Moderne roboticatechnologie is een uiterst dynamische tak van wetenschap, die zich snel ontwikkelt en bijna elk jaar interessante baanbrekende innovaties voortbrengt. Robots worden in ons dagelijks leven veel gebruikt om van alles te doen. Mensachtige machines worden overal ingezet, van geneeskunde tot huishouden en productie. Deze robots kunnen verschillen in eigenschappen, functies en uiterlijk; sommige variëren van vrij primitief en eenvoudig van constructie tot zeer complex en bijna niet van mensen te onderscheiden. Op dit moment is het belangrijkste doel van de robotica wereldwijd om robots te creëren die op mensen lijken.
Robots in het echte leven
Robots hebben een behoorlijk breed toepassingsgebied. Ze kunnen in vrijwel elk denkbaar levensdomein nuttig zijn.
Robots in de geneeskunde
Robots worden al lange tijd ingezet bij de behandeling van mensen met een beperking. Met name de vervaardiging van moderne prothesen en kunstmatige ledematen is sterk afhankelijk van robotica. De prothesen die aan de hoge standaarden van de huidige geneeskunde voldoen, zijn beweeglijk, mobiel en flexibel, en dienen als kwalitatieve vervangers voor verloren ledematen. Veel van deze kunstmatige lichaamsdelen worden rechtstreeks aangestuurd door de elektrische impulsen van het lichaam van de patiënt. Maar dat is niet alles wat robotica kan bieden – robots zijn te vinden in operatieafdelingen, evenals in veel opleidingsinstellingen voor artsen, en het scala aan mogelijke toepassingen blijft alleen maar groeien.
Robots in de lucht- en ruimtevaartindustrie
Niemand zal betwisten dat robots hun plaats moeten krijgen in toekomstige ruimteverkenningsmissies als onmisbaar onderdeel van ruimtevarende bemanningen. En als we naar de geschiedenis kijken, zien we al dat het merendeel van de ruimteverkenningen daadwerkelijk met de hulp van robots is uitgevoerd, dus dit idee is ook niet nieuw. We hebben talrijke Maanrovers, Marsrovers en avatar-robots die in de ruimte voor ons werken. Maar de verscheidenheid aan deze machines houdt daar niet op; er zijn veel verschillende soorten robots die speciaal zijn ontworpen voor de extreme omstandigheden van de ruimte. Ze kunnen taken uitvoeren die voor mensen ontoegankelijk zijn of gewoon veel te gevaarlijk.
Onafhankelijke robotische beveiligingssystemen
De inzet van moderne robots op het gebied van menselijke veiligheid is uiterst waardevol gebleken. Zo zijn er robots die potentiële brandgevaren kunnen opsporen en identificeren en deze elimineren, waardoor rampen worden voorkomen voordat ze ontstaan.
En we mogen de robots die in militaire diensten worden ingezet niet vergeten. Ze worden gebruikt om soldaten te trainen — hoewel ze niet, zoals andere high‑end robots, ontworpen zijn om op mensen te lijken, zijn ze uitstekend in het reproduceren van het gedrag en de reacties van een echte persoon. Met deze machines creëren militaire leiders situaties en omstandigheden die extreem vergelijkbaar zijn met echte vijandelijkheden.
Robots kunnen spionageoperaties uitvoeren op verschillende objecten zonder de aandacht op zichzelf te vestigen. Zo nemen ze werk uit handen van wetshandhavers, zodat die zich op andere belangrijke taken kunnen richten.
Robotapparaten in huishoudens en de productie
Het is moeilijk om moderne productielocaties en fabrieken zonder al die robots die ze gebruiken voor te stellen. Gewoonlijk zijn robots verantwoordelijk voor het grootste deel van het werk dat in dergelijke fabrieken wordt gedaan. Het gaat om een enorme hoeveelheid handelingen die uiterste bewegingsnauwkeurigheid vereisen en talloze herhalingen samenbrengen tot één continu proces op hoge snelheid — een onmogelijke opgave voor een mens. De inzet van robots kan de productiesnelheid van hele sectoren verhogen, menselijke werknemers ontlasten en hen in staat stellen andere belangrijke doelstellingen van het bedrijf op zich te nemen.
Robots worden ook vaak in huishoudens gebruikt om eigenaren te helpen met koken, schoonmaken en ander routinewerk in huis. Het meest voorkomend zijn robotstofzuigers en robotmaaiers, maar er zijn ook andere machines die veel complexere taken uitvoeren.
