Belangrijke domeinen van robotica

Robots zijn overal om ons heen. Slechts enkele daarvan lijken op ons, en vele lijken niet eens op wat wij van een robot verwachten. Zonder het te weten komen we misschien wel elke dag robots tegen. In dit hoofdstuk introduceren we enkele sectoren waar robots met groot voordeel worden ingezet. Er zijn nog veel meer domeinen waarin robots worden ingezet, maar wij gaan ervan uit dat de onderstaande voorbeelden jou helpen de mogelijkheden en capaciteiten van robots te begrijpen.

Consumentenrobots en huishoudrobots

In de jaren ’80 was de visie: we hebben huishoudrobots in huis, waaronder dweilrobots, stofzuigers, glasreinigers, zwembadreinigers en grasmaaiers. Deze robots zijn gemaakt om ons leven gemakkelijker te maken door huishoudelijke taken voor ons uit te voeren. Hieronder vallen ook sommige humanoïde robots omdat ze niet alleen voor vermaak bestemd zijn, maar ook om in onze plaats rond het huis te werken. Voorbeelden van huishoudrobots zijn:

Ubtech Lynx

Een van de bekendste humanoïde robots is de Ubtech Lynx robot die is uitgerust met Amazon Alexa. Alexa is een virtuele spraakassistent gemaakt door het bedrijf Amazon. Met Alexa kunnen slimme gadgets worden bediend met natuurlijke taal. Je kunt ook kleine gesprekken voeren en chatten over het weer, nieuws en recepten. Ubtech Lynx is een humanoïde robot met een ingebouwd spraakassistentiesysteem. De robot maakt gebruik van gezichtsherkenning om mensen te herkennen en ze bij hun naam te noemen. Hij kan ook instructies geven voor het beoefenen van yoga en sommige sportactiviteiten. De robot kan onze agenda beheren en ons eraan herinneren om deel te nemen aan een teamvergadering of om belangrijke e-mails te beantwoorden.

Zwembadrobots

Eigenaars van zwembaden weten dat het reinigen van zwembaden een activiteit kan zijn die de hele dag in beslag neemt, aangezien het zwembad zich meestal buiten het huis bevindt en blootgesteld is aan weersveranderingen. Er zijn verschillende handmatige apparaten om het zwembad schoon te maken als goedkopere optie (borstels), maar een tijd- en energiebesparende oplossing is de automatische zwembadreiniger. De zwembadrobot gaat onder water en gebruikt zijn rupsonderstel om langs de bodem en de wanden van het zwembad te lopen en het hele gebied schoon te maken met behulp van enkele sensoren en borstels.

Voorbeeld

Robotstofzuiger

Robotstofzuigers hebben sensoren, lasers, een internetverbinding en een ingebouwde computer. De robotstofzuigers van vandaag zijn autonome machines - meestal hebben ze geen menselijke supervisie of instructies nodig om het huis schoon te maken. Ze kunnen ook zichzelf opladen als de batterij bijna leeg is. Een slimme robotstofzuiger verkent eerst ons huis en creëert automatisch de plattegrond in zijn ingebouwde computer. Vanaf dat moment onthoudt hij altijd wanneer hij verschillende delen van het huis heeft schoongemaakt. In vergelijking met traditionele stofzuigers hebben robotstofzuigers verschillende voordelen: ze werken autonoom, ze kunnen onder meubels, ze hebben minder plaats nodig voor opslag en ze staan ook voor een trendy en slimme levensstijl. Tegenwoordig zijn robotstofzuigers bijna even duur als een stofzuiger uit de middenklasse (vanaf ca. 200 EUR).

Sociale robotica

Sociale robots zijn gemaakt om met ons te communiceren en ons te vermaken. Ze lijken gedeeltelijk of geheel op mensen, wat betekent dat deze robots meestal humanoïden zijn. Sociale robots kunnen simpelweg één enkel beeldscherm zijn met ogen en een mond die een menselijk gezicht nabootsen. Geavanceerde sociale humanoïden hebben een gelijkaardig lichaam en ongeveer dezelfde mimiek en uitdrukkingen als mensen. In beperkte mate zijn humanoïden ook in staat menselijk sociaal gedrag te herkennen en te analyseren en dienovereenkomstig te reageren door gebruik te maken van computervisie, spraakherkenning en -synthese, en natuurlijke taalverwerkingstechnieken. Sociale robots zijn soms bedekt met een elastisch oppervlak dat lijkt op de menselijke huid, terwijl ze in andere gevallen een plastic deklaag hebben. Onder het oppervlak bevinden zich vele elementen, waaronder servomotoren die de onderdelen van de robot bewegen, zoals eerder besproken.

