Onderzoeksgroep

Expertise

Een van de belangrijkste onderzoeksonderwerpen is het ontwikkelen van visuele servobesturingen en architecturen en het onderzoeken van de mens-robot interactie, wat machineveiligheidstaken en collaboratieve robots impliceert. Een andere onderzoeksrichting binnen het robotica laboratorium is het gebruik van robots/cobots in de biomedische sector. Eén van de studies is een nauwkeurige tracking positie tijdens radiotherapie, bv. synchronisatie van de bestralingsfocus met de beweging van het longweefsel tijdens de ademhaling. De laatste jaren heb ik ook het probleem van de controle van pelotonvoertuigen onderzocht. om de stop en het effect op de snelwegen te verzachten. Er is een toegenomen belangstelling van de automobielindustrie om controlearchitecturen in te zetten die zullen bijdragen tot de definitieve productverbetering.

Geautomatiseerd Open Precisie Landbouwplatform (UTOPIA). 01/03/2021 - 29/02/2024

Abstract

Precisielandbouw moet op grote schaal worden ingevoerd om de productie op een zodanig peil te brengen dat deze in aanzienlijke mate bijdraagt tot het verkleinen van de kloof tussen de huidige en de vereiste wereldvoedselproductie. Verwacht wordt dat de vergroting van de meet- en actuatiefrequenties voor bijvoorbeeld de bewaking van plagen en de besproeiing zal bijdragen tot bijvoorbeeld een grotere opbrengst. Sensing is een belangrijk element om de productiviteit en de productkwaliteit te kwantificeren en om beslissingen te nemen. Toepassingen zoals kartering, bewaking, exploratie en precisielandbouw vereisen een betrouwbaar platform voor teledetectie. In de precisielandbouw is het de bedoeling informatie over de variabiliteit van bodem/water en plantomstandigheden te verzamelen en te analyseren om de efficiëntie van het landbouwperceel te maximaliseren. Dit zou ook de last voor de landbouwer verhogen, aangezien de meettijd en de tijd voor de gegevensverwerking aanzienlijk toenemen. Dit kan worden ondervangen met geautomatiseerde (coöperatieve) precisielandbouw waarbij gebruik wordt gemaakt van autonoom rijdende voertuigen, vaartuigen, drones en speciale installaties die op reguliere landbouwmachines zijn gemonteerd. Voor de coöperatieve robotmissies zullen de gegevens worden voorzien van nauwkeurige positie-informatie en worden samengevoegd met andere gegevens om een digitale kaart te creëren. Om goede prestaties te bereiken voor een intelligent systeem in autonome navigatietaken zullen we ook een 3D wereldmodel bouwen dat geïntegreerd zal worden met een digitale tweeling op plantniveau om het lokale pad te verbeteren zodat we nauwkeurige informatie verkrijgen. Om de data van heterogene sensoren te integreren, zal een platform ontwikkeld worden om de bruikbaarheid van de beschikbare sensoren te bepalen voor de optimalisatie van de spatio-temporele interpolatie. Dit project zal zich richten op één (gestandaardiseerd) platform waar (robot)paden en monitoring strategieën kunnen ingesteld worden en de drones/USV's/AGV's automatisch ingezet kunnen worden wanneer aan bepaalde voorwaarden voldaan is. De meetgegevens zullen beschikbaar zijn voor verschillende belanghebbenden in hetzelfde platform.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project website

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Onderzoek naar de fundamentele plasma-effecten op de tumor micro-omgeving via de ontwikkeling van een gecontrolleerd plasma-systeem voor klinische kankertherapie. 01/01/2020 - 31/12/2023

