domeinen van ons leven worden ingezet.

In de professionele markt:

Bosbouw, landbouw, reiniging- en schoonmaken, chirurgie en herstel van patiënten,mijnbouw, autonoom transport van mensen en goederen, vrachtvervoer, sloopwerken, kerncentrales onderhouden. Van slim vervoer tot protheses en medische ingrepen op afstand, van gastvrouwen tot wachters. (wachtposten, dienaren etc).

In de huishoudelijke markt:

De bekende Europese fabrikanten als Bosch, Dyson, Elektrolux, Husqvarna, Kärcher, Miele, Philips en Siemens, maar ook bedrijven buiten Europa als iRobot, Aquaproduct, LG, Samsung zullen allerlei robots op de markt brengen voor in huis. Schoonmaakrobots, sporttrainers, slimma karretjes voor in warenhuizen en luchthavens.  

Op de entertainment markt:

 Speelgoed robots als Aibo, een toenemend aantal educatieve robots, slim educatief speelgoed, specifieke vaardigheidstrainers, slimme figurines (beeldjes)en robotcompanions. (metgezellen)

Hoewel er veel voor consumenten op de markt zal komen, ligt de nadruk vooral op de business case van de ouderen zorg en dan vooral het langer zelfstandig laten wonen van die mensen en ze zo uit de zorg te laten blijven. 

Veiligheids- en ruimtevaartrobots:

Unmanned ground vehicles (UGV) Aerial / Underwater (UAV, UUV). Robots kunnen worden ingezet om geïmproviseerde bommen te laten ontploffen, of Explosive Ordnance Disposal (EOD).

Beveiliging, bewaking van kritische infrastructuur kan door robots worden uitgevoerd. (telecommunicatie, energieinfrastructuur, water, gas, oliepijpleidingen. Maar ook verkeerscontroles en het volgen van scheepsverkeer vaststellen van illegale visserij, registreren van branden en de brandbestrijding, olielekkages etc.

Complexe problemen vragen om samenwerking tussen robotsystemen.

Robots in de ruimte:

Star trackers, ion thrusters, agile camera's, grasping hands, sample capture systems, allemaal gemonteerd op een robot of op een zwerm robots.

Uitdagingen die nog voor ons liggen:

1.Zeer beweeglijke robotarmen die kunnen pakken en manipuleren.

2.Autonomie en (on) afhankelijkheid. Veiligheid, betrouwbaarheid, verantwoordelijkheden.

3.Intuïtieve mens-robot interactie. Uitwisseling van informatie, opdragen en uitvoeren van taken. In alledaagse situaties.

4.Sensing en controle over alle daagse zaken.

5.Intelligentie in gedistribueerde omgevingen. Robots zijn embedded in ICT netwerken, zij zijn uitvoerders van fysieke acties, zij bezorgen data , voeren diensten uit etc. 

6.Mechatronic ontwerp en miniturisatie. Functionele modules in robots worden ontworpen via mechatronics (wetenschapstak) daar steeds meer nadruk op steeds meer functionaliteit, steeds kleinere formaten en onderdelen van robots en integratie van hard- en software.

Componenten van robots:

1.Actuators = handelende elementen zoal bijvoorbeeld motoren.Motoren maken het robots mogelijk te bewegen.

2.Sensors = 3D sensoren, voel/druk of tactiele sensoren het kunnen omgaan met alle materialen, hoe breekbaar ook.

3.Processing en communicatie = gedistribueerde sensing en controle in contact met externe netwerken.

4.Mens-machine interface = tegelijkertijd gebruiken van meerdere multimodale informatiekanalen zoals taal, gebaren, afbeeldingen en tastbare informatie (haptics) moeten worden samengevoegd tot betekenisvolle en intuïtieve inputs voor toekomstige robotsystemen die op natuurlijke, intuïtieve manieren met de mens zullen omgaan.

Robots zullen handelen in  ongestructureerde omgevingen en moeten in real time beslissingen nemen, omgaan met een enorm scala aan objecten en zullen moeten omgaan met mensen en andere robots. Hiervoor zijn nog een aantal doorbraken noodzakelijk:

1.Cognitieve vaardigheden in slecht gestructureerde omgevingen. Herkennen van de context, redeneren om tot acties over te gaan, foutdiagnose en herstel van fouten. Geavanceerde cognitieve vaardigheden zijn noodzakelijk, perceptie, beslissingen kunnen nemen en machine leren en andere intelligente systemen.

2.Collectief gedrag. Omvat samenwerking en collectieve acties, gedeelde doelstellingen en bronnen.

3.Rijke sensory-motor vaardigheden. Nieuwe controlesystemen en flexibele sensorsystemen.

4.Real time controle. 

Menselijke factoren:

Robots moeten meer intuïtieve en flexibele gebruikersinterfaces krijgen. Om gebruikers met een minimale training er mee te kunnen laten werken. Cognitieve vaardigheden zijn enorm belangrijk voor effectief en veilig robotgebruik en die versterken weer de acceptatie van de robot door gebruikers.

Miniturised Robotcs

Nieuwe, erg kleine en sterk verspreide micro - en nano – robots moeten worden ontwikkeld op allerlei gebieden. Nieuwe actoren , sensoren en controle – systemen moeten hierbij worden ontwikkeld om perceptie mechanismen te kunnen construeren.

Nieuwe op de biologie gebaseerde manieren van verplaatsen, klimmen, lopen, vliegen moeten worden ontwikkeld en de energietoevoer, batterijen etc. moet worden verbeterd. Ook het programmeren van micro – en nano – robots zijn nieuwe uitdagingen, coördinatie, interactie en controle moet allemaal worden ontworpen. Hiervoor zijn veel  hele nieuwe ingenieurs nodig, met nieuwe vaardigheden en ideeën, hun opleiding zal gericht moeten zijn op integratie van systemen.