Let op: alle sociale robots, zelfs die met een perfect menselijk uitziend voorkomen en gedrag, zijn nog een miljoen lichtjaren verwijderd zijn van algemene artificiële intelligentie (algemene AI). Algemene AI betekent dat een machine met complexe en geavanceerde algoritmen:

• Kan doen alsof hij een natuurlijke intelligentie heeft

• beslissingen kan nemen in overeenstemming met de omgeving

• zich kan aanpassen aan een nieuwe omgeving als die verandert

Het soort intelligente, denkende en voelende robots dat in sciencefictionfilms te zien is, bestaat niet.. Met de huidige technologieën is het niet mogelijk om een dergelijke intelligentie te creëren, ook al ziet een bestaande robot er soms heel slim uit.

Gezondheidszorg (medische robots)

Helpende robots

Robots zijn ook aanwezig in ziekenhuizen en ondersteunen medische voorzieningen op verschillende manieren. In sommige moderne ziekenhuizen vinden we humanoïden als sociale robots, of ze doen zelfs enkele van de repetitieve taken die gewoonlijk door verpleegkundigen worden uitgevoerd. Daarnaast voeren andere soorten robots functionele taken uit in de chirurgie, waarbij ze de artsen helpen om de grootst mogelijke precisie te bereiken.

In kritieke situaties kunnen robotverpleegkundigen mensen beschermen tegen virussen en infecties. Ze zijn ook handig wanneer de behoefte aan arbeidskrachten sterk toeneemt, zoals bij een pandemie. Robots kunnen hele ziekenhuizen, afdelingen en kamers waar besmette patiënten herstellen, schoonmaken. Dit is zeer belangrijk omdat verpleegkundigen zich zo kunnen concentreren op hun belangrijke taken met patiënten. Robots kunnen ook veilig binnenkomende patiënten screenen op infectie en degenen met virale symptomen naar een aparte ruimte leiden waar artsen hen veilig kunnen zien.

Chirurgische robots

Chirurgische robots verschenen in het midden van de jaren 1980. Ze worden gebruikt bij operaties zoals cardiologie, gynaecologie, urologie en thoraxchirurgie, die meestal minimaal invasieve technologie vereisen, wat betekent dat er slechts kleine incisies in het menselijk lichaam worden gemaakt om de chirurgische ingrepen te kunnen uitvoeren. Met behulp van robots kunnen operaties via deze kleine incisies met grote precisie worden uitgevoerd, wat het risico op infecties beperkt. Deze werkwijze blijkt ook minder vermoeiend voor de arts omdat deze de operatie zittend kan uitvoeren. Het is dus niet meer nodig om gedurende het hele proces in dezelfde houding naast de patiënt rechtop te blijven staan.

Deze medische robots zijn niet humanoïde; hun uiterlijk lijkt meer op dat van industriële robots. Chirurgische robots hebben een mechanisch lichaam dat is uitgebreid met robotarmen die door de artsen worden bestuurd. De robotarmen zijn voorzien van endoscopen (een lange, dunne, flexibele buis met een camera en een lichtbron) die de chirurg een beeld met hoge resolutie op de console tonen.

De structuur van de machine brengt ook enkele nadelen met zich mee. Eerst en vooral is er de hoge kostprijs. Gezien de zeer hoge kwaliteitsnormen, zijn deze robots extreem duur. Aangezien artsen de patiënt niet aanraken, het is immers de robot die fysiek contact heeft met het lichaam, is er bovendien geen haptische feedback. In veel gevallen staan verpleegkundigen tijdens de operatie naast de patiënt om toezicht te houden op de patiënt en de robot. De belangrijkste ‘actor’, de chirurg, bestuurt de machine een eindje verderop. Dit betekent dat artsen moeten leren hoe ze deze machines moeten bedienen, zelfs als ze al weten hoe ze een welbepaalde operatie moeten uitvoeren.

