Collaboratieve robots (of cobots) helpen operatoren met zware en repetitieve arbeid, draagbare exoskeletten bieden extra steun of kracht bij ergonomisch belastende klussen. In de toekomst wordt de samenwerking tussen mens en machine steeds inniger. Naar deze interactie doet het Flanders Make/VUB-onderzoekslab AugmentX cutting edge onderzoek. Het lab adviseert en begeleidt ook maakbedrijven die robotica in hun productie willen introduceren.
‘The man machine, superhuman being,…’ Het aanstekelijke deuntje van Kraftwerk is de ideale soundtrack voor een bezoek aan het Flanders Make AugmentX Research Lab van de VUB, op verdieping -1 van Pleinlaan 9. ‘We are the robots’ had ook gekund. Verspreid over twee grote kelderruimtes staan robots in alle vormen, formaten en kleuren. De meeste zijn robotarmen. Zo’n robotarm is een krachtige, beweeglijke mechanische arm die operatoren in de maakindustrie letterlijk een handje toesteekt, bijvoorbeeld om zware voorwerpen vast te pakken en te roteren. Dit zijn cobots (kort voor collaboratieve robots).
De andere blikvanger in het lab zijn de exoskeletten. Het zijn er tientallen. Waar cobots schouder aan schouder met de mens werken, zorgen exoskeletten voor een nieuwe stap in de geschiedenis van de mensheid: de fusie tussen mens en machine.
Tom Turcksin (coördinator AugmentX): “Exoskeletten zijn draagbare harnassen die je kunt aantrekken als een rugzak. In de eenvoudige modellen zitten mechanische systemen met veren. De meer gesofisticeerde modellen werken met kleine motoren of andere actuatoren. Ze ondersteunen meestal de schouders of de onderrug, en soms ook een combinatie van die twee.”
Tom gebruikt ons als proefpersoon om de werking van een exoskelet te demonstreren. Op een paar minuten tijd is het ding omgegespt. Stappen en bewegen gaat eerst wat stijfjes – een beetje als Robocop in de gelijknamige film – maar het went snel. Tom vraagt om enkele kartonnen dozen van de grond te tillen en op een tafel te plaatsen. Bij het voorover buigen voelen we hoe het exoskelet de neerwaartse beweging afremt en de onderrug ondersteunt. Onze sluimerende ischias is ons dankbaar! Waarvoor komen dergelijke exoskeletten allemaal van pas?
Tom Turcksin: “Bij alle taken waar werknemers langdurig in een moeilijke, ergonomisch belastende houding moeten werken. Met de armen vooruit bijvoorbeeld. We hebben samengewerkt met een melkboer die een melkrobot op de spenen van zijn koeien moest aansluiten. Dat klinkt niet erg, maar het begint wel door te wegen als je een paar honderd koeien hebt en diezelfde beweging veertig jaar lang elke dag moet uitvoeren…”
Een andere belastende houding is met de armen hoog boven het hoofd. Professor Tom Verstraten (onderzoeksgroep BruBotics VUB): “Denk aan operatoren die aan de onderkant van auto’s werken, in een fabriek of een garage. Ook vakmensen kunnen baat hebben bij een exoskelet dat de schouders en bovenrug ondersteunt. Een schilder die de hele dag plafonds moet schilderen bijvoorbeeld, of een schrijnwerker die boven zijn hoofd gaatjes boort en vijzen indraait. Een exoskelet dat de onderrug spaart mikt dan weer op mensen die langdurig voorover gebogen staan, zoals kassei- en tegelleggers, bandwerkers, chirurgen of mensen die fruit of groenten oogsten.”
In het begin werden exoskeletten vooral door startups gemaakt. Vandaag zijn ook de grote industriële spelers op de markt gesprongen. Een model met motoren dat enkele jaren geleden nog 40.000 kostte, is nu beschikbaar voor 10.000 euro. De goedkoopste types gaan voor minder dan 1.000 euro over de toonbank.
Tom Verstraten: “Er wordt steeds meer mogelijk en betaalbaar, maar tezelfdertijd is er nog niet zo heel veel geweten over hoe die draagbare robotica interageren met mensen. Zeker omdat er snel nieuwe merken en modellen bij komen. De vraag is: doet elk type wat het pretendeert te doen? Welke krachten worden er precies overgedragen? Wat is het effect op spieren en gewrichten? Dit onderzoeken we allemaal in ons lab.”
