TSR: Tele-Service Robot The goal of the TSR project is to build a remotely controlled robot to assist disabled and elderly in their daily life. The robot helps people at home and is controlled from a central location by a home-care operator or by a local remote control. The care receiver will be much more independent and will also receive a higher quality of care. The robot will eventually be able to perform autonomous tasks. However the human operator will always stay in the loop. Important aspects of the system are: - Safety - Usability - Autonomy Subsidizers: AgentschapNL and Provence of Brabant Research Institutes & Companies: Exact Dynamics, Fontys, INROADS, NTS, Sioux, TU/e, Tegema, Van Berlo, Wingz, Zuid Zorg. Other Affiliates: KT Waalre, NIRICT Labs and RoboNED For more information, go to our website: www.robot-rose.nl

1. Service robot voor de zorg
D&E event 2011
22 september 2011
EINDHOVEN EVOLUON
Gesubsidieerd door het Ministerie van Economische Zaken en de Provincie Noord-Brabant
Henk Zeegers
Partner INROADS
Consortium Robot Rose

2. Project: TSR Rose
• Project partners:
– Zuidzorg User requirements/testing
– Van Berlo Use cases/user requirements
– Sioux Embedded software
– Wingz Electronics
– Exact Dynamics Robot arms
– TU/e Project development/concept/algorithms/testing
– NTS Group Fabrication & assembly
– Tegema Group Architecting/design-mechanics
– Fontys F0+F1 platform/sideline projects
– Inroads Project development/consortium & project Mgt
2

3. Teleoperated Service robots 3
• Twee componenten: master = cockpit en slave = service robot
• Ideaal: De service robot kan alle menselijke handelingen uitvoeren op ten
minste elke plek waar een mens dat ook kan
• Operator (mens) kan besturing volledig overnemen
Manipulation pr
m
devices o
a
c
s
e
t internet
s
e
s
r
Feedback or
devices

4. Wat service robots nog meer kunnen...
• Service robots kunnen meer dan een mens:
– bewegen met meer kracht
– bewegen over grotere afstand
– bewegen met meer precisie
– handelingen uitvoeren in veelvoud (zonder protesteren)
– werken op een plaats waar een mens niet kan zijn
• Men kan ze programmeren voor speciale taken
• Ze kunnen leren van voorbeeld-handelingen

5. Voorbeelden teleoperations
6

6. Service vs industriële robots
Service Industrieel
• Willekeurige taken • Vast geprogrammeerde taken
• Niet routinematig • Routinematig
• Relatief langzaam • Hoge snelheid
• Gemiddeld nauwkeurig • Zeer nauwkeurig
• Visual servoing, krachtgestuurd • Positie gestuurd
• Navigeren • Statisch of over vaste geleiding
• In een ‘mensomgeving’ (intrinsiek • Industriële omgeving in een
veilig) veiligheidskooi
7

7. Toepassingsmogelijkheden
Sector Kans Eenvoud Werk Benefit Consortium Overall
logistics bagagehandling 16 23 18 14 10 81 1
domotica thuiszorg 16 21 17 10 10 74 2
medisch straling 15 25 13 9 10 72 3
manufacturing bouw 13 19 15 17 7 71 3
aerospace robotarm 9 16 16 18 10 69
manufacturing off shore 12 14 19 19 5 69
manufacturing oliewinning 9 14 19 17 6 65
defensie mijnenvegen 15 15 17 12 6 65
zorg patient tillen 9 22 16 12 6 65
automotive driver assistance 14 17 14 13 5 63
agrarisch tuinbouw 13 23 9 7 10 62
medisch chirurgisch 10 7 19 19 6 61
nucleair handling 10 13 15 15 8 61
beveiliging bewaking 12 18 14 13 4 61
cleanroom handling 12 21 12 11 4 60
service office 6 17 16 9 6 54
service off shore 12 9 10 15 5 51
domotica entertainment 8 14 13 6 5 46
8

8. Zorg als eerste toepassingsveld
• % zorgbehoevenden neemt toe > 65 jaar : < 65 jaar
• % werkenden neemt af
• Zorgdruk op de werkende populatie
neemt toe
• Mensen willen en moeten langer
thuis blijven wonen
• Inzet van technologie is onvermijdelijk
Mensen van 65 en ouder in verhouding tot werkende populatie
9

9. Technologieprojecten in de thuiszorg
Zorg Op Afstand (ZOA)
• Videocommunicatie om
mensen thuis te ondersteunen
• Domotica
• Valdetectoren
• Personenalarmering
Mextal, Marcel Gielen 10

10. Tele Service Robot
(Assisted) Remote Control Service Robot Disabled/Elderly
(Human in the Loop)
12

11. Setup
13

12. Algemeen Dagelijkse
Levensactiviteiten (ADL)
14

13. Een ei pakken is moeilijk! 15

14. Use Cases Rose
Opening/ Opening/ Opening/
closing closing closing
Switching doors curtains fridge
the light
Pouring
milk
Preparing and bringing Warming a pre-cooked Detecting a person
breakfast meal
16

15. Project phasing TSR Rose
Project phasing:
– Phase 0: exploration, manual control, experiments
– Phase 1: software integration, remote control, environmental mapping
– Phase 2: autonomic features, improvement functional integration, look & feel
F0 F1 F2
17

16. Rose 1
Stereo Camera
Emergency Stop
Screen
Arms
With Wireless Cam’s
Dual Core I5 Computer
Batteries
Mobile Platform Laser Scanner
18

