Een mens beweegt de arm en de robot doet de beweging na. Dankzij een nieuw invoerapparaat is deze intuïtieve bediening nu mogelijk en moet het in de toekomst de besturing van industriële robots gemakke-lijker maken. Maar dat is nog niet genoeg: het sensor-systeem kan ook helpen om actieve prothesen te regelen.
Een bal vangen is voor de meeste mensen geen probleem. Een robotarm met daaraan ook nog eens een vangnet bevestigd een bal laten vangen, dat is een heel stuk lastiger. Bezoekers van de beurs Sensor+Test (7-9 juni in Neurenberg) kunnen het uitproberen.
Op de stand van Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) tonen onderzoekers een industriële robotarm met zes gewrichten, waarbij aan het eind een vangnet zit. De bezoeker bestuurt de arm met een invoerapparaat, dat ze in de hand houden. Ze bewegen hun hand met het apparaat en dan kopieert de robot de beweging. In het invoerapparaat bevinden zich verschillende bewegingssensoren, ook wel traagheidsensoren genoemd.
De micro-elektromechanische systemen zelf zijn goedkoop. Het ontwik-kelingswerk van de wetenschappers ligt in de samenwerking tussen deze sensoren. Ze hebben speciale algoritmen ontwikkeld om de data van de aparte sensoren te combineren en daaruit berekenen ze een bewegings-patroon. Ze kunnen daarmee bewegingen in de vrije ruimte detecteren.
Serieuze toepassingen
Wat er op een beurs als spelletje uitziet, biedt voordelen in de industriële productie en bij logische processen. Het systeem zou bijvoorbeeld de programmering van industriële robots kunnen vereenvoudigen. Tot nu toe gebruikt men een lasertrackingsysteem, waarmee de medewerker de beweging met een stok voordoet, waarop zich een wit markeringspunt bevindt.
Op dit punt wordt een laserstraal gereflecteerd en de beweging wordt aan de hand van het gereflecteerde licht gedocumenteerd. Het systeem instellen en kalibreren is echter tijdrovend. Met het nieuwe invoerapparaat moet deze voorbereiding in de toekomst vervallen. De medewerker neemt het appa-raat simpel in de hand en toont de robot wat hij moet doen.
Geneeskunde
Ook in de geneeskunde bestaan talrijke toepassingen voor het systeem. Een voorbeeld is de bewegingsanalyse. Camera’s filmen de patiënt (die meer-dere malen een bepaald traject afloopt) en documenteren de beweging exact. De opnamen tonen de arts de positie van de gewrichten tijdens het lopen waardoor hij kan bepalen of een foutieve stand van de knie door therapie kan worden verbeterd. De camera-installatie is echter duur, bovendien is de patiënt gebonden aan een vast looptraject.
Het nieuwe sensorsysteem zou deze procedure in de toekomst kunnen vereenvoudigen. Bevestigd op de dijen van de patiënt meten de sensoren het bewegingsverloop en het looppatroon, zonder de patiënt te binden aan een vast looptraject. Met het traagheidsensorsysteem verloopt de analyse zonder referenties en is een kostbaar camerasysteem niet nodig. In een volgend project werken onderzoekers er aan het bewegingspatroon te vergelijken met dat van patiënten, waarbij de ziekte van Parkinson is vastgesteld.
Een andere toepassing in de geneeskunde is de besturing van actieve prothesen, waarin zich meerdere kleine actuatoren bevinden. Als de patiënt zich beweegt, beweegt de prothese overeenkomstig. Daarmee kan een beenprothese bij het lopen de voet afrollen. De sensor, ook hier bevestigd aan de dij van de patiënt, zal de beweging kunnen analyseren en op deze manier helpen om de motoren van de prothese te regelen.
Op dit moment werken de onderzoekers er aan om het inertiale sensor-systeem te combineren met een elektromyografie-sensor, afgekort EMG-sensor. Bestaande EMG-sensoren zijn moeilijk te plaatsen; ze bestaan uit een enkele elektrode, die exact op de spier moet worden aangebracht. Het nieuwe systeem bestaat uit veel kleine elektroden die op een oppervlak worden aangebracht. Op die manier kunnen ze spierbewegingen betrouwbaarder waarnemen.
