Rolstoelrobot klimt trappen

Trappen en stoepranden zijn voor rolstoelgebruikers momenteel nog een groot probleem. Fraunhofer-IPA en HERL bouwen een rolstoelrobot die zelfstandig deze hindernissen kan overwinnen.

Het Human Engineering Research Lab (HERL) in Pittsburgh, 's werelds grootste laboratorium voor rolstoelen, heeft een robotsysteem ontwikkeld dat automatisch trappen en stoepranden neemt. De basis is een onderstel met zes wielen die paarsgewijze zijn geplaatst. Het middelste en grootste wielstel is bedoeld voor het rijden, de voorste en achterste dienen voor de besturing. Alle drie wielsets kunnen onafhankelijke van elkaar in horizontale en verticale richting bewegen.

Zodra de robot een hindernis herkent, schuift het eerste wielstel uit en tilt het voertuig op. Vervolgens rijdt het middelste wielstel autonoom door en drukt de rolstoel over de verhoging. Tot slot wordt het laatste wielstel ingetrokken. Met dit mechanisme kan het systeem net als een rups hindernissen stukje bij beetje overwinnen.

Radarmodule herkent objecten

Om de MeBot veilig stoepranden en trappen te laten nemen, is expertise op het gebied van signaalacquisitie en –verwerking nodig. Hiervoor riepen de Amerikanen de wetenschappers van het Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) in Stuttgart in. Hier heeft een team van de groep 'Bewegingsbepaling en sensorfunctie' een radarmodule geïntegreerd, die objecten nauwkeurig herkent en automatisch het systeem voor het klimmen activeert.

Hiertoe zendt het systeem stralen uit, die de trap of stoeprand geometrisch opnemen. Met deze data weet de besturing nauwkeurig hoe de rolstoel moet worden gepositioneerd om naar de hindernis toe te rijden Staat het voertuig parallel aan het object, dan wordt het systeem automatisch ingeschakeld en de trap beklommen.

De onderzoekers kozen voor radarmeting omdat deze – in tegenstelling tot laser of infrarood – bestand is tegen omgevingsinvloeden. Regen, koude, nevel of vocht zijn geen probleem. Met deze eigenschappen zijn radarsysteem ook geschikt voor veel industriële toepassingen. De onderzoekers van IPA hebben bijvoorbeeld al een detectie van mensen voor robots of Industrie 4.0 gerealiseerd. Met de rolstoelkennis van HERL en de signaalverwerkingsexpertise van IPA beschikt MeBot ook over alle voorzieningen om chicanes te passeren.

Toekomstmuziek

Helaas duurt het nog wel een paar jaar eer de innovatie ook in de prakrijk kan worden toegepast. HERL heeft een prototype gerealiseerd dat uitgebreid moet worden getest en sneller moet worden.

De MeBot is niet de enige innovatie die Fraunhofer-IPA en HERL gezamenlijk hebben gerealiseerd. Beide instituten hebben al een jarenlange onderzoekssamenwerking in militaire en civiele revalidatie. De deskundigen van HERL concentreren zich op de rolstoeltechnologie, IPA is verantwoordelijk voor de aandrijf- en sensorconcepten. Samen hebben de partners onder meer een pneumatisch aangedreven rolstoel ontwikkeld (foto: HERL, Michael Lain).