Robots in de entertainmentindustrie
Er zijn ook robots die uitsluitend zijn ontwikkeld om mensen te vermaken. Dat zijn meestal kinderspeelgoed dat een lied kan zingen of een paar dansbewegingen kan maken, radiografisch bestuurbare speelgoedauto’s en enkele interactieve spellen. Er zijn zelfs de zogenoemde echte robots op de markt die kunnen communiceren met geprogrammeerde spraakpatronen, dus het lijkt erop dat ze toch niet allemaal voor kinderen zijn gemaakt. Het enige verschil tussen de modellen voor volwassen gebruikers en die voor kinderen is het ontwerp en de grootte van het speelgoed.
Beroemde robots
Honderden bedrijven over de hele wereld produceren dagelijks enorme aantallen verschillende soorten robotmechanismen. Om jouw robot te laten opvallen, moet hij een echt juweel zijn in de wereld van de robotica. Hier zijn enkele voorbeelden van zulke werken, beroemd om hun unieke functies.
Asimo
Deze Japanse robot werd ontwikkeld door het bedrijf Honda. Honda is sinds de jaren tachtig een behoorlijk actieve speler in de robotica. Hun specialisten wisten een robot te construeren die met succes de aandacht van de volledige roboticasector van de wetenschap naar zich toetrok. Met een gewicht van 50 kilo en een hoogte van 1,5 meter kon deze kerel zelfstandig bewegen, verschillende obstakels vermijden en extra geprogrammeerde handelingen uitvoeren, zoals een kop koffie aan een mens serveren.
VGo
Deze robot wordt bestuurd via een wifi‑netwerk en is een zogenoemd telepresence‑apparaat. Hij kan communiceren via een microfoon en ook zijn omgeving horen en zien, wat hem in staat stelt vrij rond te bewegen. Het mechanisme is speciaal ontwikkeld om mensen met een beperking te bedienen die hun dagelijkse taken niet zelfstandig kunnen uitvoeren. Als je deze robot met bepaalde apparaten verbindt, kan hij worden gebruikt als een zelfstandige draagbare camera. Met behulp van deze technologie kunnen kinderen die momenteel thuisonderwijs krijgen, de schoollessen vanuit huis beluisteren.
Roboy
Deze robot werd ontwikkeld door specialisten uit Zürich. Hij heeft flexibele pezen, wat een meer antropomorf uiterlijk creëert. De ontwerpers hebben geprobeerd een gezicht te maken dat emoties uitdrukt en, samen met het zachte materiaal dat als huid wordt gebruikt, ziet het er goed uit. Deze realistische robot werd aanvankelijk uitgewerkt als metgezel voor eenzame mensen die wat aandacht van buitenaf nodig hebben.
Kuratas
Deze reusachtige robot weegt ongeveer 4,5 ton en bereikt een fascinerende hoogte van 4 meter. Zijn beweging wordt gemanipuleerd door een controller die in een speciale cabine is geplaatst — maar hij kan ook op afstand worden bediend. Het ontwerp van de robot doet onmiddellijk denken aan een anime‑personage, een vrij voor de hand liggende oplossing van de Japanse ingenieurs.
iCub
Eén van de meest geavanceerde robots werd in Italië gebouwd. Van buitenaf doet hij al sterk aan een echte persoon denken. Maar als je dieper kijkt naar zijn functionaliteit, zul je zien dat deze robot in staat is zich zijn eigen naam te herinneren en de namen van degenen met wie hij spreekt, evenals de namen van verschillende objecten. Bovendien kan hij zich aanpassen aan zijn omgeving en zich zelfstandig vrij bewegen.
Rollin’ Justin
Rollin’ Justin werd ontwikkeld door het Duitse Lucht- en Ruimtevaartcentrum. Hij wordt bestuurd via telepresence‑technologie, waarbij het programma op afstand door een operator via het monitorscherm wordt aangestuurd. De robot is verkrijgbaar in verschillende modelvarianten, waaronder de rechtopstaande versie.
Waarvan zijn robots gemaakt
Er worden verschillende materialen gebruikt om een robot te bouwen. De meest voorkomende opties zijn:
- Aluminium
- Staal
- Plexiglas
- Kunststof
- Koolstofvezel
- Synthetisch rubber (gebruikt om kunstmatige huid en spierweefsel in realistische robots weer te geven).
De materiaalkeuze hangt rechtstreeks af van de specifieke functies van een robot en zijn werkomstandigheden. Hoe slechter de omgeving waarin een robot gaat werken — des te sterker en robuuster de materialen moeten zijn om slijtage te weerstaan.