Robotprothesen

Robotprothesen worden bestuurd door een integratie op hoog niveau van machine en mens. In dit geval wordt de interactie tussen mens en robot voornamelijk gerealiseerd door de kleine bewegingen van spieren. Afhankelijk van de technologie worden deze spierbewegingen gedetecteerd met elektrische of druksensoren (niet-invasief of invasief), en de prothese beweegt dienovereenkomstig. Geavanceerde signaalverwerking en AI-technologieën helpen bij de ‘vertaling’ van de spiersignalen naar de beweging van het robotbeen of de robotarm. Het ‘brein’ (de ingebedde computer) van deze robotprothesen moet klein, licht en energie-efficiënt zijn om het dragen ervan gedurende langere tijd zo comfortabel mogelijk te maken, wat de complexiteit van de toegepaste technologieën beperkt.

Autonome voertuigen

Autonome robotvoertuigen kunnen rijden zonder enige menselijke interactie. Het onderzoeksdomein dat het meeste aandacht krijgt, is dat van de zelfrijdende auto’s. Tijdens het rijden analyseert de boordcomputer de omgeving met geavanceerde artificiële intelligentie (AI)-methoden op basis van de gegevens die worden ontvangen van de vele sensoren van het voertuig. Het proces van de ontwikkeling van zelfrijdende auto's is in de jaren negentig begonnen.

Door de Society of Automotive Engineers (SAE) worden verschillende niveaus van automatisering van voertuigen gedefinieerd:

• Niveau 0: dit zijn geen auto's uit de toekomst maar uit het heden! Niveau 0 betekent dat de automatisering van het voertuig beperkt is tot waarschuwingen en onmiddellijke hulp indien nodig. Dergelijke functies zijn onder meer de noodrem en waarschuwingen voor dode hoeken en het onbedoeld verlaten van de rijstrook.

• Niveau 1: de auto wordt bestuurd door een mens en de bestuurder wordt bijgestaan door automatiseringsondersteuning - in dit geval stuurwiel- en acceleratieondersteuning. Adaptieve cruise control en lane assist zijn voorbeelden van dergelijke functies. Adaptieve cruise control betekent dat de bestuurder een snelheid instelt en dat de auto een veilige afstand tot auto's bewaart, door af te remmen en weer te versnellen als dat nodig is. Lane assist stuurt de auto terug naar het midden van de rijstrook als de auto de rijstrook dreigt te verlaten zonder de richtingaanwijzers te gebruiken. Op niveau 1 is slechts één functie geautomatiseerd.

• Niveau2: dit is bijna hetzelfde als niveau 1, maar er zijn meerdere functionaliteiten geautomatiseerd. Sommige oplossingen lijken misschien een hoger automatiseringsniveau te hebben, maar dit is het niveau dat we op het moment van schrijven (begin 2021) op de weg kunnen aantreffen. Veel grote bedrijven hebben uitstekende oplossingen op dit niveau, zoals Tesla Autopilot, Mercedes-Benz Drive Pilot, Nissan ProPilot Assist 2 en de gespecialiseerde oplossing van Volvo.

• Niveau 3: op dit niveau kunnen sturen, optrekken en remmen worden geregeld door het automatiseringssysteem van de auto. Het aandrijfsysteem van de auto controleert de omgeving en neemt dienovereenkomstig maatregelen. De menselijke bestuurder moet nog steeds een de weg in het oog houden en klaar staan om zo nodig de controle weer over te nemen. Deze functies kunnen alleen worden gebruikt als het AI-algoritme het veilig acht om de besturing over te nemen. Eén benadering om automatisering op niveau 3 in te voeren, is de AI de auto alleen te laten besturen bij langzaam verkeer, zoals in files, om de cognitieve stress van de bestuurder te verminderen en hem zo te helpen ontspannen. We zijn dicht bij voertuigen van niveau 3, dus het is mogelijk dat je, wanneer je dit leest, al in zo'n auto rijdt.

