Onderzoeksprojecten (60-80 van 453)

Transcriptie

1 - 5 Mar :49:30 Onderzoeksprojecten (60-80 van 453) Zoekfilter: Classificaties: TOEGEPASTE WETENSCHAPPEN (T) Studie telewerk : Studie betreffende de milieu-, de mobiliteits- en de socio-economische impact van het telewerken in grote bedrijven in het Brussels Hoofdstedelijk Gewest (BHG) Abstract: Studie telewerk : Studie betreffende de milieu-, de mobiliteits- en de socio-economische impact van het telewerken in grote bedrijven in het Brussels Hoofdstedelijk Gewest (BHG) Wiskunde, Operationeel Onderzoek, Statistiek en Informatica voor Management Mobiliteit en voertuig technologie onderzoeksgroep Tom VAN LIER CATHY MACHARIS Studie-opdracht mbt duikwerken Universiteit Gent Abstract: Diverse universiteiten en onderzoeksgroepen doen aan monitoring en wetenschappelijk onderzoek op zee. Voor een niet onbelangrijk deel van deze activiteiten is duikwerk op zee een noodzaak. Voor dit duikwerk vallen de voornoemde opdrachtgevers terug op vrijwilligers die het duikwerk voor hun rekening nemen. Om deze activiteiten te realiseren komen de universiteiten en onderzoeksgroepen in contact met het VLIZ dat nagaat wanneer deze duikactiviteiten kunnen plaatsgrijpen en ze voldoende inplant in het schema van het onderzoeksvaartuig Zeeleeuw. De Zeeleeuw behoort tot de DAB VLOOT, die het schip bemant en als reder optreedt. Het VLIZ en VLOOT hebben een samenwerkingsovereenkomst die binnenkort vernieuwd wordt naar aanleiding van het opleveren van de vervanger van de Zeeleeuw, de Simon Stevin. De duikactiviteiten gaan zowel door bunnen als buiten de windmolen-concessiezones en kunnen de volledige EEz-zone bestruiken (zowel binnen als buiten de territoriale wateren). De Zeeleeuw stelt een kleiner werkvaartuig Zeekat ter beschikking, van waarop de duikers duiken. Vakgroep Economisch Recht Kristiaan Bernauw Studieopdracht: Concurrentieanalyse containerterminals van Grimbergen en Brussel Abstract: In deze studieopdracht wordt nagegaan in welke mate de containerterminal in Grimbergen extra concurrentie ondervindt van de containerterminal in Brussel ten gevolge van een gewestelijke dotatie. Er wordt onderzocht wat de ruimtelijke impact is op het marktgebied van de containerterminal in Grimbergen. Verder wordt berekend welke subsidie er zou moeten worden toegekend voor containertransport naar Grimbergen om het effect van de Brusselse dotatie te neutraliseren en de grenzen tussen de marktgebieden van beide terminals te herstellen naar de situatie voor de dotatie. Business Technologies and Operations Mobiliteit en voertuig technologie onderzoeksgroep Dries MEERS CATHY MACHARIS Studie naar het profiel van de IWT-doctorandi: wat is de impact van IWT- persoonsgebonden mandaten voor doctoraatsonderzoek? Universiteit Gent Abstract: Er wordt onderscheid gemaakt tussen TWEE COHORTES: (A) enerzijds de cohorte IWT-mandaathouders die voor 2009 een doctoraats beurs ontvingen (de zogenaamde "IWT specialisatiebeurzen) en (B) anderzijds de cohorte die vanaf 2009 een doctoraats beurs van het IWT ontving (zowel doctoraatsbeurzen strategisch basisonderzoek als Baekelandmandaten). Module (1) richt zich op het profiel van de houders van een IWT-mandaat tijdens hun doctoraatsstudies. Dit betreft persoonskenmerken zoals leeftijd, geslacht en nationaliteit; vervolgens professionele kenmerken zoals afstudeergraad, vakgebied, slaagkans voor het doctoraat, tijd tot doctoreren. Tot slot kan ook worden gerapporteerd over de doctoraatservaring, toekomstperspectieven, de mate van samenwerking met andere arbeidsmarktsectoren etc. Een vergelijking tussen cohortes A en B is mogelijk voor deze thema's. Directie Onderzoeksaangelegendheden Ignace Lemahieu Studie naar het genereren en de effectiviteit van gebaren bij sociale robots Abstract: In dit project willen we een nieuwe benadering om de gebaren door een robot te genereren, evalueren, onafhankelijk van de morfologie, en dit valideren op zowel het virtuele model als het echte model van sociale robots. Bram VANDERBORGHT Studiebeurs aan studente Daniela DELEANU (Roemenië) Studiebeurs aan Lichao BAI Abstract: Studiebeurs aan studente Daniela DELEANU (Roemenië) Studiebeurs aan Lichao BAI

