Robotvloot: wat het is en waarom bedrijven massaal robots laten samenwerken
Een robotvloot is een groep robots die niet los van elkaar werkt, maar via software wordt aangestuurd als één samenhangend geheel. Denk aan een magazijn waar honderden kleine, koelkastgrote robots pakketten rondrijden: elke robot krijgt via een centraal computersysteem te horen welk rek het moet oppakken en waar het naartoe moet, terwijl het systeem tegelijk in de gaten houdt dat robots elkaar niet in de weg lopen. Het is vergelijkbaar met een verkeersleider op een druk vliegveld, maar dan voor honderden of duizenden machines tegelijk.
Het woord 'vloot' verwijst naar dezelfde gedachte als bij een vloot vrachtwagens of schepen: het gaat niet om één slim apparaat, maar om de gezamenlijke inzet en planning van veel apparaten die samen een taak efficiënter uitvoeren dan één robot ooit zou kunnen. Zo'n vloot kan bestaan uit magazijnrobots, bezorgrobots op straat, zelfrijdende taxi's, landbouwmachines of zelfs zwermen kleine drones. Het bijzondere zit hem niet in de individuele robot, maar in de coördinatie: de software die bepaalt wie wat doet, wanneer, en hoe botsingen en verkeersopstoppingen worden vermeden.
Wat is het precies?
Een robotvloot bestaat technisch gezien uit drie lagen. De eerste laag is de robot zelf: een fysieke machine met sensoren (zoals camera's, lidar of afstandssensoren) en motoren om te bewegen of te grijpen. De tweede laag is de communicatie-infrastructuur, meestal draadloos wifi of een lokaal netwerk, waarmee elke robot voortdurend zijn positie en status doorgeeft aan een centraal systeem en omgekeerd opdrachten ontvangt.
De derde en belangrijkste laag is de zogeheten fleet management software: het besturingssysteem van de hele vloot. Deze software lost een verkeersprobleem op dat sterk lijkt op treinplanning: welke robot moet welke route nemen, in welke volgorde, zodat er geen opstoppingen of botsingen ontstaan en het totale werk zo snel mogelijk klaar is. Bij grote vloten gebeurt dit met wiskundige optimalisatie en steeds vaker met kunstmatige intelligentie die patronen in vraag en aanbod herkent, bijvoorbeeld drukte tijdens piekuren.
Een onderscheid dat vaak wordt gemaakt is tussen centrale aansturing, waarbij één computersysteem alle robots dirigeert, en zogeheten zwermrobotica, waarbij robots vooral onderling met elkaar communiceren en zonder centrale regie toch gezamenlijk gedrag vertonen — vergelijkbaar met hoe een school vissen of een zwerm vogels beweegt zonder aanvoerder. De meeste commerciële robotvloten van vandaag, zoals magazijnrobots en bezorgrobots, werken grotendeels centraal aangestuurd; pure zwermrobotica is vooral nog onderzoek.
Wat wil men ermee bereiken?
De belangrijkste belofte van een robotvloot is schaalbaarheid: als de vraag toeneemt, voeg je simpelweg meer robots toe aan hetzelfde besturingssysteem, in plaats van dat je één superrobot moet bouwen die alles alleen kan. Dat maakt het financieel aantrekkelijker en technisch minder risicovol dan het bouwen van één complexe machine.
Daarnaast spelen kostenbesparing en beschikbaarheid een grote rol. Robots hoeven geen pauze, worden niet ziek en kunnen 24 uur per dag doorwerken, wat vooral aantrekkelijk is in sectoren met personeelstekorten, zoals magazijnwerk en bezorging. Een derde motivatie is veiligheid: robotvloten worden ingezet in omgevingen die voor mensen gevaarlijk, vervelend of fysiek zwaar zijn, zoals het continu tillen van zware dozen of het inspecteren van moeilijk bereikbare plekken.
Tot slot is er de belofte van efficiëntie door data: omdat elke robot in een vloot voortdurend gegevens deelt, kan het systeem als geheel leren en steeds slimmer routes plannen, drukte voorspellen en onderhoud tijdig inplannen voordat een robot uitvalt.
Voorbeelden uit de praktijk
Het bekendste en langst bestaande voorbeeld is Amazon Robotics, ontstaan uit de overname van het bedrijf Kiva Systems in 2012. In Amazon-distributiecentra rijden duizenden lage, oranje robots onder rekken door en tillen die op om ze naar menselijke medewerkers te brengen, in plaats van dat mensen door gangpaden lopen om producten te zoeken.
