De beleving van soft robotics (16-04-2015) TUDelft

Op deze avondbijeenkomst van MaterialDesign werd het onderwerp soft robotics belicht vanuit drie invalshoeken, te weten materiaaltechnologie, het ontwerpen en de beeldende kunst.
Sprekers: Wim Poelman (inleiding), Pieter Jonker ( Introductie Robotics Institute, “de robot van de toekomst is leergierig”), Rob Scharff (robotics in combinatie met pneumatiek, “shaking hands”), Marco Rozendaal ( ontwerpen van expressiviteit van slimme producten), Michiel van Overbeek (“drie houten vrienden”)

Pieter Jonker (Professor of Vision based Robotics)  introduceerde het Robotics Institute.
Op de foto demonstreert hij een zelflerende robot, die punten krijgt voor goede acties, maar niet tegen strafpunten kan. Zie ook: de robot van de toekomst is leergierig.

Prof Pieter Jonker in het Robotics Lab.

De zojuist afgestudeerde Rob Scharff presenteerde mogelijkheden van het 3D printen van flexibele materialen voor soft robotics in combinatie met pneumatiek.
Hij liet de ontwikkelingen zien van het  handschudden van robotarmen. Zie de presentatie van Rob Scharff en een korte video clip shaking hands

Rob Scharff

Marco Rozendaal ging in op het ontwerpen van expressiviteit van slimme producten in het algemeen en van robots in het bijzonder.

Marco Rozendaal

Michiel van Overbeek presenteerde zijn kunstproject dat betrekking heeft op converserende robots.
Zijn presentatie kunt u hier bekijken: dansende robots zie ook Awareness2 C

Michiel van Overbeek

Wim Poelman (voorzitter van MaterialDesign) leidde de discussie.
Zijn artikel De beleving van Soft Robotics   geeft een introductie tot dit onderwerp en was de inleiding tot de discussie.

Door een van de aanwezigen, Joop Meijer, auteur van het VriendenNieuws van de Universiteit voor de 3de leeftijd, U3L, is een uitgebreid verslag gemaakt dat hierna volgt:

Zachte robots geschikt voor de ouderenzorg

In sciencefiction-films uit het begin van de vorige eeuw kwamen ze al voor, stalen figuren, die zich rigide en schoksgewijs voortbewegen, uitgerust met een dosis intelligentie om kwaadaardige plannen uit te voeren. Lange tijd werden robots vooral als een bedreiging gezien. Dat beeld is inmiddels gekanteld. Ook in de filmindustrie, waar de Disney-animatiefilm Big Hero 6 dit jaar een allerliefst en betrouwbaar zacht robotvriendje liet zien.  De Nederlandse documentaire ‘Ik ben Alice’ (werd deze zomer op tv vertoond door de NCRV) laat zien hoe drie oudere dames bezoek krijgen van de zorgrobot Alice. Zij is nooit moe, verliest nooit haar geduld, helpt dingen onthouden en geeft altijd antwoord. Zij kan een postcode opzoeken en zelfs desgewenst een paar leuke liedjes zingen. De dames zijn aanvankelijk sceptisch, maar raken langzamerhand zeer gesteld op hun nieuwe maatje.  Alice doet gymnastiek-oefeningen met ze, stelt voor om een eindje te wandelen en vraagt hoe het met ze gaat.

Big Hero

Op een internationale tentoonstelling in Tokio bleek onlangs dat het gros van de robots die nu worden gebouwd bestemd zijn voor de zorg. Belangrijke doelgroepen daarvoor zijn kinderen, lichamelijk gehandicapten en dementerende ouderen. Er zijn rollator-robots en allerhande prothese-achtige robotica, die hulpbehoevenden in staat stellen een veilig en autonoom leven te leiden. Daarnaast worden robots ook voor verschillende nuttige taken ingezet, van het opzoeken en vastgrijpen van magazijngoederen tot exploratie en beveiliging. Er zijn rijdende surveillance-robots die inbrekers kunnen opsporen (o.a. in de haven van Rotterdam). Ook in het huishouden treffen we binnenkort steeds meer slimme objecten aan.

De vraag die zich voordoet is aan welke eisen robots moeten voldoen die op een goede manier met mensen zullen gaan samenwerken. Een groep professionals die zich in ons land daarmee bezig houdt is de Stichting Material Design, opgericht in 2010, die materiaal-deskundigen, industrieel ontwerpers en kunstenaars samenbrengt om inzicht te krijgen hoe allerlei specifieke materialen door de gebruikers worden beleefd. In het Robotics Institute, een laboratorium van de TU/Delft kwam deze groep dit voorjaar bijeen om elkaar bij te praten over de laatste ontwikkelingen op het gebied van z.g. zachte robots.

Ik ben Alice

Dat zijn robots waarin buigzame en vervormbare materialen worden toegepast, waardoor ze veelzijdig en levensecht geschikt worden voor menselijke interactie.

