Voor barrobot Barrie komt demodag net te vroeg

Tijdens de minor Robotica van de TU Delft ontwikkelen derdejaars studenten van verschillende studierichtingen in vijf maanden tijd een robot. De oogst van 2018 bestaat onder meer uit een robot die kaas maakt, een rozenplukrobot en een mechanische barman. Computable bezocht de demodag waarop de robots gepresenteerd werden aan het publiek.

In de ontvangsthal van het Science Center van de TU Delft, gevestigd in het karakteristieke gebouw van de oude faculteit Mijnbouwkunde uit 1912, staan derdejaars studenten en bezoekers rondom hostrobot IONA. De gastvrouw in een strakke witte behuizing lacht via het aanraakscherm de bezoekers tegemoet. Onder haar ogen en mond, die op het aanraakscherm als een soort smiley worden weergegeven, deelt IONA informatie over het gebouw, weersvoorspellingen en file-informatie. Bezoekers krijgen een muntje met rfid-tag. Daarmee kunnen ze verderop bij barrobot Barrie een drankje halen.

IONA spreekt, maar haar volume kan niet op tegen het galmende stemgeluid van de enthousiaste studenten en bezoekers die in het rumoerige portaal in gesprek zijn. De makers laten aan aantal bezoekers zien dat ze via hun laptop en een website in realtime de informatie en menu’s van IONA kunnen aanpassen. Bijvoorbeeld als een bijeenkomst is verplaatst naar een andere ruimte. De hardware van IONA bestaat uit twee geschakelde Rasberry Pi’s.

De bezoekers van de demodag reageren verrast als ze bij binnenkomst oog in oog komen te staan met de robot. Er wordt gelachen, als de robot een grapje deelt: ‘Wat is mijn favoriete muziek?… antwoord: ‘Heavy metal’. ‘Het geluid is nog een beetje in ontwikkeling’, vertelt derdejaars student Industrieel Ontwerp, Mischa de Haan, die met zijn team tot in de late uurtjes heeft doorgewerkt om de deadline van de demodag te halen. Voor de minor robotica werkt hij samen met studenten van de studierichtingen werktuigbouwkunde, elektrotechniek en technische informatica. Ze staan er trots en een beetje vermoeid bij. Na vijf maanden hard werken wordt het resultaat eindelijk aan publiek gepresenteerd.

Populaire minor

De demodag is het jaarlijkse hoogtepunt van de minor robotica die sinds 2011 wordt gegeven. Het is een populaire minor van de TU Delft. Studenten van verschillende studierichtingen werken in multidisciplinaire teams aan een robot. Na een sollicitatie worden de studenten in acht groepen van vijf tot zes man ingedeeld waarmee ze in opdracht van een klant, bijvoorbeeld een bedrijf, gemeente of universiteit, een robot ontwikkelen die een probleem moet oplossen.

‘Zonder die multidisciplinaire aanpak waren we nooit tot deze oplossing gekomen. Iedereen heeft een duidelijke rol in het team. Er is meteen een goede taakverdeling. Doordat de teams bestaan uit studenten van verschillende studierichtingen, ontstaan goede ideeën’, vertelt Frank Overes, student werktuigbouwkunde en teamgenoot van de ontwerpers van IONA.

Zestig uur per week

Om de informatica en elektra op tijd af te krijgen werkte de groep soms tot zestig uur per week. Het euforische gevoel dat de robot er nu staat, klinkt door in het enthousiasme van de makers. IONA heet inmiddels een nieuwe bezoeker welkom. Het scherm is gedaald op ooghoogte van een jongen die zojuist met zijn vader het gebouw is ingelopen. ‘De ultrasone sensoren aan de voorkant van de robot passen de hoogte van het scherm aan’, vertelt De Haan. ‘Er zit ook een camera in de robot die de emotie van gezichten herkent. Er worden geen beelden opgeslagen in verband met privacy.’ Overes voegt toe dat de mechaniek goed is afgedekt in verband met de veiligheid: ‘kinderen willen overal aanzitten’.

Verderop bij de balie van het Science Center is de koffiebar vervangen door barrobot Barrie. Het is er erg druk en veel bezoekers besluiten om eerst naar de bovenzaal te gaan waar nog meer robots staan opgesteld. In de statige Mekelzaal van de eerste verdieping zijn beursstands ingericht waar de overige zes groepen hun oplossing tonen. Op de plek waar oude archiefkasten, kristallen, mineralen en statig glas in lood herinneren aan de oorspronkelijke functie van het gebouw, bepalen op deze middag de robots de sfeer. [zie kader voor alle getoonde oplossingen].

