De looprobots van het Delft Biorobotics Laboratory lopen steeds stabieler en menselijker. Robot Meta blijft zelfs bij een afstapje van drie centimeter overeind. “Voor de robotica is dat best een grote prestatie.”
“Het is nog steeds niet duidelijk hoe het mensen lukt om tijdens het lopen in evenwicht te blijven”, vertelt ir. Daan Hobbelen van het Delft Biorobotics Laboratory van de faculteit Werktuigbouwkunde, Maritieme Techniek en Technische Materiaalwetenschappen (3mE)
“Lopen is lastig omdat je de hele tijd op één voet staat”, zegt Hobbelen. “Eigenlijk ben je continu bezig met omvallen, tenzij je actief probeert te blijven staan. Ons onderzoek is erop gericht om te begrijpen hoe mensen dat doen.”
Volgens hem is een beter begrip van de menselijke loopbeweging waardevol voor de industrie. “Hierdoor kunnen betere robots gemaakt worden, die op lange termijn dienst kunnen doen in de thuiszorg en op korte termijn als entertainment. Aan de andere kant, en zeker zo belangrijk, dragen de resultaten van ons onderzoek bij aan het looponderzoek in de medische wetenschap.” Bewegingswetenschappers en revalidatiespecialisten baseren hun kennis vaak op loopanalyses bij proefpersonen. Op basis van de talrijke verzamelde gegevens, is het moeilijk om te bepalen welke factoren er precies voor zorgen dat een mens stabiel blijft tijdens het lopen. Met robots daarentegen kan in parameterstudies het effect van specifieke factoren op de loopbeweging gemeten worden.
Tijdens zijn onderzoek ontwikkelde Hobbelen in samenwerking met dr.ir. Martijn Wisse en ir. Jan van Frankenhuyzen twee looprobots: Meta en Flame. De robots bewegen zich voort doordat ze, net zoals de mens, bij het lopen gebruik maken van de natuurlijke slingerbeweging van hun benen en van de zwaartekracht. Ze laten zich bij elke stap als het ware naar voren vallen en lopen zodoende gedeeltelijk ongecontroleerd maar wel zeer energie-efficiënt. De natuurlijke dynamiek van de benen heeft tevens een stabiliserend effect op de loopbeweging. Bij een kleine verstoring . veroorzaakt door bijvoorbeeld een afstapje . herstelt de beweging van de robots zich automatisch in de loop van enkele stappen. “Een robot kan een stabiele loopbeweging maken zonder dat deze op elk moment in de tijd lokaal stabiel is”, vertelt Hobbelen. In zijn proefschrift formuleerde Hobbelen, die op vrijdag 30 mei hoopt te promoveren, dit fenomeen als limit cycle walking.
Meta en Flame zijn opvolgers van Denise, de looprobot die Martijn Wisse in 2005 presenteerde. Denise kon zich stabiel voortbewegen op een plat vlak, terwijl ze slechts werd aangedreven door twee luchtspieren in de heupen. Aan Meta en Flame hebben de onderzoekers meer aansturing toegevoegd om de beweging nog menselijker te maken. Mensen gebruiken immers ook pezen en spieren in hun enkels, voeten en bovenlichaam om zich tijdens het lopen te stabiliseren.
Om de effecten van de stijfheid van de enkel op de voorwaartse stabiliteit te onderzoeken, confronteerde Hobbelen het prototype Meta met onverwachte afstapjes en bestudeerde hij welk effect zo’n verstoring had. Als mensen een afstapje van ongeveer tien centimeter over het hoofd zien, is de kans groot dat ze struikelen. Meta blijft nu bij een afstap van drie centimeter nog stabiel. Dat lijkt misschien weinig, maar als je die hoogte opschaalt naar menselijke maatstaven komt die overeen met een afstap van vijf â zes centimeter. “Voor de robotica is dat best een grote prestatie”, zegt Hobbelen trots.
Dynamic Walking 2008
Van 26 tot 29 mei troffen biomechanici, bewegingsonderzoekers en robotdeskundigen elkaar in Delft op de internationale Dynamic Walking 2008-conferentie om kennis over het loopproces uit te wisselen. “Een groeiende groep wetenschappers is geïnteresseerd in het onderzoek dat wij hier doen”, vertelt medeorganisator Daan Hobbelen. “Er is op dit gebied steeds meer contact tussen verschillende disciplines. Deze uitwisseling is onder meer belangrijk om betere robots te kunnen bouwen en om mensen met loopproblemen beter te kunnen helpen.”