Het laboratorium heeft de laatste jaren zowat alle merken en types van exoskeletten aangekocht. De opdracht is nu om hun karakteristieken op te meten en deze kennis te introduceren in een ergonomische analyse. Op het vlak van ergonomische evaluatie biedt AugmentX unieke diensten.
Tom Turcksin: “Dankzij ons gesynschroniseerd meetsysteem kunnen we drie types metingen samenbrengen. Deze metingen worden gekoppeld aan een biomechanisch model, zeg maar een digitale tweeling van een mens. Dit model berekent welke kracht uitgeoefend wordt door de vele honderden spieren in ons lichaam. Daarnaast meten we ook fysiologische gegevens op, om een idee te krijgen van de geleverde inspanning. Op het einde van de rit hebben we een heel nauwkeurig beeld van hoe belastend een bepaalde taak is voor het lichaam.”
Tom Verstraten: “De inzichten die we opdoen in AugmentX geven Brubotics en Flanders Make een enorme voorsprong op andere onderzoekscentra. We laten deze kennis ook graag doorvloeien naar spinoffs.”
AugmentX deelt de verworven kennis ook met externe partijen. Bedrijven die graag exoskeletten of andere robotica in hun productie willen introduceren, zijn welkom voor workshops. Ze mogen ook proefmodellen ontlenen en uittesten, mét begeleiding en opvolging door het lab. Ook ergonomie-experts, preventieadviseurs of vakbondsmedewerkers kunnen bij AugmentX terecht voor uitleg en informatie.
Tom Turcksin: “De ergonomische analyses maken we niet alleen in ons lab, maar ook op verplaatsing, op de werkvloer van een bedrijf dat daarom vraagt. Dat is tamelijk uniek. De resultaten zijn dan natuurlijk wat minder accuraat dan in een laboratoriumomgeving, maar ze zijn wel levensecht en helemaal toegepast op de situatie en noden daar.”
Tom Verstraten: “We denken dat vooral exoskeletten nu snel ingang gaan vinden, omdat ze steeds betaalbaarder worden. Een cobot kost al snel enkele tienduizenden euro’s – veel geld voor een klein bedrijf. Dan wil je als ondernemer zeker zijn dat de investering de moeite waard is. Ook in dat beslissingsproces kunnen wij helpen.”
Tom Turcksin: “Onlangs hebben we als testcase een robotarm geplaatst en uitgetest bij het maatwerkbedrijf Bewel. De medewerkers moeten daar onder andere een serie elektrische kastjes klaarmaken: rivetten plaatsen, mousse aanbrengen, stickertjes plakken, een deurtje bevestigen,… Dat gebeurt normaal allemaal manueel, terwijl zo’n kastje zich niet zo gemakkelijk laat hanteren. Wij hebben een cobot geprogrammeerd, die als ‘derde hand’ het kastje vasthoudt met magneten en zuignappen en roteert. Via sensoren op een proefpersoon brachten we ook hier alle bewegingen, krachten en fysiologische parameters in kaart. De info die het bedrijf uit zo’n testsessie haalt, helpt om te beslissen of de aankoop van zo’n cobot de moeite waard is of niet.”
Het AugmentX labo opent op donderdag 11 januari 2024 de deuren: www.flandersmake.be/nl/evenementen/opening-augmentx-labo (AugmentX@flandersmake.be)
FlandersMake AugmentX en Brubotics
Het Flanders Make AugmentX research lab, uitgebaat door de onderzoeksgroep Brubotics aan de VUB, opent zijn deuren. Dit kenniscentrum biedt tools en methoden om werkplekken te analyseren en de taakverdeling tussen operator en cobots te optimaliseren. Daarnaast kwantificeert AugmentX de mate waarin mens-robotsamenwerking en de introductie van nieuwe technologieën de fysieke werklast kan verlagen.
AugmentX is een Flanders Make initiatief bestaande uit een zeer nauwkeurig onderzoekslab in Brussel (VUB) en een industrieel lab in Kortrijk. Het AugmentX lab aan de VUB kreeg 1 miljoen euro van Flanders Make om zijn werking uit te bouwen.