Abstract

Niet-thermische plasmatechnologie wint aan interesse als nieuwe kankertherapie. Plasma wordt reeds klinisch toegepast bij patiënten met hoofd- en halskanker, de zesde meest voorkomende kanker wereldwijd, met lange-termijn overlevingskansen onder 50%. Hoewel de eerste studies veelbelovend zijn (bv. partiële remissie, minder pijn, geen gerapporteerde neveneffecten), werd een aandachtspunt gesignaleerd bij de klinische toepassing, nl. lage reproduceerbaarheid van de behandeling. De huidige plasmatoestellen worden immers met de hand bediend en de arts moet zelf een inschatting maken i.v.m. geschikte behandelingtijd. Dit leidt tot een grote variabiliteit, zeker als de arts het plasmatoestel over een groter oppervlak moet bewegen. Daarom willen wij een robotsysteem voor plasmabehandeling ontwikkelen, dat toelaat om de fundamentele plasma-effecten op de tumor te onderzoeken, voor klinische kankerbehandeling. We zullen meerdere sensoren gebruiken om de patiëntomgeving te detecteren, artificiële intelligentie om de patiëntverstoringspatronen (bv. ademhaling) te 'leren en voorspellen', en een robotarm om het plasma toe te dienen. We zullen dit systeem uittesten op 3D tumormodellen en op muizen. Dit project zal een grote stap voorwaarts betekenen voor klinische toepassing van plasma voor kankerbehandeling, door de voorheen onbekende biologische responsen van plasma te ontrafelen en een antwoord te bieden op de klinische aandachtspunten.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project website

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Ontwikkeling van een hoge precisie klinisch plasmabehandelingssysteem met gebruik van omgevingsdetectie en robotbesturingselementen. 01/07/2020 - 31/12/2021

Abstract

In de context van klinische behandelingen tegen kanker is een grote uitdaging het precies toedienen van de therapeutische middelen aan de tumor en tegelijk de "off-target" effecten te beperken. Dit geldt voor verschillende behandelingsmodaliteiten, waaronder radiotherapie en niet-thermische plasma (NTP) therapie. De belangrijkste focus van dit onderzoeksproject is dan ook het introduceren van een controlestructuur voor een "patiënt-in-de-loop" therapeutische toepassing. Dit systeem zal ontwikkeld worden door de integratie van 3 componenten: 1) omgevingssensoren, 2) een robotbesturingseenheid en 3) een therapeutisch apparaat (NTP-generator). Aangezien NTP-behandeling in hoge mate afhankelijk is van parameters zoals behandelingstijd, toepassingsafstand, enz. is een terugkoppelingsaanpak nodig om de door de patiënt geïnduceerde tumorbeweging (bv. ademhaling) tijdens de behandeling te compenseren. Hiertoe zullen artificiële intelligentie-instrumenten, waaronder neurale netwerken, worden gebruikt om de dynamische stoornissen van de tumor te modelleren. De ontwikkelde zelflerende artificiële intelligentiemodellen zullen ingebed worden in modelgebaseerde controllers om het effect van verstoringen te voorspellen en te minimaliseren. De prestaties van de controlestructuur zullen gevalideerd worden met real-time experimenten van plasma-overdracht in biologische systemen. De voorgestelde methodologie heeft het potentieel om de precisie en nauwkeurigheid van klinische NTP-behandeling te verbeteren en bijgevolg de schade aan gezond weefsel te minimaliseren.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Visie gestuurde controle in a drukbezet ontheven meet belofte van artificiële inteligence. 01/04/2019 - 30/03/2020