Kroboot

Derdejaars student werktuigbouwkunde Jelle Haasnoot staat bij de Kroboot. Een Kroosopruimrobot die is gebouwd in opdracht van TOPDelft en Hoogheemraadschap Delfland. Het autonome vaartuig moet eendenkroos bestrijden door in het voorjaar kroos te verwijderen en te voorkomen dat dit ‘onkruid op het water’ in de zomer doorgroeit tot een massa die de sloten doet dichtslibben. Delfland vroeg de studenten met een oplossing te komen voor stankoverlast door eendenkroos. Dat ontstaat doordat zonlicht het water niet kan binnendringen en verstoort de flora en fauna in het water.

Haasnoot vertelt dat de robot het arbeidsintensieve en dure verwijderen van kroos aanpakt. ‘De Kroboot is gebouwd rondom een aluminium frame. Veel onderdelen komen uit de 3D-printer en we hebben het vaartuig met epoxyhars beschilderd om het waterbestendig te krijgen.’ Hij laat zien dat de robot een lasersensor heeft voor navigatie en autonoom vaart. Met behulp van video-analyse wordt kroos opgespoord. ‘De eerste blender maalt de grote stukken kroos weg en via een filter komt het materiaal in een tandwielvergruizer terecht. Uiteindelijk wordt het fijngemalen kroos gedropt en verzinkt het in het water, daardoor kan de zon weer op het wateroppervlak schijnen en wordt voorkomen dat het eendenkroos uitgroeit tot een grote groene massa.’

Verbeterpunten die de derdejaars student werktuigbouwkunde noemt, zijn onder andere de cameratechnologie, Haasnoot: ‘De robot kan nu nog geen lelies van kroos onderscheiden. Bij een betere afstelling van de kleur groen in de video-analyse kan dat wel. De robot moet leren het verschil te zien tussen licht- en donkergroen.’ Hij legt uit dat er ook meer tijd nodig is om het aantal tests in de praktijk uit te breiden. Tijdens het proefdraaien bleek bijvoorbeeld dat de tandwielen nog wat te klein zijn om fijne deeltjes kroos te malen.

Ook Haasnoot is onder de indruk van de multidisciplinaire samenwerking van de studenten van verschillende studierichtingen. ‘Werktuigbouwkundigen, elektrotechnici, software engineers, we kijken allemaal met een andere blik naar het project. Samen komen we tot een oplossing.’

Tijd voor bier

Bij barrobot Barrie is het inmiddels wat rustiger geworden. Tijd om het muntje van IONA te verzilveren voor een drankje. Rond de manshoge kast die aandoet als een brede flipperkast, staat het team een cameraploeg te woord. Ze vertellen trots over de mechanische barman die ze in opdracht van de universiteit hebben ontwikkeld. De robot moet het bestellen van een drankje in het Science Center futuristischer maken. De studenten hebben ook tot op het laatste moment hard doorgewerkt om de deadline voor de demodag te halen. Helaas kampt Barrie op de dag van de waarheid met een paar mankementen. Hij leest de muntjes die door IOANA zijn uitgegeven niet goed. Hij onthoudt namelijk de bestellingen niet, ‘een probleempje van de koppeling met de database’, merkt één van de teamgenoten op. De rfid-tag kan niet worden uitgelezen, de bestelling moet handmatig worden ingevoerd.  

Ook het mechaniek van één van de plateaus waar de koffie of thee wordt uitgeserveerd, heeft het begeven. Als vervolgens het game-element hapert, slaat de irritatie bij het team en omstanders een beetje toe. ‘De highscore van jullie mini-game reset zich niet’, roept één van de aanwezigen. Hij wijst op het virtuele spel dat op de kast wordt geprojecteerd. De klant die het spel speelt moet om punten te halen suikerblokjes opvangen met een bekertje, terwijl Barrie koffie zet of thee maakt. De score blijft oplopen, ook als een nieuw spel begint. Het team besluit om het systeem te rebooten. Daarna gaat het gesprek over de komende weken waarin de kennis en ervaringen van de minor verwerkt worden tot een onderzoeksschrift (paper) terwijl Barrie een kopje koffie serveert.

Inmiddels roept in de bovenzaal coördinator Martin Klomp de studenten bij elkaar voor een groepsfoto. Als het officiële startsein voor de borrel nog moet worden gegeven, staat een aantal studenten al met een flesje bier in de hand. Tijd om even stoom af te blazen na vijf maanden bikkelen. Dit jaar heeft het horecapersoneel van de universiteit de drankjes nog klaargezet, wellicht dat volgens jaar barrobot Barrie aan de beurt is.

