Algemeen
Brain reading voor productie, revalidatie en ruimtevaart
Brainreading is praktisch in de ruimte, in de productiehal of bij de revalidatie van patiënten met een herseninfarct (foto: DFKI GmbH)

Het Robotics Innovation Center van het Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) GmbH en de werkgroep Robotik van de Universität Bremen – beide onder leiding van prof. dr. Frank Kirchner – hebben in het projekt IMMI (Intelligentes Mensch-Maschine-Interface) sleuteltechnologieën ontwikkeld voor de besturing van robots, die real-time en adaptief embedded brain reading in veel gebruiksgebieden mogelijk maken.

Neuro-wetenschappers, informatici, wiskundigen, natuurkundigen en ingenieurs werkten in IMMI samen aan een mens-machine interface, die niet alleen de intuïtieve en effectieve besturing van een of meerder robots mogelijk maakt, maar zich ook zelfstandig kan aanpassen aan veranderingen in de mentale situatie van de gebruiker en ook aan wisselde gebruikers.

Interface voor brain reading

In tegenstelling tot de klassieke hersenen-computer-interface is het ontwikkelde systeem gebaseerd op de passieve waarneming van de gebruiker/operator door Embedded Brain Reading. Daarvoor draagt de gebruiker een kap, bezet met elektrodes, waardoor het systeem door middel van elektro-encefalografen (EEG) in staat is om de hersenactiviteiten te meten en specifieke veranderingen in de hersenstromen te interpreteren. Deze veranderingen leveren informatie over de mate van verwerking van gepresenteerde informatie, de bedoeling van de gebruiker of de cognitieve verwerking.

De interface verkrijgt hierdoor belangrijke informaties om de mens proactief te ondersteunen in kritische situaties of de effectiviteit van de besturing gebruikerspecifiek te verbeteren. Als de gebruiker bijvoorbeeld een door de robot verzonden waarschuwing over het hoofd gezien, dan geeft het systeem dit opnieuw aan. Als de gebruiker cognitief wordt overbelast, dan wordt zijn belasting verminderd.

Registratie kijkrichting

Teneinde de bedoelingen van het handelen en de belastingsnorm van de gebruiker nauwkeurig te kunnen inschatten, zorgen de onderzoekers behalve voor het EEG voor een electro-myografie (EMG) voor het meten van de activiteit van de spieren en ook voor Eye Tracking dat de kijkrichting registreert. Hiermee ontstaat een omvangrijk beeld van de cognitieve toestand van de gebruiker.

De interface leert uit deze data en de daaruit volgende handelingen, welke wisselingen in de hersenstromen een waarneming of een handeling betreffen. Op deze manier kan het systeem zich in real-time aanpassen aan de wisselende toestanden van de gebruiker en zich zelfs automatisch aanpassen aan een nieuwe gebruiker.

De veelheid aan gecompliceerde wiskundige processen, die worden gebruikt bij real-time en Adaptive Brain Reading, vereist een grote rekencapaciteit. Tegelijkertijd moet de gebruiker zo mobiel mogelijk kunnen blijven en vrij kunnen bewegen, wat het gebruik van grote computers uitsluit. Daarom werd bij het IMMI een compact Brain Reading System ontwikkeld, dat een normale CPU met  FPGA (Field Programmable Gate Array) op een elektronicachip van 70 mm x 100 mm combineert.

FPGA’s zorgen voor parallelle verwerkingsoperaties en kunnen hierdoor grote hoeveelheden data in uiterst korte tijd verwerken. Het systeem kan als zelfstandige mobiele unit of voor het optimaliseren van Embedded Brain Reading in een technisch systeem worden ingebed.

Verwerking grote hoeveelheid data

Voor de verwerking van grote hoeveelheden data werden in het project de software frameworks pySpace en reSpace ingezet . De open source software pySpace maakt een eenvoudige configuratie en parallelle uitvoering van complexe vergelijkingen, optimalisatie en visualisering van meer dan 200 verschillende verwerkings- en uitvoeringsmethoden mogelijk.