Abstract

De noodzaak voor het ontwerpen van flexibele en veelzijdige systemen is een van de meest actuele trends in robotica onderzoek. Zo is ook het gebruik van visiegebaseerde robotbesturingstechnieken een zeer uitdagende taak. In dit project wordt een oplossing voor de uitbreiding van de mogelijkheden van een 6 DOF manipulator robot met visiesensoren voorgesteld. Om deze taak te vervullen worden verschillende features (die kunnen worden afgeleid uit het beeld afkomstig van een visiesensor) gedetecteerd en hun eigenschappen geanalyseerd. Herkenningspunten in de beelden, zoals point features en traagheidsmomenten worden gebruikt om de controller te ontwerpen. Een beeldgebaseerde controle architectuur wordt ontworpen en een real-time implementatie op een manipulator robot zal worden ontwikkeld. Het primaire doel van dit onderzoeksproject is om te convergeren naar een nauwkeurig algoritme voor objectreconstructie in een drukbezet ontheven en vervolgens de robot te helpen een visuele servoingtaak uit te voeren. De reconstructie van het object wordt gedaan door gebruik te maken van hulpmiddelen van kunstmatige intelligentie, zoals een diep Convolutional Neural Network. De beeldcaptatie en beeldverwerking, samen met het berekenen van de beeldgebaseerde controlealgoritmen, worden in Matlab geïmplementeerd. Zo wordt een nieuw type van robotinterface, die de robotcontroller met de Matlab omgeving verbindt, voorgesteld. Zo een gebruiker gedreven interface zal niet alleen het ontwerpen en implementeren van real-time controllers mogelijk maken, maar ook andere taken zoals identificatie, padplanning, enz. De robuustheid en de stabiliteit van de beeldgebaseerde controlealgoritmes zullen in realtime getest worden tijdens meerdere experimenten.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Slimme Korrels - dynamische regeling van de nutriëntenverwijdering in kleinschalige industriële aerobe korrelslib systemen. 01/01/2017 - 31/12/2020

Abstract

De aerobe korrelslibtechnologie (AGS) betekent een ware revolutie op het gebied van de biologische waterzuivering. In dit project beogen we de ontwikkeling van een toepasbare dynamische procesregeling voor industriële AGS systemen, gebaseerd op de signalen van goedkope, robuuste en ingeburgerde sensoren. Een 5-stappenplan wordt uitgewerkt, beginnende bij de ontwikkeling van een regel-strategie voor eenvoudige laboschaal AGS reactoren, om uiteindelijk een geoptimaliseerd regelalgoritme te bekomen dat op een meer realistisch pilootschaal wordt uitgedaagd met echt variabel industrieel afvalwater.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Niet-lineaire en tijdsvariërende data-gebaseerde modellering van roterende machines. 01/07/2016 - 31/12/2017

Abstract

Roterende machines komen in heel wat toepassingsgebieden voor, gaande van grootschalige toepassingen zoals windturbines tot meer kleinere als medische vloeistofpompen. De beschikbaarheid van een wiskundig model om het dynamisch gedrag te modelleren is van cruciaal belang voor het ontwerp, de predictie en de controle van deze roterende systemen. In het wetenschappelijke domein "systeemidentificatie", wordt het mathematisch model verkregen via experimentele data. Omdat de dynamische karakterisatie van roterende machines niet-lineair is alsook tijdsvariërend, kan het niet adequaat gemodelleerd worden met behulp van bestaande klassieke identificatietechnieken. Het doel van dit project is dan een theoretisch raamwerk op te stellen om zowel het tijdsvariërend als het niet-lineaire dynamische gedrag van roterende machines te modelleren gebruikmakend van experimentele gegevens. De voorgestelde aanpak bestaat uit het modelleren van zowel het niet-lineaire als het tijdsvariërende karakter van dynamische roterende systemen aan de hand van een collectie van lineaire periodiek tijdsvariërende modellen. In dit project zullen we ons richten op de identificatie en valuatie van niet-lineaire en tijdsvariërende rotoren gedragen door hydrodynamische glijlagers. De nieuwe aanpak bestaat uit vier stappen: (i) de bouw van een niet-lineaire en tijdsvariërende virtueel model van "vloeistof-gedreven" lager-rotor systemen vertrekkende van de wetten van de fysica; (ii) ontwikkeling van een parametrische identificatietechniek; (iii) realisatie en aanpassingen van de regelbare lager-rotor opstelling; (iv) validatie van het theoretisch raamwerk via real-life experimenten afkomstig van een rotor-kit.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject