Wat moet een autonome robot weten en doen om mensen te helpen? En hoe leer je robots om te gaan met chaos? Die vragen staan centraal in het werk van Elena Torta. Wie tegenover haar zit, ziet een bevlogen en gepassioneerde wetenschapper. Tien jaar geleden verhuisde de Italiaanse naar Eindhoven voor haar promotieonderzoek over cognitieve, autonome robots en mens-robot interactie. Ze onderzocht hoe zorgrobots oudere mensen kunnen helpen om langer zelfstandig te wonen.
Robots op de werkvloer
Eenmaal gepromoveerd begon ze aan een baan bij ASML, maar sinds 2019 is ze weer terug op haar ‘oude’ honk op de TU/e. Haar focus is verbreed van robots in de zorg naar robots op de werkvloer in het algemeen. Dat kan overal zijn: in een operatiekamer, in een fabriek of in een magazijn.
Voor haar terugkeer naar de universiteit heeft ze één eis. Torta wil onderzoek doen waarin er een directe link is met de echte wereld. “Dat is mijn intrinsieke motivatie, de interactie tussen robot en mens interesseert me mateloos. Er zullen steeds meer robots op de werkvloer komen. Als het niet is omdat ze mensen kunnen aanvullen, dan is het wel omdat we te maken hebben met een arbeidstekort. Die ontwikkeling is al in gang gezet, en in onze onderzoeksgroep willen we helpen om dat in goede banen leiden.”
Van gecontroleerde naar ongecontroleerde omgeving
In het onderzoeksveld van robots en AI zijn veel ontwikkelingen gaande. Zo wordt de rol van kunstmatige intelligentie steeds groter, vertelt Torta. “Vroeger moest een robot in een gecontroleerde omgeving, zoals een magazijn of fabriek, voortdurend één repetitieve taak uitvoeren. Nu brengen we robots steeds vaker in ongecontroleerde omgevingen, zoals een verpleeghuis voor ouderen, op de weg, of in een fabriek waar ze samen met mensen langs de productielijn staan.”
Om hun taken goed uit te voeren, is het heel belangrijk dat de robot begrijpt wat er zich afspeelt in de omgeving. Het is ook direct de grootste uitdaging binnen het onderzoeksveld – niet alleen in 2023, maar zeker nog voor de komende vijf tot tien jaar: voorspellen wat de wereld om de robot heen gaat doen. “Een systeem creëren waarbinnen robots eenzelfde niveau van cognitie krijgen, is heel moeilijk.”
Voor mensen is het bijvoorbeeld heel normaal om naar een tafel in een rommelige keuken te lopen en een kopje te pakken. Voor robots is het een uitdaging op zich om in een chaotische omgeving met onbekende objecten veilig naar de tafel te navigeren. “Als je wilt dat de robot het kopje op tafel herkent, kan plannen het kopje te pakken en een grijpbeweging uitvoert, is dat nu nog een zeer ingewikkelde uitdaging”, voegt Torta toe.
Een medische robot die zélf van en naar de operatietafel rijdt
Maar, doordat er in veel verschillende disciplines, zoals computer vision en deep learning, enorme stappen gezet worden, bestaan er steeds meer theorieën waardoor robots dichterbij dat cognitieniveau van mensen komen.
Een van de hoogtepunten van Torta’s jaar, is dat een van haar studenten, Saray Bakker, een besturingsalgoritme ontwikkelde voor een beeldgeleide therapierobot. De robot weet zelf hoe hij van de parkeerplek naar de operatietafel (en andersom) moet rijden voor en na afloop van de operatie. “Het is de eerste keer dat een robot dit kan. Het is een goed voorbeeld van een samenwerking tussen de industrie en academische wereld, en waarom ik dat zo leuk vindt.”
Het onderzoek vond plaats binnen het AMBER-project. Torta werkt hiervoor samen met Philips IGT. Het doel is om een nieuwe generatie medische robots te ontwikkelen, die autonoom niet-medische bewegingen uitvoeren, zodat de chirurg zich kan concentreren op de operatie.
Regeltechniek en wereldmodellering staan daarbij centraal. De robot baseerde zich op een vereenvoudigde voorstelling van de omgeving om te bepalen welke ruimte bezet was door objecten en welke niet. Op basis van deze informatie werd een besturingsalgoritme ontwikkeld om de robot te laten beredeneren hoe hij moet bewegen om met alle delen van zijn lichaam obstakels te vermijden en met succes de operatietafel te bereiken.
Tussen dystopie en utopie in
Een bestaan nog veel misvattingen over robots op de werkvloer, merkt Torta. “Mensen hebben vaak twee scenario´s in hun hoofd. Of ze denken dat robots al het werk overnemen, of ze denken dat robots op een gegeven moment alles kunnen wat de mens kan.” De onderzoeksgroep Control Systems Technology is ervan overtuigd dat de realiteit ergens tussen deze dystopische en utopische scenario’s ligt. Torta: “We erkennen dat robots beperkingen hebben, maar denken ook dat ze een grote toegevoegde waarde kunnen hebben in veel werkprocessen. Niet in plaats van de mens, maar naast de mens.”
Deze visie komt tot uiting in een onderzoeksvoorstel dat Torta samen met andere onderzoekers van de TU Delft, de TU Twente, de Radboud Universiteit en de Erasmus Universiteit schrijft. Het idee is om een interdisciplinaire aanpak te vormen voor het ontwerpen van robot-werknemer relaties. Met het voorstel willen de universiteiten in aanmerking komen voor de Zwaartekrachtsubsidie van de Nederlandse Onderzoeksraad (NWO). Torta hoopt dat de subsidie in 2023 wordt toegekend.
“We erkennen dat robots beperkingen hebben, maar denken ook dat ze een grote toegevoegde waarde kunnen hebben in veel werkprocessen. Niet in plaats van de mens, maar naast de mens.”
Elena Torta
Leven op de campus
Het feit dat ze dit jaar weer bij bedrijven op bezoek kon met haar studenten, het laboratorium weer volop in gebruik was en dat de campus weer tot leven kwam, is een ander hoogtepunt. “Het was het eerste jaar waarin we echt weer uit de pandemie kwamen. Ik kijk er heel erg naar uit dat we in 2023 een vol jaar tegemoet gaan zonder lockdowns en andere restricties en om ons laboratorium verder te zien groeien. Het binnenhalen van de Zwaartekracht-subsidie zou helemaal de kers op de taart zijn.”
Torta verwacht – en hoopt – dat we in de toekomst steeds vaker robots tegenkomen op de werkvloer. Die robots zijn zich meer en meer bewust van de omgeving waarin ze functioneren, zullen steeds flexibeler zijn in het omgaan met verandering. “Naast dat robots de productiviteit verhogen, kunnen ze het werk óók uitdagender en leuker maken, door hele repetitieve taken op zich te nemen, bijvoorbeeld.”