“Het is nog steeds niet duidelijk hoe het mensen lukt om tijdens het lopen in evenwicht te blijven”, vertelt ir. Daan Hobbelen van het Delft Biorobotics Laboratory van de faculteit Werktuigbouwkunde, Maritieme Techniek en Technische Materiaalwetenschappen (3mE)
“Lopen is lastig omdat je de hele tijd op één voet staat”, zegt Hobbelen. “Eigenlijk ben je continu bezig met omvallen, tenzij je actief probeert te blijven staan. Ons onderzoek is erop gericht om te begrijpen hoe mensen dat doen.”
Volgens hem is een beter begrip van de menselijke loopbeweging waardevol voor de industrie. “Hierdoor kunnen betere robots gemaakt worden, die op lange termijn dienst kunnen doen in de thuiszorg en op korte termijn als entertainment. Aan de andere kant, en zeker zo belangrijk, dragen de resultaten van ons onderzoek bij aan het looponderzoek in de medische wetenschap.” Bewegingswetenschappers en revalidatiespecialisten baseren hun kennis vaak op loopanalyses bij proefpersonen. Op basis van de talrijke verzamelde gegevens, is het moeilijk om te bepalen welke factoren er precies voor zorgen dat een mens stabiel blijft tijdens het lopen. Met robots daarentegen kan in parameterstudies het effect van specifieke factoren op de loopbeweging gemeten worden.
Tijdens zijn onderzoek ontwikkelde Hobbelen in samenwerking met dr.ir. Martijn Wisse en ir. Jan van Frankenhuyzen twee looprobots: Meta en Flame. De robots bewegen zich voort doordat ze, net zoals de mens, bij het lopen gebruik maken van de natuurlijke slingerbeweging van hun benen en van de zwaartekracht. Ze laten zich bij elke stap als het ware naar voren vallen en lopen zodoende gedeeltelijk ongecontroleerd maar wel zeer energie-efficiënt. De natuurlijke dynamiek van de benen heeft tevens een stabiliserend effect op de loopbeweging. Bij een kleine verstoring . veroorzaakt door bijvoorbeeld een afstapje . herstelt de beweging van de robots zich automatisch in de loop van enkele stappen. “Een robot kan een stabiele loopbeweging maken zonder dat deze op elk moment in de tijd lokaal stabiel is”, vertelt Hobbelen. In zijn proefschrift formuleerde Hobbelen, die op vrijdag 30 mei hoopt te promoveren, dit fenomeen als limit cycle walking.
Meta en Flame zijn opvolgers van Denise, de looprobot die Martijn Wisse in 2005 presenteerde. Denise kon zich stabiel voortbewegen op een plat vlak, terwijl ze slechts werd aangedreven door twee luchtspieren in de heupen. Aan Meta en Flame hebben de onderzoekers meer aansturing toegevoegd om de beweging nog menselijker te maken. Mensen gebruiken immers ook pezen en spieren in hun enkels, voeten en bovenlichaam om zich tijdens het lopen te stabiliseren.
Om de effecten van de stijfheid van de enkel op de voorwaartse stabiliteit te onderzoeken, confronteerde Hobbelen het prototype Meta met onverwachte afstapjes en bestudeerde hij welk effect zo’n verstoring had. Als mensen een afstapje van ongeveer tien centimeter over het hoofd zien, is de kans groot dat ze struikelen. Meta blijft nu bij een afstap van drie centimeter nog stabiel. Dat lijkt misschien weinig, maar als je die hoogte opschaalt naar menselijke maatstaven komt die overeen met een afstap van vijf â zes centimeter. “Voor de robotica is dat best een grote prestatie”, zegt Hobbelen trots.
Dynamic Walking 2008
Van 26 tot 29 mei troffen biomechanici, bewegingsonderzoekers en robotdeskundigen elkaar in Delft op de internationale Dynamic Walking 2008-conferentie om kennis over het loopproces uit te wisselen. “Een groeiende groep wetenschappers is geïnteresseerd in het onderzoek dat wij hier doen”, vertelt medeorganisator Daan Hobbelen. “Er is op dit gebied steeds meer contact tussen verschillende disciplines. Deze uitwisseling is onder meer belangrijk om betere robots te kunnen bouwen en om mensen met loopproblemen beter te kunnen helpen.”
Comments are closed.