Robotica: de sector die ons leven verandert

Robotica is al jaren een snelgroeiende sector. En de laatste jaren versnellen de ontwikkelingen. Vooral natuurlijk door de steeds betere computerchips. Robots worden daardoor niet alleen steeds goedkoper. Maar ze zijn ook steeds preciezer en bovendien worden ze nooit moe. Daarom zie je ze meer en meer in fabrieken op de werkvloer. Maar moderne robots kunnen niet alleen zware en steeds lastigere taken aan op de werkvloer. Ze zullen ook steeds meer in ons dagelijks leven opduiken. Als zorgrobot, die hulpbehoevende ouderen in en uit bed tilt of demente ouderen op een prettige wijze bezighoudt. Als hulp in de huishouding. Ook zullen we steeds vaker zien dat de robot operaties uitvoert. 
 
Robots spelen ook een steeds belangrijkere rol in distributiecentra. Bijvoorbeeld bij het verwerken van de groeiende stroom online shopping orders.  Kleinere, slimmere en mobielere gerobotiseerde apparaten komen dus in de plaats van de veel grovere automatisering van vroeger. Robots zullen steeds vaker uit gaan maken van ons dagelijks leven. Op de werkvloer, in ziekenhuis, in de zorg en thuis. Er naarmate robots nog slimmer en mobieler worden, zal de invloed van robotica op productie, logistiek, geneeskunde en de thuiszorg nog veel en veel groter worden. We nemen u mee op een korte verkenning van de razend interessante en spannende roboticasector.
 

Robots in de zware industrie

Het beeld van voorheen was dat robots eigenlijk alleen nuttig zijn in fabrieken waar simpele repetitieve handelingen worden verricht. Of dat ze met hun ‘dommekracht’ handelingen in fabrieken kunnen verrichten die voor mensen te zwaar zijn om uit te voeren. Maar dat is echt een achterhaalde kijk op robotica. Moderne robots zijn mobiel, wendbaar, flexibel, zelflerend. Robots werken in fabrieken steeds meer samen met de mens, de zogeheten co-bots, daarover verderop meer. Daarom gaat robotica veel verder dan die ‘dommekracht’ in de fabriek. Volledig geautomatiseerde fabrieken zijn al bijna realiteit.
 

Watson geeft robotica extra potentieel

Recente ontwikkelingen op het gebied van zelflerende computerprogramma zoals Watson van IBM, geven robotica nog extra potentieel. Want deze software kan, al dan niet in robots geïntegreerd, accountants, ingenieurs, artsen en advocaten vervangen. Intelligente robots kunnen op deze manier steeds meer van het bestaande werk overnemen. Niet alleen in fabrieken, magazijnen, fastfoodrestaurants, in de zorg en op vliegvelden. Maar dus ook in ziekenhuizen en bij hoogontwikkeld werk als van accountants, artsen en juristen. Dit wordt wel de vierde industriële revolutie genoemd. En dat die een gigantische invloed zal hebben op de mondiale werkgelegenheid staat buiten kijf.
 

Mobiliteit robots

Een belangrijke rol bij de verdere integratie van robots in ons dagelijks leven en op de werkvloer speelt de mobiliteit van deze robots. Hoe makkelijker ze kunnen bewegen, des te sneller zijn ze te integreren op allerlei plekken in ons leven. Immers, als je bijvoorbeeld een robot de opdracht geeft om de vuilniszak buiten te zetten, is het wel handig als trappen geen obstakel vormen. 

Juist op dat terrein, waar wij robots nog heel makkelijk verslaan, zijn de laatste jaren enorme stappen gezet. Mede doordat er allerlei wedstrijden en challenges zijn voor robots - zoals het wereldkampioenschap robotvoetbal, RoboCup en de Picking Challenge - worden er enorme stappen gemaakt.
 