2 Toegepaste Natuurkunde en Fotonica ALEX HERMANNE Structurele benadering van oppervlakte runoff generatie en overstromingsgevaar. Case-study-Polecnice catchment. Abstract: Ingenieurswetenschappen Hydrologie en Waterbouwkunde FLORIMOND DE SMEDT STRAIGHTSOL: STRAtegies and measurement for smarter urban freight SOLutions. Abstract: STRAIGHTSOL is een Europees onderzoeksproject dat werd gefinancierd door de Europese Commissie (FP7) en afliep in augustus STRAIGHTSOL had drie doelstellingen: (i) Een nieuwe evaluatiemethode ontwikkelen voor maatregelen en initiatieven rond stedelijke distributie; (ii) Zeven innovatieve concepten rond stedelijke distributie in de praktijk testen; en (iii) De nieuwe evaluatiemethode toepassen op de zeven demo's en op basis daarvan specifieke aanbevelingen opstellen voor toekomstig beleid en mogelijke maatreglen. Het initiatief voor de innovatieve demo's werd genomen door prominente private actoren zoals DHL Supply Chain, Kuehne+Nagel, TNT Express, Colruyt, Delhaize, GS1 en Oxfam en werden in de praktijk getest in Brussel, Barcelona, Thessaloniki, Lissabon, Oslo en Zuid-Engeland. Hiermee heeft STRAIGHTSOL bijgedragen tot de onderzoeksagenda van de Europese Commissie. Website: Business Technologies and Operations Wiskunde, Operationeel Onderzoek, Statistiek en Informatica voor Management Mobiliteit en voertuig technologie onderzoeksgroep Sara VERLINDE Lauriane MILAN Bernard KIN CATHY MACHARIS Spraak algoritmen voor Clinische Educationele toepassingen: Akoestische Technieken voor de Synthese van Expressieve Spraak (SPACE-XPRA) Abstract: Spraaksynthese systemen met een goede verstaanbaarheid en redelijke nauwkeurigheid bestaan momenteel voor verschillende talen. De beste van deze systemen geven ook een geloofwaardige spraak van een voorgelezen type. Voor talrijke types van toepassingen zoals taalleren, veiligheidssystemen, humanoide robots of computer ondersteund leren is het echter nodig dat een meer expressieve vorm van spraak kan gegenereerd worden. In een IWT-SBO project ontwikkelen we een zeer hoge kwaliteits spraaksynthese voor computerondersteunende therapie van dislectische kinderen. Binnen dit OZR project willen we het nodige theoretische en experimentele onderzoek uitvoeren om deze synthesizer ook van expressieve spraakmodi te voorzien (i.h.b. bemoedigend, aanmanend, lovend, etc. ) Hiertoe wensen we in eerste instantie expressieve spraak met behulp van prosodie transplantatie systeem dat in onze onderzoeksgroep in ontwikkeling is. Op deze manier willen we experimenteel nagaan wat de bijdrage van de verschillende spraakkenmerken is voor de onderscheiden spraakmodi. In een tweede fase wordt het dynamisch verloop van deze kenmerken in de verschillende modi aangeleerd met machine leertechnieke en in de synthesizer ingebouwd. Elektronica en Informatica WERNER VERHELST Sponsoring voor wagen om deel te nemen aan Shell Eco-Marathon. Abstract: De Shell Eco Marathon is een project waarin studenten trachten een zo ecologisch efficiënt mogelijk voertuig te ontwikkelen. Binnen de prototype categorie is het de bedoeling om met een standaard hoeveelheid energie een zo groot mogelijke afstand te overbruggen. We nemen deel aan de Battery Only competitie. STEVE VANLANDUIT Sponsoring : Conferentie Photomechanics