De inzet van digital twins biedt innovatiekansen voor robotica in de zorgsector. Dat blijkt uit onderzoek binnen het Robots4Care-project. Het aantal sociale robots in de zorgsector groeit geleidelijk. Inmiddels worden er honderden ingezet in de langdurige zorg voor ouderen en gehandicapten, maar ook voor vervoerstaken in ziekenhuizen. De inzet blijft echter nog beperkt.
Een medewerker van het Eindhovense Catharina ziekenhuis legde bij Robots4Care de vraag neer of sociale robots ook in te zetten zijn voor dagopnames, vertelt Erik van Alphen, die het project binnen Fontys leidt. Op kleine schaal gebeurt dit al, zoals op de geriatrie-poli van het Nijmeegse CWZ.
"Bij een dagopname op de cardiologie komt een patiënt binnen in de Hart Lounge. Ze worden ontvangen en wachten daar op hun behandeling. Daarna komen ze hier ook terug om uit te rusten voor ze naar huis gaan. Een vrij soepel proces, maar met de personeelsdruk en natuurlijk de risico's tijdens de pandemie, kwam de vraag of een robot hierin niet kon assisteren door informatie te verstrekken en interactie aan te gaan. Daarmee is het Robot4Care-project gestart."
Digital twins
Het concept van digital twins draait om een digitaal kopie die in eenheid functioneert met de werkelijkheid. De combinatie moet zorgen voor betere data-inzichten, predictive maintenance mogelijk maken en werken op afstand (soms met grotere groepen) eenvoudiger maken. Ook in de zorgsector is de inzet van digital twins echter mogelijk.
De ingezette robot is van het Pepper-type, dat in steeds meer ziekenhuizen en zorginstellingen wordt ingezet. Vaak belandt zo’n robot na een tijdje echter in de spreekwoordelijke bezemkast omdat hun mogelijkheden beperkt lijken, aldus Van Alphen. Zij missen volgens hem robuustheid en modulariteit in hun functioneren om echt van meerwaarde te zijn.
“Onze uitdaging was dus softwarematig: hoe zorgen we ervoor dat Pepper die assistentietaak beter en zelfstandig kan vervullen op de afdeling? Maar ook, hoe zorgen we dat de aansturing aanpasbaar wordt, ook door niet-ICT’ers.”
Onverwachte zegen
De coronamaatregelen maakten testen op locatie onmogelijk, dus week het Robot4Care-project uit naar virtueel werken met digital twins. Dat bleek volgens de projectleider een onverwachte zegen.
“Al snel bleek dat bij een volledig functionerende digital twin van Pepper, we de mogelijkheid hadden om de hardware met softwareverbeteringen robuuster te laten functioneren. Een voorbeeld is de LiDAR-navigatie van Pepper, die beperkend is in hoe nauwkeurig de robot over de afdeling beweegt. Studenten zagen dat ze de parameters daarvan konden aanpassen, zodat dit veel beter werd. Nog mooier, ze zagen de mogelijkheid om de navigatie aan te sturen vanuit de digital twin, waardoor de fysieke Pepper veel nauwkeuriger de navigatietaak kan uitvoeren.”
Meer data ophalen via digital twins
Digital twins helpen in een smart industry toepassing vaak om meer inzicht te krijgen in de processen. Bij robots bieden ze kansen voor een robuustere aansturing. Vanuit het Robots4Care-project wordt nu gekeken naar mogelijkheden om nog meer data op te halen in de digital twin.
“We willen meer fysieke sensoren plaatsen, zodat de robot beter kan begrijpen in wat voor omgeving hij is”, vertelt Van Alphen, “zoals een radar die omgevingsgeluiden kan opvangen en doorsturen naar de digital twin. Data waarmee de ‘brein’-functie van de digital twin beter z’n werk doet. Zo kun je beter inschatten wat voor situatie Pepper ingaat en kun je de interactie ook menselijker maken. We verhogen dus de cognitieve functie van de robot met de digital twin.”
Hoewel er nog aardig wat grond te verzetten is om een robot zoals Pepper veelzijdiger in te zetten, maakt testen op locatie volgens Van Alphen weer veel mogelijk. De koppeling tussen digital twin en robot is gemaakt en kan nu geoptimaliseerd worden.
Over Robot4Care
Het project Robot4Care wordt gevoerd vanuit het lectoraat High Tech Embedded Systems en is onderdeel van het grotere project Digital Twin Academy, dat middels toegepast onderzoek en kennisdeling digital twins wil ontsluiten voor het bredere publiek. Andere Fontys-lectoraten en instituten dragen bij aan het project, zoals het lectoraat Mens & Gezondheid.
Meer informatie over het Digital Twin Academy project is hier te vinden. Het Digital Twin Academy is een Interreg Euregio Meuse-Rhine (EMR) project. Het programma wordt gefinancierd door het Europees Fonds voor Regionale Ontwikkeling en is een samenwerking van diverse overheden, onderzoeks- en onderwijspartners en partners uit het bedrijfsleven.
