Robotarm ondersteunt patiënten bij eten en drinken

Een nieuwe robot ontwikkeld door de University of Washington kan de zelfstandigheid van mensen die ondersteuning nodig hebben bij eten en drinken aanzienlijk vergroten. De robotarm in staat is gebruikers geheel autonoom eten en drinken te geven.

Patiënten kunnen door allerlei redenen niet in staat zijn zelfstandig te eten en drinken. Deze groep is hierdoor in belangrijke mate afhankelijk van derden, wat hun zelfstandigheid aantast en afhankelijkheid vergroot. Ook is het bieden van dergelijke ondersteuning tijdrovend en daarmee belastend.

Robotarm

Onderzoekers van de University of Washington hebben een robotarm getraind om gebruikers te helpen bij eten en drinken. De robot is onder meer in staat zelfstandig te bepalen welke soorten eten op een bord ligt en kan autonoom bepalen hoe dit voedsel het best kan worden opgepakt en in de mond van de gebruiker kan worden gestopt. De robotarm kan op een rolstoel worden bevestigd zodat deze altijd bij beschikbaar is.

“Afhankelijk zijn van een zorgverlener om dagelijks iedere hap te voeren tast het gevoel van onafhankelijkheid van een persoon aan”, zegt Siddhartha Srinivasa, als hoogleraar verbonden aan de Paul G. Allen School of Computer Science & Engineering van de University of Washington. “Ons doel met dit project is mensen iets meer controle over hun leven te geven.” 

Geïnspireerd op de mens

De werking van de robotarm is in belangrijke mate op de mens geïnspireerd. De mens eet allerlei soorten voedsel, die ieder op een andere manier worden opgepakt. Zo varieert niet alleen de wijze waarop de mens zijn hand om een stuk voedsel sluit om deze op te pakken, maar ook de kracht waarmee een stuk voedsel wordt vastgepakt. Om deze verschillen in beeld te brengen hebben de onderzoekers een test opgezet waarbij vrijwilligers verschillende soorten voedsel moesten oppakken. Met behulp van sensoren werd dit proces vastgelegd.

Uit dit experiment bleek daarnaast dat mensen niet alleen zorgen dat een stuk voedsel efficiënt wordt opgepakt, maar hierbij ook rekening houden met de wijze waarop dit stuk het best in de mond kan worden gestopt. Door het voedsel te draaien en manipuleren passen we de oriëntatie van het stuk voedsel aan zodat deze zo eenvoudig mogelijk kan worden gegeten. Als voorbeeld noemt Tapomayukh Bhattacharjee, een postdoctoraal onderzoeker bij de universiteit, een wortel. “Je kunt een wortel oppakken door hier in het midden in te prikken, maar dan is hij moeilijk eetbaar”, aldus Bhattacharjee. “Als je hem bij één van de uiteinden oppakt en vervolgens draait richting iemand’s mond, kan veel eenvoudiger een hap worden genomen.”

Algoritmes

De robotarm maakt gebruik van twee algoritmes. Een algoritme genaamd RetinaNet identificeert de verschillende soorten voedsel op een bord en plaatst een frame om iedere soort. Een tweede algoritme genaamd SPNet bepaalt vervolgens per frame hoe het voedsel het beste kan worden opgepakt en aangeboden aan een persoon. De combinatie is tijdens een aanvullend experiment getest, waarbij een robotarm in staat was proefpersonen eten te geven. 

“Ons uiteindelijke doel is dat onze robot mensen kan helpen zelfstandig te lunchen of dineren”, legt Srinivasa uit. “We streven er echter niet naar zorgverleners te vervangen: we willen hen juist ondersteunen. Met een ondersteunende robot kan een zorgverlener een bord klaarmaken en terwijl de persoon eet zelf iets anders doen.”

Robotarm in actie

De robotarm wordt in onderstaande video gedemonstreerd.

In een paper in IEEE Robotics and Automation Letters geven de onderzoekers meer informatie over hun robotsysteem.

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Bron: University of Washington