• Niveau 4: Het volledige rijproces wordt overgenomen door het besturingssysteem van de auto. Het systeem kan complexere situaties analyseren, zoals wanneer er plotseling voorwerpen op de weg opduiken, en kan met die situaties omgaan. Dit betekent dat de bestuurder zich kan ontspannen en zich met andere activiteiten kan bezighouden, zoals e-mails schrijven of een boek lezen, vooral dan op snelwegen met gecontroleerde toegang. Op niveau 4 kan de bestuurder nog steeds de besturing overnemen als hij of zij dat wil. De testauto van Waymo is een voorbeeld van dit niveau.

• Niveau 5: dit niveau is het einddoel van autonoom rijden. De auto is klaar om zichzelf te besturen zonder enige menselijke tussenkomst. Het niveau van automatisering is gemaximaliseerd. Er zijn geen stuur, pedalen of remmen meer. Het voertuig kan in alle omstandigheden de beste en veiligste beslissing nemen. Het kan verkeersborden herkennen, voetgangers detecteren, het gedrag van andere voertuigen op de weg voorspellen en botsingen vermijden, en zelfs in de meest extreme omstandigheden kan het een gevaarlijke situatie vermijden.

Kortom, de niveaus 0, 1 en 2 vereisen dat de mens alert is om de omgeving te controleren en het voertuig te besturen. Geautomatiseerde ondersteuning wordt gegeven door het zelfbesturingssysteem van het voertuig, maar voortdurend toezicht van een mens is vereist. Niveaus 3, 4 en 5 vormen een nieuw tijdperk van automatisering, dat een ware revolutie in de robotica is en een aanzienlijk effect op de samenleving zal hebben. Op niveau 4 moet de bestuurder waar nodig ingrijpen, maar in principe wordt het voertuig autonoom bestuurd. De grootste verandering in de automobielontwikkeling begint bij niveau 4, waar de bestuurder niet meer nodig is om de auto te besturen. Elke dag staan we een stapje dichter bij de introductie van dit niveau op de openbare weg!

Productie (industriële robots)

Industriële robots werken meestal in de productie. Ze kunnen 24/7 werken en geprogrammeerde werkzaamheden verrichten die meestal ononderbroken, terugkerend en eentonig zijn. Industriële robots bestaan uit twee hoofdonderdelen: het lichaam, dat de controle-eenheid is, en de arm of de armen van de robot voor de werkzaamheden die fijne motoriek vereisen. Industriële robots kunnen door mensen of computers worden bediend. De taak van de controle-eenheid is de arm instructies te geven op basis van de commando’s van de operator of van een computertoepassing. De robotarm, ook wel een manipulator genoemd, kan een enorme hoeveelheid kracht genereren. Ook kunnen industriële robots worden uitgerust met sensoren, zodat de status en parameters van de omgeving kunnen worden nagegaan. Op basis van die datapunten kunnen fouten in de productie in een vroeg stadium worden opgespoord en kan er een onderhoud worden gepland voordat de robot stopt met werken. Industriële robots maken een wezenlijk deel uit van onze samenleving omdat de meeste elektronische toestellen door dit type robot worden gebouwd.

Er bestaan verschillende soorten industriële robots. Ze kunnen worden onderverdeeld volgens hun uitzicht en gebruikswijze:

Gelede robots worden vaak gebruikt in productie. Meestal is dit een robotarm met twee of meer roterende gewrichten die ook wel ‘assen’ genoemd worden. Deze assen zijn geordend in een keten zodat ze het volgende gewricht langs de robotarm kunnen ondersteunen. In dit geval zit het lichaam van de robot vast aan de grond, aan de muur of aan het plafond, en is het eerste gewricht meestal een deel van het lichaam. Daarop volgen, afhankelijk van het doel van de robot, de andere gewrichten.

Robots met 6 assen kunnen een breed scala aan bewegingen uitvoeren, die op verschillende taken binnen een bepaalde bedrijfstak kunnen worden toegepast. In dit geval kan de robot op zes verschillende assen roteren. Zo doet de eerste as, die zich aan de basis van de robot bevindt, de robot rechts en links draaien. De tweede as bevindt zich boven de eerste en doet de robot voor- en achterwaarts bewegen. De derde as helpt de robot achter het lichaam van de robot te draaien, en met assen 4 en 5 kan de robot kleinere bewegingen op het einde van de robotarm maken. As 6 wordt ook de pols van de robot genoemd en draait 360 graden in beide richtingen.

