Een robot op afstand besturen alsof het je eigen lichaam is. Dat is wat ‘telepresence’ in het kort inhoudt. Robin Lieftink doet bij TNO al een aantal jaar onderzoek naar dit fenomeen dat menselijke aanwezigheid nabootst via robotica, sensoren en VR. Wat TNO betreft, belooft de technologie niet alleen een revolutie in besturing op afstand, maar ook een fundamentele verandering in de menselijke interactie met de wereld, zonder fysiek aanwezig te zijn.
Robots nemen ons al jarenlang gevaarlijke, complexe of saaie werkzaamheden uit handen. De ontwikkelingen lopen daarbij uiteen van dure, starre robots die één taak kunnen uitvoeren op basis van een complex programma tot aan de cobots die flexibel, multi-inzetbaar en zeer eenvoudig zijn te configureren. Buiten de industrie om zijn robots ook al verworden tot vrienden en therapeuten en maken hiervoor naar hartenlust gebruik van AI. Wat kunnen we ons nog meer wensen?
TNO weet er nog wel eentje: het verder verbeteren van de mogelijkheden om robots exact te laten acteren zoals een mens dat in een specifieke situatie zou doen. Ondanks alle technische mogelijkheden is het menselijk brein immers nog steeds superieur waar het aankomt op anticiperen op onverwachte omstandigheden. Er zijn zóveel factoren die invloed kunnen hebben op het handelen van een mens, dat het programma voor een robot bijzonder zwaar wordt wil hij over álles kennis hebben. Een monteur die ‘gewoon’ een pomp demonteert kan tijdens zijn of haar werkzaamheden direct zien dat een bout scheef zit, kan verbrande olie ruiken of roestplekjes zien. Een robot kan dat ook, maar de kans dat een robot die bouten losdraait dit allemaal meeneemt is eigenlijk nul.
Robotica wordt steeds betaalbaarder
Een stimulerende factor ten aanzien van telepresence is dat steeds meer componenten tegen een steeds betere prijs verkrijgbaar zijn. TNO-ondezoeker Robin Lieftink: “Vroeger betaalde je voor een beetje robotarm 1 tot 2 ton; nu heb je er al eentje vanaf 20.000 euro. Je hoeft ook niet meer alles zelf samen te stellen. Je kunt gewoon – bijna van de plank – een volledige arm bestellen. Ook haptische sensoren, VR-brillen en speciale camera’s behoren in deze tijd niet echt meer tot de exoten.
Kopie van jezelf
TNO-onderzoeker Robin Lieftink: “Eigenlijk wil je een kopie van jezelf op locatie en dat is precies waar we met telepresence mee bezig zijn. Althans, om te beginnen een klein stukje van jezelf. Bijvoorbeeld een aantal vingers van een hand.” Als voorbeeld heeft hij een handschoen waarin de menselijke hand plaatsneemt en bewegingen uitvoert. De bewegingen van de vingers worden 1-op-1 doorgegeven naar een robothand die realtime dezelfde bewegingen uitvoert. Bijvoorbeeld een voorwerp oppakken. Daarbij hoeft de menselijke handschoen met vijf vingers niet per se hetzelfde te zijn als de robothand die bijvoorbeeld twee vingers heeft. Lieftink: “Ook dát is telepresence: de mismatch tussen de menselijke verschijning en die van een robot overbruggen met technologie om zo de complexe en subtiele bewegingen van een hand om te zetten naar een simpel en mechanisch systeem. Dit is mogelijk door softwarematige vertaling en slimme algoritmes die anticiperen op menselijke intentie.”
VR-bril gekoppeld aan de handschoen
Een tweede belangrijke element in telepresence is een VR-bril. Hiermee kan de mens (de bediener van de robot) beelden doorkrijgen van de robot met betrekking tot de locatie waar deze zich bevindt. Vervolgens kan hij in deze VR-wereld met behulp van zijn eigen handschoen virtueel werkzaamheden verrichten die worden vertaald naar de robot die ze in het echt op locatie uitvoert. Robin Lieftink: “Daarbij hoeven we ons niet te beperken tot beeld en geluid zoals de VR-bril aan informatie doorgeeft, maar kunnen we dit met behulp van de juiste sensoren ook uitbreiden met bijvoorbeeld kracht, gevoel, geur. Terugkoppeling van kracht maakt bijvoorbeeld het handelen van kwetsbare producten mogelijk. Daarnaast is het streven om een dergelijke applicatie snel door iedereen te kunnen laten gebruiken. Je zou het liefst willen dat degene die de handschoen aantrekt, er vrijwel direct – of na een beperkte training – mee kan werken.”
Autonoom als het kan, aanwezig als het moet
Met uiteenlopende sensoren en de juiste communicatie wordt met telepresence geprobeerd alle zintuigen van een mens in de robot te integreren. En wel zodanig dat de mens ‘gratis’ feedback krijgt over zijn virtuele omgeving zonder er zelf al te veel moeite voor te doen. Hij hoeft niet op locatie te gaan, eventueel geen veiligheidsmaatregelen te nemen en zich in een gevaarlijke omgeving te begeven. Wel moet er uiteraard een aantal mensen beschikbaar zijn om de robot gereed te maken voor actie, op de juiste locatie te plaatsen en de communicatie met de bestuurder op afstand tot stand te brengen.
