Nieuwe microchirurgierobot is vijf keer preciezer dan mensenhand

Een zeer vaste hand en een hoge mate van concentratie: het uitvoeren van hele precieze handelingen om bijvoorbeeld bloedvaten of zenuwbanen te herstellen vraagt zoveel van chirurgen dat maar weinig ertoe in staat zijn. Lange wachttijden zijn het gevolg voor patiënten die een hersteloperatie nodig hebben, bijvoorbeeld na een ernstig ongeluk of na verwijdering van een tumor. Werktuigbouwkundige Raimondo Cau ontwikkelde een nieuwe robot speciaal voor microchirurgie. Met deze robot kunnen chirurgen trillingsvrij en vijf keer preciezer opereren dan met de hand, zodat de wachtlijsten verkort kunnen worden. Cau promoveert 5 februari aan de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e).
Bij ‘reconstructieve chirurgie’ wordt weefsel ergens in het lichaam weggehaald om op een andere plek vorm en functie te herstellen. Dit gebeurt bijvoorbeeld bij een borstreconstructie, bij kinderen met een aangeboren afwijking of slachtoffers van ernstige ongelukken. De operaties die nodig zijn om bloedvaten en zenuwbanen te hechten aan nieuw weefsel zijn zo precies dat slechts een klein deel van de chirurgen zulke operaties kan uitvoeren. Wachttijden hiervoor zijn al gauw een aantal maanden en soms  zelfs langer dan een jaar.
Prof. René van der Hulst, plastisch chirurg in het Maastricht Universitair Medisch Centrum (AZM), vroeg de TU/e om een oplossing voor dit probleem. Werktuigbouwkundige Raimondo Cau greep de uitdaging aan onder begeleiding van prof. Maarten Steinbuch. Na veelvuldig meekijken bij operaties en het voeren van gesprekken met microchirurgen bouwde Cau een werkend prototype dat vijf keer nauwkeuriger is dan een mensenhand. “Dit is een geweldige stap voor de microchirurgie”, aldus Van der Hulst. “Helemaal omdat we zien dat de behoefte aan zeer precieze hersteloperaties als microchirurgische borstreconstructies toeneemt.”
De robot heeft twee joysticks die de chirurg met zijn handen kan bedienen. De bewegingen van de joystick worden ‘geschaald’ naar de armen van de robot die gereedschappen bevatten voor de operatie: een grote uitslag wordt vertaald naar een kleine beweging van de robotarmen. Met een voetpedaal kan de chirurg bepalen in welke mate dit gebeurt. Daarnaast filtert de robot trillingen van de handen en geven de robotarmen een extra sterke reactie als ze iets aanraken (‘force feedback’).
Met deze robot hebben meer chirurgen de mogelijkheid zeer precieze microchirurgische handelingen te doen en kunnen de wachtlijsten hiervoor worden verkort. Ook zorgt de robot ervoor dat het werk minder zwaar is voor de arts. Een derde voordeel is dat met deze robot nieuwe, meer nauwkeurigere ingrepen mogelijk zijn, zoals lastige reconstructies in de hand of het gezicht. In samenwerking met het AZM zal het prototype verder ontwikkeld worden. Resultaten van de eerste klinische testen worden binnen een jaar verwacht.

Plaat maakt Roomba-stofzuigers slimmer

Handig zijn Roomba-stofzuigers al, met een druk op de knop begint de robot een kamer schoon te maken. Maar dan moet je wel zelf aanwezig zijn om die knop in te drukken. Eindhovense startup Thinking Bits heeft een add-on voor bestaande Roomba's ontwikkeld die de stofzuiger een wifi-verbinding geeft. De Thinking Cleaner is een plaat met een eigen chip en wifi die je over een Roomba uit de 500- of 600-serie legt. Vervolgens is de stofzuiger met apps voor Android en iOS aan te sturen, waar je als gebruiker ook bent. Handig, maar zelfs als je vergeet de Roomba aan te zetten, kun je het apparaat met de Thinkink Cleaner automatisch laten beginnen wanneer jij de deur uit gaat.

Liever een robot als nieuwslezer?