februari 2011 Abstract: Het doel van de fotomechanisch 2011 conferentie is een internationaal forum voor academici en beoefenaars om de nieuwe mogelijkheden van deze technieken te bevorderen en om hun impact te bespreken op de mechanische karakterisatie van materialen en constructies. De conferentie thema's zijn: ontwikkeling en toepassing van technieken zoals moire interferometrie, rooster methoden, photoelasticity, tomografie, digitaal beeld correlatie, speckle interferometrie en digitale holografie in experimentele solide mechanica onderling, benchmarking en de identificatie van de techniek geschiktheid voor specifieke toepassingen technieken voor de meting op nano-en micro-lengthscales en toepassing op micromechanica detectie en karakterisering van scheuren en beschadigingen infrarood thermografie en de toepassing ervan thermoelasticiteit, schade en vermoeidheid analyse stress en spanning veldanalyse identificatie van het mechanisch gedrag van materialen en constructies van full-field metingen, inclusief hybride methoden STEVE VANLANDUIT

3 SPION Abstract: Geen Nederlandstalig Abstract Afdeling ESAT - COSIC Bart Preneel SPION Abstract: Geen Nederlandstalig Abstract Afdeling Informatica Bettina Berendt SOLIDT : Solutions for xdsl interoperability, deployment and new technologies. Abstract: Voor 'Single Ended Line testing' wordt er in dit project verder gewerkt op het robuust maken van het prototype uit het vorige IWT TDR project. Bovendien zal een studie uitwijzen of een TDR meting door een hoogdoorlaat filter nog mogelijk is. Tenslotte wordt er nagegaan hoe men de ijkingsprocedure kan elimineren. 'Bonding' laat toe om de prestaties van de bestaande xdsl systemen verder op te voeren. Verschillende mogelijke alternatieven zullen onderzocht worden. Bonding kan op termijn een goedkoop alternatief zijn voor glasvezel indien men er in slaagt om op eenvoudige manier bonding van verschillende xdsl systemen tussen 'central office' en 'cabinet' te verwezenlijken. Samenvattend kunnen we 't volgende besluiten: De xdsl wereld evolueert voluit in verschillende richtingen zichtbaar door het verschijnen van verschillende chipset fabrikanten, operator 'deployment' strategieën, nieuwe xdsl technologieën... Het innovatiedoel van dit project zal een de evolutie in de xdsl modem technologie wereld verzekeren. Het zal ervoor zorgen dat Vlaanderen ook in de toekomst het belangrijkste xdsl competentie centrum zal blijven om de rest van de xdsl wereld in de goede richting te sturen. Elektriciteit LEO VAN BIESEN Software herstructurering met behulp van declaratieve technieken Abstract: Talrijke wetenschappelijke studies naar grootschalige softwaresystemen hebben uitgewezen dat het grootste deel van de totale kost van software-ontwikkeling gaat naar het onderhoud van de software. Dit is voornamelijk te wijten aan het feit dat softwaresystemen constant moeten blijven evolueren om tegemoet te komen aan veranderende behoeften. Vandaag is dit meer dan ooit het geval, gezien de razendsnelle evolutie van de informaticatechnologie, evenals de constant veranderende wetgeving en de steeds verdere internationalisering. Ondanks deze onoverkomelijkheid van software-evolutie zijn bestaande werktuigen die hiervoor ondersteuning trachten te bieden verre van ideaal. Dit komt doordat deze werktuigen onvoldoende doordacht zijn, met als gevolg dat ze niet algemeen toepasbaar zijn, niet schaalbaar genoeg zijn, of moeilijk integreerbaar zijn met andere werktuigen. Het doel van de samenwerking bestaat erin tot een consistente verzameling van formeel onderbouwde technieken en bijhorende werktuigen te komen om software-ontwikkelaars bij te staan tijdens typische evolutieproblemen van grote softwareprogrammas. Het