Robots van morgen: tussen dromen en doen

Bijna elke week duikt er ergens ter wereld een nieuwe humanoïde robot op, en telkens lijkt de robotbutler van de toekomst nog maar een paar updates verwijderd. Robotica-experten Bram Vanderborght en Francis wyffels geven een inkijk in de uitdagingen binnen hun vakgebied.

De manier waarop Bram Vanderborght (VUB, imec) en Francis wyffels (UGent, imec) in de wereld van de robotica terechtkwamen vertoont enkele opmerkelijke gelijkenissen. ‘Ik was als kleine jongen een fervent zwemmer, gepassioneerd door alles wat bewoog en gebeten door de modelbouwmicrobe’, vertelt Vanderborght. ‘Eigenlijk wou ik al vroeg vliegtuigjes bouwen, maar dat mocht niet van mijn ouders omdat die konden neerstorten. Dus maakte ik eerst boten en ben ik pas later vliegtuigen beginnen bouwen en ontwerpen.’

Later volgde Vanderborght ingenieursstudies werktuigbouwkunde aan de VUB en was hij vast van plan om zich te specialiseren in de lucht- en ruimtevaart, tot hij plots de opportuniteit kreeg om een thesis te maken over tweepotige stappende robots. ‘Ik zag meteen veel meer potentieel in de wereld van de robotica die toen in volle ontwikkeling was en ben onder andere in Japan aan de HRP-2 gaan meewerken, een bekende humanoïde van het Humanoid Robotics Project.’

Vanderborght is zich nadien steeds meer gaan toeleggen op toepassingen in de gezondheidszorg en werkt nu vooral aan technologieën voor humanoïde robots. ‘Wat in mijn werk altijd een constante is geweest is de cognitieve en fysieke interactie tussen mens en robot, en hoe we robots ten dienste kunnen stellen van de maatschappij.’

‘Ik ben er op min of meer dezelfde manier ingerold’, lacht wyffels. ‘Als kind wilde ik helikopterpiloot worden, maar daar wilden mijn ouders ook niets van weten. Ik besloot dan maar om iets als dierenarts te worden, tot ik rond mijn twaalfde een computerkamp volgde en het mijn droom werd om artificieel leven te maken.’

Op zijn zestiende kocht hij zijn eerste robotkit, een lichtetende Braitenberg-robot die hij helemaal zelf in elkaar moest solderen. Maar pas toen hij aan de Universiteit Gent in zijn laatste jaar ingenieursstudies zat, kwam alles in een stroomversnelling. ‘Ik mocht voor mijn thesis een zwermrobotje bouwen en ben uiteindelijk gedoctoreerd op het trainen van grote neurale netwerken waarmee we onze vierpotige robots konden laten stappen.’

Later maakte wyffels de ommeslag naar slimme robotmanipulatie omdat hij de toepassingen daarvan veel interessanter vindt. ‘Je treft vandaag al veel robots aan in gestructureerde omgevingen waar ze heel vaste trajecten afleggen, zoals in de auto-industrie. Maar echt slim kan je die nog niet noemen omdat hun taken vooraf geprogrammeerd zijn. Er zit wel veel opportuniteit in de stap daarna, waarbij robots heel fijne handelingen moeten uitvoeren, zoals rubbers in autoramen steken, en waarbij ze intelligent genoeg moeten zijn om met een grotere variabiliteit aan taken om te gaan.’

Wat mogen we een robot noemen en wat niet?

wyffels: ‘Er bestaat niet echt een uniforme definitie over wat een robot is en wat niet, dus dat is eerder een filosofische vraag. Duidelijk is alvast dat een keukenrobot ten onrechte een robot wordt genoemd omdat hij geen taken buiten zijn fysieke grenzen kan uitvoeren, zijn omgeving niet kan beïnvloeden en niet voor nieuwe taken geprogrammeerd kan worden.’

Vanderborght: ‘Ook software agents zoals chatbots kan je geen robots noemen, want dat zijn louter computerprogramma’s, ze hebben geen fysieke entiteit zoals robots. Hoe een robot er precies moet uitzien qua vorm en grootte heeft dan weer geen enkel belang.’

wyffels: ‘Hun anatomische onderdelen zijn wel vaak terug te voeren naar die van mensen en dieren. De mechanische structuren die hen stevigheid bieden kan je vergelijken met onze botten, de actuatoren die voor beweging en kracht zorgen zijn hun spieren, de sensoren waarmee ze hun omgeving waarnemen hun zintuigen, de processoren en de rekenkracht waarmee ze data verwerken hun brein.’

