DOOR: JASON WALKER
Wat is autonomie? Voor mensen is autonomie wat ons in staat stelt om taken zoals lopen, praten, zwaaien, deuren openen, op knoppen drukken, en gloeilampen vervangen, uit te voeren. Bij robots is autonomie niet anders.
Autonome robots kunnen net als mensen ook hun eigen beslissingen nemen en dienovereenkomstig een actie uitvoeren. Een werkelijk autonome robot is een robot die zijn omgeving kan waarnemen, beslissingen kan nemen op basis van wat hij waarneemt en/of is geprogrammeerd om te herkennen en vervolgens een beweging of manipulatie kan uitvoeren binnen die omgeving. Met betrekking tot robotmobiliteit, bijvoorbeeld, omvatten deze op beslissingen gebaseerde acties basistaken zoals starten, stoppen, en maneuvreren rond obstakels die hen in de weg staan, maar zijn daar niet toe beperkt.
Laten we, voordat we bespreken wat een robot werkelijk autonoom maakt, een van de meest voorkomende misvattingen over mobiele robots van vandaag bespreken.
Wat zijn autonome robots?
Werkelijk autonome robots zijn intelligente machines die zelfstandig taken kunnen uitvoeren en in een omgeving kunnen opereren, zonder menselijke controle of tussenkomst. Dit niveau van autonomie geeft het personeel de mogelijkheid om saaie, gevaarlijke, of vuile taken aan de robot te delegeren, zodat mensen meer tijd kunnen besteden aan de interessante, innemende, en waardevolle onderdelen van hun werk.
In de afgelopen 15-20 jaar heeft het populaire gebruik van robotica grotendeels betrekking gehad op op afstand bediende mobiele robots uitgerust met camera’s die worden gebruikt om iets buiten bereik in het oog te krijgen of voor extreem eenvoudige industriële of magazijntoepassingen. Bijvoorbeeld, naast automatisch geleide voertuigen (AGV’s) die worden gebruikt om materialen in fabrieken en magazijnen te verplaatsen, worden vliegende robots (ofwel drones) gebruikt voor rampenbestrijding, en worden onderwaterrobots gebruikt om scheepswrakken op te sporen en te ontdekken in de diepste diepten van onze oceanen. Hoewel dit gebruik van robots door de jaren heen ongelofelijk effectief is gebleken, vertegenwoordigen deze voorbeelden bij lange na niet de aanwendingen van werkelijk autonome robots.
De term ‘robot’ is door de jaren heen herhaaldelijk gebruikt door bedrijven die willen dat hun klanten denken dat hun product een soort geavanceerde kunstmatige intelligentie (AI) is. Bovendien is de echte definitie van een autonome robot ook te vereenvoudigd en vaak door elkaar gebruikt met wat neerkomt op voorgeprogrammeerde machines—om nog maar te zwijgen van geautomatiseerde aandrijvingsmechanismes ofwel actuatoren als robotarmen of bewegingscontrolesystemen.
Het slechtste voorbeeld van een (niet werkelijk) autonome robot
Heel vaak worden de klassieke industriële machines die je in een assemblagelijn van een autofabrikant ziet verkeerd aangeduid als robots. Hoewel het verbazingwekkende technische hoogstandjes zijn, zijn het helemaal geen robots maar eerder freesmachines die werken met numerieke computerbesturing (CNC ofwel computer numerical controls).
In tegenstelling tot een werkelijk autonome robot zijn deze industriële machines voorgeprogrammeerd om een zich herhalende beweging uit te voeren. Ze zijn niet in staat om te reageren. Wat zou er bijvoorbeeld gebeuren als een van deze zogenaamde robots die verantwoordelijk is voor het installeren van reservebanden in de kofferbak van een auto een willekeurige toestand zou tegenkomen waarin de kofferbak gesloten was. Zou de ‘robot’ weten dat hij de band niet zou moeten installeren? Waarschijnlijk niet. In plaats daarvan zou deze machine zijn geprogrammeerde taak blijven uitvoeren en hoogstwaarschijnlijk de band dwars door het kofferdeksel rammen. Als deze machine werkelijk een autonome robot was, zou hij weten dat hij de band niet zou moeten installeren op basis van de informatie die hij had verzameld door de toestand waar te nemen en te weten dat de kofferbak niet echt open was.
