Engineering: Connecting Cosmos & Consciousness - Groep T

More documents

Recommendations

Info

Onderzoeker in de kijker Intelligente robots herkennen beelden Peter Slaets is intussen twee en een half jaar werkzaam als docent in GROEP T – Leuven Engineering College. Binnen zijn opdracht als docent combineert hij het doceren van cursussen binnen de opleiding Elektromechanica met een onderzoeksopdracht. Hij studeerde als Burgerlijk Ingenieur af aan de K.U.Leuven en behaalde een doctoraat binnen de robotica aan het Departement Werktuigkunde. Zijn huidige research ligt in het verlengde van zijn doctoraatsonderzoek dat betrekking had op het programmeren van een industriële robot door demonstratie. Via deze techniek wordt de beweging van een robot opgenomen en wordt het programma om deze beweging te reproduceren (semi-) automatisch gegenereerd. Voor zijn lopend onderzoek werkt Peter Slaets samen met diverse partners binnen de K.U.Leuven (ESAT, PMA) in het kader van een GOA BOF-project. De focus ligt hierbij op de ontwikkeling van een embedded hardware-software-platform voor het aansturen van complexe mobile mechatronische systemen. De uitdaging bestaat erin om de benodigde rekencapaciteit in het mobiele systeem te integreren. Hierbij vormt de beeldverwerking op dit ogenblik de grootste uitdaging. De toepassingen hiervan in de robotica zijn legio (mens-robot interactie, autonome robots, ...). In tegenstelling tot de huidige werkwijze, die erin bestaat dat vooraf een programma wordt uitgeschreven dat precies aanduidt hoe de robot moet bewegen, zou de robot via beeldherkenning zelf naar zijn doel kunnen gaan of een object vastnemen. Je komt op die wijze een stap dichter bij de interactie tussen mens en robot. Die beeldherkenning zou je ook in andere gevallen kunnen toepassen. Zo is er de vraag vanuit de ziekenhuiswereld om de ziekenhuisgangen met “intelligente” camera’s te bewaken. Open Source software “In onze onderzoeksgroep werken we bijna uitsluitend met Open Source software. Dit is voor mij een principieel statement. De universiteit en het wetenschappelijk onderzoek moeten terug aansluiten bij de traditie van openheid en verspreiding van de kennis. De Open Source laat dit toe, in tegenstelling tot de huidige praktijk van vermarkting en patentering, waardoor de kennis voor een beperkte kring wordt voorbehouden.” In dat kader werd in februari jl. een congres georganiseerd over “Open Universiteit”, waarin andere benaderingen om onderwijs te geven, aan bod kwamen. Als een van de good practices werd verwezen naar de MIT Universiteit, die een eigen OpenCourse- Ware heeft opgestart, waarin volledige cursussen, lezingen enz. worden ter beschikking gesteld. Onderzoek en lesopdracht van Peter Slaets zijn nauw met elkaar verbonden. Binnen GROEP T doceert hij “Embedded Control Systems”. Het is vanzelfsprekend dat de inhoud van dit vak wordt gestoffeerd vanuit zijn onderzoek. Daarenboven groeit het aantal masterproeven dat hierbij aansluit. Een eerste thesis heeft “visual serving” als onderwerp. Daarin wordt onderzocht hoe een robot kan aangestuurd worden door herkenning van een object via een camerabeeld. Een tweede thesis betreft de ontwikkeling van een “bedweegschaal” voor zieken- en rusthuizen. In de verpleging wordt men vaak geconfronteerd met het probleem van ondervoeding, dat soms te laat wordt onderkend. Vandaar de vraag om een betaalbare bedweegschaal te ontwikkelen waarmee het gewicht van de patiënt in het oog kan gehouden worden. Hiervoor moet dus een meetsysteem ontwikkeld worden. Via verder onderzoek naar de detectie van beweging in het bed zijn er nog andere toepassingen mogelijk. Zo denkt men aan een preventiesysteem voor doorligwonden, een controlesysteem om na te gaan hoe lang iemand in een rusthuis bijvoorbeeld ’s nachts zijn bed verlaat, de meting van epileptische aanvallen tijdens de nacht wanneer de patiënt droomt, om toe te laten de medicatie aan te passen op basis van de gewichtsevolutie. Voor de ontwikkeling van deze toepassingen wordt een Technologie Transfer (TETRA) project