Welke vinden jullie de coolste van alle echte of fictieve robots tot nu toe?

Vanderborght: ‘Ik vind Baymax, de gigantische opblaasbare robot uit de Disney-animatiefilm Big Hero 6, nog altijd heel inspirerend. Niet alleen omdat hij het zorgende van robothelpers in zich heeft, maar ook omdat hij over alle materialen en sensoren beschikt die het hem mogelijk maken zijn doelstellingen te halen.’

‘Bovendien vind ik het cool dat hij gebaseerd is op een werkend prototype. Producer John Lasseter instrueerde zijn mensen om voor de start van de film in verschillende labs langs te gaan om inspiratie op te doen. Ze belandden onder andere in het roboticalab van Chris Atkeson van de Carnegie Mellon University, waar ze een opblaasbare robotarm zagen die kon worden ingezet om mensen eten te geven, zonder dat hun metalen onderdelen daarbij een gevaar konden vormen.’

wyffels: ‘Baymax is toevallig ook mijn nummer een. Ik vind het intrigerend wat voor uiteenlopende taken die allemaal kan doen ondanks zijn heel eenvoudige vorm. Hij is met zijn gigantisch grote en zachte armen niet alleen in staat tot sociale interacties, maar hij kan met zijn redelijk dikke vingers ook relatief fijne manipulatietaken uitvoeren, zoals een bloem plukken. Hij is bovendien razend intelligent om in te spelen op alle situaties die in de animatiefilm voorkomen.’

Vanderborght: ‘Het grappige is dat sedert de film uit is er al jaren een workshop rondgaat waarin wordt nagegaan of we Baymax ook echt kunnen maken. Ook wij hebben al presentaties gegeven op die workshop over wat er nu al mogelijk is en wat niet. Ik vind het fantastisch dat Baymax die ooit geïnspireerd werd op bestaande robotica, nu ook heel wat ideeën aan het domein teruggeeft.’

wyffels: ‘En dat Atkeson, die de filmmakers ooit inspireerde, ook de man is die er het meest achter zit om Baymax echt te maken. Onlangs stond er op roboticaconferentie IROS al een eerste echte Baymax.’

Aan welke robots zijn jullie momenteel aan het werken? En hoe relevant zijn Europese ontwerpers in de wereld van de robotica?

Vanderborght: ‘Vroeger bouwden we in ons Brubotics-lab volledig afgewerkte producten, zoals stappende robots, exoskeletons of prothesen. Grote techbedrijven in Amerika, met die van Elon Musk voorop, maar ook tal van start-ups in China hebben ook nu nog alle stappen van de productieketen in handen waardoor er elke week wel ergens een nieuwe humanoïde robot opduikt.’

‘Omdat het voor Europese bedrijven te duur is geworden om zo’n humanoïde robot helemaal van nul te maken, zoeken we tegenwoordig naar niches waarin we op internationaal vlak het verschil kunnen maken. Door te kijken wie in Europa de beste chip- of sensormakers zijn en door onderling samen te werken, kunnen we vermijden dat er dubbel werk wordt geleverd en er onnodige kosten worden gemaakt.’

‘Op dit moment ligt de focus van mijn team op technologieën of onderdelen die geïntegreerd kunnen worden in verschillende types van robots, inclusief humanoïden. Wij hoeven ons niet bezig te houden met hoe die robot er uiteindelijk gaat uitzien of waar die ingezet gaat worden, want of die nu complexe handen of eenvoudige grijpers gaat krijgen, en in de bouw, de logistiek of de ouderenzorg terecht gaat komen, de onderliggende technologielagen blijven gelijkaardig.’

wyffels: ‘Ook bij ons in het lab ligt de focus hoofdzakelijk op technologie, maar soms maken we daar uitzonderingen op. Zo hebben we recent een robotarm ontwikkeld die heel flexibel en toch voldoende sterk is. We wilden die integreren in een soort van humanoïde robothelper, maar we vonden geen platform dat we voldoende konden aanpassen, dus we zijn die nu zelf aan het bouwen met een wielbasis die in alle richtingen kan rijden. We willen onze robothelper leren samenwerken met mensen om bijvoorbeeld een tafellaken over een tafel te draperen, waarbij zowel de mens-robotinteractie als het manipulatieaspect belangrijk zijn.’