Picking Challenge

Amazon organiseert en sponsort bijvoorbeeld de laatste jaren de Picking Challenge. Dit is een wedstrijd waarbij robots in zo kort mogelijke tijd objecten op schappen kunnen herkennen, selecteren en vastpakken die in een magazijn staan, en vervolgens deze objecten zo snel mogelijk inpakken. De winnaar van de Picking Challenge kon in nog geen 20 minuten 10 objecten selecteren en inpakken. 

Dit soort wedstrijden zijn natuurlijk niet vrijblijvend. Het oogmerk van Amazon is het bespoedigen van de ontwikkelingen bij robotica. En op de eerste rij zitten. Want Amazon wil dure arbeiders vervangen door relatief goedkope robots die zonder mankeren in de distributiepakhuizen en op andere plekken onvermoeibaar werken. 

Maar dat gaat natuurlijk niet zomaar. Een menselijke werknemer ziet bijvoorbeeld onmiddellijk het verschil tussen een paraplu en een wandelstok. Een machine niet. Maar mede door dit soort wedstrijden zijn er met verdere verbeteringen van zelflerende robots in combinatie met steeds betere sensoren weer grote stappen voorwaarts gezet. In Amazons distributiecentra zijn nu al duizenden robots aan het werk. In Nederlandse distributiecentra ook trouwens.
 

Tweevoetige robots

Ook onderzoek bij onder meer Boston Dynamics, KAIST (Korea Advanced Institute of Science & Technology), het Institute of Human and Machine Cognition in Florida en de Carnegie Mellon Universiteit geeft robotica steeds meer impulsen. Zo won de tweevoetige robot van KAIST de laatste DARPA Robotics Challenge. 

Dit is een wedstrijd om uit te vinden hoe robots ons kunnen helpen na ongelukken met kernreactoren zoals in Tsjernobyl en Fukushima. Om het nog moeilijker te maken voor de robots waren er gesimuleerde radiofrequentiestoringen tijdens de wedstrijd. De robots moesten verschillende taken uitvoeren, zoals het omdraaien van ronde kleppen en het doorbreken van muren. De teams die het best presteerden tijdens deze Challenge deden dat nu nog vooral door een goede balans tussen mens en machine. 

De komende 3 tot 5 jaar zullen naar alle waarschijnlijkheid tweevoetige robots nog niet volledig zelfstandig kunnen opereren. Ze hebben vaak nog de hulp van mensen nodig bij taken waarvoor ze niet helemaal zijn geprogrammeerd.  Maar de verwachting is dat ook multifunctionele, tweebenige robots in de nabije toekomst steeds zelfstandiger zullen worden. Mede omdat robots steeds beter in (zelf)leren worden. En ook lopen is leren. Robots worden dus steeds mobieler. En kunnen steeds meer obstakels die wij mensen als vanzelfsprekend nemen overwinnen.
 

De thuisrobot

De afgelopen jaren werd niet alleen spectaculaire vooruitgang geboekt bij de verdere ontwikkeling van industriële robots. Door de steeds verdergaande zelflerende capaciteit van robots en hun steeds verder toenemende mobiliteit komt de thuisrobot als persoonlijke assistent steeds dichterbij. Een robot die bij u thuis verzorgende taken uitvoert of die fungeert als uw persoonlijke nimmer vermoeid rakende assistent is geen science fiction meer. Dat komt ook omdat de wedstrijden, test en ontwikkelingen die bij het ene deelvakgebied van robotica tot verbeteringen leiden, vervolgens ook bij andere soorten robots worden ingezet.

De tweevoetige robot die bij de DARPA Challenge trappen kan lopen in een kernreactor, wordt vervolgens de robot-assistent bij iemand thuis. Dat is het mooie als op vele gebieden onderzoek wordt gedaan en vooruitgang wordt geboekt: er ontstaat een geweldig kruisbestuiving. Zo helpen de verbeteringen die Amazon doet om robots te leren verschillende voorwerpen te onderscheiden vervolgens een robot-zorgverlener de juiste keuzes te maken. Bijvoorbeeld om een patiënt de juiste medicijnen te geven, nu hij heeft geleerd dat er in het ‘kleine doorzichtige potje’ de pillen zitten die zijn ‘baasje’ iedere dag slikt.
 