Autonome robots
Telepresence is ook te combineren met autonome robots. Bijvoorbeeld bij het uitvoeren van inspecties. Een autonome robot kan uitstekend in een bepaald gebied zijn ‘ronde’ maken en met de betreffende sensoren zijn metingen doen. Komt hij nu iets tegen dat hij niet herkent, dan is het mogelijk dat een mens aanhaakt om mee te kijken, voelen of luisteren. Op die manier hoeft er niet voortdurend iemand aan de robot gekoppeld te zijn, maar is relatief snel ingrijpen wel mogelijk zodat de robot daarna weer verder kan. De betreffende persoon kan vanuit één locatie bovendien meerdere robots ondersteunen. Of nog anders: Soms moeten er specialisten mee op een schip in verband met twee typen werkzaamheden die maar sporadisch voorkomen. Als deze werkzaamheden op afstand door een robot zijn uit te voeren, is het ook niet nodig dat deze persoon een hele reis mee moet voor slechts een beperkte taak.
Koppeling tussen AI en de mens
In deze samenwerking tussen autonome robots en telepresence robots, ontstaat een koppeling tussen AI die de robot gebruikt en de mens die het kan aanvullen wanneer voldoende informatie voor de kunstmatige intelligentie ontbreekt. In de verwachting dat AI steeds beter zal worden, is de verwachting dat de mens in dit type applicatie steeds minder zal interfereren omdat het zelflerende karakter van AI die noodzaak steeds verder zal elimineren. Of mensen ooit helemaal overbodig zouden worden zal de toekomst leren.
Telepresence in humanoid robots
Telepresence is ook toe te passen in zogenaamde humanoid robots; dit zijn robots die bijvoorbeeld in de zorg werken of voor sociale toepassingen worden ingezet. Door het gelaat van de persoon op afstand ook te tonen, is het net alsof hij of zij echt op locatie is. Althans, meer en ‘echter’ dan voorheen mogelijk was. Het geven van een hand of een knuffel gebeurt dan uiteindelijk ook met de bewegingen die de echte persoon maakt, maar dan op afstand. Wat dat betreft wordt er binnen TNO niet alleen gekeken naar technische haalbaarheid, maar ook naar gebruikersgemak, ethiek en veiligheid. Mens en technologie moeten elkaar aanvullen; technologie moet geen vervanging zijn maar versterking en een verlengstuk van de menselijke capaciteit.
Hoever zijn we?
Het vakgebied telepresence is nog volop in ontwikkeling wat betekent dat nog lang niet alles kan. Het oppakken van een voorwerp op afstand is bijvoorbeeld geen probleem, maar gaat het om handelingen die met hoge nauwkeurigheid moeten worden uitgevoerd of wanneer zeer kleine objecten moeten worden gehanteerd, dan is dat nog lastig. Al is het maar omdat de handen van de mensen behoren tot de meest ingewikkelde ‘apparaten’ die er bestaan. De fijne motoriek van een mens in een robothand proppen is dan ook niet eenvoudig.
Toch zijn er al applicaties die al jarenlang bestaan, bijvoorbeeld onderwater lassen. Hier is de menselijke interactie van groot belang maar het is dermate gevaarlijk dat de inzet van een robot hier erg wenselijk is. Robin Lieftink: “Voor de hand liggende toepassingen zijn uiteraard ook te vinden in het veiligheidsdomein. Zo zie ik belangrijke voordelen voor de Explosieven Opruimingsdienst van Defensie: het liefst pak je een verdacht pakketje op met je eigen hand en gevoel, maar dat is uiteraard veel te gevaarlijk. Telepresence biedt hier uitkomst. Maar ook bij het uitvoeren van onderhoud of inspecties op bijvoorbeeld schepen of boorplatforms. Dit kan gevaarlijk zijn of gewoon ontoegankelijk en ver weg.”
AI en telepresence
Wat de toekomst betreft zal AI ongetwijfeld een steeds grotere rol gaan spelen waarmee het aantal toepassingen van telepresence ook zal groeien. Lieftink: “Ik houd me op dit moment vooral bezig met de software. Hoe zorg je ervoor dat de bediener op afstand zich zo goed mogelijk bewust is van zijn omgeving, hoe programmeer je dat, hoe zorg je dat het systeem stabiel blijft? Het zijn allemaal zaken waar je gelijktijdig rekening mee moet houden om een soepele applicatie mogelijk te maken.” En kunnen we telepresence straks inzetten om Mars te ontdekken? “Misschien. Het is een van de use cases waar we wel mee bezig zijn. Een praktisch probleem is nog het feit dat ieder signaal een vertraging van een aantal seconden heeft waardoor het lastig is om daar echt realtime te acteren. De toekomst zal het leren.”