Robots kunnen veel leren van mensen, maar wellicht niet alles.

wyffels: ‘Wat robotica-expert Ken Goldberg van de University of California de 100.000-year data gap noemt, is dat als we het tempo aanhouden waaraan we nu robotdata aan het verzamelen zijn, we nog 100.000 jaar nodig hebben om op hetzelfde niveau te komen als AI-chatbots zoals ChatGPT. Hij wijt dat aan het enorme tekort aan trainingsdata voor humanoïde robots, in vergelijking met de overvloed aan data voor Large Language Models om menselijke taal te leren begrijpen en genereren.’

Vanderborght: ‘Een grote missing link in de robotica is dat robots er nog niet in slagen om net als kinderen veel te leren uit weinig data. Mijn zoontje heeft geen duizenden Lego-sets moeten bouwen om een complexe Ninjago-draak in elkaar te kunnen steken. En hij heeft ook geen duizenden beelden nodig van een stoel om een andere stoel te herkennen of te weten wat je zoal als stoel kunt gebruiken. Gelukkig kunnen we wat de ene robot heeft geleerd makkelijk transfereren naar de andere, maar dat vreet energie, terwijl ons brein maar een paar boterhammen nodig heeft om te denken.’

wyffels: ‘De vraag is ook: kunnen we er met de huidige leeralgoritmen geraken? Want nu is de assumptie dat we heel veel data nodig hebben om een Large Behavior Model te kunnen maken, een gigantisch groot model dat robots allerhande acties kan aanleren. Maar de vraag is of dit wel de juiste aanpak is. Want mensen kunnen veel meer met veel minder data, dus misschien moeten we eerst andere leermechanismes proberen te ontdekken. Of misschien ontdekken we ooit wel een nieuw soort energiebron waardoor de nood aan energievretende rekenkracht plots geen probleem meer vormt.’

‘We mogen ook niet vergeten dat robots ook niet alles aangeleerd moeten krijgen. Het brengen van een hand naar een voorwerp en die hand zo bewegen dat die dat object op een optimale manier kan vastgrijpen, is eerder een wiskundig probleem.’

Wat zijn de grootste uitdagingen bij de ontwikkeling van robots?

wyffels: ‘Een van de grootste is omgaan met de gigantische variaties in onze wereld. Een robot laten werken in een omgeving die vrij gestructureerd is, zoals in de industrie of zorgsector, is nog altijd een ingewikkeld integratieprobleem, maar gaat al relatief snel. Maar een robot laten omgaan met de chaos bij ons thuis is een ander paar mouwen.’

‘Ook de behendigheid van robots en hun capaciteit om taken op de juiste manier te voltooien zijn nog grote uitdagingen. We hebben in het lab al veel onderzoek gedaan naar het vouwen van wasgoed, maar dat is maar een klein facetje van een hele set van taken die de was doen omvat. Die moeten correct en in de juiste volgorde worden uitgevoerd of je krijgt gescheurde en gekrompen kleren.’

‘Een van de problemen daarbij is het gebrek aan transparantie van commerciële spelers. Die tonen allemaal heel coole demo’s van wat hun producten nu al kunnen, maar ze communiceren weinig over hoe goed hun producten werken in een gevarieerde omgeving. Ze verkopen de droom van humanoïde robots in onze huizen alsof die er nu al zijn, maar die realiteit is nog ver weg.’

Vanderborght: ‘Naast de technische uitdagingen vind ik de duurzaamheid van robots een grote uitdaging. Als ik nu een stofzuigrobot moet kiezen, kan ik alleen afgaan op de performanties ervan. Maar ik wil ook weten welke materialen daarin zitten, hoeveel energie die verbruikt enzoverder. Vandaar dat wij hebben voorgesteld om ook voor robots naar een ecolabel te gaan, zoals dat nu bestaat voor wasmachines en auto’s.’