Cobot

De cobot, de collaborative robot, werd al genoemd. Met zijn duidelijk verbeterde sensoren en veel soepeler samenwerking met mensen is de co-bot steeds belangrijker aan het worden. Dat behoeft wat uitleg. Voor krachtige fabrieksrobots waren altijd forse veiligheidszones nodig. Door de forse kracht die in de robots schuilging, werden ze vanwege veiligheidsoverwegingen vaak achter hekken geplaatst of in uitsparingen in de vloer, die voor mensen verboden terrein waren. 

Geleidelijk aan werden robots ‘mensvriendelijker’ en meer een samenwerkend ‘maatje’ dan een gevaarlijke reus, die je misschien ook wel eens helpt. Juist de laatste jaren zijn er heel forse stappen gezet bij de ontwikkeling van een nieuwe generatie robots. Robots waarmee je als mens echt kan samenwerken, de co-bots dus. Vooral de roboticamakers ABB (Zweeds-Zwitsers), Universal Robots (Deens) en Rethink Robotics (Amerikaans) hebben ertoe bijgedragen dat er nu robots op de markt zijn die op een veilige manier samenwerken met mensen. Rethink was met robot Baxter de eerste die een belangrijke stap zette met het op de markt brengen van een robot die niet alleen nauwkeurig en onvermoeibaar is. Maar ook heel voorzichtig. Daarom zullen robots steeds vaker ons op een volkomen veilige manier gaan helpen in bedrijven, in de thuiszorg en als persoonlijke assistenten. Mede dankzij die ingebouwde veiligheid.

 

Roboticasector naar een hoger niveau

Er spelen op dit moment drie belangrijke uitdagingen bij robotica, om de sector naar een nog hoger niveau te kunnen tillen. 

  1. Mensen moeten er volledig van op aan kunnen dat het samenwerken met robots helemaal safe is. Dat geldt misschien nog wel sterker voor robots in de zorg en thuiszorg. Of voor robots die bij mensen thuis als persoonlijke assistent gaan functioneren. Een robot die verwondingen toebrengt, is natuurlijk out of the question.
  2. Robots moeten zich makkelijk kunnen verplaatsen en bewegen in omgevingen die voor mensen bedoeld zijn. 
  3. Robots, beter gezegd de sensoren in de robots, dienen veel objecten, voorwerpen en mensen te herkennen. Ook als ze heel verschillend van aard zijn en ze verplaatst zijn of zich verplaatsen.
     

Robot Baxter

Robot Baxter komt al aardig in de richting als het gaat om bovenstaande vereisten. Baxter signaleert bijvoorbeeld wanneer een mens naderbij komt. Hij (om hem maar een geslacht te geven) past dan gelijk zijn snelheid aan en de richting waarin hij beweegt. Als dat nodig is, stopt hij helemaal. Baxter is bovendien sterk. Krachtig genoeg bijvoorbeeld om zware objecten op te tillen voor de mensen met wie hij samenwerkt. En bovendien ‘sensitief’ genoeg om te kunnen inspelen op hun aanwezigheid. Hij kan zelfs een oogje in het zeil houden voor de mensen waarmee hij samenwerkt. 

Baxter vormt dus hoe dan ook geen gevaar voor de mensen om hem heen. Het ontbreekt Baxter alleen nog aan mobiele vaardigheden in omgevingen die voor mensen zijn bedoeld. Met al zijn eigenschappen en vaardigheden heeft Baxter in ieder geval de ontwikkeling van thuiszorgrobots ook weer een stap verder gebracht.
 