opgezet in samenwerking met een aantal bedrijven, zoals KMO’s die zich gespecialiseerd hebben in meettechnologie en in grafische interfaces en producenten van ziekenhuisbedden. “We werken voor dit project eveneens samen met de collega’s van Biomechanica aan de K.U.Leuven. Bij GROEP T is het contact met collega’s direct en informeel. Je weet waar de anderen mee bezig zijn zodat je snel ook de mogelijke opportuniteiten en mogelijkheden tot synergie te weten komt”. Jan Jaspers http://en.wikiversity.org/wiki/The_role_of_ universities_in_the_%22open_content%22_world http://ppw.kuleuven.be/english/ecs/curating-eur-univ Peter Slaets has been working as a lecturer for GROUP T – Leuven Engineering College for two and a half years now. Within his commission as a lecturer, he combines teaching courses in the Electromechanics program with a research assignment. He graduated as a civil engineer from the K.U.Leuven and obtained his doctoral degree in robotics from the Mechanics Department. His current research lies in the extension of his doctoral research which entailed programming an industrial robot through demonstration. This technique involves recording the movement of a robot while the programming required to reproduce this movement is generated (semi-)automatically. Dr. ir. Peter Slaets programmeert intelligente robots. GROEP T - LEUVEN ENGINEERING COLLEGE 12 jg. 20, nr. 3, 16 augustus 2011 03183_INGENIEURS_Interview_3_20.indd 12 11/07/11 17:02
Dr. ir. Pauwel Goethals, winnaar van de Best Demo Award tijdens de 11th Dutch Belgian Haptics Network Meeting. Winnaar Best Haptics Demo Award 2011 Onderzoek op de tast ‘Een tactiel terugkoppelingssysteem voor minimaal invasieve robotchirurgie’. Dat is wat dr. ir. Pauwel Goethals ontwikkelde in het kader van zijn doctoraatsonderzoek. In gewone mensentaal gaat het om technologie die chirurgen tijdens teleoperaties letterlijk gevoel in de vingers geeft. Met zijn opstelling won Pauwel op 8 maart 2011 de Best Demo Award tijdens de 11th Dutch Belgian Haptics Network Meeting aan de K.U.Leuven. Pauwel is sinds 2 jaar praktijkassistent bij GROEP T. In de ingenieursopleiding Elektromechanica verzorgt hij de hoorcolleges Aandrijfsystemen/Drive systems en de oefeningen Statica. Tevens is hij nauw betrokken bij de Engineering Experiences 2 (Reverse Engineering) en 4 (bouwen van een minizonnewagen). Binnen zijn afdeling coördineert hij eveneens de Engineering Experiences, d.i. de bachelorproef. Daarnaast heeft Pauwel ook een onderzoeksopdracht. Hij werkt o.m. mee aan het Crossroads Project dat de coöperatie tussen bedrijven en kennisinstellingen wil bevorderen via gezamenlijke projecten. En met een onderneming in New York hoopt hij binnenkort een alternatief prototype te bouwen voor de tactiele sensor die hij ontwikkelde tijdens zijn doctoraatswerk. Opereren op afstand In de moderne chirurgie wordt hoe langer hoe meer een beroep gedaan op robots. Het gaat daarbij in de meeste gevallen om minimaal invasieve ingrepen waarbij één of meerdere instrumenten in het lichaam van de patiënt ingebracht worden zonder dat er groot snijwerk aan te pas komt zoals in de conventionele open chirurgie het geval is. “De instrumenten worden bediend door een robot die op zijn beurt aangestuurd wordt door de chirurg”, vertelt Pauwel. “Je kunt het vergelijken met een afstandsbediening. Via joysticks voert de chirurg de nodige operatieve handelingen uit. De robot vertaalt die bewegingen naar de instrumenten. Op 3D-beelden krijgt de chirurg te zien hoe de ingreep verloopt. Zulke teleoperatie laat de chirurg toe intuïtiever en ergonomischer te werken en uiteindelijk ook precieser en veiliger. De robot voert immers feilloos en onvermoeibaar uit wat de chirurg wil dat gebeurt.” Toch is er een serieuze beperking. De chirurg voelt niet wat hij doet. Er is enkel visuele terugkoppeling, geen fysieke. Pauwels doctoraatswerk bestond er precies in om tastzin te creëren, m.a.w. de chirurg te laten aanvoelen wat er tijdens de operatie gebeurt. “Dit geeft de robotchirurgie een grote meerwaarde”, vervolgt