‘Ik wil ook dat die duurzaamheid niet iets van moeten wordt, maar dat ze robots een competitief voordeel biedt ten opzichte van andere. Dat je die makkelijk kunt upgraden bijvoorbeeld en daarvoor niet continu e-waste moet creëren.’

wyffels: ‘In China zetten bedrijven zoals UniX AI en X Square al robots in bij mensen thuis. Die komen samen met een menselijke poetshulp, die het fijnere werk doet, en met een ingenieur die de robot kan depaneren. In de Verenigde Staten wil het bedrijf 1X Technologies zijn huishoudrobot vanop afstand laten overnemen door eigen operatoren wanneer die een taak niet zelf aankan. Dergelijke toestanden creëren vragen waar we nog niet helemaal op voorbereid zijn, zoals wat met de privacy van de data die bij mensen thuis verzameld worden en wat met mogelijke misbruiken en de juridische implicaties daarvan.’

‘Los daarvan zijn er ook sociaal-economisch wel enkele uitdagingen. Er is momenteel een soort van monopolisering op een aantal aspecten van robotica en AI. Ik vind dat Europa meer zou mogen investeren, innoveren en stimuleren zodat ook wij mee kunnen draaien op wereldschaal en er meer gezonde competitie ontstaat.’

Wat zijn de gevaren van de nieuwe generatie robots waarin AI een rol speelt?

Vanderborght: ‘Ik heb veel domotica in huis, dus ik weet nu al wat er op het vlak van privacy zoal kan mislopen. En robots hebben uiteraard nog meer ogen en oren, waarvan je de dreigingen nu al ziet opduiken. Zo probeerde een programmeur onlangs met zijn PlayStation-controller zijn stofzuigrobot aan te sturen en bleek dat hij per ongeluk duizenden niet goed beveiligde robots aan het bedienen was en via de camera’s daarop kon binnengluren in duizenden huizen wereldwijd.’

‘Ik denk dat Europa wel een rol kan spelen in alles wat met cybersecurity te maken heeft. De technologie om dergelijke problemen te voorkomen bestaat, we moeten er alleen op toezien dat ze altijd mee evolueert met de performantie van de robots, en dat ze niet iets is dat we later wel eens zullen oplossen. Als ik in bedrijven kom waar gevoelige informatie te vinden is, moet ik bijvoorbeeld altijd mijn camera afdekken of mijn gsm afgeven. Waarom gebeurt zoiets niet bij robots?’

wyffels: ‘Ik denk dat dat ook een kwestie is van bewustwording. Er zijn nieuwe normen ontwikkeld waaraan robots idealiter moeten voldoen om veilig te zijn. Maar veel robots die vandaag op de markt komen voldoen daar niet aan. Het is dus aan de klant om die normen af te dwingen of zich geen robots aan te schaffen die niet gekeurd zijn. Maar voor robotica is men precies vergeten dat die normen bestaan.’

Welke robots hebben jullie zelf in huis? En doen ze wat ze beloven?

Vanderborght: ‘Naast een grasrobot heb ik een stofzuig- en dweilrobot en eentje die mijn ramen lapt. Mijn eerste stofzuig- en dweilrobot botste overal tegenaan en vond niet altijd zijn basisstation terug, maar het is indrukwekkend wat voor technologie en slimheid er al in de huidige versies zit.’

‘Het belangrijkste nadeel is dat het nog allemaal single purpose-robots zijn die maar een enkele taak kunnen uitvoeren. Ik kan mijn robot bijvoorbeeld niet de opdracht geven om al mijn ramen te wassen terwijl ik weg ben, want ik moet die nog altijd manueel van raam naar raam brengen. Er is een evolutie nodig naar robots die meerdere taken aankunnen.’

wyffels: ‘Ik werk graag en zoveel mogelijk aan robots, maar dat ik ze binnen de muren van mijn lab hou is een bewuste keuze. Ik ben daar vrij oldschool in, omdat ik wellicht door mijn achtergrond in computerwetenschappen iets te goed weet welke kwetsbaarheden software heeft, naar privacy en veiligheid toe, waardoor ik zelfs geen domoticasysteem in huis heb. Ik voel me nog altijd veiliger met een mechanisch slot dat iets complexer is om te kraken.’

Over welke ontwikkelingen zijn jullie het meest enthousiast?

Vanderborght: ‘Ik ben vooral blij dat het onderzoek niet meer blijft steken in fancy academische papers, maar dat er meer naar bedrijven wordt gegaan en gekeken wordt hoe we ervoor kunnen zorgen dat nieuwe technologieën een echte impact hebben in de maatschappij. Ook de doorbraak van AI en dat het niet beperkt is gebleven tot de happy few, heeft veel mogelijk gemaakt.’

wyffels: ‘Vanuit technisch perspectief vind ik het indrukwekkend dat er de laatste tien jaar heel wat bedrijven humanoïde robots bouwen en dat die ook al opduiken in het straatbeeld. Ze zijn nog niet als robotbutler bij ons thuis in te zetten, maar dat die hardware er is en betaalbaarder wordt creëert toch wel een aantal opportuniteiten.’

‘Bovendien vind ik Large Language Models een fantastische tool waar we nu al veel mee kunnen, zoals er een stuk van de programmering aan uitbesteden.’

Waar zullen robots op termijn zeker aan de slag kunnen?

wyffels: ‘De plekken waar robots het eerst gaan terechtkomen zijn die waar de grootste return on investment te vinden is. En voorlopig zitten de grootste opportuniteiten daar waar een soort van structuur mogelijk is, en dat zijn de industrie en de zorgsector.’

Vanderborght: ‘In veel domeinen is er een gigantisch tekort aan personeel. Toch vrezen mensen vaak dat ze hun job gaan verliezen aan robots. Ik denk dat het omgekeerde soms waar is. Zonder robots zou de auto-industrie er in België wellicht al niet meer zijn. Daar nog meer robots inzetten, kan die industrie nog groter maken en meer arbeidsplaatsen voor mensen opleveren.’

‘Ik denk ook dat er een aantal maatschappelijke uitdagingen zijn die de nood aan meer robotica zal aanzwengelen. Denk aan de verouderende bevolking, de druk op immigratie, de vraag om meer in eigen land te produceren en minder afhankelijk te zijn van toeleveringsketens. Er zijn nog altijd veel mensen die saai werk doen omdat robots zelfs triviale taken nog niet aankunnen, onder andere omdat die af en toe variaties vergen.’

In welke domeinen zullen robots nooit een rol spelen?

Vanderborght: ‘Ik denk dat je eerder moet vragen waar wij als maatschappij niet willen dat robots er ooit in terechtkomen. Willen we bijvoorbeeld dat ze in onze crèches werken en er onze kinderen verzorgen?’

wyffels: ‘Ik denk ook dat we daar bewuster mee moeten omgaan. Als je kijkt naar de robots die nu uit Azië naar Europa komen, dan hebben die vrijwel allemaal met entertainment te maken. En dan is de vraag, is dat waar we naartoe willen, dat robots creatieve taken van ons overnemen? Willen we dat niet liever zelf blijven doen omdat we dat leuk vinden? Willen we niet net het omgekeerde, dat robots onze saaie, repetitieve en vuile taken overnemen?’

Wat als alle werk door robots wordt overgenomen, wat moet de mens dan nog?

Vanderborght: ‘Zou het zo erg zijn dat we minder moeten werken? Misschien moeten mensen in de toekomst anders opgeleid worden, niet meer naar een job maar naar een leven dat op een andere manier ingevuld wordt. Bovendien denk ik dat jobs inhoudelijk gaan veranderen en dat wij mee gaan evolueren. Ik heb thuis een grasrobot, dus ik hoef mijn gras niet meer te maaien. Maar ik werk nog altijd in de tuin, ik doe er gewoon andere dingen.’

wyffels: ‘Belangrijker is dat de bewustwording bij de algemene bevolking groeit en dat mensen meer technische kennis krijgen, zodat niet alleen techneuten zoals Bram en ik zich een onderbouwde mening kunnen vormen over de sociaal-economische, juridische of duurzaamheidsaspecten van robots, maar ook economen, sociologen, psychologen en politici mee kunnen discussiëren en met kennis van zaken beslissingen kunnen nemen. Daar ligt nog een grote rol weggelegd voor het onderwijs.’

Dit stuk maakt deel uit van de EOS Wetenschap Special 2026 - Robotica