28/02/2022
Door Ad Spijkers
Een nieuw mens-machine interfacesysteem kan een robot op afstand gecompliceerde taken laten uitvoeren.
Een onderzoeksteam onder leiding van de City University of Hong Kong heeft een innovatief HMI-systeem ontwikkeld dat gebruikers en robots naadloos kan verbinden. Het bestaat uit een flexibele, meerlagige elektronische huid die zowel visuele als haptische feedback geeft aan gebruikers. Het systeem kan een robot op afstand bedienen om de handelingen van de gebruiker te volgen en gecompliceerde taken uit te voeren.
HMI-systeem
Conventionele HMI's zijn gebaseerd op omvangrijke, stijve en dure apparaten. Het gebrek aan adequate feedback aan gebruikers beperkt hun toepassing voor het uitvoeren van gecompliceerde taken. Het nu ontwikkelde HMI-systeem in een gesloten kringloop is gebaseerd op zachte, in de huid geïntegreerde elektronica. Deze registreert draadloos menselijke bewegingen en geeft haptische feedback via Bluetooth, wifi en internet.
Het Robotic VR genoemde HMI-systeem is een integratie van visuele, auditieve en haptische virtual reality (VR). Het maakt gebruik van een meerlaagse stapeling. De onderste laag dient als zachte, zelfklevende interface, die op de huid en gewrichten van de gebruiker kan worden gemonteerd. De lagen zijn onderling verbonden met IC's. Daarnaast zijn onder meer weerstanden, condensatoren, een Bluetooth-module, een microcontroller en zachte sensoren en actuatoren onderdeel van het systeem.
Volgen en terugkoppelen
De sensoren kunnen subtiele menselijke bewegingen nauwkeurig detecteren en omzetten in elektrische signalen. Deze worden door de microcontroller verwerkt en draadloos naar de robot verzonden. Op deze manier kan de gebruiker de robot op afstand bedienen om zijn beweging te volgen en taken op afstand uit te voeren.
De druksensoren op de robot kunnen via de Bluetooth-module feedbacksignalen verzenden om de trillingsintensiteit van de haptische actuatoren te regelen. De gebruiker kan daarmee de beweging van de robotarm nauwkeurig controleren en aanpassen aan de intensiteit van de feedback. Het HMI-systeem ondersteunt Bluetooth, WiFi en internet, die kunnen worden aangepast aan de praktische toepassingen.
Bediening
De onderzoekers verwachten dat het nieuwe HMI-systeem een groot potentieel heeft voor toepassingen in commerciële en biomedische engineering. Het kan bijvoorbeeld worden gebruikt om op afstand onbemande auto's te besturen. Een gebruiker met een handhandicap kan een robot op afstand manipuleren om zware goederen te verplaatsen. De sensoren die aan de gebruiker zijn bevestigd, kunnen spiersignalen volgen en verzenden om de robot te besturen.
In de biomedische technologie kunnen artsen robots op afstand besturen om operaties uit te voeren door het HMI-systeem met een VR-bril te dragen. Medisch personeel kan een robot op afstand besturen om besmettelijke patiënten te verzorgen of biomonsters te nemen (bijvoorbeeld Covid-19 testen), waardoor het infectierisico aanzienlijk wordt verminderd.
Foto: City University of Hong Kong