Het denken en doen van een robot

Wat zijn robots en hoe zijn ze in staat om zelfstandig allerlei taken uit te voeren? Hoe kan een robot 'denken' en 'doen'?

Wat is een robot?

De definitie van een robot is erg uitgebreid, maar in het kort: een programmeerbare machine die meerdere taken kan uitvoeren. Het verschil met een normale machine heeft te maken met de taken: een normale machine is slechts gemaakt voor één taak. Een robot is dus geprogrammeerd om bepaalde acties te kunnen uitvoeren, bijvoorbeeld het in elkaar zetten van een auto, maar er zijn ook robots (de zogenaamde drones) die kunnen vliegen, en zelfs raketten kunnen afschieten. De soorten robots zijn dus erg verschillend, maar toch hebben alle robots hetzelfde ‘hart’ en dezelfde ‘hersenen’, namelijk een microchip, waarop staat geprogrammeerd hoe ze reageren in welke situatie.

Oorsprong

De term robot werd voor het eerst gebruikt door Karel Čapek, een schrijver uit Tsjechië, in zijn toneelstuk R.U.R. Het komt van het woord ‘robota’, een Tsjechisch woord dat ‘werk’ betekent. De eerste echte robot werd pas in 1954 gemaakt. Het was een simpele programmeerbare robot die voor industrieel gebruik was bestemd. Deze robot werd gemaakt door George Devol en Joseph Engelberger.

Hoe komt een robot aan zijn informatie?

Er zijn verschillende manieren voor een robot om aan zijn informatie te komen. De meest gebruikte manier is via sensoren. Met deze sensoren kan een robot bijvoorbeeld ‘zien’ of ‘horen’. Deze informatie kan hij verwerken en daar een reactie op geven.

• Met een lichtsensor kan een robot de hoeveelheid licht, en bij een uitgebreide sensor ook de kleur van het licht ‘zien’. Dit kan bijvoorbeeld handig zijn in auto’s, om te kijken of iemand nog in de baan blijft rijden of niet.
• Een geluidssensor kan het volume van geluid meten, en bij een uitgebreide sensor is het ook mogelijk om de frequentie van het geluid te meten. Dit kan van pas komen als de robot pas mag reageren op het een specifiek geluid, bijvoorbeeld een sirene.
• Een infraroodsensor kan voor twee dingen worden gebruikt: om de afstand te meten en om signalen te ontvangen, van bijvoorbeeld je afstandsbediening. Deze techniek wordt tegenwoordig in auto’s gebruikt, om een botsing te voorkomen door automatisch te remmen.
• Een van de meest simpele sensoren is de druksensor. Wanneer je op een knop drukt, krijgt de robot een signaaltje.
• Dit zijn slechts de meest gebruikte sensoren. Er zijn natuurlijk veel nog veel meer sensoren, zoals temperatuursensoren en luchtdruksensoren.

Samenwerkende robots

Met de ontwikkelingen van de huidige techniek zijn sensoren niet meer de enige informatiebron van robots. De nieuwe generatie robots kunnen namelijk ook onderling informatie uitwisselen. Dit doen ze bijvoorbeeld via Wi-Fi of Bluetooth. Deze technieken worden onder andere gebruikt bij voetbalrobots. De robots weten de exacte locatie van elkaar en kunnen daarop hun tactiek aanpassen. Natuurlijk worden deze technieken niet alleen gebruikt bij voetbalrobots. Er zijn ook al drones (vliegende robots) die samen in een formatie kunnen vliegen en een leider kunnen volgen. Er zijn ook plannen om deze technieken in de toekomst te gebruiken bij de reddingsrobots, om ze bijvoorbeeld samen naar overlevenden te laten zoeken.

Hersenen als sensoren

Een andere nieuwe techniek is bedacht door Japanse wetenschappers. Deze hebben een robot ontwikkeld die door de hersenen kan worden aangestuurd. Met deze techniek hebben ze een robot-pak gemaakt voor mensen waarbij hun onderlijf verlamd is. Dit pak zorgt ervoor dat ze weer kunnen lopen. Wanneer een persoon probeert zijn been te bewegen, ziet de robot dit aan de sensoren die gekoppeld zijn aan de hersenen en laat hij het been bewegen. Deze wetenschappers hebben er 20 jaar over gedaan om deze techniek te ontwikkelen. De wetenschappers hebben ook aangegeven dat ze deze techniek verder gaan ontwikkelen en andere pakken gaan maken voor medische toepassingen, zodat bijvoorbeeld kunstmatige handen kunnen worden aangestuurd.

Het 'denken' van een robot

Een robot heeft natuurlijk niks aan alleen sensoren, hij moet de informatie van de sensoren ook kunnen verwerken en daar reacties op kunnen geven. De robot moet ‘denken’. Denken is hier wel een misplaatste term, aangezien de huidige robots nog niet kunnen denken, omdat alle situaties zijn voorgeprogrammeerd.

Waaruit bestaat een robot?

Een robot bestaat meestal uit de volgende onderdelen:

• Processor of een microchip
• Geheugen
• Sensoren
• Motoren, speakers, lampjes, schermpjes, etc.

De processor is in feite het hart en de hersenen van een robot. Hier worden de beslissingen genomen, het ‘denken’ (wat overigens alleen maar in nullen en eentjes is). Wanneer bijvoorbeeld een signaal uit een bepaald sensor binnenkomt, kijkt hij in zijn geheugen wat er geprogrammeerd staat voor dat specifieke signaal van die sensor. Daarop voert hij een actie uit, bijvoorbeeld het laten bewegen van een motortje. Een robot ‘denkt’ dus niet echt, want er is al een bepaalde actie gekoppeld aan een bepaalde invoer.