SCARA (Selective Compliance Articulated Robot Arm)-robots worden vooral gebruikt voor kleinere pick & place-handelingen. Zij hebben verschillende vrijheidsgraden, maar meestal op hetzelfde plat vlak. SCARA werkt meestal met 3 assen, maar er zijn ook modellen met 4 en 6 assen. SCARA werkt snel en heeft een ongelofelijke acceleratie. Op het einde van zijn bewegingen stopt de robot op een welbepaalde positie om de voorwerpen op te nemen en neer te zetten (‘pick and place’). Zo’n robotarm kan accuraat ongeveer 120 elementen per minuut opnemen en neerzetten, al kan deze waarde schommelen naargelang het toepassingsscenario.

Parallelle of deltarobots, door hun uitzicht ook wel spinnen genoemd, hebben drie armen die parallel werken onder en verbonden met het lichaam van de robot. Het lichaam van de robot wordt boven de werkplaats gemonteerd. Delta’s worden, net zoals SCARA robots, ook gebruikt voor ‘pick & place’-operaties.

Cartesische robots of lineaire robots hebben rechthoekige armen die langsheen de drie hoofdassen van het Cartesische coördinatenstelsel bewegen. De manipulator van de robot is een overheadsysteem waarmee de robot langs de assen beweegt doorheen een grote werkplaats, ook het werkbereik genoemd. Deze robot wordt gebruikt voor pick & place-toepassingen en kan grote en zware elementen zoals volle dozen of metalen onderdelen aan. Hij is makkelijk en zeer configureerbaar voor vele taken.

Cylindrische robots hebben een rotatieas aan de basis. De volgende motor bepaalt de hoogte van de arm en het bereik van de arm wordt ingesteld door een derde motor. Cylindrische robots hebben meestal een compact ontwerp, waardoor ze kunnen worden gebruikt voor coating, tending, puntlassen en assemblage.

Polaire robots worden ook sferische robots genoemd. De basis van de robot bevindt zich in het midden van een ‘sfeer’ en de arm kan elk ‘polair’ coördinaat bereiken door langs twee assen te roteren, en door de arm uit te strekken. Polaire robots worden bijvoorbeeld gebruikt voor spuitgieten of lassen.

Collaboratieve robots (cobots) zijn mensen en machines die samenwerken. Collaboratieve robots overbruggen de kloof, aangezien cobots en mensen veilig in dezelfde werkomgeving kunnen samenwerken. Cobots zijn een uitvinding van J. Edward Colgate en chael Peshkin uit 1996 en waren een ‘een toestel en een methode voor rechtstreekse fysieke interactie tussen een persoon en een computergestuurde manipulator.’

Al deze soorten industriële robots bieden een geweldige hulp bij de productie. Zij kunnen mensen vervangen bij het uitvoeren van repetitieve en misschien wel gevaarlijke handelingendie te monotoon en vermoeiend zouden worden. Bovendien presteren deze robots veel meer dan mensen. Zij werken met perfectie, precisie en kwaliteit, en in veel gevallen zijn de hoeveelheden automatisch meetbaar. Aangezien industriële machines 24/7 werken, kan de productiviteit gemaximaliseerd worden.

Gezien de kostprijs van een industriële robot, is er bij de aankoop ervan, een investering nodig. Ook zijn er bepaalde onderhouds- en operationele kosten. Als je deze drie soorten uitgaven samentelt, is het meestal nog altijd goedkoper voor een productiebedrijf om doorheen het hele proces met robots te werken in plaats van met menselijke arbeidskrachten. Bovendien kunnen deze industriële robots vele taken aan zodat mensen kunnen worden ingezet in domeinen waar zij voor het bedrijf een grotere meerwaarde kunnen betekenen. Het bedrijf heeft mensen nodig die kunnen bijdragen tot het productieproces en om de machines te bedienen en te onderhouden, om het overzicht te bewaren op processen en subprocessen, om tussen te komen bij inefficiënte operaties, om prestaties te rapporteren en om de bedrijfscontinuïteit te garanderen.

