Service robot voor de zorg

Gesubsidieerd door het Ministerie van Economische Zaken en de Provincie Noord-Brabant

Henk Zeegers

Partner INROADS

Consortium Robot Rose

D&E event 2011

22 september 2011

EINDHOVEN EVOLUON

Project: TSR Rose

• Project partners:

– Zuidzorg User requirements/testing

– Van Berlo Use cases/user requirements

– Sioux Embedded software

– Wingz Electronics

– Exact Dynamics Robot arms

– TU/e Project development/concept/algorithms/testing

– NTS Group Fabrication & assembly

– Tegema Group Architecting/design-mechanics

– Fontys F0+F1 platform/sideline projects

– Inroads Project development/consortium & project Mgt

2

3 Teleoperated Service robots

• Twee componenten: master = cockpit en slave = service robot

• Ideaal: De service robot kan alle menselijke handelingen uitvoeren op ten minste elke plek waar een mens dat ook kan

• Operator (mens) kan besturing volledig overnemen

Manipulation

devices

Feedback

devices

pr

o

c

e

s

s

or

m

a

s

t

e

r

internet

Wat service robots nog meer kunnen...

• Service robots kunnen meer dan een mens: – bewegen met meer kracht

– bewegen over grotere afstand

– bewegen met meer precisie

– handelingen uitvoeren in veelvoud (zonder protesteren)

– werken op een plaats waar een mens niet kan zijn

• Men kan ze programmeren voor speciale taken

• Ze kunnen leren van voorbeeld-handelingen

6

Voorbeelden teleoperations

Service vs industriële robots

Service

• Willekeurige taken

• Niet routinematig

• Relatief langzaam

• Gemiddeld nauwkeurig

• Visual servoing, krachtgestuurd

• Navigeren

• In een ‘mensomgeving’ (intrinsiek veilig)

Industrieel

• Vast geprogrammeerde taken

• Routinematig

• Hoge snelheid

• Zeer nauwkeurig

• Positie gestuurd

• Statisch of over vaste geleiding

• Industriële omgeving in een veiligheidskooi

7

Toepassingsmogelijkheden

8

Sector Kans Eenvoud Werk Benefit Consortium

logistics bagagehandling 16 23 18 14 10 81 1

domotica thuiszorg 16 21 17 10 10 74 2

medisch straling 15 25 13 9 10 72 3

manufacturing bouw 13 19 15 17 7 71 3

aerospace robotarm 9 16 16 18 10 69

manufacturing off shore 12 14 19 19 5 69

manufacturing oliewinning 9 14 19 17 6 65

defensie mijnenvegen 15 15 17 12 6 65

zorg patient tillen 9 22 16 12 6 65

automotive driver assistance 14 17 14 13 5 63

agrarisch tuinbouw 13 23 9 7 10 62

medisch chirurgisch 10 7 19 19 6 61

nucleair handling 10 13 15 15 8 61

beveiliging bewaking 12 18 14 13 4 61

cleanroom handling 12 21 12 11 4 60

service office 6 17 16 9 6 54

service off shore 12 9 10 15 5 51

domotica entertainment 8 14 13 6 5 46

Overall

9

• % zorgbehoevenden neemt toe

• % werkenden neemt af

• Zorgdruk op de werkende populatie

neemt toe

• Mensen willen en moeten langer thuis blijven wonen

• Inzet van technologie is onvermijdelijk

Zorg als eerste toepassingsveld

Mensen van 65 en ouder in verhouding tot werkende populatie

> 65 jaar : < 65 jaar

Technologieprojecten in de thuiszorg

Zorg Op Afstand (ZOA)

• Videocommunicatie om mensen thuis te ondersteunen

• Domotica

• Valdetectoren

• Personenalarmering

Mextal, Marcel Gielen 10

Tele Service Robot

12

Disabled/Elderly Service Robot (Assisted) Remote Control

(Human in the Loop)

Setup

13

14

Algemeen Dagelijkse

Levensactiviteiten (ADL)

15 Een ei pakken is moeilijk!

Use Cases Rose

16

Switching

the light

Opening/

closing

doors

Opening/

closing

curtains

Opening/

closing

fridge

Pouring

milk

Warming a pre-cooked

meal

Preparing and bringing

breakfast

Detecting a person

Project phasing TSR Rose

Project phasing:

– Phase 0: exploration, manual control, experiments

– Phase 1: software integration, remote control, environmental mapping

– Phase 2: autonomic features, improvement functional integration, look & feel

17

F0 F1 F2

Rose 1

18

Emergency Stop

Arms

With Wireless Cam’s

Laser Scanner

Stereo Camera

Screen

Dual Core I5 Computer

Batteries

Mobile Platform

Hokuyo UBG Laser

• Accuracy: <1 m: 10 mm, < 4m: 1 %

• Scanning Range: 240 degrees

• Resolution: 0.36 degree

• Frequency: 34 Hz

• USB interface

• 60 mm x 60 mm x 75 mm

• 185 gram

• 2500 Euro

21

Xbox Kinect (Microsoft)