Slimme robots

Toch zijn er al slimme robots die het begin van een leerproces en denkproces onder de knie hebben. Deze robots kunnen bepaalde acties koppelen aan bepaalde reacties. Een voorbeeld: een robot krijgt als er rood licht is een tikje, wanneer dit een aantal keer gebeurt, zal de robot dit gaan onthouden en rood koppelen aan 'pijn'. Wanneer hij dus een andere keer rood licht tegen komt, vermijd hij het rode licht omdat dit voor 'pijn' staat. Dit is een simpel leerproces, maar wanneer dit verder ontwikkeld wordt zijn er vele slagen te behalen in de robottechniek. Zo zijn er ook al robots die een eigen taal kunnen ontwikkelen om onderling te communiceren. En deze taal is niet voorgeprogrammeerd, maar wordt ter plekke door de robots bedacht. Wij kunnen het dus ook niet direct vertalen. En deze robots kunnen niet alleen een taal bedenken, maar ook hun eigen 'lichaam' ontdekken. Ze ontdekken welke sensoren en welke uitvoerelementen op welke plaats in hun 'lichaam' zitten.

De hedendaagse robots

Waarvoor gebruiken we de hedendaagse robots? Een robot wordt tegenwoordige bij alle grote industriële processen gebruikt, maar kan ook bij mensen thuis zijn, in de vorm van een automatische grasmaaier bijvoorbeeld. Robots zijn verkrijgbaar in alle soorten en maten.

Medisch gebied

Eén van de vele toepassingen voor robots is op medisch gebied. Deze robot kan bijvoorbeeld assisteren met snijden tijdens een operatie. Hiermee kan de nauwkeurigheid van de snede worden vergroot, wat zorgt voor minder risico dat er fout wordt gesneden.

Industrieel gebied

Op industrieel gebied zijn de grootste slagen geboekt. Zwaar werk dat vroeger door mensen werd gedaan, kan nu vervangen worden door een robot. Ook werken robots veel nauwkeuriger en sneller dan een mens. Een robot wordt niet moe en zeurt niet over vakantiedagen. In de auto-industrie wordt tegenwoordig het grootste deel van een auto door robots gemaakt en in elkaar gezet. Robots beperken zich echter niet alleen tot het in elkaar zetten van auto’s. Ook kerncentrales worden bestuurd door robots. Deze houden allerlei sensoren in de gaten en grijpen automatisch in als er iets mis gaat.

Infrastructuur

De huidige infrastructuur wordt ook bijna grotendeels bestuurd door robots. Zo zijn Google en andere bedrijven bezig met een zelfrijdende auto, welke zonder menselijke tussenkomt van A naar B kan rijden. Een ander leuk voorbeeld zijn de zogenaamde magazijnrobots. Wanneer je bijvoorbeeld iets besteld bij een online webwinkel, verzamelt een robot in het magazijn automatisch je bestelde producten. Dit scheelt enorm veel tijd en werk.

Militair gebied

Een ander voorbeeld zijn de drones die de VS tegenwoordig veel gebruikt. Deze drones voeren vaak aanvallen uit op radicalen. Drones zijn niet de enige robots waar de VS aan werkt. Ze zijn ook bezig aan een robot die een soldaat moet kunnen vervangen. Dat houd in: lopen, vechten, spullen kunnen vervoeren en snel kunnen handelen. Een andere robot die veel gebruikt wordt is een robot waarmee bommenexperts op veilige afstand een bom onschadelijk kunnen maken.

Automaten

Een simpele robot die toch doeltreffend is, is een snack-/drankautomaat. Deze robot houdt de temperatuur constant en zorgt ervoor dat er, na betaling, het gekozen snoep of drankje uit de automaat komt.

Voetbalrobots

Elk jaar is er het WK robot voetbal (RoboCup). Hiermee nemen verschillende universiteiten het tegen elkaar op met hun robots. Het doel van deze wedstrijden is om de technische ontwikkelingen te versnellen. Zo zijn ook elk jaar nieuwe eisen waar de robots aan moeten voldoen. Zo moeten ze in 2025 kunnen lopen op twee benen. Het doel is om in 2040 een wedstrijd te organiseren waarbij robots het tegen mensen opnemen. Het mooie van deze wedstrijden is dat iedereen hun technieken met elkaar deelt. Zo wordt de technische vooruitgang versneld.

Robots in de toekomst

Wat heeft de toekomst voor ons te brengen qua robots? De verwachten zijn dat de ontwikkelingen van de robots enorm zullen toenemen. Zo zijn er bijvoorbeeld al robots in de maak die uit urine hun energie kunnen halen. Ook is er een robot in ontwikkeling die onder de huid gaat zitten en belangrijke gegevens gaat bijhouden, zoals hartslag en bloeddruk, maar ook de hoeveelheid ziekteverwekkers en de leefstijl. Ook wordt er bij diverse universiteiten geëxperimenteerd met zogenaamde zorgrobots. Deze robots zijn één van de meest moderne van dit moment. Een zorgrobot kan bepaalde voorwerpen herkennen en onthouden en kan mensen verstaan. Wanneer je dus vraagt om een glas melk, zal hij melk uit de koelkast halen, in een glas schenken en je deze brengen. Ook zelfrijdende auto’s kunnen deel gaan uitmaken van de toekomst. De snelheid van de ontwikkeling van robots is afhankelijk van de snelheid waarmee computers worden ontwikkeld. De huidige processoren worden steeds sneller en beter. Een robot zal in de toekomst dus steeds sneller een actie kunnen uitvoeren. Steeds meer taken zullen in de toekomst door robots overgenomen kunnen worden. De vraag is wat we zelf willen blijven doen en wat we door robots kunnen laten doen.