Voor steeds meer taken worden robots ingeschakeld of zijn er plannen daarvoor. Zo is er zorgrobot AMIGO die ziekenhuispersoneel kan ondersteunen of een helpende hand kan bieden in het huishouden. Tot nu toe worden dit soort robots per taak geprogrammeerd.

Maar het gebruik van robots kan veel efficiënter wanneer zij van elkaar zouden kunnen leren, menen René van de Molengraft, universitair hoofddocent aan de faculteit Werktuigbouwkunde en tevens directeur van het robotvoetbalteam Tech United, en zijn Duitse collega-onderzoeker Oliver Zweigle van de Universität Stuttgart. Van de Molengraft: “Als in de toekomst een personal robot net zo’n gemeengoed wordt als de personal computer en je een robot iets kunt leren wat hij kan delen met andere robots, dan kan dat een behoorlijke impact hebben. Een idee waar we dus wat mee moesten.”

Hun gemeenschappelijke plan groeit uit tot een subsidievoorstel dat vervolgens gehonoreerd werd in het Europese samenwerkingsprogramma FP7. RoboEarth kan van start, met Van de Molengraft als projectleider. Het mag dan op papier makkelijk lijken -robots kennis met elkaar laten delen-, maar het kost een grote groep onderzoekers uiteindelijk vier jaar om een systeem te ontwerpen waarmee robots wereldwijd met elkaar verbonden kunnen worden.

Kennis delen is niet uniek. Via internet doen mensen dagelijks niets anders. Maar voor robots ligt dat anders. De manier van kennis representeren moet ondubbelzinnig zijn, het moet kunnen worden opgeslagen en herinterpreteerd worden - anders maakt een robot er een potje van. En uiteindelijk moet de robot op de juiste wijze handelen. Naar de losse componenten wordt al veel onderzoek gedaan, maar het combineren hiervan tot een nieuw systeem is nieuw en maakt RoboEarth spraakmakend.

Vanuit verschillende kanten wordt kennis aangedragen om het concept vorm te geven. “Elke partner in het project heeft een eigen stuk expertise, essentieel om het project te laten slagen. En doordat iedereen vanuit een ander perspectief naar de materie kijkt, kun je grotere stappen maken”, zegt Zweigle, die zich samen met de Technische Universität München bezighoudt met kennisopslag.

De groep van Van de Molengraft werkt aan kennisrepresentatie en het onderzoeken hoe ruimtes gemodelleerd kunnen worden. Dit is noodzakelijk om objecten vast te leggen en de robots in een ruimte te laten bewegen. De Universidad de Zaragoza is een grote speler op het gebied van perceptiesystemen en mapping: hoe neemt de robot iets waar? Hoe robots leren, wordt uitgezocht op de Eidgenössische Technische Hochschule Zürich. Daarnaast ontwikkelen ze de RoboEarth Cloud Engine, die gebruikt wordt voor het doorrekenen en interpreteren van informatie. Deze informatie komt uit een in Stuttgart ontworpen database waar van alles wordt opgeslagen: kennis voor navigatie, het uitvoeren van taken, objectherkenning en de nodige software componenten. Kortgezegd is project RoboEarth dus het creëren van een loop van robot naar deze database naar robot waardoor robots kennis kunnen hergebruiken en zo van elkaar kunnen leren.

Het gaat erom wat zich ín de robot afspeelt

En dan is het na jaren onderzoek zover: de lancering van de robot-wikipedia. Voor de einddemonstratie van RoboEarth midden januari is de (inter)nationale media-aandacht groot. In de nagebouwde ziekenhuiskamer -gescand door robot Ari- wil een patiënt iets te drinken. Zorgrobot AMIGO kan deze taak met behulp van Ari's informatie uitvoeren, en alhoewel het drinken op de grond belandt en er wat kleine storingen zijn, is de test een groot succes te noemen.

“Mensen willen op zo’n dag natuurlijk bewegende robots zien, maar je moet je realiseren dat het hier om experimentele software gaat. In dit geval draait het om wat er zich ín de robot afspeelt, dat is voor ons veel spannender”, legt Sjoerd van den Dries uit. Als promovendus bij Werktuigbouwkunde is hij al enkele jaren bezig met RoboEarth.

“We demonstreren een systeemontwerp bestaande uit geïntegreerde componenten waar we de afgelopen tijd met de diverse groepen aan gewerkt hebben. Het is nog geen product. In dit specifieke voorbeeld -serve a drink- zie je heel mooi hoe kennis gedeeld wordt. Dat klinkt eenvoudig, maar uiteindelijk moet zoiets vertaald worden naar voltages in motoren; je werkt op het allerkleinste niveau. We hebben moeten uitzoeken wat er nu precies robotspecifiek is en wat robotgeneriek.”

