Onder de robots is eenoog koning

Met twee ogen kijk je het lekkerst. Dat geldt ook voor robots. Maar als je ook met één oog uit de voeten kunt, heb je een streepje voor.

De Japanse astronaut Kimiya Yui beweegt de deels in Delft ontwikkelde robot door een module van het ruimtestation ISS, zodat deze de ruimte kan verkennen. Beeld NASA/MIT

Het klinkt bijna als een mop: waar is de zelfstandig rijdende robot op Mars? Die is er niet. Ruimtevaartorganisaties hebben het niet zo op zelflerende systemen, zegt robotica-onderzoeker Guido de Croon van de TU Delft. 'Als zo'n ding op Mars wat gaat uitproberen en in een ravijn dondert, dan zullen ze daar niet echt blij mee zijn.'

Dus gebruiken NASA en ESA bewezen technologie. Marsrovers hebben daarom twee camera's, die een stereobeeld vormen, zodat ze afstanden kunnen schatten. 'Deze methode heet triangulatie en is zeer betrouwbaar', zegt De Croon. 'Tot een van de camera's stuk gaat. Dan is de missie meteen voorbij.'

Er zijn ook andere methoden. Croon heeft samen met onderzoekers van het Amerikaanse Massachusetts Institute of Technology en ruimtevaartorganisatie ESA een robot ontwikkeld die zichzelf aanleert afstand te schatten. Hij doet dat volgens de klassieke methode met twee ogen, maar tussendoor ook met één. De robot gebruikt stereobeelden om te leren diepte-elementen toe te kennen aan het monobeeld. Hierdoor kan hij na een tijdje afstanden schatten op basis van een monobeeld.

Het voordeel van een eenogige robot is dat je je geen zorgen hoeft te maken dat hij vreemde dingen gaat doen: hij werkt normaal gesproken gewoon met stereovisie. Maar hij kan zichzelf ook redden als de tweede uitvalt.

De onderzoekers vingen met hun concept twee vliegen in een klap. Want doordat hun robot zowel op klassieke wijze afstand schat als met een zelflerend, stemde NASA ermee in hem aan boord van het ISS te testen. Vorig jaar mocht hij mee naar het internationale ruimtestation. 'Dit was de eerste zelflerende robot in de ruimte. Dat vind ik misschien wel het gaafste', zegt de Delftse onderzoeker.

Self-Supervised Learning

De verwachting is dat robots een steeds grotere rol gaan spelen bij ruimtemissies. Niet alleen op andere planeten en kometen, maar ook aan satellieten en stations als het ISS. Robots moeten daar op veilige wijze samen met astronauten of zelfstandig kunnen werken.

Ervaring is er inmiddels al volop. De onderzoekers van de robot in het ISS maakten gebruik van een leermethode die Self-Supervised Learning (SSL) wordt genoemd en die dertien jaar geleden al werd toegepast in de Volkswagen Touareg van de universiteit van Stanford die in 2005 voor het eerst zelfstandig ruim tweehonderd kilometer door de woestijn reed. SSL is daarna verder verfijnd en geldt nu als een betrouwbaar fundament voor zelflerende en zelfnavigerende robots. De onderzoekers van TU Delft, ESA en MIT hebben daar nu monovisie aan toegevoegd.

Maar waarom moest hun robot naar het ISS? Om het concept echt op de proef te stellen is een omgeving met microzwaartekracht extra interessant, zegt De Croon. Door het ontbreken van zwaartekracht is aan boord van het ISS in feite geen vloer of plafond te onderscheiden. 'Daardoor is oriëntatie veel lastiger. Je test het systeem dus grondiger.'

In oktober vorig jaar is de robot getest aan boord van de Japanse module van het ISS. Nadat hij de ruimte had verkend met behulp van een astronaut die hem door de module bewoog, volgde een test van tien minuten waarin de robot eerst met stereoscopische waarneming zelfstandig door de ruimte vloog, om de laatste drie minuten met een enkel camerabeeld te navigeren.

Helaas verliep het experiment gebrekkig doordat de software van een infraroodsensor crashte. Een tweede test van twee minuten werd wel voltooid. Uiteindelijk werden voldoende data verzameld voor de voorlopige conclusie dat het systeem in staat is op basis van enkelvoudige beelden diepte te zien. De resultaten werden twee weken geleden gepresenteerd op een astronomie- en ruimtevaartcongres in Mexico.

Nederlandse algoritmes

De Nederlandse bijdrage aan de robot bestond uit algoritmes die ook worden gebruikt door de Delfly, de aan de TU Delft ontwikkelde mechanische libelle die klapwiekend zelfstandig zijn weg vindt in onbekende ruimten. De software die ervoor zorgt dat de robotlibelle omkeert bij een obstakel, wordt ook door de eenogige ruimterobot gebruikt.

Nu NASA heeft gezien dat zelflerende robots nut kunnen hebben, hoopt de onderzoeker op een volgende missie, zodat meer data kunnen worden verzameld. 'Het is bijzonder lastig te zeggen wanneer dat zal zijn', zegt De Croon. 'Maar we hebben in elk geval aangetoond dat zelflerende systemen wel degelijk van nut kunnen zijn in de ruimtevaart. Zo'n robot kan door het ISS vliegen en allerlei taken uitvoeren. Of zelfs inspecties en reparaties aan de buitenkant. Of hij kan gewoon naar Mars.'

Spirit, de tweeoog op Mars

NASA's Marsrover Spirit scharrelde vanaf 2004 over de rode planeet en kon onder meer stereoscopische foto's maken met de camera op de mast. Eind 2009 (de missie zou volgens planning negentig marsdagen duren) kwam hij vast te zitten en in 2010 werd het contact met aarde verbroken.

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2019 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden