Decentrale robotbesturing vervangt poppenmeester

Normaliter worden de assen van een robot centraal aangestuurd. Maar volgens Hirofumi Tamai, directeur van het Japanse Muscle Corporation en robotexpert heeft een decentrale aanpak zo zijn voordelen. In zijn laatste robot KOROKU werken zes eigenzinnige servomotoren nauwlettend samen om de Japanse poppenkunst tot leven te wekken.

Het Siebolthuis aan het Rapenburg in Leiden is beroemd om haar Japanse banden. Het is dan ook de locatie bij uitstek om Tamai, die uit Japan is overgekomen ter promotie van de tentoonstelling COOL JAPAN persoonlijk te spreken. De revue passeren zijn visie op de Japanse robotica, diverse robotprojecten en zijn slimme ‘Cool Muscle’ motion oplossing, die eigenlijk het hart én brein van al zijn applicaties vormen. Maar zoals vaker, beginnen we bij het begin. En in het geval van Tamai blijkt hier ook een Nederlands tintje aan te zitten.

Speciaalmachinebouw

Eigenlijk zou je Muscle Corporation het beste als een motion specialist kunnen zien. Zo begon haar bijna 30-jarige bestaan in 1988 met het automatiseren van industriële borduurmachines, waarbij ze zowel de aandrijving als de besturing voor hun rekening namen. Ook diverse machines voor de elektronica-industrie voorzag het bedrijf van slimme servo-oplossingen en lineaire systemen. De grote ‘ommezwaai’ kwam echter 10 jaar later met de ontwikkeling van een eigen product: COOL Muscle, dat volgens Tamai een van de eerste servomotoren was met een geïntegreerde controller en waaraan bovendien Philips een rol speelde. “In 1998 ontwikkelden we voor een Amerikaanse fabrikant van medische apparatuur een beademingssysteem. Voor dit systeem, dat aan zeer strenge regels moest voldoen, ontwikkelden we eigenlijk ons eerste COOL Muscle product: een stappenmotor met een eigen microcontroller. We gebruikten hem voor het aansturen van de regelklep voor de luchttoevoer en hij was uniek in zijn soort. Uiteraard was hij zeer compact -Japanners houden nu eenmaal van miniaturiseren - maar hij was ook ‘slim’. Tegenwoordig duiken ‘smart motors’ wel vaker op. Maar het direct aansturen vanuit een in dezelfde behuizing geïntegreerde chip was destijds zeer ongebruikelijk. We zagen daar dan ook een kans een complete serie van verschillende bouwgroottes te ontwikkelen die hun weg naar tal van toepassingen hebben gevonden. Testsystemen voor brandstofcellen, de productie van mobieltjes, onderwaterrobots, gnome analyse, je kan het eigenlijk zo gek niet bedenken of we hebben er wel projecten in gedaan.” En die connectie met Philips? “Oh, die Amerikaanse fabrikant is kort daarna overgenomen door Philips Healthcare. En de man waarmee ik het beademingssysteem ontwikkelde - een van mijn beste vrienden, is nu directeur van Philips Japan.”

Robotdroom

Met de komst van de COOL Muscle producten, kwam ook een andere lang gekoesterde droom van Tamai binnen handbereik: een eigen robot maken. “We maakten al wel een tijdje twee-assige scarasystemen voor Yamaha, maar eigenlijk wilde ik al lange tijd een heel ander type robot maken: een humanoïde. Voor de Shanghai Expo in 2010, waar we ook onze COOL Muscle producten wilden promoten, besloot ik er voor te gaan. We ontwierpen en bouwden drie menshoge robots die langs 15 meter hoge steigers aan de buitenzijde van het beursgebouw omhoog klommen. Het had natuurlijk wel wat voeten in aarde om de organisatie ervan te overtuigen dat het volkomen veilig was, maar het bleek een enorme publiekstrekker. Zo’n goede zelfs dat ze op dit moment met Google op tour in Amerika zijn.” Het bijzondere aan de Yume Robot Climbers, zoals het trio inmiddels heet, is volgens Tamai hoe aandrijving en besturing zijn geregeld. “In totaal zijn er voor alle armen en benen maar 6 motoren nodig. Bovendien hoeven deze niet centraal aangestuurd te worden, waardoor het hele ontwikkeltraject slechts 3 maanden in beslag nam.” 