interdisciplinair karakter van de onderzoeksgemeenschap weerspiegelt zich in het algemeen gebruik van wiskundige formalismes als onderbouw voor concrete werktuigen ter ondersteuning van software-evolutie. Deze kruisbestuiving tussen wiskunde en informatica moet leiden tot werktuigen die robuuster en breder toepasbaar zijn, zonder dat ze hierdoor aan efficiëntie inboeten. In mindere mate kan de interdisciplinariteit ook teruggevonden worden in het feit dat we ons niet wensen te beperken tot één enkele fase in de software-levenscyclus. De bedoeling is daarentegen technieken te bedenken die algemeen toepasbaar zijn tijdens het ganse software-ontwikkelingsproces. Informatica en Toegepaste Informatica THEO D'HONDT Soepele actuatie voor humanoïde robots. Abstract: Dit project past in het onderzoek naar tweebenig robots stappend over ongestructureerd terrein. Dit is nog een onopgelost probleem binnen de ontwikkeling van humanoïde of menselijke robots. Het doel van humanoïde robots is ze o.a. in te zetten als service robots in huizen, kantoren... omgevingen geoptimaliseerd naar de mens. De machine met de grootste potentialiteit om efficiënt te opereren in een dergelijke omgeving heeft waarschijnlijk de vorm en analoge functionaliteiten als een mens, zijnde een humanoïde robot. Onderzoek heeft ook uitgewezen dat mensen liefst met een evenbeeld samenwerken. Een belangrijke voordeel van stappende robots is de verhoogde mobiliteit in vergelijking met robots met wielen, in het bijzonder in een omgeving met obstakels en trappen. Stappende robots hebben enkel een discreet aantal geïsoleerde steunpunten nodig, terwijl robots met wielen een min of meer continu pad vereisen. Grootste moeilijkheid bij de controle van tweebenige robots is het garanderen van de dynamische stabiliteit. Verschillende strategieën zijn ontwikkeld om trajecten te genereren om robots over vlak terrein te laten stappen of om een trap te beklimmen. Dikwijls wordt het zero moment point (ZMP) gebruikt al stabiliteitscriterium om de dynamische stabiliteit na te gaan. Binnen het domein van trajectgeneratie heeft de aanvrager twee strategieën succesvol geïmplementeerd in de pneumatische robot Lucy: de eerste is gebaseerd op de inverted pendulum principe maar waar de objectieve stapparameters (staplengte, voetlift en stapsnelheid) van stap tot stap veranderd kunnen worden, de andere is gebaseerd op een preview controle van het ZMP. Door het gebruik van soepele actuatoren zijn passieve stappers in staat om met minimaal energieverbruik voort te bewegen door gebruik te maken van de natuurlijke dynamica van het systeem, dit in contrast met de traditionele elektrisch aangedreven robots die zeer veel energie verbruiken. De ontwikkeling van de stappende robot Lucy kaderde in dit onderzoek: de combinatie van trajectgeneratie en het aanpassen van de soepelheid om alzo de natuurlijke dynamica aan te passen in functie van het opgelegde traject. De robot Lucy is aangedreven door geplooide pneumatisch artificiële spieren (GPAS), waarvoor in een antagonistische opstelling zowel het koppel als de soepelheid instelbaar is. Op een hoger controle niveau zijn er verschillende algoritmes voor path planning in ontwikkeling die de objectieve stapparameters (de input voor de trajectgeneratoren) en de beweging van het bovenlichaam gaan bepalen. Bekend onderzoek in dit domein is uitgevoerd door Kuffner. Hij ontwikkelde methodes om humanoïde robots in een complexe omgeving een bepaald doel te laten bereiken, hierbij gebruik makend van de volledige mogelijkheden van de robot. Zo kan de robot over obstakels stappen, zij en voorwaarts stappen, meubilair verplaatsen,... Yoshida concentreert zich op het manipuleren van objecten in dergelijke omgevingen.

