Semi-humanoïde robot: wat is het en hoe ver staat de techniek?
Een semi-humanoïde robot lijkt voor een deel op een mens, maar niet helemaal. Denk aan een winkelpop met een menselijk bovenlijf, hoofd en armen, gemonteerd op een onderstel met wielen in plaats van benen. Zo'n machine kan gebaren maken, iets vastpakken of met je praten alsof ze mens is, maar ze rijdt rond in plaats van te lopen. Dat is precies het idee achter semi-humanoïde robots: ze combineren menselijke vormen waar dat nuttig is, met eenvoudigere techniek waar lopen op twee benen niet per se nodig of te duur is.
Het onderscheid met een 'volledige' humanoïde robot zit hem dus vooral in de onderkant. Robots als Tesla's Optimus of Boston Dynamics' Atlas lopen op twee benen en proberen een compleet menselijk lichaam na te bootsen. Semi-humanoïde robots doen dat bewust niet: ze hebben bijvoorbeeld wel een sprekend gezicht en grijpende armen, maar rijden op wielen, staan op een vaste sokkel, of hebben maar één arm in plaats van twee. Dat maakt ze vaak goedkoper, stabieler en makkelijker in te zetten in de praktijk, terwijl ze toch de voordelen behouden van een vorm die mensen herkennen en vertrouwen.
Wat is het precies?
Een robot bestaat grofweg uit drie onderdelen: sensoren om de omgeving waar te nemen (camera's, microfoons, aanraaksensoren), actuatoren om te bewegen (motoren en scharnieren die 'gewrichten' aandrijven) en een besturingssysteem dat alles aanstuurt, tegenwoordig vaak met kunstmatige intelligentie. Bij een semi-humanoïde robot worden deze onderdelen zo gekozen dat het bovenlichaam er menselijk uitziet en zich menselijk gedraagt, terwijl de rest van het lichaam pragmatisch blijft.
In de praktijk betekent dit meestal een van deze combinaties: een wielenbasis met een humanoïde torso, hoofd en een of twee armen; een vaste sokkel met alleen een expressief hoofd en bovenlichaam, zonder enige mobiliteit; of een lopend onderstel zonder duidelijk gezicht of armen. De keuze hangt af van de taak. Een robot die door een ziekenhuisgang moet rijden heeft weinig aan twee benen, maar wel baat bij armen die net als een mens spullen kunnen oppakken van een balie op menselijke hoogte.
Het aantal 'vrijheidsgraden' (Engels: degrees of freedom, het aantal richtingen waarin een gewricht onafhankelijk kan bewegen) is bij het bovenlichaam vaak wél zo hoog mogelijk, omdat expressieve gezichten en soepele handbewegingen belangrijk zijn voor interactie met mensen. Onderaan wordt juist bewust bezuinigd op complexiteit: wielen hebben simpelweg minder bewegende delen dan lopende benen, en gaan daardoor minder snel stuk.
Wat wil men ermee bereiken?
De belangrijkste reden om voor een halfmenselijke vorm te kiezen is een combinatie van kosten en bruikbaarheid. Volledig bipedaal lopen (op twee benen, zoals mensen) is technisch nog altijd lastig: het vraagt voortdurend balanceren, dure sensoren en veel rekenkracht, en het gaat nog regelmatig mis. Door alleen het bovenlichaam humanoïde te maken, kunnen ontwikkelaars zich concentreren op de vaardigheden die er in de praktijk het meest toe doen, zoals grijpen, gebaren en gezichtsuitdrukkingen, zonder het risico dat de robot omvalt.
Een tweede doel is herkenbaarheid en vertrouwen. Onderzoek in de mens-robotinteractie laat zien dat mensen makkelijker met een robot communiceren als die een gezicht en armen heeft, omdat het lichaamstaal en oogcontact mogelijk maakt. Tegelijk kan een té mensachtige robot een ongemakkelijk, bijna eng gevoel oproepen, een verschijnsel dat bekend staat als de 'uncanny valley' (letterlijk: het griezelige dal). Door bewust een deel niet-menselijk te houden, zoals zichtbare wielen, proberen ontwerpers dat effect te vermijden en toch de voordelen van herkenbaarheid te behouden.
Ten derde spelen praktische toepassingen een rol: taken overnemen die repetitief, fysiek zwaar of tijdrovend zijn voor mensen, van spullen rondbrengen in een ziekenhuis tot klanten begroeten in een winkel. Semi-humanoïde robots worden gezien als een tussenstap of alternatieve route naast de race om volledig lopende humanoïden, met als voordeel dat ze nu al betrouwbaar genoeg zijn om buiten het laboratorium te werken.
Voorbeelden uit de praktijk
Een aantal robots illustreert goed hoe divers deze categorie is:
- Pepper (ontwikkeld door Aldebaran Robotics, later overgenomen door SoftBank Robotics) werd in 2014 geïntroduceerd: een robot op een wielenbasis met een humanoïde torso, armen, hoofd en een tablet op de borst, vooral ingezet als receptie- en klantenservicerobot in winkels en luchthavens. SoftBank heeft de productie enkele jaren geleden afgebouwd, al staan er nog exemplaren in gebruik.
