Robotarm krijgt gevoel

Case

Robotarm krijgt gevoel

Het echte handgevoel met een haptisch systeem

Chirurgen en technici gebruiken steeds vaker robotarmen om op lastig bereikbare plaatsen te kunnen werken. Ze besturen die vaak via een soort joystick. Helaas voel je daarmee niet wat je doet met de robotarm. In het programma H-Haptics worden nieuwe robotarmen ontwikkeld die wél laten voelen wat je doet, en sterker nog: voelbaar maken wat je beter niet kan doen. Het programma wordt gefinancierd door Technologiestichting STW.

Mensen kunnen vijf keer sneller reageren op krachten dan op visuele informatie
- Frans van der Helm

Wist u dat? Haptics’ is afgeleid van het Griekse ‘haptikos’, dat ‘contact maken’ betekent.

‘Iedereen die op de kermis wel eens geprobeerd heeft met een grijpertje iets uit een doos te pakken weet het: je hebt letterlijk het gevoel dat je onvoldoende macht over dat grijpertje hebt. Je zou het liefst je eigen hand in die doos steken. Dat echte handgevoel kun je krijgen met een haptisch systeem. Dat voert de krachten die het grijpertje voelt terug naar de joystick, zodat je voelt dat je contact maakt. We willen met het haptische systeem een grote stap verder: zorgen dat het voelbaar wordt aan de joystick hoe je die moet bewegen om precies te doen wat je wil doen.’ Aan het woord is Frans van der Helm, hoogleraar Biomechatronica en Biorobotica aan de Technische Universiteit Delft. Hij leidt het STW-programma H-Haptics, een programma waarin haptische systemen worden ontwikkeld. H-haptics staat voor: human-centered haptics. ‘Haptics’ is afgeleid van het Griekse ‘haptikos’, dat ‘contact maken’ betekent.

Ruimtevaart, kerncentrales, ziekenhuizen

Voelen wat een robotarm voelt en invoelbaar maken hoe die te besturen, is bij serieuze toepassingen erg belangrijk. Robotarmen worden inmiddels veel gebruikt in de ruimtevaart, diepzee-onderzoek en onderhoud aan kerncentrales, om te werken op plaatsen waar mensen niet kunnen komen. Die robotarmen worden op afstand bediend via een soort joysticks, maar tot nu toe gaat dat nog erg moeizaam en langzaam. Ook chirurgen opereren steeds vaker met behulp van robotarmen omdat ze daarmee via een kleinere opening kunnen werken en dus minder weefsel in het lichaam hoeven te beschadigen. Bij al deze toepassingen moet degene die de robotarm bedient, afgaan op wat hij ziet op een beeldscherm. Hij kan niet met zijn handen voelen wat hij doet.

Tastzin werkt sneller

Van der Helm slaagde er al in brandweerlieden met een slimme joystick een robotvliegtuigje door een brandend gebouw te sturen. ‘Het vliegtuigje gaf de afstand tot muren, ramen en het vuur door aan de joystick,’ vertelt hij. ‘De bestuurder voelde aan de stick wanneer hij dreigde te gaan crashen.’ Hetzelfde idee is binnen zijn groep ontwikkeld voor een haptisch gaspedaal dat de afstand tot je voorligger voelbaar maakt en dat inmiddels door Nissan op de markt is gebracht. ‘Dat werkt uitstekend, want mensen kunnen vijf keer sneller reageren op krachten dan op visuele informatie,’ benadrukt Van der Helm.

Intelligente naalden

In het programma H-Haptics wordt onderzoek gedaan voor het ontwikkelen van robotarmen voor verschillende werkgebieden. Onder meer voor onderhoudswerk in kerncentrales en voor gebruik bij diepzee-onderzoek. Ook worden robotgestuurde naalden ontwikkeld die meedenken met de chirurg, die daarmee niet alleen kan voelen of de punt van de naald hard of zacht weefsel raakt, maar belangrijker nog, bij weefsel dat hij moet vermijden extra weerstand voelt in de joystick. Bijzonder is ook een project waarin een tilhulp wordt ontwikkeld voor verpleeghuizen en de gehandicaptenzorg. Hierbij ligt de robotarm langs de eigen arm van de verpleegkundige, net alsof ze een pak aan heeft. De robotarm versterkt al haar tilbewegingen waardoor ze zelf nog maar tien procent van de benodigde tilkracht hoeft te leveren.

Unieke samenwerking

In het programma werken de technische universiteiten van Delft, Eindhoven en Twente samen met de Universiteit Utrecht en de Vrije Universiteit. Ook het FOM-instituut DIFFER en ESA/Estec in Noordwijk zijn erbij betrokken, net als twaalf bedrijven op het gebied van mechatronica, visualisatie, ICT, technische en medische toepassingen. Van der Helm vindt het een unieke samenwerking. ‘Ik denk dat het typisch is voor Nederland dat we goed met elkaar kunnen samenwerken. En ik denk dat we in dit consortium heel sterke partners bij elkaar gehaald hebben.’ Technologiestichting STW financiert H-Haptics met 4,8 miljoen euro.