4 Probleembeschrijving Robots hebben nog steeds grote moeilijkheden om zich voort te bewegen over een terrein waar ze in principe bevoordeeld zouden moeten zijn ten opzichte van robots met wielen: ruw en ongestructureerd terrein. Wanneer de meest geavanceerde robot Asimo van Honda een show komt geven staat er in de technische vereisten dat de ondergrond geen onregelmatigheden mag hebben die groter zijn dan 2mm of hellingen steiler dan 1. Ook gladde of veerkrachtige vloeren zijn niet toegelaten. Voor de HRP-2 van Kawada Industries is een stabilizer ontwikkeld om beperkte oneffenheden en storingen te kunnen opvangen. Zonder deze stabilizer is de robot niet in staat om te stappen, zelfs niet over vlak terrein. Ook hier zijn de oneffenheden beperkt: gaten mogen niet dieper zijn dan 2mm en hellingen moeten kleiner zijn dan 5. Niets is echter gepubliceerd over de algoritmes van deze stabilizer en gedurende het onderzoek van de aanvrager in Japan op de HRP-2 werd er ook geen toegang verleend tot de code. Via stereo visie is het mogelijk om een terreinmap op te bouwen. Het genereren van dergelijke 3D mappen is echter zeer rekenintensief en moet real-time gebeuren. Bovendien verlopen er in de computer van de robot nog andere processen simultaan zoals path planning, trajectgeneratie, stabilizer,... Uitgaande van deze 3D gegevens is het dan mogelijk om de posities voor de voeten neer te zetten te selecteren en vervolgens dynamische stabiele trajecten te genereren. Zo heeft de aanvrager gedurende zijn onderzoek in JRL (AIST, Tsukuba, Japan) meegeholpen aan strategieën om HRP-2 dynamisch over obstakels te laten stappen. De visie-systemen hebben echter een fout die bijvoorbeeld voor de HRP-2 20mm bedraagt wanneer de robot stilstaat, een fout die sterk toeneemt wanneer de robot in beweging is. Er is duidelijk een leemte tussen de oneffenheden die de robot kan zien (en dus rekening mee kan houden in zijn trajectgeneratie) en waarover de robot kan wandelen zonder initieel de structuur te kennen. Dit is het probleem waarvoor het project een antwoord zal bieden door zich te focussen op soepele actuatie in de enkelgewrichten. Doel en werkwijze van het project Het doel is dat de robot over ongestructureerd terrein kan stappen waarvan de oneffenheden tot een halve voetlift mogen gaan zonder dat de robot dit initieel weet. Bij hogere obstakels moet het visie-systeem tussenkomen zodanig dat de trajecten kunnen aangepast worden. De meeste robots worden aangedreven door elektrische motoren. Om voldoende koppel te kunnen genereren worden ze uitgerust met een reductie-element, dikwijls een harmonic drive dewelke de actuator stijf maakt. De (high-gain PD) positie controle zal krachten ontwikkelen om de gewenste positie te tracken. Voor een ongekend terrein is dit een nadeel omdat het de krachtenuitwisseling tussen voet en grond is die de voortbeweging van de robot gaat bepalen, terwijl er juist geen controle is over deze krachten indien de robot positie-gestuurd is. Daarom is soepele actuatie vereist. Deze kan bekomen worden op twee verschillende manieren: actieve feedback soepelheid en passieve soepelheid. Actieve feedback soepelheid wordt typisch bekomen door aan de elektrische motor met reductieelement een kracht/koppel sensor bij te voegen; de