Synthetische robots
De bouw van synthetische of “zachte” robots is een van de prioritaire richtingen binnen de moderne roboticasector die aan realistische robots werkt. Deze synthetische humanoïden worden doorgaans gekenmerkt door hun gladde oppervlak, bedoeld om op menselijke huid te lijken. Ze zijn gebaseerd op bionische principes en speciaal ontworpen voor gebruik op werkplekken met nauw contact met mensen, omdat de kans op letsel veel kleiner is dan bij werken in de nabijheid van een vergelijkbaar mechanisme van metaal en hard kunststof. Dankzij de kunstmatige huid en het spierweefsel dat bij de constructie van de robots wordt gebruikt, is het eindresultaat sterk antropomorf!
Robots vs. androïden
Android‑robots zijn humanoïde robots die er precies uitzien als echte mensen of op zijn minst zo zijn ontworpen dat ze hen in uiterlijk en handelingen benaderen. Dergelijke modellen worden momenteel actief ontwikkeld door veel bekende toonaangevende robotfabrikanten over de hele wereld. Een normale robot daarentegen ziet er meestal minder menselijk uit en heeft veel minder functies.
Robots zijn nuttig gebleken in situaties waarin je snel eenvoudige repetitieve taken moet uitvoeren, wanneer je bewerkingen met hoge nauwkeurigheid moet doen of zware objecten moet tillen. Een android‑robot is een type robot waaraan je taken kunt toewijzen die intellect vereisen; hij kan taken uitvoeren zoals communiceren of rechtstreeks hulp bieden aan een persoon in verschillende levensgebieden — zijn capaciteiten zijn veel diverser in vergelijking met gewone robots die ontworpen zijn om strikt gescript werk te doen.
Begeleidingsrobot voor persoonlijke interactie
Begeleidingsrobots zijn ontworpen om nuttige, sociaal passende interacties te bieden in de echte omgeving. De eerste en belangrijkste taak van zo’n robot is mensen dienen en hen helpen hun routine te volbrengen. In de eerste plaats zijn begeleidingsrobots, zoals hun naam al aangeeft, ontworpen voor mensen die iemand nodig hebben die er voor hen is, mensen met specifieke behoeften: ouderen, mensen met een beperking of autistische personen. Deze robots kunnen van groot nut zijn voor wie ze nodig heeft.
In de afgelopen jaren worden mensachtig ogende robots steeds populairder onder enthousiastelingen en onder degenen die nieuwsgierig genoeg zijn om aandacht te schenken aan de grappige kleine robots die enkele menselijke kenmerken delen en van nature sympathie opwekken. De hoofdfunctie van deze robots is gesprekken gaande houden met iedereen die met hen spreekt. Ze zijn een uitstekend communicatiemiddel voor rijke mensen die desondanks eenzaam zijn en een sterke behoefte hebben om hun gedachten te delen.
Er zijn ook begeleidingsrobots die op huisdieren lijken en verkrijgbaar zijn op de robotica‑markt. Vaak dienen ze echter vooral als morele oppepper en hebben ze weinig praktische toepassing.
Wat is een humanoïde
Humanoïde robots zijn apparaten die er aan de buitenkant ten minste gedeeltelijk uitzien als mensen, ook als ze geen speciale functies hebben die dit ondersteunen. De meeste zijn uitgerust met handen, benen, een hoofd en zelfs een gezicht. Ondanks het feit dat het concept van deze robots al van oudsher bestaat, zijn de meest prominente resultaten op dit gebied in het afgelopen decennium behaald.
Een echte humanoïde moet niet alleen aan de buitenkant op een persoon lijken, maar ook beschikken over een reeks autonome vaardigheden, zoals vrij bewegen, luisteren en zelfstandig spreken. En misschien wel de belangrijkste eigenschap van een moderne humanoïde is het vermogen om zijn vaardigheden te verfijnen tijdens het uitvoeren van bepaalde handelingen, net zoals een echte persoon zou doen.
Hoe maak je een humanoïde robot
Veelzijdige mensachtige robots zijn uiterst ingewikkelde machines waarvoor behoorlijk wat kennis en ervaring nodig is om een degelijk model in elkaar te zetten. De constructie van zo’n robot moet het bewegingsapparaat, mechanische ledematen, systemen voor geluids‑ en omgevingsherkenning omvatten, evenals een neuraal netwerk dat informatie van buitenaf kan verzamelen en verwerken. Elementen van het uiterlijk, zoals huid en haar, zijn niet noodzakelijk en dienen meer als esthetisch onderdeel van het geheel, maar kunnen achterwege blijven.
