– Det finns många spännande utmaningar när det gäller robotutveckling. Jag forskar om decentraliserade multirobotsystem för användning inom bland annat tillverkning där vi utvecklar applikationer för bättre logistik och leveransverksamhet i fabriksmiljö. De senaste åren har det hänt mycket i vårt arbete, framför allt inom området multirobotsystem med människor i loopen, samt det som kallas kollaborativ styrning. 

Dimos Dimarogonas, som kommer från Grekland, har under det senaste decenniet byggt upp en bred forskargrupp inom automatisk kontroll på KTH med kompetens inom matematik, datorvetenskap, elektronik och mekanik. Som Wallenberg Academy Fellow har han fått möjlighet att utmana sig själv som forskare och gruppledare.

– Och det har lett till fina resultat. Till exempel fick en av mina doktorander, Christos Verginis, nyligen motta 2021 års European Systems & Control PhD Thesis Award för sitt doktorsarbete om mobila robotar som samarbetar. Det är första gången det delas ut till någon på ett svenskt universitet, det var stort och inspirerande för hela forskargruppen.

”Framför allt innebär anslaget en stor akademisk frihet som jag uppskattar. Det har gett mig möjligheten att kunna anpassa min forskning utifrån behoven och det vi ser kan bli viktiga trender i framtiden.”

Heterogena robotplattformar

I Dimos Dimarogonas modellstudier kombineras olika robotplattformar; luftburna med enkel griparm, så kallad manipulator, markrobotar som bara kan röra sig, avancerade statiska robotmanipulatorer som kan lyfta tunga objekt, samt robotar med olika typer av mobila manipulatorer.

– Det närmaste vi kommer människoliknande robotar är mobila robotar med en griphand på. Det är kanske lättare för gemene man att relatera till människoliknande robotar, men jag tror fortfarande att vi kan göra fler applikationer med mer monolitiska robotar som har enklare former. 

Modellsystemen testas i KTH:s Smart Mobility Lab. Är det till exempel bättre att ha en människa som flyttar ett objekt tillsammans med en robot jämfört med att ha två robotar? 

De olika robotplattformernas förmågor kan ses som byggstenar i ett långsiktigt autonomt scenario, förklarar Dimos Dimarogonas. 

– Till exempel för att utföra dagliga rutiner i en fabrik, eller servicerobotar för återkommande sysslor i en kontorsmiljö. Långsiktigt betyder det i mitt perspektiv att vi går mot autonoma system som har en plan att utföra uppgifter under en hel dag. Jag vill se hur vi kan göra mer storskaliga multirobotuppgifter baserade på förmågorna. Det vore en stor förbättring vad gäller applikationer inom området tillverkning och service. 

Säkerhet och interaktion

De kommande åren vill Dimos Dimarogonas bland annat fördjupa arbetet inom området multirobotsystem som har människor involverade i arbetet. 

– Vi vill ha människor närvarande, som arbetare eller maskinförare i jordbruk eller fabriksmiljö. Här är vi intresserade av att titta på frågor som rör säkerhet men också samexistens. 

Bland annat testar de robotsystem på vinodlingar i Italien i ett samarbete med europeiska partners i projektet EU CANOPIES. 

– Jordbruk och odling är en bra miljö att arbeta med, vi kan testa våra avancerade kontrollalgoritmer utan att oroa oss för att inte lyckas till 100 procent. Om man misslyckas med att klippa ner några druvor så är det inte hela världen. Det finns ju andra applikationer där det är viktigt att vara 99 eller 100 procent framgångsrik. 

De studerar också aspekter som rör själva interaktionen, berättar Dimos Dimarogonas, som hur en människa kan lägga in nya krav i robotsystemet i realtid. 

– För detta har vi utvecklat olika användargränssnitt baserat på så kallad formell verifikation, ett matematiskt verktyg som kan användas för att be kontrollsystem utföra en sekvens av uppgifter snarare än en enstaka uppgift. Nu rör vi oss mot mer kvantifierbar specificering i tid och rum, som att säga till roboten ”gå fem meter från den här platsen inom tio sekunder”. Vi försöker också utveckla en kollaborativ transport och styrning där roboten exempelvis ska lyfta något väldigt tungt och arbetaren ger den direktiv ”hands on” om vart den ska gå. 

Matematik och mobil avkänning

Allt Dimos Dimarogonas forskargrupp gör är relaterat till de tre gemensamma nämnarna i hans forskning; multirobotsystem, formell verifikation och samarbetande kontrollapproacher. 

– Idag tittar vi mycket på metoder och modeller för kvantifiering och då handlar det till stor del om dynamiska system och tillämpad matematik, men vi bygger fortfarande vidare på den kunskap vi har fått under senare år inom datorvetenskap. I applikationerna går vi nu vidare från standardnavigering till mobil avkänning och styrning så vi behöver också studera sensoriska och kommunikationsrelaterade begränsningar. 

Dimos Dimarogonas leder också ett nytt projekt inom det industriella forskningssamarbetet WASP – Wallenberg AI, Autonomous Systems and Software Program.

– Det handlar om multirobotsystem i tyngdlösa miljöer som rymden och under vatten, väldigt spännande!

Text Susanne Rosén
Bild Magnus Bergström