Overzicht projecten minor robotica 2018

Roboboot (Trident)
Klant: Damen Shipyards
Deze autonome boot, Trident gedoopt, moet in 2018 mee gaan doen aan de Roboboat Competition in Florida (VS). Het doel van het team is om een boot te creëren die zelfstandig kan varen en daarnaast zelf acties kan uitvoeren. De boot moet bijvoorbeeld in staat zijn om aan- en af te meren, obstakels te vermijden en zo snel mogelijk poorten te passeren. Het project draagt bij aan de toekomstige ontwikkeling van volledig functionele autonome schepen.

Balrobot (Fizzy)
Klanten: TU Delft / Revalidatiefonds & Prinses Máxima Centrum voor kinderoncologie
Fizzy is een robotbal die kinderen met kanker stimuleert om meer te bewegen. Beweegt het kind naar Fizzy toe, dan rolt hij weg. Pakt het kind Fizzy op, dan vibreert hij. Aait het kind de bal, dan knort of spint hij. En als Fizzy te weinig aandacht krijgt? Dan gaat hij schudden. Fizzy fungeert zo als vriendje en speelmaatje voor de zieke kinderen, en maakt de dagen die ze in het ziekenhuis moeten doorbrengen net een beetje leuker.

Pijpgrijprobot (PaCbot)
Klant: Huisman Equipment B.V.
Huisman Equipment bouwt onder meer apparatuur om pijpen neer te leggen op de bodem van de oceaan. Om dat te doen ontwikkelde het bedrijf een klemmechanisme dat uit verschillende ‘pads’ bestaat. Deze pads laten de pijpen langzaam naar de bodem zakken. Maar omdat de dikte van de neer te leggen pijpen varieert, moeten de pads, die 40 kilo per stuk wegen, regelmatig worden verwisseld. Dat gebeurt nu handmatig in de haven, wat veel tijd en geld kost. De Pad-Changing robot (PaCbot) moet dit werk offshore (op zee red.) en autonoom gaan doen.

Hostrobot (IONA)
Klant: Science Centre Delft
Als je binnenkort het Science Center in Delft betreedt, word je in de hal begroet door IONA. IONA is een hostrobot die bezoekers informeert over het gebouw, maar bijvoorbeeld ook over de weersverwachtingen en de files die bezoekers op de terugweg kunnen verwachten. IONA neemt daarnaast bestellingen van gasten aan, die vervolgens door bartenderrobot Barrie (zie hieronder) kunnen worden verwerkt. IONA zal een futuristische indruk maken, op zowel kinderen als volwassenen. 

Bartenderrobot (Barrie)
Klant: Science Centre Delft
De koffiehoek van het Science Centre Delft, dat voor het algemeen publiek als toegangspoort tot de projecten van de TU Delft dient, is niet bepaald innovatief. Barrie moet daar verandering in brengen. Deze robotische bartender biedt bezoekers een drankje of snack aan, maar vooral ook een leuke, interactieve ervaring bij het bestellen van deze versnaperingen. Barrie werkt met sensoren, een hologram, animaties en een volledig geautomatiseerd uitgifte-systeem. En hij communiceert ook nog eens met IONA, de host-robot van het Science Centre.    

Kaasmaakrobot (Moonlander)
Klant: Lely
Het werk van een kleine kaasboer kan voor een belangrijk deel worden geautomatiseerd. En dat is precies het doel van Moonlander. Deze robot zal geheel autonoom kazen gaan maken en transporteren. 

Kroosopruimrobot (Kroboot)
Klanten: TOPDelft / Hoogheemraadschap Delfland
Eendenkroos is in Delfland een groot probleem. Doordat het ervoor zorgt dat zonlicht het water niet kan binnendringen, verstoort het de flora en fauna, en dat leidt tot stankoverlast. Het verwijderen van eendenkroos is arbeidsintensief en dus duur, maar de kroboot biedt uitkomst. Het autonoom varende bootje voorkomt dat eendenkroos uitgroeit tot een grote groene massa door het kroos in een vroeg stadium op te zuigen en te vernietigen.

Rozenplukrobot (Roselia)
Klanten: Berg Roses Nederland B.V. en Porta Nova Rozenkwekerijen B.V.
Om rozen te kunnen plukken heb je nog net geen academische opleiding nodig. Het duurt maar liefst 250 dagen voordat een leek is opgeleid in de kunst van het rozenplukken, en de meeste plukkers verlaten de kas na drie of vier jaar weer. Waarom de training zo lang duurt? Omdat het lastig te zien is wanneer een roos rijp is voor de oogst. De rozenplukrobot heeft door middel van een neuraal netwerk geleerd om te herkennen welke rozen klaar zijn om geplukt te worden, en laat dit aan de plukkers zien.

Bron kader: TU Delft