Een tweede voorbeeld is Waymo, het zelfrijdende-auto-bedrijf van Google-moederbedrijf Alphabet, dat sinds 2020 een betaalde robotaxidienst zonder bestuurder aanbiedt, eerst in de Amerikaanse stad Phoenix en later uitgebreid naar onder meer San Francisco en Los Angeles. Hier vormt de vloot zelfrijdende auto's letterlijk een taxivloot die centraal wordt gepland en gemonitord.
Bezorgrobots vormen een derde categorie: het Estisch-Amerikaanse bedrijf Starship Technologies, opgericht in 2014 door twee medeoprichters van Skype, zet sinds enkele jaren kleine, op stoepen rijdende bezorgrobots in op universiteitscampussen en in stadswijken in onder meer de Verenigde Staten en het Verenigd Koninkrijk.
In de landbouw werkt John Deere aan vloten autonome tractoren en machines; het bedrijf toonde in 2022 op de CES-technologiebeurs een volledig autonome tractor die zonder bestuurder kan ploegen, aangestuurd en gemonitord via een app.
Een voorbeeld dichter bij fundamenteel onderzoek is het Kilobot-project van Harvard University, waarbij onderzoekers rond 2014 lieten zien hoe duizend eenvoudige, kleine robots zonder centrale aansturing gezamenlijk vormen konden vormen, puur door lokaal met elkaar te 'praten' — een schoolvoorbeeld van zwermrobotica.
Hoe ver is de techniek?
Op het gebied van magazijnrobots is de techniek volwassen en wereldwijd operationeel: dit is inmiddels reguliere logistieke infrastructuur bij grote e-commercebedrijven. De grootste uitdaging hier is niet meer de robot zelf, maar het slim combineren van mens en machine in dezelfde ruimte.
Zelfrijdende taxivloten, zoals die van Waymo, zijn operationeel maar nog beperkt tot een select aantal steden en rijden nog niet overal onder alle weersomstandigheden. De opschaling naar meer steden gaat gestaag maar voorzichtig, mede door de hoge veiligheidseisen en de noodzaak om vertrouwen bij toezichthouders en publiek op te bouwen. Ongelukken of incidenten, zoals die zich eerder hebben voorgedaan bij verschillende zelfrijdende-autobedrijven, kunnen de uitrol lokaal vertragen.
Bezorgrobots op de stoep bevinden zich in een vroeger stadium: ze rijden in geselecteerde wijken en campussen, vaak nog met menselijke toezichthouders die op afstand kunnen ingrijpen. Regelgeving over waar dit soort robots mogen rijden verschilt sterk per land en gemeente en is nog volop in ontwikkeling.
Zuivere zwermrobotica zonder centrale sturing, zoals bij het Kilobot-onderzoek, blijft grotendeels in het laboratorium. De belangrijkste obstakels zijn hier betrouwbaarheid bij storingen, energieverbruik van veel kleine robots, en de moeilijkheid om te garanderen dat een zwerm zich ook in onvoorziene situaties veilig gedraagt.
Wie werken eraan?
In de logistiek is Amazon Robotics de grootste speler, samen met concurrenten zoals het Noorse AutoStore en het Nederlandse Fizyr, dat zich richt op de software die robotarmen laat zien wat ze moeten oppakken.
Op het gebied van zelfrijdende voertuigvloten zijn Waymo (Verenigde Staten), Cruise (voormalig onderdeel van General Motors) en het Chinese Baidu Apollo Go de bekendste namen, elk met eigen testregio's en regelgeving.
Bij bezorgrobots lopen naast Starship Technologies ook bedrijven als Serve Robotics (Verenigde Staten) voorop. In de landbouwrobotica investeren traditionele machinefabrikanten als John Deere en CNH Industrial fors in autonome vloten.
Fundamenteel onderzoek naar zwermrobotica en coördinatie-algoritmes gebeurt vooral aan universiteiten, waaronder Harvard University in de Verenigde Staten en de TU Delft in Nederland, die onderzoek doet naar onder meer zwermen van kleine drones. Ook Boston Dynamics, bekend van de vierpotige robot Spot, ontwikkelt software waarmee meerdere Spot-robots als kleine vloot kunnen worden ingezet voor bijvoorbeeld inspectietaken in fabrieken.