Met behulp van een automatisch aangemaakte hoogvermogen interface kan pySpace teruggrijpen op reSpace en zodoende worden tijdkritische verwerkingsstappen op de FPGA opgeslagen. Met behulp van reSpace kunnen specifieke hardware versnellers de verwerking van de data efficiënt en in real-time verwerken.

Behalve in de toepassingen in de ruimtevaart moeten de in IMMI ontwikkelde technologieën ook kunnen worden gebruikt in de revalidatie. Binnen het onlangs gestarte project Recupera Reha werken de DFKI- wetenschappers aan methoden voor de opbouw van een innovatief en mobiel exoskelet voor het hele lichaam, dat door de voorspelling van de bedoelde bewegingen op basis van bij IMMI ontwikkelde technologieën de patiënten met een beroerte tijden de revalidatie moet ondersteunen.

  • Sigmacontrol XR4industry Codian Robotics

    XR4Industry: digital twin voor bedrijfsleven & onderwijs

    Met de pick & place robot van Codian en I/O, HMI en besturingssoftware van SigmaControl wordt een digital twin gemaakt zodat de applicatie al voor daadwerkelijke bouw kan worden geprogrammeerd (foto's: SigmaControl)Daar waar onze meest bekende Nederlandse supermarktketen op de kleintjes let, wordt in Druten… Lees verder →

  • Lenze Schmidhauser Bucher Gruppe

    Lenze verkoopt Mobile Drives divisie aan Bucher Hydraulics

    Enkele van de producten die door Lenze Mobile Drives gemaakt worden (foto: Lenze)Bucher Hydraulics, een divisie van Bucher Industries, neemt het bedrijfsonderdeel Mobile Drives over van Lenze Schmidhauser in Romanshorn (CH). Bucher richt zich met de overname sterker op de trend naar elektromobiliteit bij bedrijfsvoertuigen… Lees verder →

  • webinar aandrijftechniek

    Nieuw overzicht technische webinars om bij te blijven

    Interessante webinars deze week over koppelingen en connectiviteit van machines Aandrijftechniek blijft een overzicht plaatsen van technische webinars vanuit de industrie. Ideaal voor engineers en technici die thuis werken, maar ook voor diegenen die op kantoor of in de fabriek aan het werk zijn en… Lees verder →

  • solar team twente 2021

    Solar Team Twente naar zonneautorace in de Sahara

    In de Solar Challenge Morocco neemt het Solar Team Twente het dit najaar op tegen andere mondiale topteamsSolar Team Twente heeft een alternatieve race gevonden voor het afgelaste wereldkampioenschap in Australië. In de Solar Challenge Morocco neemt het Twentse studententeam het dit najaar op tegen… Lees verder →

  • Festo Mercedes benz production batteries

    Festo ziet kansen en verhoogt omzet in elektromobiliteit

    Festo ziet een forse groei in machine-oplossingen voor de productie van accu’s, zoals hier bij Mercedes-Benz in Untertürkheim (foto: Mercedes-Benz) In 2020 wist Festo de verkoop-omzet in het segment ‘machines en systemen voor de productie van accu’s’ met 40 procent te verhogen. De vraag naar… Lees verder →

  • Cybersecurity Hudson Kiwa

    Cybersecurity-expert Hudson Cybertec en Kiwa bundelen krachten

    Cybersecurity-expert Hudson Cybertec en Kiwa bundelen krachten (foto: Pixabay)Hudson Cybertec, gespecialiseerd in cybersecurity voor Industrial Automation & Control Systems (IACS), is per 5 mei 2021 gelieerd aan de Kiwa Groep. De onafhankelijke test-, inspectie- en certificeringsorganisatie Kiwa wil met een deelneming in Hudson Cybertec het… Lees verder →

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven