Waarom robots eerst ergens moeten kunnen komen voordat ze echt slim worden

De kern van Direct Drive’s betoog is opvallend eenvoudig: een robot kan pas nuttige ervaring opdoen in de echte wereld als hij daar ook daadwerkelijk kan komen. Betere beeldherkenning, grote AI-modellen en meer rekenkracht lossen weinig op wanneer een robot een stoep, drempel, trap of modderig terrein niet kan passeren. Zonder fysieke toegang ontstaan ook de bijbehorende interactiedata niet. 67

De eerste drempel is fysiek

In alledaagse omgevingen zitten voortdurend kleine onderbrekingen in het oppervlak: stoepranden, deuropeningen, kapotte bestrating, hellingen, trappen en de overgang van binnen naar buiten. Voor veel conventionele robots met alleen wielen zijn juist die situaties lastig. Daardoor bereiken ze de plekken waar inspectie, bezorging of dataverzameling moet plaatsvinden soms niet. 6

Direct Drive presenteert dit als een probleem van het ‘lichaam’ of de drager van de robot, en niet uitsluitend als een tekortkoming van het AI-model. Simulaties kunnen de echte wereld maar beperkt nabootsen. Bovendien kan een robot die een bepaalde omgeving niet binnenkomt daar ook geen taken uitvoeren of leren van fysieke interacties. 67

Daarmee keert het bedrijf zich tegen een aanpak waarbij de omgeving volledig aan de robot wordt aangepast, bijvoorbeeld met speciale hellingbanen, markeringen, smalle rijstroken of andere kunstmatig ingerichte routes. De ambitie is juist dat de robot zich aanpast aan de bestaande, door mensen gebouwde omgeving.

Dat is een strategische stelling van het bedrijf, geen vaststaand oordeel van de hele robotica-industrie. Embodied AI — AI die de fysieke wereld waarneemt, beslissingen neemt en er via actuatoren invloed op uitoefent — hangt ook af van manipulatie, veiligheid, waarneming, rekenkracht, datakwaliteit, kosten en betrouwbaarheid. 3

Waarom wielpoten?

Direct Drive probeert de tegenstelling tussen wielen en poten te omzeilen met een hybride ontwerp:

• Alleen wielen: efficiënt, snel en relatief zuinig op vlakke vloeren en wegen, maar beperkt door obstakelhoogte, gaten, losse ondergrond en sterke niveauverschillen. 6
• Alleen poten: geschikt om obstakels te nemen, maar doorgaans duurder, complexer en energie-intensiever bij langere afstanden. In de eigen materialen beschrijft Direct Drive benen als minder efficiënt en minder schaalbaar dan wielaandrijving. 5
• Wielpoten: gebruiken rollen als standaardbeweging en zetten poten in wanneer de ondergrond daarom vraagt. De poten kunnen de robot optillen, laten stappen, stabiliseren, de lichaamshouding aanpassen en helpen bij herstel na een misstap.

NVIDIA beschrijft TITA op vergelijkbare wijze: het platform combineert de snelheid en wendbaarheid van wielen met de aanpasbaarheid van poten, mede dankzij direct-drive-gewrichten en aandrijving via wielnaafmotoren. 4

In de praktijk moet zo’n ontwerp een robot over stoepranden, oneffen bestrating en hellingen laten rijden zonder dat een route eerst moet worden verbouwd. Dat verklaart ook waarom Direct Drive verwacht dat huishoudrobots mogelijk eerst vooral zullen rollen, in plaats van meteen een volledig mensachtige loopbeweging te ontwikkelen.

Wat direct drive toevoegt

Bij direct drive wordt de kracht zo rechtstreeks mogelijk opgewekt. Wielnaafmotoren drijven het wiel direct aan, terwijl direct-drive- of quasi-direct-drive-motoren in de gewrichten het hoge koppel en de snelle respons moeten leveren die nodig zijn voor houdingsveranderingen, stappen en het nemen van obstakels. 4

Door traditionele transmissieonderdelen te schrappen of te beperken, beoogt deze architectuur een betere koppelregeling en een snellere reactie op bewegingen. Daar staat tegenover dat motoren, koeling, besturing en de constructie zelf bestand moeten zijn tegen de hogere belastingen die rechtstreeks door het systeem lopen.

