1
Tele-operations
een nieuwe industriële revolutie?!
Kees van Hee
decaan faculteit wiskunde en informatica
2
Vijf vragen:
• Wat zijn tele-operations?
• Wat betekent het voor mens en economie?
• Wat is er beschikbaar?
• Wat ontbreekt nog?
• Wat moeten we doen?
3Definitie van tele-operations
• Een tele-operations systeem bestaat uit 2 componenten: master en slave robot
• Slave robot kan ten minste acteren op elke plek waar een mens dat ook kan
• De mens is volledig in control!
Manipulationdevices
Feedbackdevices
processor
master
Actuators
Sensors
processor
slave
internet
4Wat zijn tele-operations?
• Ultieme vorm van remote control.
• Menselijk handelen over grote afstand.
• Verlenging van menselijke arm op wereld schaal.
• Ontkoppeling van plaats waar een handeling wordt bedacht en waar hij wordt uitgevoerd.
Vergelijk dit met electriciteit:
de plaats waar energie wordt geconsumeerd is ontkoppeld van
de plek waar het wordt geproduceerd
Daarom wordt teleoperations een industriële revolutie!
5Master en slave
6Een ei hoort er bij…
7
• Tele-operations zijn geen:– Robots die een specifieke taak zelfstandig kunnen uitvoeren– Dus geen: stofzuigerrobot, lasrobot of voetbalrobot
• Tele-operations systems hebben geen domein kennis– Ze weten dus niets van lassen, stofzuigen, voetballen
• Tele-operations vereisen geen aangepaste omgeving: als een mens er kan acteren dan ook de slave robot
• Tele-operation systems zijn niet dom: – ze zorgen voor de veiligheid van objecten in hun omgeving– ze passen op zich zelf (energie, defecten….)
Wat het niet is…
8Wat ze nog meer kunnen...
• Tele-operations kan wel meer dan een mens:– bewegen met meer kracht
– bewegen over grotere afstand
– bewegen met meer precisie
– ze kunnen handelingen in veelvoud uitvoeren
– werken op een plaats waar een mens niet kan leven
• Men kan ze programmeren voor speciale taken
• Ze kunnen leren van voorbeeld-handelingen
9
Vijf vragen:
• Wat zijn tele-operations?
• Wat betekent het voor mens en economie?
• Wat is er beschikbaar?
• Wat ontbreekt nog?
• Wat moeten we doen?
10One size fits all…
• Mensen kunnen onvoorstelbaar veel handelingen verrichten.
• Voor elke type een robot maken is onbetaalbaar.
• Tele-operators hoeven “alleen maar” te acteren waar een mens het ook kan.
• Daarom één generieke tele-operator!
• Massa productie, economy of scale
11Betekenis voor de economie
Werknemers kunnen vanuit huis of een lokaal kantoor hun werk op (grote) afstand doen
Gevolgen:• Arbeidskrachten uit lage lonen landen kunnen thuis
blijven en toch hier hun werk doen. – betere werkomstandigheden– minder migratie– wij houden de know how en blijven in control
• Ook in Nederland minder mobiliteit nodig– bijdrage aan oplossing voor file probleem– grotere efficiency, b.v. service monteurs en
thuiszorgverleners zijn minder reistijd kwijt.
12Betekenis voor de mens
Hulpbehoevenden krijgen een zelf-bedienbare slave robot, eventueel; met hulp op afstand
Gevolgen:
• Invaliden worden zelfstandiger
• Ouderen kunnen langer zelfstandig blijven
13Mogelijke toepassingen…
• Tele-servicing: – copiers, printers en PC’s in
kantoren– onderhoud complexe installaties,
ook op moeilijk begaanbare lokaties
– reparaties aan auto’s, ook langs de weg
• Tele-manufacturing:– oude industrieën die naar de lage
lonen landen zijn verhuisd (b.v. schoenen, kleding)
– nieuwe industrieën die we niet durven te beginnen
14Mogelijke toepassingen…
• Tele-cure:– operaties met grotere
precisie– operaties op afstand
• Tele-care: – zorg op afstand– zelf-zorg
15Mogelijke toepassingen…
• Tele-agriculture:– plukken van tomaten,
druiven of champignons– garnalen pellen
• Tele-security:– Object bewaking: minder
camera’s, beter zoeken– Niet alleen kijken maar
ook handelen op afstand
16
Vijf vragen:
• Wat zijn tele-operations?
• Wat betekent het voor mens en economie?
• Wat is er beschikbaar?
• Wat ontbreekt nog?
• Wat moeten we doen?
17Positie in het robot veld…
Tele-operations:• niet autonoom • wel general purpose
General purpose
Telemanipulation robot
Autonomous robot
Application specific
de Neandertahlerbestaat al
18Disciplinaire kennis
• Mechatronica
• Sensor en actuator techniek
• User interface techniek– virtual reality– haptiek– multimediale interfacing (o.a. geluid)
• Artificial intelligence
• Software engineering
• Telecommunicatie netwerken
Samenwerking: werktuigbouw, electrotechniek en informatica
19
Vijf vragen:
• Wat zijn tele-operations?
• Wat betekent het voor mens en economie?
• Wat is er beschikbaar?
• Wat ontbreekt nog?
• Wat moeten we doen?
20Integratie!
• Veel componenten zijn nog net niet goed genoeg!
• De master is zeker zo moeilijk als de slave.
• De master is een soort cockpit, waarin de piloot vele vormen van interactie tot zijn beschikking heeft: b.v. handen, voeten, stem, oogbewegingen
• Virtual reality biedt wel oplossingen, maar het gaat hier om de beelden van echte objecten
• Haptiek is goed ontwikkeld, maar nog slecht geintegreerd
Veel kralen zijn er, maar er is nog geen ketting.
21Uitdagingen
• User interfacing • Betrouwbare communicatie • Veligheid en bedrijfszekerheid• Monitoring en zelf-diagnose • Recovery en zelf-onderhoud (ook energie) • Software platform voor de aansluiting van de
verschillende componenten• Leervermogen: de slave moet acties kunnen
herhalen en onthouden.• Prammeerbaarheid voor domein-specifieke taken • Coordinatie systeem, voor samenwerkende slaves• Simulatoren voor testen, training van piloten en
voor het voorspellen van gevaarlijke situaties
22
Vijf vragen:
• Wat zijn tele-operations?
• Wat betekent het voor mens en economie?
• Wat is er beschikbaar?
• Wat ontbreekt nog?
• Wat moeten we doen?
23De bal oppakken…
24Industriële vernieuwing
1. Nieuwe basis industrie:– Masters en slaves– Software platform– Mechatronica
2. Nieuwe service industrie:– Domein specifieke applicaties – Programmering van tele-operators– Consultancy
3. Nieuwe kansen voor bestaande industrie: – Overal productie op de plaats van de consumptie– Experts uit de EU kunnen overal ter wereld acteren– Arbeidskrachten uit lage lonen landen kunnen hier
werken– Minder transport van mensen en goederen
25We zijn al begonnen…
• Twee postdocs gaan met een prototype een experiment doen: “kopje thee zetten in een keuken op afstand”
• Bundeling van beschikbare kennis
• Vorming van een platform van geinteresseerde bedrijven: – bouwers
– gebruikers
26Nog nodig…
• Fondsen voor R&D
• Killer applications
• Vorming van een netwerk-organisatie voor de ontwikkeling, bouw en toepassing van teleoperations
• Maar vooral nodig:
personen en bedrijven die hun nek durven uitsteken!