Zelflerende robots

Bij robotica waren de afgelopen jaren ook heel belangrijk door de nieuwe ontwikkelingen bij kunstmatige intelligentie en zelflerende robots. Door alweer een nieuwe generatie computerchips, met een nog hogere processorsnelheid, werden er weer doorbraken gerealiseerd in robotica. Vooral de marktleiders binnen de robotica-industrie profiteerden van de nieuwe mogelijkheden. Een heel nieuwe en intrigerende dimensie van robotica wordt inmiddels gevormd door robots die andere robots weer iets leren. Robots kunnen namelijk met elkaar worden verbonden via het Internet of Things. Zo worden ze weer gevoed met data van andere robots: de taken en prestaties van soortgelijke robots. Op die wijze leren ze van elkaar en werken ze steeds beter. 
 

Herkenning 

Herkenning is natuurlijk een van de meest wezenlijke aspecten bij robots. Herkenning van voorwerpen, mensen. Veel van de banen die geknipt lijken voor robots stuiten nu nog in meer of mindere mate op het probleem van herkenning. Maar robots worden er wel steeds beter in. Voor mensen is het herkennen van mensen en voorwerpen gesneden koek. Stap voor stap leren we als baby en kind welke mensen en voorwerpen en dingen ons omringen. En hoe we daar veilig mee omgaan. Bij robots moet dat allemaal ‘erin’ worden geprogrammeerd. Dat is kostbaar en tijdrovend. Een oplossing is dat robots elkaar hierin onderwijzen. 

Stephanie Tellex van de Amerikaanse Brown Universiteit werkt samen met het eveneens Amerikaanse Rethink Robotics om Baxter de verschillen tussen alledaagse voorwerpen bij te brengen. Het bijzondere is dat Baxter hiervoor niet wordt geprogrammeerd. De robot is zelflerend, een beetje vergelijkbaar met hoe een kind voorwerpen leert onderscheiden. Baxter bestudeert verschillende voorwerpen en probeert ze op verschillende manieren vast te houden. Vervolgens slaat Baxter die informatie op, om die met andere Baxters te kunnen delen. Door één Baxter te onderwijzen (of misschien moet je zeggen: opvoeden), worden dus alle Baxters onderwezen.
 

Nvidia

Ook het Japanse Fanuc, een belangrijke fabrikant van robots en robotarmen, voerde een interessant experiment uit met lerende machines. In samenwerking met het Amerikaanse Nvidia, een van ’s werelds belangrijkste makers van geavanceerde microprocessors. Fanuc zet erop in geautomatiseerde assemblage- en productielijnen met lerende robots spectaculair te verbeteren. 

Nu volgt na een nieuwe productierun in een fabriek een lastige en tijdrovende herprogrammering van alle robots. Fanuc wil dit proces verkorten: één robotsysteem leert en de andere robots leren daarvan.  Daarvoor zijn wel weer betere chips nodig. Want die zelflerende robots genereren een enorme hoeveel data. Meer processorkracht is dan dus vereist. Fanuc heeft Nvidia gevraagd die chips te ontwikkelen. Dit voorbeeld maakt ook duidelijk dat het bij de verdere ontwikkeling van robots om een veelheid van aspecten en deelsectoren gaat, die samen ervoor zorgen dat robots steeds meer kunnen: robotica, Big Data, het Internet of Things en kunstmatige intelligentie.
 

Verdere ontwikkeling van robots

De Indiër Ashutosh Saxena, die onder meer de World Technology Award 2015 kreeg toegekend, is een expert als het gaat om zelflerende robots. Hij denkt dat het samenwerken van robots de crux is naar de verdere ontwikkeling van robotica. Robots waren tot voor kort niet ontworpen om data te delen en te kunnen omgaan met niet- voorgeprogrammeerde situaties. Maar de nieuwe chips en roboticasystemen, zegt Saxena, maken het wel degelijk mogelijk voor zelflerende robots om zonder problemen van taak kunnen wisselen. 