In deze visie bepaalt AI welke beweging een robot moet maken en plant het systeem die beweging. De direct-drive-hardware bepaalt vervolgens of die beweging op een onregelmatige ondergrond ook fysiek uitvoerbaar is. Dat vormt de basis voor Direct Drive’s bredere claim: embodied intelligence kan niet met software alleen worden opgelost.

Van Xingtian naar TITA en D1

De productontwikkeling van het bedrijf laat volgens Direct Drive een geleidelijke verbreding van die fysieke mogelijkheden zien.

Xingtian — 2021

Xingtian, ook geschreven als Xing Tian, was volgens het bedrijf de eerste commerciële tweewielige robot met poten en direct drive. Het model moest aantonen dat een wielpotenplatform meer terrein kan bereiken dan een traditioneel chassis met alleen wielen. 7

TITA — 2023

TITA volgde in 2023 als een tweebenig platform met wielen en acht vrijheidsgraden. Het combineert direct-drive-gewrichten met een hardware- en softwarearchitectuur die bedoeld is voor ontwikkeling en uiteenlopende toepassingen. 5

Direct Drive noemt voor TITA onder meer:

• acht quasi-direct-drive-actuatoren;
• een piekkoppel van 120 newtonmeter;
• acht vrijheidsgraden;
• snel verwisselbare batterijen;
• toegang tot Linux-kernel en API;
• ondersteuning voor ROS 2. 5

Voor waarneming en AI noemt het bedrijf een NVIDIA Jetson Orin NX met 16 GB geheugen en 100 TOPS aan rekenvermogen, naast ultrasone sensoren, SPAD-sensoren en stereocamera’s. Rails op het bovenlichaam maken modulaire accessoires mogelijk. 45

TITA is gericht op onder meer inspectie, logistiek, landbouw en onderzoek. De fabrikant claimt functies zoals actieve obstakelvermijding, houdingsaanpassing, valbestendigheid en zelfherstel. 45

D1 — 2025

D1 gaat nog een stap verder met een modulair ontwerp. Robotmodules kunnen volgens Direct Drive worden gecombineerd en schakelen tussen een configuratie met twee wielpoten en een lagere configuratie met vier wielen of poten voor kruipende, quadrupede-achtige beweging. 5

De door het bedrijf opgegeven specificaties omvatten een maximale obstakelhoogte van 70 centimeter en een laadvermogen tot 100 kilogram in de kruipmodus. 5 Het doel is niet alleen meer draagvermogen, maar ook een andere balans tussen mobiliteit en stabiliteit: een compacte configuratie kan geschikt zijn voor stedelijke routes, stoepen en trappen, terwijl een gekoppelde, lagere configuratie meer stabiliteit en draagvermogen op ruwer terrein moet bieden.

Eerst toegang, daarna algemene intelligentie

Direct Drive gebruikt de eigen productlijn en leveringen van componenten als aanwijzing dat direct-drive-mobiliteit meer is dan een laboratoriumexperiment. Tegelijkertijd zijn cijfers over grootschalig gebruik en kwalificaties als ‘wereldprimeur’ grotendeels afkomstig uit bedrijfs- of prospectusmateriaal en moeten ze als bedrijfsclaims worden gelezen. 57

De ontwikkeling van Xingtian via TITA naar D1 laat in grote lijnen drie stappen zien: eerst aantonen dat wielpoten terrein kunnen overwinnen, daarna een platform aanbieden met meer sensoren en ontwikkelmogelijkheden, en vervolgens de vorm en het laadvermogen aan de taak aanpassen. 57

De voorgestelde volgorde is daarom: zorg eerst dat de robot uiteenlopende omgevingen fysiek kan betreden; verzamel vervolgens echte interactiedata en bouw betrouwbare taakuitvoering op; breid daarna de toepassingen uit. Pas dan komt een werkelijk algemene robot binnen bereik. Of die route uiteindelijk volstaat, moet de praktijk nog uitwijzen. Maar Direct Drive’s centrale punt is helder: zonder toegang tot de echte wereld blijft zelfs de slimste robot grotendeels aan de zijlijn staan. 67