Humanoïde robot bouwen
De meeste robots vertonen enkele overeenkomsten. Deze omvatten in de eerste plaats wendbare lichamen, waardoor ze zich vrij kunnen bewegen. Sommige modellen hebben meer beweeglijke elementen in hun lichaam, sommige kunnen alleen de hoofdonderdelen bewegen, maar dat moet voldoende zijn om te voorkomen dat een robot over obstakels struikelt. Doorgaans zijn de lichaamsdelen gemaakt van metaal of kunststof, onderling verbonden met een gewrichtensysteem, net zoals menselijke botten dat zijn.
Robots bewegen rond door op het juiste moment de juiste aandrijvingen harmonieus te activeren. Het is moeilijker dan het lijkt om te voorkomen dat de robot met zijn neus op de grond valt, aangezien hij de hele tijd op zijn voeten moet blijven. Sommige gebruiken elektromotoren, lineaire actuatoren en solenoïden, andere gebruiken hydraulische en pneumatische systemen.
Een robot moet een laad-/energiebron hebben om actief te blijven. De meeste robots hebben ingebouwde batterijen die kunnen worden opgeladen via het stroomnet. Hydraulische modellen hebben pompen om druk te creëren, terwijl pneumatische modellen tanks met samengeperste lucht of speciale compressoren gebruiken om het werk te doen.
Alle motoren van de robot zijn verbonden met stroomnetten die elektronische motoren en solenoïden rechtstreeks voeden. Alles wat op het net is aangesloten, wordt bestuurd door een computer die de benodigde componenten en kleppen activeert. Het gedrag van een robot kan gemakkelijk worden veranderd door simpelweg het programma te wijzigen dat in zijn systeem is geïnstalleerd.
Hoewel sommige modellen het vermogen hebben om geluiden te horen, beelden te zien, objecten te ruiken en aanraking via hun sensoren te voelen, heeft niet elke robot dergelijke systemen. Maar een absolute vereiste voor een moderne robot is het vermogen om te bewegen — anders kan hij niet als robot worden beschouwd.
Toekomstige humanoïde robots
Op dit moment kent de robotica verschillende ontwikkelroutes die, volgens de prognoses van specialisten op dit gebied, de belangrijkste trends in de toekomst van de robotica als geheel kunnen worden. Deze omvatten:
- Gebruik van nieuwe materialen, namelijk galliumnitride (bij de productie van transistors) en grafiet (bij de productie van aandrijfunits);
- Gebruik van nieuwe energiebronnen en van de technologie om deze te verzamelen en op te slaan;
- Robots die met mensen interageren, bijvoorbeeld om het verkeer van onbemande vliegtuigen te beheren;
- Robots helpen bij navigatie onder extreme omstandigheden;
- De efficiëntie van neurale netwerken verhogen door de complexiteit van de structuur en architectuur op te voeren;
- Mogelijkheden creëren om algoritmische procedures te bestuderen en cloudservices te gebruiken voor massale scholing van robots;
- Gebruik van kunstmatige intelligentie om bewegingspatronen te verfijnen;
- Implementatie van robots in verschillende domeinen van het menselijk leven om hun financiële rendabiliteit te vergroten;
- Focus op het ontwikkelen van de mogelijkheden en de kwaliteit van sensoren.
Gezien het feit dat er momenteel in al deze bovengenoemde gebieden ontwikkelingen plaatsvinden, is het een feit dat de wereld van de robotica ons in de nabije toekomst zal verrassen met enkele high‑class robots die anders zijn dan alles wat we tot nu toe hebben gezien.
Op dit moment doen mensachtig ogende robots al veel werk in tal van levensgebieden. En in de toekomst lijken die aantallen alleen maar te groeien. Het spectrum aan taken waarvoor robots kunnen worden ingezet, zal samen met hun mogelijkheden toenemen. Ze zullen worden ingezet voor werk dat gevaarlijk is voor mensen, voor taken die nauwgezet herhalend werk vereisen, voor de zorg voor ouderen en kinderen, voor het opleiden van kinderen en volwassenen, en voor veel andere dingen die door robots kunnen worden uitgevoerd. En terwijl ze al dit werk voor mensen doen, zullen robots zich steeds verder ontwikkelen, wat steeds meer perspectieven opent voor de toekomst van de robotica.