Waarom de Roomba een werkelijk autonome robot is
Om autonome mobiele robots volledig te begrijpen, helpt het om ze in actie te zien. En een van de meest bekende en misschien wel meest productieve werkelijk autonome robots die momenteel op de markt zijn, is de Roomba. Hoewel de Roomba een consumentenproduct is, vertalen zijn mogelijkheden en functionaliteit zich naar het magazijn en de industriële ruimte, eigenschappen die AMR’s een veel breder toegankelijke technologie hebben gemaakt.
De Roomba kan beslissingen maken en handelen op basis van wat hij in zijn omgeving waarneemt. Hij kan in een kamer worden geplaatst, alleen gelaten, en hij zal zijn werk doen zonder enige hulp of toezicht van een persoon.
Een set sensoren stelt de Roomba in staat om zijn omgeving waar te nemen, op basis van deze waarnemingen een actie te bepalen, en vervolgens de juiste actie te ondernemen. Dezelfde concepten zijn van toepassing op magazijnrobots: als een AMR een obstakel tegenkomt (zoals een pallet) terwijl hij bepaalde taken op de magazijnvloer uitvoert, navigeert hij om het probleem heen en gaat hij verder zonder menselijke tussenkomst.
Eenvoudig gezegd, een autonome robot is er een die zelf beslist welke actie hij moet ondernemen op basis van informatie die hij heeft waargenomen. Als u meer wilt weten over like autonome robots of hun eindeloze mogelijke toepassingen, neem dan vandaag nog contact met ons op. Als u niet zeker weet hoe een autonome mobiele robot u zou kunnen helpen, bekijk dan hier 8 geweldige voorbeelden.
Acht toepassingen van autonome robots
- AMR’s voor de logistiek
Hoewel de mogelijkheden van AMR’s blijven toenemen, is de meest elementaire en meest ruim gebruikte toepassing voor deze machines materiaaltransport. AMR’s kunnen bestellingen ontelbare keren per dag vervoeren door een magazijn of door een verzendfaciliteit. Transport is arbeidsintensief werk en het gebruik van robots voor deze taak is een van de makkelijkste manieren om menselijke werknemers vrij te maken voor belangrijkere taken zonder de werkstromen te verstoren.
- AMR’s voor de e-commerce
AMR’s voor e-commercetoepassingen kunnen in vele gedaanten voorkomen, van het verplaatsen van karren tot mobiele manipulatie en meer. Omdat AMR-platforms meerdere accessoires kunnen bevatten, maakt hun flexibiliteit ze ideaal voor een aantal toepassingen, zelfs binnen specifieke toepassingen zoals transport en sortering.
Tegenwoordig zien we dat AMR’s worden gebruikt in taken zoals:
- Orderfulfilment
- Retourafhandeling
- Grondstoffen transport en sortering
- Pakketsortering
- Voorraadbeheer
- AMR’s voor opslagactiviteiten
Magazijnen en distributie centra zijn tegenwoordig enorm groot, waarvan sommige meer dan 100.000 vierkante meter beslaan. Wanneer AMR’s worden gebruikt in magazijntoepassingen zijn ze het meest geschikt om zwaar te tillen en goederen door de ruimte te vervoeren. Door AMR’s toe te wijzen aan elementaire magazijnactiviteiten wordt de tijd die werknemers besteden aan het reizen door een magazijn verminderd, en kunnen ze werken aan taken met meer toegevoegde waarde.
Een kenmerk van AMR’s is hun vermogen om te ‘zien’ en zich te lokaliseren in open ruimtes. AMR’s gebruiken lasers om hun omgeving te scannen, en hun ingebedde systemen analyseren de sensorgegevens, waardoor ze obstakels kunnen zien en veilig kunnen navigeren. In enorm grote magazijnen ontbreken echter de muren, palen, en andere vaste kenmerken die veel AMR’s nodig hebben om effectief te navigeren. Deze omgeving vereist een AMR met een navigatiesysteem dat speciaal ontworpen is voor magazijnwerk.
Een andere belangrijke taak in opslag- en distributieactiviteiten is het palletiseren, een eentonig, alsmaar herhalend proces dat zich goed leent voor automatisering. Om deze taak te versnellen en werknemers in staat te stellen ander werk te doen, worden AMR’s nu toegepast op het palletiseren. Met AMR-platforms, hefplaten, en robotarmen, kan het palletiseren haast volledig geautomatiseerd worden. Palletiserende robots kunnen elke stap van het proces—het laden, het transporteren, en het lossen—autonoom, efficiënt, en nauwkeurig voltooien.