- Moxi, gemaakt door het Amerikaanse bedrijf Diligent Robotics, is een ziekenhuisrobot op wielen met één arm en een 'hoofd' met grote, expressieve ogen. Moxi haalt en brengt bijvoorbeeld linnengoed en medische benodigdheden, zodat verpleegkundigen meer tijd overhouden voor patiëntenzorg.
- TIAGo, van het Spaanse PAL Robotics, is een onderzoeksrobot op wielen met één arm en een hoofd, veel gebruikt door universiteiten en in wedstrijden als RoboCup om nieuwe AI- en grijptechnieken te testen.
- Ameca, van het Britse bedrijf Engineered Arts, voor het eerst getoond in 2021, is juist het tegenovergestelde qua mobiliteit: een torso met zeer expressief gezicht en armen op een vaste sokkel, zonder wielen of benen. Ameca wordt gebruikt om onderzoek te doen naar gezichtsuitdrukkingen en gesprekken met AI.
- Sophia, van Hanson Robotics (Hongkong), sinds 2016 wereldwijd bekend geworden dankzij media-optredens, begon eveneens als bovenlichaam op een vaste sokkel. Latere versies hebben volgens de fabrikant ook loopvermogen gekregen, waarmee Sophia in de loop der tijd meer richting een volledig humanoïde robot is opgeschoven; onafhankelijke, gedetailleerde verificatie van die loopdemonstraties buiten gecontroleerde presentaties is schaars.
Hoe ver is de techniek?
Semi-humanoïde robots zijn, in tegenstelling tot veel volledig lopende humanoïden, al buiten het laboratorium te vinden. Robots als Moxi en TIAGo draaien al jaren in echte ziekenhuizen en onderzoekslabs, wat aantoont dat de wielenbasis-met-armen-aanpak volwassen genoeg is voor dagelijks gebruik. De grootste vooruitgang de afgelopen jaren zit niet zozeer in de mechanica, maar in de software: dankzij grote taalmodellen en verbeterde computervisie kunnen deze robots natuurlijker praten, gezichten herkennen en voorwerpen beter identificeren dan een paar jaar geleden.
Toch blijven er duidelijke obstakels. Grijpen blijft moeilijk: menselijke handen zijn extreem veelzijdig, en robotgrijpers hebben nog altijd moeite met slappe, kwetsbare of onbekende voorwerpen. Batterijduur is beperkt, waardoor veel van deze robots regelmatig terug moeten naar een oplaadstation. En hoewel de robots er vriendelijk uitzien, is hun autonomie vaak kleiner dan het lijkt: bij ingewikkelde situaties grijpt op de achtergrond nog regelmatig een mens in, of volgt de robot een vooraf geprogrammeerde route.
Kosten vormen een ander obstakel voor brede opschaling. Fabrikanten zijn terughoudend met exacte prijzen, maar semi-humanoïde robots met armen en expressieve gezichten kosten doorgaans tientallen- tot honderdduizenden euro's per stuk, wat de businesscase buiten specifieke sectoren zoals zorg en logistiek nog lastig maakt. Het is onzeker hoe snel die kosten de komende jaren zullen dalen, al verwachten veel partijen in de sector schaalvoordelen naarmate er meer volumeproductie komt.
Wie werken eraan?
De ontwikkeling van semi-humanoïde robots is verspreid over bedrijven, universiteiten en landen. In Spanje is PAL Robotics een belangrijke speler met TIAGo en verwante platforms, veel gebruikt in Europees robotica-onderzoek. In de Verenigde Staten richt Diligent Robotics zich specifiek op zorgtoepassingen met Moxi, terwijl grotere Amerikaanse en Japanse technologiebedrijven zoals Toyota via hun Human Support Robot (HSR) onderzoek doen naar wielrobots met één arm voor thuiszorg en assistentie. In het Verenigd Koninkrijk werkt Engineered Arts aan expressieve, op sokkels gemonteerde robots zoals Ameca, met veel aandacht voor gezichtsanimatie en AI-interactie.
Ook academische instituten spelen een grote rol, vaak met platforms die net zo goed voor volledig humanoïde als voor semi-humanoïde onderzoek worden gebruikt. Het Italiaanse Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) is bijvoorbeeld bekend van het iCub-onderzoeksplatform, en in Zuid-Korea doet KAIST al jarenlang onderzoek met de Hubo-robotfamilie. Japan geldt van oudsher als voorloper op het gebied van sociale en servicerobots, mede dankzij een cultuur waarin robots minder wantrouwend worden bekeken dan in veel westerse landen. China investeert de laatste jaren fors in zowel humanoïde als semi-humanoïde robotica, al is onafhankelijke informatie over de precieze stand van zaken daar lastiger te verifiëren dan bij westerse bedrijven.