Frank van der Stappen wil industriële automatisering weer simpel maken

'Onderzoeken zijn leuke puzzels'

Universitair docent Frank van der Stappen doet onderzoek naar alle problemen die met manipulatie te maken hebben. De afgelopen jaren heeft hij gewerkt aan chirurgiesimulatie, waarbij een chirurg vóór de operatie kan oefenen op een computermodel. Van het NWO kreeg hij vorige maand groen licht voor zijn volgende onderzoek: manipulatie in de industriële automatisering, een onderwerp waaraan hij de afgelopen jaren ook werkte.

Frank van der Stappen: " Als je maar vaak genoeg vanuit verschillende slim gekozen richtingen tegen een voorwerp duwt, zal dat gegarandeerd in de gewenste oriëntatie komen te liggen."

Waar gaat u precies onderzoek naar doen?
"Naar robotmanipulatie in industriële omgevingen. Op dit moment wordt in fabrieken nog met traditionele assemblageprocessen gewerkt, denk bijvoorbeeld aan de fabricage van auto's met behulp van robotarmen en camera's. Dat is heel ingewikkeld, en de apparatuur is duur en storingsgevoelig. De camera's zijn vaak nodig om de positie te bepalen van de voorwerpen op de band. De robotarmen kunnen die vervolgens oppakken. Zo'n tien jaar geleden is men gaan kijken naar simpelere manieren om dit te doen en de resultaten zijn hoopgevend. Met simpele acties, zoals het duwen tegen voorwerpen, valt in veel gevallen hetzelfde resultaat te bereiken. Als je maar vaak genoeg vanuit verschillende slim gekozen richtingen tegen een voorwerp duwt, zal dat gegarandeerd in de gewenste oriëntatie komen te liggen."
 
Dus uiteindelijk moet het proces minder geavanceerd worden?
"Ja, met goedkope hardware-elementen en simpele acties valt hetzelfde eindresultaat te bereiken. De afgelopen jaren zijn vooral resultaten behaald voor tweedimensionale voorwerpen.

Aan de vooravond van het Nederlands ICT-Kenniscongres 2003 op 4 en 5 september publiceert Computable vier interviews met Nederlandse wetenschappers die met financiële steun van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) ict-gerelateerd onderzoek doen.

Dit betekent dat de uitkomsten maar beperkt toepasbaar zijn, want alle voorwerpen om ons heen zijn driedimensionaal. De tweede beperking van de eerdere onderzoeken is dat er polygonale (veelhoekige) objecten zijn gebruikt. De derde beperking is dat deze objecten verondersteld werden geen productiefoutjes te hebben. Er is eigenlijk nog geen onderzoek gedaan naar driedimensionale, ronde en niet-perfecte objecten. Daar ga ik me de komende jaren mee bezighouden."
 
Hoe zit het met de financiering van het onderzoek?
"Ik heb begin dit jaar een onderzoeksvoorstel ingediend bij de open competitie van NWO voor twee aio's (assistent in opleiding - red.). Dat is vorige maand goedgekeurd. Ik krijg van NWO 318.872 euro om twee aio's vier jaar lang te laten werken aan het onderzoek. Vanuit de Universiteit Utrecht beschik ik al over een aio, dus straks doen we met in totaal vier mensen onderzoek.
De aio's gaan in verschillende richtingen onderzoek doen: naar het vastzetten (fixturing) en de oriëntatie (feeding) van voorwerpen."
 
Hoe lang gaat het onderzoek duren?
"Geen idee. Het onderzoek dat ik de komende vier jaar ga doen, moet de eerste stappen opleveren op weg naar een soortgelijk resultaat als met de tweedimensionale voorwerpen is behaald. Het bij elkaar krijgen van die uitkomsten heeft al meer dan tien jaar geduurd en wat ik nu wil doen is veel moeilijker, dus ik denk dat we zeker vijftien jaar verder zijn voordat we dit soort systemen op grote schaal in fabrieken gaan zien. Tegen die tijd ben ik waarschijnlijk al met pensioen!"
 
Wat wordt het uiteindelijke onderzoeksresultaat?
"Uiteindelijk komen er algoritmes uit, berekeningsmethoden. Simpel gezegd gaat er aan de ene kant een beschrijving van het onderdeel in en komt er aan de andere kant een systeem of proces uit dat de gewenste manipulatietaak op dat onderdeel uitvoert. In het geval van 'fixturing' betekent zo'n algoritme dus bijvoorbeeld hoe ik de vingers van de robothand moet neerzetten om zeker te weten dat het voorwerp echt niet kan bewegen. Het is de bedoeling dat de algoritmes zo simpel zijn dat ze daarna direct door een programmeur te implementeren zijn."
 
Wat is het belang van het onderzoek?
"Dat de industriële automatisering in de toekomst betrouwbaarder, goedkoper en makkelijker te ontwerpen wordt. Voor mij zijn onderzoeken leuke puzzels. Voor de huidige systemen zijn werktuigbouwkundigen en elektrotechnici nodig om ze te bouwen en wiskundigen om ze te programmeren. Doordat we simpelere acties willen, wordt het meer een algoritmisch probleem en dus een informaticaprobleem. Het bouwen van de hardware die je nodig hebt is simpel, dus de essentie is nu een informaticaprobleem geworden. Eigenlijk hebben we het vraagstuk afgepakt van de werktuigbouwkundigen en de elektrotechnici."< BR>