- AMR’s en mobiele manipulatoren voor fabricage
De veelzijdigheid van AMR’s maakt ze ideaal voor de steeds veranderende en dynamische wereld van fabricage. AMR’s die zijn ontworpen om eenvoudig te kunnen worden ingesteld en gebruikt door werknemers in bestaande fabrieken stellen bedrijven van elke omvang in staat om de mogelijkheden van AMR’s te benutten voor een eindeloze verscheidenheid aan taken.
Naast het transporteren van lopende onderdelen en afgewerkte goederen, kunnen AMR’s die zijn geïntegreerd met accessoires zoals transportbanden of robotarmen helpen bij het productieproces. AMR’s met robotarmen kunnen bijvoorbeeld producten sorteren, picken, en verpakken, met de toegevoegde mogelijkheid om dynamisch naar meerdere locaties te gaan. Statische transportbanden worden al lang gebruikt in lijnwerk, omdat ze de productie en sortering helpen versnellen. Door een transportband aan een AMR toe te voegen, kunnen de transportmogelijkheden nu flexibel en mobiel zijn. AMR’s met ingebouwde transportbanden kunnen worden aangesloten op statische transportbanden om producten effectiever door een faciliteit te verplaatsen.
AMR’s met hulpstukken die ladingen kunnen heffen en aan karren kunnen worden verbonden, stellen de robots in staat om ladingen te laden en te lossen en, in sommige gevallen, verbinding te maken met karren zonder menselijke tussenkomst. Deze combinatie van karrentransport en laden/lossen in één AMR is een vrij nieuwe mogelijkheid, maar wel eentje die meer potentiële toepassingen voor autonome robots zal opleveren.
- AMR’s voor gegevenscentra
Veilig en autonoom transport is een integraal onderdeel van de operaties in gegevenscentra en onderzoeksfaciliteiten, waardoor een nieuwe toepassing voor AMR’s is ontstaan. Autonome robots uitgerust met slotkasten en kastjes kunnen worden gebruikt om hoogwaardige materialen veilig te vervoeren en ervoor te zorgen dat het juiste bewakingsketen-protocol wordt gevolgd. Dit maakt ook directe, nauwkeurige, en makkelijk toegankelijke documentatie van het proces mogelijk.
- AMR’s in de gezondheidszorg
Naarmate het vermogen en het gebruiksgemak van AMR’s verbeteren, vinden veel industrieën innovatieve toepassingen voor robots. Tegenwoordig zien we meer autonome robots gebruikt voor een verscheidenheid aan taken in de gezondheidszorg. Ten eerste zijn AMR’s een handig hulpmiddel voor het stroomlijnen van het transport van benodigdheden en medicijnen door een zorginstelling. Dit is nog belangrijker op afdelingen voor besmettelijke ziekten omdat ze voorkomen dat verpleegkundigen regelmatig in contact komen met potentiële verontreinigingen en er toch voor zorgen dat patiënten de juiste behandeling krijgen.
Ten tweede kunnen medische AMR’s ook worden gebruikt in sanitaire voorzieningen: robots kunnen worden uitgerust met virusdodende UV-lampen of ontsmettingssprays die een kamer of ruimte moeten desinfecteren zonder mensen bloot te stellen aan mogelijke schade.
- AMR’s in de biotech
Terwijl ze worden geconfronteerd met een snelgroeiende markt voor biofarmaceutica, moeten biotechnische bedrijven voldoen aan sterk gereguleerde productieprocessen, wat arbeidsintensieve taken kan betekenen. Bemonstering en onderhoud van celkweekprocessen zijn bijvoorbeeld arbeidsintensief en vereisen een constante dag en nacht monitoring op een dagelijkse basis. Autonome mobiele robots in combinatie met robotarmen kunnen worden gebruikt om waardevolle procesinvoer te regelen, geroutineerde controletaken uit te voeren, en de afvalverwijdering van de productielijn veilig te beheren.
Met AMR’s die de zich herhalende taken afhandelen, kunnen werknemers zich concentreren op kritieke stappen in het biofarmaceutische productieproces, zoals het volgen van groeiparameters, continu testen, en de nodige aanpassingen toe te passen naarmate de ontwikkeling vordert.
