TU/e verhoogt efficiëntie ‘inpakrobots’ door angst voor botsingen weg te nemen

De TU/e wil inpakrobots in distributiecentra efficiënter maken door hen botsingen niet per definitie uit de weg te laten gaan. Door robots rekening te laten houden met de impact van een botsing met een object moeten zij objecten onder meer sneller kunnen oppakken.

Robots zijn een belangrijke spil in inpakken van goederen in distributiecentra, fulfillmentcenters en andere logistieke locaties. De intelligentie van dergelijke robots is echter beperkt. Zo kunnen zij niet voorspellen wat de impact is van een botsing die zij veroorzaken. In de praktijk betekent dit dat robotarmen vlak voordat zij in aanraking komen met een object of of het oppervlakte waarop een object wordt neergezet tot stilstand komt. Deze maatregel voorkomt dat de robot te hard met het object in aanraking komt en hierbij schade ontstaat.

Deze maatregel beperkt echter hun handelingen. Robots zijn bijvoorbeeld niet in staat goederen in een snelle en vloeiende beweging op bijvoorbeeld een lopende band of in een krat te plaatsen.

Botsingen nuttig inzetten

Huidige robots proberen botsingen dus bewust te ontwijken, in plaats van deze nuttig te gebruiken. Zo kan een robotarm een object sneller oppakken indien dit object kan worden opgepakt zonder eerst tot stilstand te hoeven komen. Robots zijn volgens de onderzoekers dan ook weliswaar precies en betrouwbaar, maar slecht in het uitvoeren van dynamische opdrachten waarbij zij in contact komen met objecten.

“Mensen zijn veel beter in het voorspellen van het effect van een botsingen, en daarom een stuk sneller. Zij zijn in staat om een artikel in één snelle, vloeiende beweging op een band te zetten, of zelfs te gooien, zonder dat het item, de lopende band of zij zelf, schade oplopen. Hetzelfde probleem speelt ook bij het plaatsen van artikelen in een krat of doos. Daarin zijn mensen niet alleen sneller dan robots, ze zijn ook veel beter in staat om de krat of doos zo efficiënt en snel mogelijk te vullen”, schrijft de TU/e op zijn website.

Slecht betaald, repetitief en ongezond

Menselijk personeel is echter relatief moeilijk aan te trekken. Zo is het inpakken van producten relatief slecht betaald, repetitief en ongezond werk, waar weinig animo voor is. De TU/e slaat daarom de handen ineen met een tweetal andere universiteiten, een kennisinstituut en een viertal bedrijven. De partijen gaan onderzoek uitvoeren naar ‘impact-bewuste robotmanipulatie’. Het project moet leiden tot slimmere logistieke robots, die in staat zijn menselijke werknemers te ontlasten.

Binnen het project werken onderzoekers van de TU/e samen met collega’s van de Technische Universiteit München (TUM), de École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), en het Franse onderzoeksinstituut CRNS. De partijen werken samen met de Nederlandse bedrijven Vanderlande en Smart Robotics, het Duitse Franka Emika en het Zweedse Algoryx.

Robots impact-bewust maken

Gezamenlijk onderzoeken zij hoe ze logistieke robots impact-bewust kunnen maken. Op termijn moet dit leiden tot nieuwe robots die op betrouwbare wijze de impact van een botsing met hun omgeving of andere objecten kunnen bepalen. Dit stelt hen in staat deze botsing ‘uit te buiten’ om objecten sneller op te pakken of juist neer te zetten.

Om dit mogelijk te maken willen de onderzoekers:

• kunstmatige intelligentie inzetten om robots te leren bewegingen te maken zonder hierbij schade te veroorzaken;
• geavanceerde sensoren ontwikkelen die robots in staat stellen de impact van een botsing in kaart te brengen.

In bestaande robots inbouwen

Om de omarming van hun technologie te vereenvoudigen willen de onderzoekers deze integreerbaar maken in bestaande robots. Alessandro Saccon, werkzaam op de faculteit van Werktuigbouw en onderzoeksleider namens de TU/e, verwacht dat zij daardoor 10 procent sneller kunnen werken.

“Impact-bewuste robots kunnen een grote rol gaan spelen in de logistiek”, zegt Saccon. “E-commerce heeft een hoge vlucht genomen, en op een krappe arbeidsmarkt wordt het steeds moeilijker om arbeidskrachten te vinden. Bovendien is het werk in distributiecentra vaak geestdodend, en slecht voor de gezondheid. Impact-bewuste robots kunnen dan uitkomst bieden, zodat werknemers de handen vrij hebben voor ander werk.”

Impact Aware Manipulation

De partijen bundelen hun krachten binnen het project I.AM, wat staat voor Impact Aware Manipulation. Het programma krijgt 4,4 miljoen euro subsidie van de Europese Unie. De TU/e coördineert het vierjarige project.

Meer (technische) informatie over het onderzoek is te vinden in de paper ‘Predicting the post-impact velocity of a robotic arm‘, die door Saccon in samenwerking met Vincent Padois van het Franse National Institute for Research in Computer Science and Control en Ilias Aouaj van de TU/e is gepubliceerd.

Auteur: Wouter Hoeffnagel