Tijdens de Humanoids Summit in Londen sprak Thomas Krueger, teamleider van het Human Robot Interaction Lab bij de Europese ruimtevaartorganisatie ESA, over de toekomst van humanoïde robots in de ruimte. Waar het publieke beeld vaak draait om volledig autonome verkenningsrobots, legde Krueger juist de nadruk op de belangrijke – en vaak onderschatte – rol van teleoperatie en hybride autonomie bij ruimtemissies.
Krueger begon zijn presentatie met een korte terugblik op robots in de ruimte. De eerste was de Sovjet-maanrover Lunokhod uit 1970, volledig op afstand bestuurd. Daarna volgden onder andere de robotarmen op het internationale ruimtestation ISS, de Marsrovers van NASA en experimenten met torso’s van humanoïde robots zoals Robonaut. Wat deze systemen gemeen hebben, is niet volledige autonomie, maar juist dat ze in meer of mindere mate op afstand worden aangestuurd.
En hoe verder de missie zich van de aarde afspeelt, hoe groter de uitdaging: vertraging in de communicatie.
De onvermijdelijke factor: latency
Krueger wees erop dat latency – de vertraging tussen het versturen en ontvangen van signalen – een cruciale beperking vormt voor realtime robotbesturing in de ruimte. Op het ISS is die vertraging minder dan een seconde, maar op Mars kan de rondtijd van een signaal oplopen tot wel 40 minuten, afhankelijk van de stand van de planeten.
Dat maakt directe aansturing op zulke afstanden in de praktijk onwerkbaar. Daarom werkt ESA met een gelaagde aanpak: directe besturing waar het kan, supervisie op afstand waar het moet, en volledige autonomie alleen waar dat echt noodzakelijk of mogelijk is.
Testen van de keten: van baan tot oppervlak
Om deze hybride aanpak te onderzoeken, ontwikkelde ESA verschillende demonstrators. In een van de projecten bestuurden astronauten een humanoïde robot op aarde vanuit een gesimuleerde ruimtecapsule met haptische joysticks. Zo testte ESA onder meer hoe haptische feedback in microzwaartekracht wordt ervaren en hoe vertraging de prestaties beïnvloedt. Volgens Krueger verliezen astronauten in de ruimte vaak gevoeligheid in hun handen, wat nauwkeurig werk bemoeilijkt zonder goed afgestelde systemen.
Een ander spraakmakend experiment vond plaats op de Etna in Italië, waar een geologische missie op de maan of Mars werd gesimuleerd. De ‘astronaut’ bevond zich niet in de ruimte, maar in een hotel in de buurt. Toch slaagde het experiment erin te laten zien dat samenwerking tussen mens en robot op afstand mogelijk is, zelfs met enige vertraging.
Teleoperatie als brug naar autonomie
Hoewel volledige autonomie het uiteindelijke doel blijft, pleitte Krueger ervoor om teleoperatie niet te zien als plan B, maar als onmisbare schakel. “Autonomie zal falen, of onvolledig zijn,” stelde hij. “Een beetje teleoperatie kan dan het verschil maken.” Vooral in situaties waar mensen fysiek niet aanwezig kunnen zijn – vanwege risico’s of gebrek aan infrastructuur – biedt deze aanpak uitkomst.
Bovendien leveren de gegevens die bij teleoperatie worden verzameld waardevolle input voor machine learning, waardoor robots in de toekomst zelfstandiger kunnen opereren.
Waarom humanoïden?
Een terugkerende vraag binnen de roboticasector is of een humanoïde vorm in de ruimte überhaupt zinvol is. Krueger gaf daarop een nuchter antwoord. In omgevingen waar robots moeten werken met door mensen ontworpen systemen en gereedschappen – zoals op het ISS – kunnen menselijke armen en handen de noodzaak wegnemen om alles opnieuw te ontwerpen.
Maar voor bijvoorbeeld constructie of mijnbouw op andere planeten zijn niet-humanoïde machines vaak veel efficiënter. “Als je een kanaal wilt graven, kun je tien humanoïden met een schep inzetten, maar een autonome graafmachine is dan slimmer,” aldus Krueger. Het draait volgens hem om functionele keuzes, niet om vormideologie.
Modulaire besturing en datadistributie
Ook de technische architectuur van ESA is afgestemd op flexibiliteit. In plaats van standaard robotsoftware als ROS gebruikt de organisatie een Data Distribution Service (DDS) om sensoren, communicatie en besturing tussen robot en operator te coördineren – of die zich nu op aarde, in een baan om de aarde of op een andere planeet bevinden.
Een belangrijke uitdaging is hardware. Door de straling in de ruimte zijn veel geavanceerde processoren, zoals die voor AI-toepassingen, ongeschikt voor gebruik buiten de dampkring. Eén oplossing is het verplaatsen van rekenkracht naar een ruimteschip met extra stralingsbescherming, dat zo fungeert als lokaal AI-commando.
Nieuwe markten in zicht
Krueger sloot af met een blik op de veranderende marktdynamiek van ruimtevaartrobotica. Waar de huidige toepassingen nog vooral voortkomen uit publieke belangen – wetenschap, veiligheid, verkenning – zal de opkomst van commerciële ruimtestations en maanprojecten ook meer vraaggestuurde toepassingen mogelijk maken.
Hij vergeleek het met de opkomst van computers in de jaren zestig: eerst overheidsprojecten, daarna commerciële en uiteindelijk consumententoepassingen. “Ook ruimtevaartrobotica kan die ontwikkeling doormaken,” zei hij. “Er komt een toekomst waarin dit domein breder wordt ingezet dan we nu voor mogelijk houden.”