• Image Resolution: 640 x 480

• Frequency 30 Hz

• Infrared Sensor

• View Angle: 57 degrees

• 280 mm x 635 mm x 38 mm

• 140 Euro

23

Rose 1 Autonoom (Waalre)

25 <insert: Rose1_autonoom_Waalre.mpg>

Rose 1 Cockpit (Veldhoven)

26 <insert: Rose1_cockpit_veldhoven.mpg>

Rose 1 Overpakken en Openen (Lab)

27 <insert: Rose1_fles_overpakken_en_openen.mpg>

Experiences & requirements

Manoeuvrability • Tight corners too difficult to get out (effort, time)

• Several activities difficult to carry out due to restriction DOF

• TSR Rose 1 platform size OK (but should not be larger)

Improvements • Integrate strafing (left/right) motion

• Platform footprint: 60 x 80cm maximum

28

Tight corner

Difficult action

Experiences & requirements

Reach of the arms • Current low & high range not sufficient

• Difficult to grip objects in shelf / cabinet

• Difficult to work at dining table / work bench

Improvements • Improve low / high reach of arms

• Improve front reach

29

Lim. top reach

Lim. front reach Lim. front reach

User feedback: “Robot should literally be the remote support for the client.”

Experiences & requirements

Field of View (FOV) (Camera position)

• Current FOV very limited

• Shadow areas near floor and sides

• Workspace arms not covered

Improvements • Camera motion to cover arms workspace

• Arm cameras to observe gripper actions

• Improve all cameras FOV

30

Current status

Status • Assembly started

• Testing october2011-february2012

Open items (tbd) • Covering (vacuum mold plastic, styrofoam, etc.)

• Safety regulation, international standards, ISO

31

32

33

Aantal/omzet service zorgrobots

• In 2009 ouder dan 65 jaar: 1,8 miljoen mensen

• 10% kan een TSR gebruiken: 180.000

• 5% krijgt hem ter beschikking: 9.000

• Levensduur: 5 jaar

• Aantal per jaar: 1.800 stuks

• Prijs per stuk: 20.000€

• Omzet NL markt: 36 M€

Alleen Nederland, alleen zorg

34

35

Service robots

Rosie TU

Munchen

Desire German research project Rose NL ontwikkelings

project

Justin

HERB, IBM en Carnegie Mellon Care-o-bot 3, Frauenhofer

George

1950’s

PR 2 Willow Garage

Rose als hulp in de huishouding

• Veel toepassingen: b.v.

– de kat eten geven op afstand als je op kantoor bent

– de planten watergeven in je vakantiehuis

• Technologie ´huishouding´ is gelijk aan ´zorg´

• Consumenten betalen zelf > koopbereidheid indien waarde aangetoond

• ´A robot in every household´ (Bill Gates)

37

Uitdagingen m.b.t.

Gebruikers eisen

• Meer functionaliteit

• Meer autonomie

• Mens-machine interactie

• Sociaal gedrag

• Veilig en betrouwbaar

• Kosten effectiviteit (business case)

Technologie

• Navigatie in onbekende omgeving

• Visual servoing

• Snelheid

• Veiligheid en compliance met voorschriften

• Zelf-lerend systeem

38

Belang voor de regio (ZO-NL)

• ZO-Ned heeft de mensen, technologie, kennis & kunde en toeleverende bedrijven voor Rose

• Creatie van een nieuwe sector waar anderen zich terugtrekken

• Nieuwe OEM-motor voor de toeleveringsindustrie

• Voorop lopen in ZOA (smartest region 2011)

39

Een proeftuin in 2012-2014

• 10 á 15 robots

• Thuiszorg omgeving (Zuidzorg), gehandicapten zorg

• Bestuurd vanuit zorgcentrale (uitbreiding huidig ZOA concept)

• Zorginstelling(en) >> launching customer

• Rose BV ontwerpt / bouwt / installeert / onderhoudt equipment

• Rose BV begeleidt uitvoering

• Totale kosten ca € 3 miljoen, looptijd 3 jaar, start 2012

40

THANK YOU

Gesubsidieerd door het Ministerie van Economische Zaken en de Provincie Noord-Brabant

the strength of open innovation 42

PROFESSIONALS IN INNOVATION

the strength of open innovation

GESLOTEN INNOVATIE

Tijd

Ontwikkeling Onderzoek Marktintroductie

the strength of open innovation

OPEN INNOVATIE

Tijd

Ontwikkeling Onderzoek Marktintroductie

the strength of open innovation

Voordelen en voorwaarden open innovatie

Voordelen

• Complexe nieuwe

producten mogelijk

• Samenwerking van

specialisten

• Facility sharing

• Onderlinge kennisuitwisseling

• Uitbreiding netwerk

• Nieuwe ketens en

verbanden

Voorwaarden

• Duidelijke productdefinitie

• Passend consortium

• Helder business model

(what’s in for us/me)

• Duidelijke afspraken

(contract)

• Committed aan het project

• Sterke bereidheid tot

samenwerking

the strength of open innovation

CONTACT

INROADS – the strength of open innovation

Twinning Center T: 040 851 90 70

De Zaale 11 E: info@inroads.nl

5612 AJ Eindhoven I: www.inroads.nl