17. Hokuyo UBG Laser
• Accuracy: <1 m: 10 mm, < 4m: 1 %
• Scanning Range: 240 degrees
• Resolution: 0.36 degree
• Frequency: 34 Hz
• USB interface
• 60 mm x 60 mm x 75 mm
• 185 gram
• 2500 Euro
21

18. Xbox Kinect (Microsoft)
• Image Resolution: 640 x 480
• Frequency 30 Hz
• Infrared Sensor
• View Angle: 57 degrees
• 280 mm x 635 mm x 38 mm
• 140 Euro
23

19. Rose 1 Autonoom (Waalre)
<insert: Rose1_autonoom_Waalre.mpg>
25

20. Rose 1 Cockpit (Veldhoven)
<insert: Rose1_cockpit_veldhoven.mpg>
26

21. Rose 1 Overpakken en Openen (Lab)
<insert: Rose1_fles_overpakken_en_openen.mpg>
27

22. Experiences & requirements
 Manoeuvrability
• Tight corners too difficult to get out (effort, time)
• Several activities difficult to carry out due to restriction DOF
• TSR Rose 1 platform size OK (but should not be larger) Tight corner
 Improvements Difficult action
• Integrate strafing (left/right) motion
• Platform footprint: 60 x 80cm maximum
28

23. Experiences & requirements
User feedback: “Robot should literally be
 Reach of the arms the remote support for the client.”
• Current low & high range not sufficient
• Difficult to grip objects in shelf / cabinet
• Difficult to work at dining table / work bench Lim. top reach
 Improvements
• Improve low / high reach of arms
• Improve front reach
Lim. front reach Lim. front reach
29

24. Experiences & requirements
 Field of View (FOV) (Camera position)
• Current FOV very limited
• Shadow areas near floor and sides
• Workspace arms not covered
 Improvements
• Camera motion to cover arms workspace
• Arm cameras to observe gripper actions
• Improve all cameras FOV
30

25. Current status
 Status
• Assembly started
• Testing october2011-february2012
 Open items (tbd)
• Covering (vacuum mold plastic, styrofoam, etc.)
• Safety regulation, international standards, ISO
31

26. 32

27. 33

28. Aantal/omzet service zorgrobots
• In 2009 ouder dan 65 jaar: 1,8 miljoen mensen
• 10% kan een TSR gebruiken: 180.000
• 5% krijgt hem ter beschikking: 9.000
• Levensduur: 5 jaar
• Aantal per jaar: 1.800 stuks
• Prijs per stuk: 20.000€
• Omzet NL markt: 36 M€
Alleen Nederland, alleen zorg
34

29. Service robots
Justin
George
1950’s
Rose NL ontwikkelings
project Desire German research project
PR 2 Willow Garage
Rosie TU
HERB, IBM en Carnegie Mellon Munchen
Care-o-bot 3, Frauenhofer
35

30. Rose als hulp in de huishouding
• Veel toepassingen: b.v.
– de kat eten geven op afstand als je op kantoor bent
– de planten watergeven in je vakantiehuis
• Technologie ´huishouding´ is gelijk aan ´zorg´
• Consumenten betalen zelf > koopbereidheid indien waarde
aangetoond
• ´A robot in every household´ (Bill Gates)
37

31. Uitdagingen m.b.t.
Gebruikers eisen Technologie
• Meer functionaliteit • Navigatie in onbekende omgeving
• Meer autonomie • Visual servoing
• Mens-machine interactie • Snelheid
• Sociaal gedrag • Veiligheid en compliance met
• Veilig en betrouwbaar voorschriften
• Kosten effectiviteit (business case) • Zelf-lerend systeem
38

32. Belang voor de regio (ZO-NL)
• ZO-Ned heeft de mensen, technologie, kennis & kunde en
toeleverende bedrijven voor Rose
• Creatie van een nieuwe sector waar anderen zich
terugtrekken
• Nieuwe OEM-motor voor de toeleveringsindustrie
• Voorop lopen in ZOA (smartest region 2011)
39

33. Een proeftuin in 2012-2014
• 10 á 15 robots
• Thuiszorg omgeving (Zuidzorg), gehandicapten zorg
• Bestuurd vanuit zorgcentrale (uitbreiding huidig ZOA concept)
• Zorginstelling(en) >> launching customer
• Rose BV ontwerpt / bouwt / installeert / onderhoudt equipment
• Rose BV begeleidt uitvoering
• Totale kosten ca € 3 miljoen, looptijd 3 jaar, start 2012
40

34. THANK YOU
Gesubsidieerd door het Ministerie van Economische Zaken en de Provincie Noord-Brabant

35. PROFESSIONALS IN INNOVATION
the strength of open innovation 42

36. GESLOTEN INNOVATIE
Onderzoek Ontwikkeling Marktintroductie
Tijd
the strength of open innovation

37. OPEN INNOVATIE
Onderzoek Ontwikkeling Marktintroductie
Tijd
the strength of open innovation

38. Voordelen en voorwaarden open innovatie
Voordelen Voorwaarden
• Complexe nieuwe • Duidelijke productdefinitie
producten mogelijk • Passend consortium
• Samenwerking van • Helder business model
specialisten (what’s in for us/me)
• Facility sharing • Duidelijke afspraken
• Onderlinge kennisuitwisseling (contract)
• Uitbreiding netwerk • Committed aan het project
• Nieuwe ketens en • Sterke bereidheid tot
verbanden samenwerking
the strength of open innovation

39. CONTACT
INROADS – the strength of open innovation
Twinning Center T: 040 851 90 70
De Zaale 11 E: info@inroads.nl
5612 AJ Eindhoven I: www.inroads.nl
the strength of open innovation