Pauwel. “De chirurg kan voortaan weefsels en zenuwen betasten of verborgen aders of tumoren ontdekken die niet altijd zichtbaar zijn maar die je tijdens de ingreep wel tactiel op het spoor kunt komen.” Levensechte robotchirurgie Het tactiele terugkoppelingssysteem van Pauwel bestaat uit twee apparaten: een tactiele sensor en een tactiele display. Daarover geeft hij de volgende uitleg: “De sensor is een robotvinger waarvan het uiteinde gevoelig is. De informatie die dit apparaatje detecteert, wordt teruggekoppeld naar de joystick. Aan de vinger van de chirurg bevindt zich de tactiele display. Dit is een toestel met kleine pinnetjes die op en neer gaan en maken dat je de informatie die de sensor registreert in het lichaam van de patiënt kunt aanvoelen. Voorlopig is het doel slechts één vinger te laten voelen, maar meerdere vingers is in principe niet uitgesloten. Zo wordt het mogelijk om de robotchirurgie nog meer ‘levensecht’ te maken.” “De chirurg kan voortaan weefsels en zenuwen betasten of verborgen aders of tumoren ontdekken.” Dat de bijkomende tactiele informatie tot een extra belasting van het systeem zou leiden, wordt door Pauwel ontkend. “Tactiele data wegen beduidend minder zwaar dan visuele. Het tactiel ‘beeld’ dat doorgestuurd moet worden heeft uiteindelijk maar een beperkte resolutie, hooguit een honderdtal elementen. Er is wel een hogere frequentie vereist dan bij beelden, maar er is minder tijd nodig. Kortom, met de tactiele informatie erbij, krijg je zeker geen vertragingen.” Kleppen en pinnetjes Tijdens de 11th Dutch Belgian Haptics Network Meeting demonstreerde Pauwel een display met 32 pinnetjes in een 4 x 8 matrix. “De pinnetjes worden pneumatisch aangestuurd met kleppen die de luchtdruk regelen. Ik maakte gebruik van commerciële kleppen. Die hebben het nadeel dat ze groot en lawaaierig zijn – wat zeker niet ideaal is in een operatiekamer – maar ook qua bandbreedte zitten ze op het randje. Ik hoop ooit zelf mijn onderzoek naar nieuwe, betere kleppen te finaliseren. Je hebt er gemakkelijk 100 nodig om voldoende pinnetjes aan te sturen. Dat is stof voor een nieuw doctoraat.” Pauwel ontving de ‘Best Demo Award’ uit handen van het Dutch Belgian Haptics Network, dit is een organisatie van diverse onderzoeksgroepen in Nederland en België die met haptische technologie en research bezig zijn. “Het is een erg breed en gevarieerd toepassingsveld over alles wat met gevoel en tastzin te maken heeft”, aldus Pauwel. “Van krachtterugkoppeling en interactie met machines tot trillingen en textuur. Elk jaar komen de leden van het netwerk bij elkaar om hun activiteiten en vorderingen te presenteren en te bespreken.” In maart 2011 was het Departement Werktuigkunde van de K.U.Leuven de gastheer. Zeven demonstratieopstellingen dongen mee naar de Award, gesponsord door MOOg, een Nederlands bedrijf dat onder andere haptische joysticks ontwikkelt die kracht kunnen leveren. De jury, bestaande uit prof. Y. Yokokohji van de Kobe University in Japan en Piet Lamertse van Moog, trad doortastend op en riep Pauwel uit tot winnaar. “A tactile feedback system for minimally invasive robot surgery.” This is what Dr. Pauwel Goethals developed in the framework of his doctoral research. In layman’s terms, it is a technology that literally gives surgeons feeling in the fingers during tele-operations. On 8 March 2011, his installation won Pauwel the Best Demo Award at the 11th Dutch Belgian Haptics Network Meeting at the K.U.Leuven. Y.P. GROEP T - LEUVEN ENGINEERING COLLEGE 13 jg. 20, nr. 3, 16 augustus 2011 03183_INGENIEURS_Interview_3_20.indd 13 11/07/11 17:02
Page 1 and 2: interview verschijnt driemaandelijk
Page 3 and 4: Prof. Dr. Ingrid Ilsbroux, the new
Page 5 and 6: The GROUP T delegation at Dire-Dawa
Page 7 and 8: Prof. Mohan Kumar from the Manipal
Page 9 and 10: Ondernemersdag 2011 GROEP T campus
Page 11: perceives more In Suzhou (the Venic
Page 15 and 16: Wetenschapscommunicatie bij GROEP T

Engineering: Connecting Cosmos & Consciousness - Groep T

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?