Van de Molengraft: “We leveren nu een prototype, en het is nog helemaal geen productierijp systeem. We kunnen met dit prototype natuurlijk al veel meer dan vier jaar gelden, maar voordat we echt een product kunnen afleveren, zijn we zo weer tien jaar verder. In de tussentijd blijven er stappen gemaakt worden. We hebben aangetoond dat een systeem als RoboEarth noodzakelijk is om robots op een nuttige en veilige manier in te zetten, en we weten nu waar zo’n systeem precies aan moet voldoen.”

De goede samenwerking tussen de verschillende partners is een van de succesfactoren van het project gebleken. “Een geweldig multidisciplinair project, waar je elkaar naar een hoger level tilt door kennis te combineren”, vertelt Gajan Mohanarajah, PhD in Zürich, enthousiast. “Dat is echt iets waar we trots op mogen zijn. We hebben van elkaar kunnen leren en daardoor hebben we niet alleen een afgeronde architectuur en algoritmes kunnen leveren, maar er ook voor gezorgd dat de toepasbaarheid groter is.”

Om de samenwerking te promoten, werd het project onderverdeeld in werkpakketten in plaats van als partner los aan een component te werken. Van den Dries: “Door verschillende vakgebieden samen te brengen, ontstaat een flow aan creativiteit. Wel is het belangrijk dat je elkaars taal spreekt - op technisch gebied. Daarnaast moet je constant met elkaar blijven afstemmen om te voorkomen dat de groepen elk een eigen richting uitgaan. Als promovendus kom je zo terecht in een warm bad: je krijgt meteen een plek in een groep internationale zeer ervaren onderzoekers, heel efficiënt qua kennisoverdracht en een boost voor je netwerk.” Het vele heen-en-weer-reizen wordt door alle partijen als heel nuttig gezien. “We hebben een enorm aantal meetings en workshops achter de rug. De meest bijzondere bijeenkomsten waren de zogenoemde integratieworkshops, waar we met de hele groep op een plek afspraken om de losse onderdelen tot een systeem te integreren”, zegt Zweigle. “Het is ook noodzakelijk zulke momenten te creëren”, vult Van den Dries aan. “Telefonische besprekingen en e-mail zijn prima om even snel bij te praten of een specifiek probleem op te lossen, maar de discussies worden veel levendiger als je elkaar in levende lijve ontmoet. Sommige promovendi in het project hebben ook enkele maanden bij een partnergroep doorgebracht. Dit heeft de contacten zeker versterkt.”

Dat kan Van den Molengraft beamen. “Door de vele meetings bouw je echt een team op, waardoor je uiteindelijk grotere stappen kunt maken. Het zijn wel flink wat vlieguurtjes, maar de afstanden zijn goed te doen. Zo’n Europees project is een schitterend vehikel om een groot stuk onderzoek gefinancierd te krijgen. Daarnaast draagt het organiseren van workshops en demonstraties enorm bij aan de zichtbaarheid van de groep. Natuurlijk hebben we dankzij bijvoorbeeld Robocup een groot wereldwijd netwerk, maar je merkt dat je door RoboEarth weer in het voetlicht treedt.”

RoboEarth 2.0?

Nu de champagneglazen geklonken hebben op de succesvolle afloop van het project is de vraag hoe het verder gaat. “Wat vaststaat, is dat we deze ingeslagen weg vervolgen”, zegt Van de Molengraft. “We gaan nog zien op welke manier en met welke partners, zowel vanuit de universitaire wereld als uit het bedrijfsleven. In RoboEarth heeft Philips meegewerkt als industriële partner en het is goed zo’n naam aan boord te hebben. Anderzijds is het voor bedrijven de manier om kennis te ontwikkelen. Steeds meer grote namen als Google zien in dat ze stappen in deze richting moeten gaan zetten om een vinger in de pap te houden. De bereidheid om in dergelijke projecten te stappen zal de komende tijd daarom toenemen. Daarnaast hebben we als TU/e binnen RoboEarth een coördinerende rol gehad wat voor extra profilering heeft gezorgd. We profiteren daar nu van bij nieuwe subsidieaanvragen.”

Mohanarajah: “Er zijn nog geen directe plannen voor RoboEarth 2.0. Maar dankzij de langdurige samenwerking weten we wat we aan elkaar hebben en kunnen we elkaar snel vinden voor nieuwe projecten - ook op de wat kleinere schaal.” En daardoor acht Van de Molengraft de kans heel reëel dat er over vier jaar weer een grote demonstratie plaatsvindt. “Wie weet in dezelfde ziekenhuissetting, met opnieuw een serverende AMIGO. Maar dan wel met veel meer robotcollega's en een flinke ziekenhuiszaal vol bedden. Want met RoboEarth als solide basis kan het heel snel gaan nu.”

www.roboearth.org