 

Meer coole projecten

Tamai kreeg de smaak te pakken en besloot zich op de niet industriële kant van de robotica te storten: het vakgebied van de servicerobotica. “Zoals je misschien wel weet heeft Japan met enkele demografische uitdagingen te kampen”, legt hij uit. “De bevolking vergrijst hard wat niet alleen betekent dat er minder arbeidskrachten voor meer mensen moeten produceren, maar ook dat er steeds meer ouderenzorg nodig is. Een van de dingen die we daarom ontwikkeld hebben is SASUKE. Hoewel geen autonome robots, is deze zelfs door de Japanse president aanbevolen tilhulp zondermeer een intelligente COOL Muscle toepassing. Want in tegenstelling tot de lompe takelkranen die je in veel zieken- en verzorgingshuizen ziet, tilt SASUKE je heel comfortabel vanuit je bed je rolstoel in en andersom.” Hoewel nog niet geschikt voor de westerse markt - het draagvermogen van SASUKE is maximaal 80 kg - komt er binnenkort wel een betaalbare en compactere consumentenvariant. 
Een ander type zorgrobot die Tamai op zijn naam heeft staan is CORONONO, een sociale robot die oudere mensen gezelschap houdt door met ze te praten en zo eenzaamheid tegengaat. “Voor wat betreft de motion zijn dergelijke robots niet zo spannend”, licht hij toe. “Maar de kunstmatige intelligentie die nodig is om een echt gesprek te voeren is dat des te meer. Ook die discipline willen we in huis ontwikkelen, aangezien AI een steeds belangrijkere rol in servicerobotica speelt.” Overigens is de gezelschapsrobot van Tamai ook met camera, microfoon en internetverbinding uitgerust, zodat hij ook als telepresence robot kan worden ingezet.

 

Decentrale poppenkunst

En dan is hij na zijn lange reis helemaal in elkaar gezet: KOROKU, wat zoiets als ‘schaduwfiguur’ betekent en verwijst naar de poppenmeester van het Bunraku theater. “Misschien heb je er wel eens van gehoord of heb je het gezien”, leidt Tamai zijn laatste robot in. “Bij deze traditionele vorm van poppenspel bevindt de poppenspeler zich gewoon met de pop op het podium. Hij is dus niet verborgen. De truc is de pop zo overtuigend tot leven te wekken, dat je de poppenspeler vanzelf over het hoofd ziet. Het heeft me altijd gefascineerd hoe dit toch kan. Een ware poppenmeester brengt met de juiste bewegingen en intensiteit zelfs een paar stukjes hout tot leven.” Dit is dan ook precies wat Tamai zich met KOROKU versie 1 tot doel stelde: een programmeerbaar poppenspelersframe maken waarmee zelfs de meest minimalistische pop tot leven gebracht kan worden. Doel nummer twee was het frame zo modulair te maken dat zonder lastige aanpassingen ook snel een andere pop ‘gemonteerd’ kan worden. Het lukte en naast Disney World, toonde ook een theaterproductie van de Lion King interesse. Ook hier bleek ‘decentraal’ weer een van de belangrijke succesfactoren. Tamai: “Een poppenmeester die moet programmeren? Dat gaat natuurlijk nooit werken. We hebben KOROKU, waarvan je hier versie 2 ziet, daarom zo gemaakt dat je hem bewegingen kunt laten ‘opnemen’ zoals je dat ook bij geluid of film zou doen. Hoewel de COOL Muscle motoren - in dit geval 6 in totaal, maar je kan het zo omvangrijk maken als je zelf wilt - onderling wel middels EtherCAT communiceren voor synchronisatie, onthoudt elke motor na één keer voordoen precies wat hij moet doen. Het is hierbij zelfs mogelijk de motoren van verschillende poppen te synchroniseren, waardoor één poppenmeester in feite de choreografie van een heel theater voor zijn rekening zou kunnen nemen.” Is het dan de bedoeling dat KOROKU op termijn alle Bunraku-meesters vervangt? Daarvoor zijn dit type spelers volgens Tamai veel te schaars. Maar extra mogelijkheden voor theaters en themaparken ziet hij zeker. Met slechts een aantal standaard frames hebben zij veel sneller die nieuwe voorstelling op de planken. Of wat te denken van een leuke KOROKU-kok als aandachtstrekker in een restaurant. Want zeg zou zelf. Robots zijn toch super cool? Sugoi!