Dat is de reden dat Amazon inmiddels gerobotiseerde magazijnen met honderdduizenden artikelen realiseert. Want wanneer een robot leert onderscheid te maken tussen de verschillende artikelen, leren vervolgens ook de andere robots van hetzelfde type dit. En ook zij kunnen dan diezelfde handelingen nabootsen.
 

De komende 5 jaar

De komende 5 jaar zullen robots verder worden geperfectioneerd. Ze zullen obstakels beter leren herkennen, nog beter leren samenwerken. Nog sneller leren van hun ‘ervaringen’ en van hun mede-robots. Daarmee komen op korte termijn volledig geautomatiseerde fabrieken en robot-brandweermannen in zicht. Dat zal grote gevolgen hebben. Want het gaat al heel hard. 

Nu al is de nieuwste generatie robots – met verfijnde sensoren en een verbeterde interface tussen mens en machine – bedreigend voor werkgelegenheid in verschillende soorten bedrijven. Zoals bedrijven in de mijnbouw, in de fastfoodsector en in de gezondheids- en maakindustrie. En robots met zelflerende computerprogramma’s als Watson van IBM worden al ingezet door advocatenkantoren in de VS en Nederland. 

Maar niet alleen advocaten moeten op hun tellen passen. Ook accountants, ingenieurs, artsen en advocaten kunnen straks voor een groot deel van hun werkzaamheden door zelflerende robots vervangen kunnen worden. Er zijn zelfs verwachtingen van specialisten dat binnen 10 tot 20 jaar 80% van de huidige banen door robots zijn overgenomen. Waardoor in het zogeheten ‘vierde machinetijdperk’ een werkloosheidscrisis kan ontstaan. Hoewel natuurlijk bij iedere revolutie ook weer nieuwe kansen en banen ontstaan. Dat de roboticarevolutie ingrijpend wordt, is wel duidelijk. Maar deze revolutie biedt ook kansen. Zeker ook voor beleggers!
 

Roboticafacts: groei gehele markt

Het gerenommeerdere Amerikaanse onderzoeksbureau IDC stelde dit jaar de groei voor robotica voor de komende 5 jaar naar boven toe bij: circa 23% jaarlijks. 

Een ander onderzoeksbureau, Myria, voorziet tot en met 2025 een groei van 36% per jaar. Die groei komt van de hele breedte van de roboticamarkt. De belangrijkste markt wordt gevormd door industriële robots. Van China tot Duitsland en van de VS tot Japan: overal zie je in fabrieken meer en meer robots.
 

Online shopping en robots

Maar ook de gigantische groei van online shopping geeft robotica een enorme impuls. Want al die distributiecentra over de hele wereld worden bemand met robots. Alleen al het Amerikaanse Amazon heeft een waar leger van 45.000 robots aan het werk in 20 distributiecentra. Maar ook andere online shoppingbedrijven als het Duitse Zalando en het Nederlandse Wehkamp zijn ‘grootverbruikers’ van robots. Het aantal robots dat in distributiecentra over de hele wereld aan het werk is, zal de komende jaren met meer dan 50% jaarlijks groeien.
 

Landbouwrobots

Omdat robots door betere computerchips, sensoren en software steeds nauwkeuriger en ‘sensitiever’ worden, kunnen ze ook in de landbouw steeds verfijndere taken aan. Robots kunnen bijvoorbeeld steeds meer gewassen nauwkeurig zaaien en oogsten. Veel boerderijen in de VS en Groot-Brittannië zijn al helemaal gerobotiseerd. IDC gaat voor de komende jaren uit van een groei van het aantal verkochte zaai- en oogstrobots van circa 57% jaarlijks.
 

Medische robots

Onderzoeksbureau MarketsandMarkets denkt dat de markt voor medische robots de komende jaren met jaarlijks 21% zal groeien. Dan gaat het onder meer om operatierobots, die heel nauwkeurig en veel minder invasief chirurgische ingrepen kunnen uitvoeren. En om robots die patiënten na een operatie helpen bij hun herstel.