Robotrolstoel zonder gps, maar met een EQ
Met de vergrijzing van onze samenleving mogen we verwachten dat meer en meer mensen behoefte zullen hebben aan een rolstoel. Voer voor ingenieur Alexander Hüntemann, die een begrijpende rolstoelrobot ontwerpt. Door rekening te houden met de bestuursvaardigheden en het stuurgedrag van de gebruiker, kan de robot het traject van de rolstoel steeds fijner afstemmen.
Hüntemann studeerde voor ingenieur in Madrid en kwam met een Marie Curie-beurs in Leuven terecht, bij LMS International. Dat is een spin-off van de K.U.Leuven die zich toelegt op simulatie- en testsoftware in de mechanische industrie. Vanuit LMS stapte hij over naar het Departement Werktuigkunde van de K.U.Leuven. Onder leiding van professoren Hendrik Van Brussel en Marnix Nuttin verdedigde hij er op 16 maart een doctoraat over Probalistic Human-Robot Navigation.
Robotica is een multidisciplinaire topic, legt Hüntemann uit: “Het draait om sensoren, wiskunde, artificiële intelligentie én gebruikers. Voor mobiele robotica is de technologie rijp, maar we moeten de gebruikers en hun interactie met robots leren begrijpen. Net zoals er al autonoom werkende stofzuigers en grasmaaiers bestaan, kunnen we perfect autonome rolstoelen maken die met een gps-systeem hun weg zoeken. Maar mensen willen graag het gevoel van controle behouden. Bovendien is het belangrijk dat ze mentaal en fysiek fit blijven. Daarom streven we naar shared control: gedeelde autonomie van bestuurder en rolstoel.”
De begrijpende robot
Het is dus zaak een middenweg te vinden tussen de bestaande alternatieven: een handbewogen of duwrolstoel; een elektrische rolstoel met motor die wordt bestuurd met een joystick maar moeilijk te hanteren is; of een robot die volledig zelfstandig stuurt zonder dat de gebruiker nog iets hoeft te doen. Een robot die de fysieke omgeving – binnenshuis of buitenshuis – in kaart brengt en zonder botsingen erdoor rijdt, is perfect mogelijk. De uitdaging is nu een robot te maken die rekening houdt met de rolstoelgebruiker. Elke rolstoelgebruiker is anders: gaande van iemand die door zijn aandoening ongecontroleerde bewegingen maakt tot een bejaarde die door chronische gewrichtsreuma minder kracht heeft in de handen. Elk individueel geval kan ook nog veranderen, bijvoorbeeld als een ziekte verergert.
De robot bekijkt de omgeving via sensoren, vergelijkbaar met parkeersensoren op een auto. De besturing door de rolstoelgebruiker kan op verschillende manieren. In een ander project van professor Nuttin ontwikkelden de ingenieurs bijvoorbeeld al een rolstoel die bestuurd werd via hersensignalen. De gebruiker kreeg dan een sensorkapje – een soort badmutsje met elektroden. Zo’n sensorkapje is echter niet heel praktisch om op te zetten en geeft nogal wat storing. De rolstoel van Hüntemann heeft een joystick, omdat die een betere controle biedt: “Op termijn geeft dit mogelijkheden om haptic feedback toe te passen: technologie die door positie en kracht met de gebruiker communiceert. Ook de robot kan de joystick laten bewegen en zo aangeven in welke richting hij wil gaan. Dat geeft de gebruiker de mogelijkheid om nog te corrigeren voor men de verkeerde kant opgaat.”
Lokale trajecten
De robotrolstoel van Hüntemann leert eerst gedurende een trainingsperiode de bestuursvaardigheden van de gebruiker kennen, om goed in te schatten wanneer bijvoorbeeld een linkerhand minder meewil. Om dan uiteindelijk met de rolstoel te rijden, stapt Hüntemann af van het gps-idee, waarbij de gebruiker zijn bestemming opgeeft en de robot een traject uitrekent. In plaats daarvan past Hüntemann een lokale aanpak toe: de robot brengt alleen de directe omgeving in kaart met alle mogelijke kleinere trajecten daarin. Het grote voordeel daarvan is dat er veel meer alternatieve trajecten tussen twee punten mogelijk zijn. Bij elke beweging van de joystick door de rolstoelgebruiker herberekent de robot welk traject het meest waarschijnlijk bedoeld is. Door rekening te houden met alle mogelijke veilige trajecten en het stuurgedrag uit het verleden, kan de robot het traject steeds fijner afstemmen.
Hüntemann werkte samen met het Nederlandse kenniscentrum Vilans om zijn prototype met verschillende rolstoelgebruikers in een huiselijke testruimte uit te proberen. “De reacties waren zeer enthousiast. Deelnemers vroegen wanneer ze de rolstoel konden kopen. Dat hangt af van de fabrikanten. De sensoren die gebruikt worden, zijn heel duur – al worden ze goedkoper. Rolstoelen worden normaal gezien ook terugbetaald door het ziekenfonds, dus deze types moeten nog erkend worden.”
Hüntemann zet na zijn doctoraat zijn onderzoek over rolstoelen voort in het Europese project RADHAR (Robotic ADaptation to Humans Adapting to Robots), onder leiding van professor Joris De Schutter. Het opzet is om de wisselwerking tussen robot en mens en het rolstoelgebruik over langere tijdspannes meer in detail te onderzoeken
bron : de campuskrant K.U. Leuven