Landbouwrobots

Industriële robots die op of over velden en boerderijen werken, noemen we landbouwrobots. Deze robots ondersteunen de voedselproductie in de landbouw. Er zijn verschillende soorten, maar de populairste zijn wellicht de oogstrobots. Landbouwrobots voeren repetitieve en eentonige taken uit, net zoals industriële robots. De twee hoofdtaken van oogstrobots zijn opnemen en neerzetten. Functies die we vaak aantreffen bij andere landbouwrobots zijn zaaien, onkruid verwijderen, snoeien, fenotypering en uitdunnen. Deze taken zijn veel moeilijker dan ze eruitzien.

Bij een eenvoudige plukhandeling moet met behulp van een camera gekeken worden waar de te oogsten plant (fruit of groente, bijvoorbeeld) precies staat. Ook moet de robot nagaan of de plant voldoende rijp is om te worden geoogst. De robotarm moet aandachtig zijn tijdens het oogsten om het gewas geen schade toe te brengen. Daarenboven moeten robots met uiteenlopende weersomstandigheden om kunnen. Ze moeten mobiel zijn om over modderige grond te bewegen of om voorzichtig gewassen op te nemen, ook wanneer er veel wind is. Ze moeten weerstand bieden tegen warm of koud weer en tegen UV-stralen. Sommige robots zijn uitgerust met zonnepanelen die ze helpen 100% ecologisch te werken zonder enige vervuilende uitstoot. Robotica in de landbouw kunne een revolutie ontkennen die kan helpen tegen wereldwijde voedselverspilling.

Voorbeeld

Robots voor de groentepluk

Boerderijrobots maken gebruik van geavanceerde technologie om groente te plukken op het veld of in de serre. Robots gebruiken een complex algoritme om na te gaan of de groente rijp genoeg is om te worden geoogst. Dat wordt bepaald met behulp van een camera en een LED-lichtsysteem om eerst de juiste plaats te scannen. Algoritmen analyseren de kleuren van de groente om te bepalen of deze rijp genoeg is. Vervolgens moet de robot de exacte plaats van de groente op de plant bepalen om de juiste bewegingen te kunnen maken om de groente met een klein mes te snijden. Het einde van het proces is het gewas in een assemblagemand te leggen. Aangezien zelfs dezelfde plant verschillende groentevormen en -afmetingen kan hebben, vereist dit proces geavanceerde AI-technologieën vergelijkbaar met die welke worden gebruikt in zelfrijdende auto's.

Wiedende robots

Verscheidene robots op de markt kunnen grote gebieden wieden. Menselijke tussenkomst blijft beperkt tot het instellen van het programma op de robot, die vervolgens autonoom alle onkruidverdelgingswerkzaamheden op het veld uitvoert. Onkruid wiedende robots zijn uitgerust met een GPS-sensor om de exacte locatie van de machine te bepalen en met camera's om de locatie van groenten te detecteren en groenten van onkruid te onderscheiden. Zodra het onkruid is geïdentificeerd, snijdt de wiedrobot het in stukken. Tegenwoordig zijn wiedende robots milieuvriendelijk en werken ze voor 100% op elektriciteit.

Andere robots in de landbouw

Het zaaien van zaad op grote oppervlakten is een echt uitdagende taak. Landbouwrobots zijn een grote hulp om de manuele inspanningen ook in dit proces te vervangen. Het proces werkt door een voertuig over de velden te laten rijden dat de zaden op de grond zaait, terwijl het indien nodig ook onkruid kan wieden. Er bestaan al oplossingen die bijvoorbeeld tot 20 hectare per seizoen kunnen wieden. Andere landbouwrobots zijn bijvoorbeeld maai-, sproei-, pel-, schoonmaak-, sorteer- en verpakkingsrobots.