De net afgestudeerde student Rob Scharff toonde daar een aantal met een 3D-printer vervaardigde materialen, die softwarematig pneumatisch (via luchtdruk) worden aangestuurd. Zoals een soort rubberen hand, die de hand van een mens kan schudden, en daarbij reageert op de kracht van de handdruk van de ander. En dr. Marco Rozendaal (wetenschapper op het terrein van het industrieel ontwerpen) liet verschillende voorbeelden zien van menselijke reacties op expressiviteit in de bewegingen van slimme producten en robots. Hij ontwikkelt aan de TU/Delft kennis voor interactie-esthetica bij innovatieve ontwerpen voor de gezondheidszorg. Zijn motto: ‘fun is useful’. Hij testte allerlei vreemde voorwerpen (zonder menselijke of dierlijke kenmerken) zoals een harig knuffelding dat op een bankje in een park uitnodigende gebaren maakte naar voorbijgangers, en dan vervolgens niet zelden een warme omhelzing ontving.

Hoogleraar Pieter Jonker werkt op dit lab met cognitieve robots. Dat zijn bijvoorbeeld robots die kunnen voetballen, die een doos netjes met conservenblikjes of paprika’s kunnen vullen, of een serie cactusplantjes in potten planten. Zij zijn uitgerust met camera’s en sensoren en kunnen samenwerken met mensen. Als er iemand de werkruimte binnenkomt, neemt de robot dat waar en wacht een ogenblikje met zijn werk om te laten merken dat hij je gezien heeft (nog net steekt hij geen hand omhoog…). Er zijn z.g. butler-robots die in staat zijn tot gezichtsherkenning, adequaat op spraak reageren  (opdrachten uitvoeren) en begrijpen wat je bedoelt als  je een voorwerp aanwijst (geef me dat even aan).

Ze beschikken voorts over herinnering, en kunnen gemotiveerd worden. Volgens prof. Jonker is dat de nieuwste ontwikkeling, lerende robots, die vaardigheden als bewegen, lopen, grijpen en combinaties maken kunnen ontwikkelen. Daarbij moet worden opgemerkt dat belonen (met het behalen van punten) aanzienlijk beter werkt dan straffen. Via het leerproces ontwikkelt elke robot een uniek karakter. Anekdotisch voorbeeld is de voetbalrobot die ‘toevallig’ in het begin van zijn carrière de bal achterwaarts het doel inschopte. Hij werd daarna een specialist die steeds met een ‘hakkie’ kon scoren. Leerprocessen kunnen echter soms ongewenste richtingen uitgaan, waardoor je ook bij een robot van een persoonlijkheidsstoornis kunt spreken (door slechte leraren of een slechte jeugd). Als voorbeeld van een uitstekende praktische toepassing van alle robotkennis toonde prof. Jonker tenslotte in zijn robotkelder een prothese, of eigenlijk een orthese, in de vorm van een geavanceerde jas, of corset, bestemd voor patiënten met een dwarslaesie, die een rolstoel overbodig maakt, en waarmee ze zich autonoom kunnen verplaatsen. Een product van TU/Delft waar inmiddels patent op rust.

De drie houten vrienden van Michiel van Overbeek (bron YouTube)

Een geheel andere bijdrage aan de kennisontwikkeling liet beeldend kunstenaar Michiel van Overbeek zien. Met een achtergrond als wetenschappelijk akoesticus werkt hij al  meer dan 10 jaar aan een project waarbij robots de schijn wekken zelfbewustzijn te bezitten. Daarvoor ontwierp hij drie houten vrienden, die zich met een simpele motoriek kunnen bewegen, en die een eigen spraak ontwikkelden, van elk zo’n 500 woorden, die ze in willekeurige volgorde tot zinnen kunnen samenvoegen. De drie zijn in staat op elkaar te reageren, en zelfs een soort gesprek te voeren met hun bedenker. Helaas niet in een taal die voor ons toegankelijk is, maar toch, de suggestie van bewustzijn bij deze converserende robots wordt duidelijk gewekt.
Een deel van het werk van deze kunstenaar is te vinden op internet. Typ ‘kristalheldermvo’ in het zoekvakje van YouTube en klik dan eens op het project Awareness2 C.

Volgens Material Design komen de ontwikkelingsinspanningen uit twee richtingen. Ten eerste vanuit de techniek, waar men zich in het bijzonder concentreert op menselijke functies als lopen, grijpen en waarnemen. Ten tweede uit de menswetenschappen, waarbij men vooral let op de interactie met artificiële objecten door demente ouderen of kinderen in ziekenhuizen.

Aan de producten is meestal direct te zien uit welke hoek ze komen. Een zeehondje genaamd Paro (een sociale robot in de vorm van een jonge zeehond, ontwikkeld in Japan) komt uit de menswetenschappen, is gericht op het welzijn van patiënten en beschikt over beperkte fysieke functies. De zorgrobot Eva (door de TU/Delft in 2012 als prototype gepresenteerd) komt duidelijk uit de technische hoek en beschikt over nuttige technische functies, zonder veel aandacht voor de beleving van de gebruiker. In het algemeen is de belangstelling bij industrieel ontwerpers overigens nogal beperkt. Er wordt wel veel gesproken over slimme producten, maar aandacht voor robots als een extreem voorbeeld van een slim product is er in die kringen nauwelijks, constateert Material Design.

Dus misschien stroomt er nog heel wat water door de IJssel voordat de wijkzusterrobot ons per drone komt bezoeken om te helpen met het aantrekken van onze steunkousen.

Joop Meijer

Uit: Vriendennieuws Universiteit voor de 3^e leeftijd, U3L, oktober 2015