- AMR’s voor onderzoek en ontwikkeling
Voor onderzoek en ontwikkeling worden AMR’s gebruikt om vervelende transporttaken die gepaard gaan met herhaalde tests of andere technische vereisten tot een minimum te beperken. Daarnaast worden AMR’s zelf steeds meer onderdeel van het onderzoek. Een hot innovatiegebied is bijvoorbeeld het ontwikkelen van sensoren en robotmanipulatietechnologie. Naarmate deze onderzoeken vorderen, kijken onderzoekers uit naar manieren om de technologie te mobiliseren. Helaas hebben veel organisaties tijd nog geld om hun eigen platforms te bouwen. Met flexibele AMR kunnen de in het onderzoek gebruikte sensoren en manipulatoren eenvoudig worden geïntegreerd in het mobiele platform, waardoor deze zich ontwikkelende technologieën makkelijk te gebruiken en autonome mobiliteit krijgen, en bedrijven en onderzoeksinstellingen veel tijd en geld besparen in het ontwikkelingsproces.
Cruciale componenten van een autonome robot
De belangrijkste componenten van de hierboven genoemde autonome actie brengen deze drie sleutelbegrippen met zich mee: waarneming, beslissing, en aandrijving.
Waarneming
Voor mensen wordt waarneming bijna volledig uitgevoerd door onze vijf zintuigen. Ogen, oren, huid, haar, en vele andere biologische mechanismen worden gebruikt om de wereld waar te nemen. Voor een robot betekent het waarnemen sensoren. Laserscanners, stereocamera’s (ogen), stootsensoren (huid en haar), kracht- en koppelsensoren (spierbelasting), en zelfs spectrometers (geur) worden gebruikt als invoerapparatuur voor een robot om hem te helpen zijn omgeving te ‘zien’ en waar te nemen. En met zowel mensen als robots kunnen we nu denken aan andere soorten informatie-invoer, zoals de eindeloze aanvoer van gegevens over internet; in feite zou je het internet der dingen kunnen zien als een eindeloze zee van sensoren met zeer lange draden die teruggaan naar de robots die ze zouden kunnen gebruiken.
Beslissing
Voor mensen zijn het onze hersenen die de meeste van onze beslissingen nemen, of in sommige gevallen onze ‘darm’ of zelfs ons zenuwstelsel. Onze hersenen nemen beslissingen op een hoger niveau, bijvoorbeeld waar we willen lopen. Maar soms vervangt onze biologie onze hersenen en reageert ons lichaam op dingen voordat onze hersenen zelfs maar weten wat er gebeurt. Die reflexieve gedragingen, zoals het sluiten van oogleden om een rondvliegend stuk puin te blokkeren, werken sneller en zonder toestemming van onze hersenen om ons veilig te houden. Autonome robots hebben een vergelijkbare besluitvormingsstructuur. Het ‘brein’ van een robot is meestal een computer en neemt beslissingen op basis van wat zijn missie is en welke informatie hij onderweg ontvangt. Maar robots hebben ook een vermogen dat lijkt op het neurologische systeem bij mensen, waar hun veiligheidssystemen sneller werken en zonder toestemming van de hersenen; in feite werken de hersenen in robots met toestemming van het veiligheidssysteem. In een autonome robot noemen we dat ‘neurologische’ systeem een ingebed systeem; het werkt sneller en met een hogere autoriteit dan de computer die een missieplan uitvoert en gegevens analyseert. Zo kan de robot besluiten te stoppen als hij een obstakel in zijn weg opmerkt, als hij een probleem met zichzelf detecteert, of als de noodstopknop wordt ingedrukt.
Aandrijving
Mensen hebben aandrijvingsmechanismes of actuatoren die spieren worden genoemd. Ze zijn er in allerlei vormen en vervullen allerlei functies, van het pakken van een kopje koffie tot het kloppen van ons hart en het rondpompen van bloed. Robots kunnen ook allerlei soorten actuatoren hebben, en een of andere motor bevindt zich meestal in het hart van de actuator. Of het nu een wiel, lineaire actuator, of hydraulische cilinder is, er is altijd een motor die energie omzet in beweging. Onze volledige vloot van autonome mobiele robots heeft waarneming (via hun LiDAR- en zicht-technologie), besluitvorming, en aandrijving in de vorm van wielen. De robots kunnen in elk deel van uw magazijn werken en materiaal door het magazijn verplaatsen, waardoor onproductieve wandeltijd voor mensen wordt geëlimineerd om de productiviteit aanzienlijk te verbeteren en de cyclustijden te verkorten.
Geïnteresseerd? Laten we eens praten!