Er is een reële behoefte aan robots in de landbouw. Manueel werk is niet erg in trek bij de jongere generatie, die zich meestal meer richt op kantoorwerk en meer flexibiliteit en onafhankelijkheid wil. Dit is niet verenigbaar met handenarbeid op het veld, waar de natuur de omstandigheden dicteert en werknemers zich moeten aanpassen. De aanwezigheid van landbouwrobots kan helpen om in de grote behoefte van landbouwers op het veld te voorzien. Landbouwrobots zijn zonder enige twijfel even hard nodig als industriële robots.

Militaire robots

Een van de meest futuristische onderdelen van militaire technologie is robotica. Militaire robots worden gebruikt om militaire taken uit te voeren, die kunnen worden geclassificeerd als preventie of interventie. zijn bestemd voor preventie. Deze robots zijn over het algemeen klein en licht van gewicht met een laag energieverbruik en zij kunnen worden gebruikt om mensen te vervangen in uiterst gevaarlijke situaties. Zij beschikken meestal over een camera met hoge resolutie en een robotarm die door de mens nauwkeurig kan worden bestuurd.

Nog een andere militaire toepassing zijn drones. Deze drones zijn halfautomatisch - wanneer zij van A naar B gaan, wordt de machine door computerprogramma's bestuurd.-. Wanneer de drone in de gevechtszone aankomt, neemt een mens of een groep mensen de controle over.

Reddingsrobots

Reddingsrobots worden gemaakt om levens te redden in extreme situaties en rampen. Zij worden ingezet in gebieden waar menselijk ingrijpen gevaarlijk of onmogelijk is zoals bij aardbevingen, overstromingen, orkanen of brandgevaarlijke gebieden. Reddingsrobots kunnen noodgebieden binnengaan en op zoek gaan naar mensen in nood. Robots kunnen het reddingsteam de exacte locatie van een ingesloten of vermist persoon aangeven. Verscheidene robots kunnen ook medicijnen vervoeren als de situatie dat vereist.

Reddingsrobots zijn een belangrijke hulp voor reddingsteams. Het team kan verder weg blijven van de gevaarlijke situatie en zich met de robots richten op grotere gebieden. Robots zijn vervangbaar, bestand tegen zware weersomstandigheden, raken niet gewond zoals mensen, hebben niet veel tijd nodig om uit te rusten (ze moeten enkel worden opgeladen) en leveren constante prestaties.

Reddingsrobots te land

Het type hangt af van het scenario. Het reddingsteam gebruikt kleine, op afstand bestuurde robots als het noodgebied klein is, en ze gebruiken robuuste machines om rampgebieden te verkennen waar puin moet worden geruimd. Robots kunnen zelfs naar gevaarlijke plaatsen met een hoog stralingsniveau gaan om de straling te meten en het puin te ruimen.

Reddingsrobots in het water

Ook redding in water is mogelijk met robots. De robot wordt door het water genavigeerd, waarop een drenkeling hem kan vastgrijpen en terug naar het land worden getrokken. De machine wordt vanaf het land op afstand bestuurd door het reddingsteam. Dit levensreddende proces kan worden geautomatiseerd door de menselijke besturing te vervangen door een computer met geavanceerde AI-technologieën. In dat geval moet de robot beschikken over sensoren die helpen bij het detecteren van mensen en obstakels (zoals boten en veerboten) in het water. Hierdoor zou de robot automatisch kunnen vertragen als er een mens wordt aangetroffen en ook andere objecten kunnen ontwijken, dit alles zonder enige menselijke tussenkomst.

Reddingsrobots vanuit de lucht

Robothulp vanuit de lucht is ook mogelijk. In dit geval worden drones ingezet om levens te redden. Verschillende drones worden gebruikt bij reddingen in de bergen, maar ze zijn ook een grote hulp bij verkenningen boven water. Drones kunnen ook worden gebruikt om noodgebieden te verkennen en kunnen gewicht op hun lichaam dragen om medische voorraden of reddingsvesten te vervoeren. De drone heeft een afstandsbediening met daar bovenop een scherm dat door mensen wordt bediend. In tegenstelling tot een reddingsvliegtuig kunnen drones gemakkelijk navigeren in nauwe gebieden, zoals bossen of ravijnen, en zijn ze in staat dichter bij de grond te komen.

