Optimale robotarm voor de zorg

Zorgrobots voeren hun taken veiliger uit als ze worden aangestuurd met een andere technologie. Daardoor zijn ze veel beter inzetbaar in deze branche, blijkt uit onderzoek binnen de vakgroep Robotics and Mechatronics van de Universiteit Twente. Onderzoeker Stefan Groothuis promoveert op 2 juni op zijn bevindingen.

De inzet van zogeheten assistive robotics in de zorg wordt de komende jaren steeds belangrijker door de toenemende vergrijzing en de alsmaar stijgende zorgkosten. Voor mensen met een fysieke beperking is robottechnologie nu al van grote waarde bij het verrichten van alledaagse taken. Een robotarm op een rolstoel of tafel maakt het bijvoorbeeld mogelijk om zelf de deur te openen of een glas te pakken. Dat maakt deze groep patiënten minder afhankelijk van zorgmedewerkers en vergroot hun kwaliteit van leven. 

De bestaande robotica blijkt echter in de praktijk niet ideaal voor zorgondersteuning, omdat ze gebaseerd is op robots die repeterende taken uitvoeren in de industrie. Deze robots gedragen zich veelal als stijve en minder veilige systemen: de regelaar die de elektromotoren (actuatoren) aanstuurt, mist de flexibiliteit die in een onbekende huiselijke omgeving wordt gevraagd. De robot zoekt vaak de kortste weg van A naar B en houdt niet of nauwelijks rekening met obstakels of personen in de directe omgeving. De kans op beschadiging van de robot of het obstakel is relatief groot. 

Door aan de actuator een soort elastische veer toe te voegen is het mogelijk de robot(arm) veel veiliger te maken, blijkt uit onderzoek van de vakgroep Robotics and Mechatronics. De veer zorgt ervoor dat de robot zich elastischer gedraagt: hij geeft dus mee, als hij in botsing komt met een obstakel.  Deze technologie (de zogeheten variabele stijfheidactuator) is nog niet eerder gebruikt bij assistive  robotics. ,,Wij denken dat dit de basis kan zijn voor een nieuwe generatie robots in de zorg. Robots die meer dagelijkse taken veiliger kunnen uitvoeren en tevens erg nauwkeurig kunnen zijn”, zegt promovendus Stefan Groothuis.

Een verdere verbetering van de robotarm zit ‘m in een andere positionering van de actuatoren. Normaal gesproken is er per gewricht één elektromotor die zorgt dat het gewricht kan bewegen. Bij mensen zijn dit de spieren rondom een gewricht, zoals de heup. Maar mensen hebben ook verscheidene spieren die tegelijkertijd twee gewrichten bewegen, bijvoorbeeld de biceps (elleboog en schouder). Dit principe is gebruikt in het onderzoek en geeft de robotarm andere elastische eigenschappen. Het promotieonderzoek van Groothuis heeft verscheidene variabele stijfheidactuatoren en een wiskundig model van robotarmen op basis van een netwerkstructuur opgeleverd. Met het model kan de positionering van actuatoren relatief eenvoudig worden aangepast, wat de analyse van deze armen vergemakkelijkt. Dat maakt het mogelijk om een optimale robotarm voor de zorg te ontwikkelen.