Vorige week zag ik professor Hiroshi Ishiguro op televisie. Hij is de man die een robot-kopie van zichzelf heeft gemaakt, en een robot heeft gemodelleerd naar een Japanse nieuwslezeres. Hij is op dit gebied een topautoriteit. De vraag: "Wat kan een robot straks?" Het antwoord van de hoogleraar: "Een robot kan nieuwslezer worden." Zo! Een regisseur heeft me wel eens gezegd dat dat hoog tijd wordt, toen hij m’n eisen en wensen beu was, maar nu is het een professor!

Tweebenige computerwezens leren zelf lopen

Thomas Geijtenbeek (Informatica) promoveerde onlangs aan de Universiteit Utrecht op een nieuwe methode om bewegingen te animeren. Hierbij leren tweebenige wezens zelf te lopen door middel van natuurgetrouwe spier- en zenuwmodellen. Bij hogere snelheden gaan de  mensachtige wezens automatisch rennen en kiest een kangoeroe-achtig wezen er zelfs voor om te gaan springen. De animaties zijn een grote hit: al meer dan 800.000 mensen bekeken de video.
In virtuele werelden van films of games draait alles om geloofwaardigheid. Elk detail dat niet klopt, kan de zorgvuldig opgebouwde illusie compleet verstoren. Daarom zou alles wat beweegt zich moeten houden aan de natuurwetten, net als in onze wereld. Al tientallen jaren wordt daarom onderzoek gedaan naar ‘fysica-simulatie’. Hierbij worden bewegingspatronen berekend met natuurkundige formules, zodat zij de natuurwetten gehoorzamen en natuurlijker overkomen.  Tot nu toe bewogen fysisch gesimuleerde karakters zich echter nogal houterig en stijf, zoals robots.
 eijtenbeek slaagde erin een methode te ontwikkelen die gesimuleerde karakters op een veel natuurlijkere manier laat bewegen. Tweebenige wezens leren zelf om te lopen en te rennen op basis van natuurgetrouwe spier- en zenuwmodellen. Hierbij wordt de optimale ligging van de spieren bepaald door trial-and-error – net als binnen de evolutietheorie. De methode kan daardoor ook gebruikt worden voor niet-bestaande wezens.
Een belangrijke ontdekking van Geijtenbeek is dat de spier- en zenuwmodellen zorgen dat alle wezens automatisch op een natuurlijke manier bewegen, zonder dat dit hoeft te worden geprogrammeerd. Mensachtige wezens gaan bij grotere snelheden spontaan rennen en een kangoeroe-achtige kiest ervoor om te gaan springen. "Deze bewegingen zien er niet alleen prachtig uit, de simulaties kunnen ons ook veel leren over beweging in de echte wereld van mensen, dieren en robots", aldus Geijtenbeek.
"Tot nu hielden fysisch gesimuleerde karakters zich wel aan de natuurwetten, maar negeerden zij de biologische beperkingen waar natuurlijke wezens mee te maken hebben", licht Geijtenbeek toe. "Zo kunnen spieren maar een beperkte hoeveelheid kracht geven, afhankelijk van hoe lang ze zijn en hoe snel ze samentrekken. Zenuwbanen zijn relatief langzaam met het doorgeven van informatie, waardoor mensen en dieren met enige vertraging reageren op zintuiglijke waarnemingen. In mijn methode heb ik deze biologische beperkingen ingebouwd, waardoor het resultaat een stuk natuurlijker is."
De methode van Geijtenbeek maakt het bovendien veel gemakkelijker om interacties natuurlijk te animeren. Karakters en objecten kunnen op oneindig veel manieren met elkaar in contact komen en op elkaar reageren, waarbij een subtiel verschil tot heel andere bewegingen leidt. Geijtenbeek: "In games zie je daarom dat bewegingen tijdens interacties vaak hetzelfde zijn en niet helemaal realistisch overkomen. Met deze nieuwe methode is elke interactie natuurlijk en nooit precies hetzelfde."
Geijtenbeek zet zijn onderzoek naar de simulatie van bewegingen voort binnen het departement Biomechanica van de TU Delft, waar hij deze methode zal proberen in te zetten voor onderzoek naar spierziektes. Ook verschillende (internationale) game-ontwikkelaars hebben interesse getoond in de methode.