Verkenningsrobots

Robots kunnen ook worden gebruikt voor verkennings- en observatiedoeleinden. Een belangrijk toepassingsgebied is de verkenning van de ruimte. De redenen om robots in plaats van mensen te sturen zijn vergelijkbaar met reddingsoperaties: deze robots zijn vervangbaar en kunnen op verschillende manieren beter presteren dan mensen (ze verdragen extreme weersomstandigheden en hoge stralingsniveaus en ze kunnen taken uitvoeren die voor mensen gevaarlijk of onmogelijk zouden zijn). Onderzoekers werken aan robots voor observatiedoeleinden, en ook aan humanoïden om in de toekomst astronauten te vervangen.

Observatierobots verzamelen een enorme hoeveelheid gegevens in de vorm van metingen, foto's en video's. Deze robots kunnen ook monsters naar de aarde brengen, zoals rotsen, stof of andere materialen die in de ruimte worden aangetroffen. Ruimterobots moeten zo licht mogelijk zijn om de hoeveelheid energie die nodig is om ze naar de ruimte te vervoeren, tot een minimum te beperken. In de ruimte doet gewicht er niet toe vanwege de nulzwaartekracht. Enorme robots kunnen op het oppervlak van andere planeten werken met minder energie dan ze op aarde nodig zouden hebben. Toch is het erg duur om elke gram naar de ruimte te brengen.

Voorbeeld

Mars Exploration Rovers (MER’s)

De Mars Exploration Rovers (MER's) zijn waarschijnlijk de meest gekende ruimterobots. De eerste, Sojourner genaamd, werd gelanceerd in 1997. Daarna volgden Spirit en Opportunity in 2003, en ongeveer een half jaar en 100 miljoen kilometer later landden beide met succes op Mars. De vierde MER, Curiosity, werd in 2011 gelanceerd en heeft volgens de NASA de volgende wetenschappelijke doelstellingen:

• Bepalen of er ooit leven op Mars is ontstaan

• Het klimaat van Mars karakteriseren

• De geologie van Mars karakteriseren

• Voorbereiden op menselijke exploratie

(NASA)

Deze robots zijn briljante voorbeelden van techniek en wetenschap. Er zijn zoveel taken die een dergelijke robot moet vervullen, zoals landen, navigeren, zich aanpassen aan de omgeving, moeilijk begaanbaar terrein doorkruisen en communiceren in de ruimte. Verder moeten ze bestand zijn tegen extreme koude en hitte, een robuust aandrijfsysteem en een laag energieverbruik hebben, en zonnepanelen gebruiken als energievoorziening - en daarnaast nog aan vele andere uitdagingen voldoen. Bovendien kost een defect enorm veel geld. Gelukkig hebben alle MER's hun oorspronkelijke missiedoelstellingen gehaald. hebben respectievelijk meer dan zes en 14 ‘aardjaren’ op Mars doorgebracht, en Curiosity is op het moment van schrijven (december 2020) nog steeds actief.

Micro-rovers

Micro-rovers zijn een goed voorbeeld van lichtgewicht robots die worden gebruikt om de ruimte te verkennen.

Een micro-rover weegt ongeveer twee kilo en is zo groot als een middelgroot boek. Deze kleine robot is ontworpen om geochemische gegevens te verzamelen om het oppervlak van planeten te verkennen. De rover is uitgerust met een piepkleine camera waarmee hij gegevens kan verzenden en het oppervlak visueel kan analyseren om te bepalen of het om rots, stof of zand gaat. Wat de structuur van de machine betreft, is er geen batterij op geplaatst om gewicht te besparen - twee draden zorgen voor de stroomvoorziening vanuit een grotere machine.

Humanoïde robots

Humanoïde robots zijn gemaakt om astronauten te helpen of te vervangen. Het doel is ze in te zetten in gevaarlijke situaties. Humanoïde astronauten hebben klimprogramma's, kunnen leuningen gebruiken, kunnen zonder zuurstof buiten het ruimtestation werken en kunnen taken uitvoeren die door de bemanning worden gegeven. Aangezien de ruimte een eenzame plaats kan zijn, geven de bemanningsleden wellicht de voorkeur aan machines die meer op een mens lijken en als een extra lid van de bemanning overkomen.