Onderzoekers zien potentie in haptische feedback bij maritieme operaties

Onderzoekers van de TU Delft hebben onderzocht hoe haptische feedback ingezet kan worden in de maritieme sector. De twee zien veel potentie in deze vorm van kinesthetische tactiele communicatie.

Onderzoeker Arthur Vrijdag, universitair docent scheepswerktuigbouwkunde, hydromechanica en regeltechniek, zag voor het eerst de mogelijkheden van haptiek voor de scheepsvaart toen hij het Haptics Lab van de TU Delft inliep. Dit lab staat onder leiding van David Abbink, onderzoeker en universitair hoofddocent Human-Robot Interaction bij de afdeling Cognitive Robotics. In het lab staan onder meer allerlei joysticks en hendels waarmee stuurcommando’s gegenereerd kunnen worden en waarop je krachten kan voelen (de zogeheten haptische feedback). Vrijdag zag hierin mogelijkheden voor de maritieme sector en besprak dit met Abbink. Vervolgens hebben de twee een cohesievoorstel geschreven voor het realiseren van een haptische simulator voor maritieme toepassingen. Met deze simulator kunnen prototypes ontworpen en getest worden. Van het toegekende geld stelden ze onderzoeker Frank Hoeckx aan. Een jaar lang ging hij aan de slag met hun idee.

Haptiek in de maritieme wereld

Haptiek is in de maritieme wereld een vrij onbekend terrein. De onderzoekers van TU Delft wilden weten waarom dit zo is en wat de voordelen kunnen zijn. ‘Haptische feedback betekent terugkoppeling door middel van krachten, op gevoel dus, en is zo natuurlijk aanwezig bij het bewegen van ons lichaam dat we ons lastig kunnen voorstellen dat het er niet is. Maar probeer je veters maar eens te strikken als je vingers ijskoud zijn.’ Abbink laat zien dat haptische feedback betere controle en ‘situation awareness’ biedt bij het besturen van voertuigen, vergeleken met enkel visuele feedback of waarschuwingsfeedback. Bovendien kan haptische feedback helpen bij het interacteren met semi-automatische systemen. Dit heeft Abbink al in auto’s weten te implementeren. Momenteel doet hij nader onderzoek hiernaar in zijn VIDI project ‘Symbiotic Driving’. Via haptische feedback kan een stuurman voelen dat de hendel wordt teruggeduwd als hij snelheid moet minderen, bijvoorbeeld wanneer hij met te grote snelheid richting de kade wil afmeren. Haptische feedback kan niet alleen de veiligheid verhogen, maar kan ook leiden tot kostenverlaging i.v.m. boetes voor te vroeg of te laat komen: scheepsnelheid kan in de tijd ‘geleid’ worden door haptische signalen die makkelijk tijdelijk weggeduwd kunnen worden als de mens dat nodig acht. Daardoor blijft de bestuurder direct betrokken en wordt hij toch ondersteund in het op tijd aankomen op de plaats van bestemming. Bovendien kan haptiek een belangrijke rol spelen in het ondersteunen van kapiteins tijdens een lange vaart, de bestuurder wordt letterlijk ‘gestuurd’ in wat hij of zij moet doen.’ 

Testopstelling

Frank Hoeckx bouwde in samenwerking met automatiseringsleverancier Bachmann en de Rotterdamse leverancier van simulatoren VSTEP een testopstelling waarmee gebruikers een aantal basisprincipes van haptic feedback in de scheepvaart kunnen ervaren. Daaruit bleek al snel dat de hardware, software en hun interfaces werken. Ze toonden ook aan dat de autopilot en haptische algoritmes kunnen worden veranderd en afgestemd, zodanig dat de onderzoekers volledige controle hadden over de experimentele setup. De conclusie is dan ook dat de ontwikkelde maritieme haptische simulator goed gebruikt kan worden voor testen waar menselijke interactie aan te pas komt. Zo kunnen de voordelen van haptische feedback voor maritieme operaties nog beter bekeken worden.

Met de testopstelling geven David en Arthur regelmatig demonstraties van voorbeelden van haptische feedback bij maritieme operaties. Hiermee hopen ze met name bedrijven enthousiast te maken om partner te worden van een Joint Industry Project. Met een Joint Industry Project kunnen David en Arthur meer specifieke toepassingen en prototypes ontwikkelen die direct aansluiten bij de behoefte van de industrie. Zo hebben ze al meerdere industry demo’s georganiseerd in Delft en waren ze onlangs aanwezig op de Marine Electrical and Control Systems Safety Conference (MECSS) conferentie in Glasgow om de opstelling aan de industrie en wetenschap te laten zien. 

Arthur Vrijdag: ‘Op schepen moeten steeds minder mensen steeds meer taken tegelijk sneller en efficiënter uitvoeren. Ze lopen tegen de grenzen aan van hoeveel informatie ze nog kunnen opnemen. Het kan helpen als ze deze informatie door intuïtieve ‘haptic force feedback’ echt voelen door middel van terugkoppeling. Ook voor interactie met autonome schepen kan het een oplossing zijn. Bovendien is bediening op afstand veiliger en eenvoudiger als de bestuurder haptic feedback krijgt. We gaan nu verder onderzoeken hoe zinvol precies haptic feedback is voor de maritieme wereld. Ik en David geloven erin en weten zeker dat dit een ‘gamechanger’ kan zijn.’

Door: Kelly Bakker

Bron: TU Delft