Een drone die je makkelijk uit je tas haalt

Hij is klein en opvouwbaar. De makers zeggen dat je hem in 20 seconden hebt uitgevouwen, waarna hij meteen de lucht in kan. De drone heeft drie propellors en je kunt er een GoPro (of een camera van soortgelijk gewicht) aanhangen om mooie beelden te schieten. Pocket Drone vliegt tot 20 minuten per keer en werkt met gps-navigatie. Je kunt hem met een tablet bedienen, wat betekent dat het niet lastig is om hem te besturen. Gekoppeld aan een smartphone hoef je zelfs niet te doen, de Pocket Drone volgt het apparaat dan vanzelf. En mocht je toch crashen, dan zijn de onderdelen gemakkelijk te vervangen.

Robots leren van elkaar via 'Wiki voor robots'

Na de mens staan nu ook robots met elkaar in verbinding via het internet, dankzij RoboEarth. Onderzoekers van TU Eindhoven, Philips en vier Europese universiteiten leveren komende week na vier jaar onderzoek dit online platform op waarmee robots wereldwijd van elkaar nieuwe vaardigheden kunnen leren; een soort ‘Wikipedia voor robots’. De ontwikkeling van robots die taken kunnen overnemen in de zorg of huishouding wordt hiermee aanzienlijk versneld.  
Door de vergrijzende samenleving is het hard nodig dat robots in de toekomst taken in de zorg of huishouding overnemen. Om robots succesvol een mechanisch handje te laten helpen is het noodzakelijk dat ze flexibel kunnen omspringen met nieuwe situaties of omgevingen. Zo kun je een robot leren om je een kopje koffie te brengen in de huiskamer, maar als een paar stoelen zijn verschoven weet de robot je niet meer te vinden. Of als je net nieuwe koffiekopjes hebt gekocht raakt de robot in de war.
“Het probleem is dat robots nu vaak voor één specifieke taak worden ontwikkeld”, zegt René van de Molengraft, TU/e-onderzoeker en projectleider van RoboEarth. “Alledaagse variaties die bij onze omgeving onvermijdelijk zijn, maken ieder voorgeprogrammeerde handeling onbruikbaar. Met RoboEarth kunnen robots nieuwe taken en omgevingen gewoon van elkaar leren. Al hun kennis en ervaring worden via een centrale, online database wereldwijd gedeeld. Daarnaast kan reken- en denkwerk uitgevoerd worden via het systeem (een zogenoemde ‘cloud engine’), waardoor de robot over minder rekenkracht of batterijvermogen hoeft te beschikken.”
Een robot kan bijvoorbeeld een ziekenhuiskamer in beeld brengen en deze kaart uploaden op RoboEarth. Een andere robot, die de kamer nog niet kent, kan de kaart van RoboEarth gebruiken om direct de locatie van een glaasje water te vinden, in plaats van hier eindeloos naar te moeten zoeken. Net zo kan de handeling van het openmaken van een doosje pillen via RoboEarth worden gedeeld, zodat andere robots dit ook lukt zonder dat ze voor dit specifiek type doosje waren geprogrammeerd.
Komende week wordt RoboEarth door het team onderzoekers van zes Europese onderzoeksinstituten (TU/e, Philips, ETH Zürich, TU München en de universiteiten van Zaragoza en Stuttgart) na vier jaar onderzoek opgeleverd. Met vier robots en twee nagebouwde ziekenhuiskamers zal de werking van het platform gedemonstreerd worden aan een afvaardiging van de Europese Commissie die het project financierde.

Robot gebruikt tabletscherm als circuit

De Ozobot is een klein rijdend robotje dat lijnen kan volgen, en zo als bewegende pion in tabletgames kan worden gebruikt. Ook kan de op gadgetbeurs CES gepresenteerde Ozobot over getekende lijnen zien. De robot kan lijnen erg precies volgen en daarbij kleuren onderscheiden.