soepelheid wordt dan verwezenlijkt in de controller. Voordeel van dergelijke aanpak is dat tracking heel goed is. De ontwikkeling van een dergelijk controle-algoritme is belangrijk omdat de meerderheid van de robots aangedreven wordt door elektrische motoren. Nadeel van actuatoren met actieve soepelheid is de gelimiteerde bandbreedte, ze kunnen geen schokken absorberen en kunnen geen energie opslagen, nuttig om sneller te stappen en te lopen. Passief soepele actuatoren hebben hiervoor een beduidend voordeel omdat ze impacten kunnen opvangen, energie opslagen en de natuurlijke dynamica kunnen exploiteren. De controle van dergelijke actuatoren is wel moeilijker, vooral bij trajecttracking. De controle van deze actuatoren om over ongestructureerd terrein te stappen zal bestudeerd worden in een tweede fase van het project. Het is essentieel om naast het uitvoeren van simulaties, de ontwikkelde controlestrategieën ook praktisch te implementeren in robots. Binnen de robotica en specifiek in gerenommeerde tijdschriften wordt er immers veel belang gehecht aan de praktische validatie van onderzoek. Een mogelijk bewandelbare piste is het aankopen van een commerciële robot. De bestaande tweepotige robots kunnen onderverdeeld worden in 2 grote groepen. De volledige humanoïde robots als HRP-2 (Kawada industries) en CB (Sarcos). Deze robots zijn echter te duur om aangekocht te worden door onze onderzoeksgroep. De leasing bijvoorbeeld van de HRP-2 robot kost EURO voor een periode van 4 jaar, de kostprijs voor de Sarcos robot is 1 miljoen EURO. Bijkomend nadeel is dat stukken van de software en hardware ontoegankelijk zijn en alzo het onderzoek belemmeren. Aan de andere kant zijn er de hobby-robots als de Kondo robot, Robonova, Pino met prijzen variërend tussen EURO. De capaciteiten van de robots zijn echter ontoereikend om ingezet te worden in het beoogde project. Het eerste type van controller zal geïmplementeerd worden op een humanoïde robot aangedreven door de traditionele positie gecontroleerde motoren. Door een kracht/koppel sensor in beide voeten kan de actieve soepelheid geïntroduceerd worden in de controle architectuur. Dit onderzoeksluik zal uitgevoerd worden in samenwerking met het Italian Institute of Technologie (IIT) in Genua. Daar beschikken ze over de zeer geavanceerde humanoïde onderzoeksrobot: de CB van Sarcos. De robot is aangedreven door hydraulische servoactuatoren, waarvoor telkens het koppel opgemeten wordt, en heeft 50 vrijheidsgraden. Voor dit luik is een mobiliteitstoelage bij het FWO aangevraagd. Het tweede luik zal geïmplementeerd worden in een robot met passief soepele actuatoren. Vermits dergelijke robots niet commercieel beschikbaar zijn, zal een robot gebouwd worden. De robot, die enkel in het sagittaal vlak zal kunnen stappen, zal tenen hebben zodanig dat grotere stappen genomen kunnen worden en een meer natuurlijk en sneller stappatroon bekomen kan worden. Robots zonder tenen kunnen immers geen push-off (heel-off) genereren omdat het lijncontact gevormd tussen de voorkant van de voet en de grond te instabiel en onvoorspelbaar is. De gepatenteerde MACCEPA actuator, ontwikkeld aan de onderzoeksgroep R&MM, zal gebruikt worden. De evenwichtspositie en de soepelheid van deze actuator kunnen onafhankelijk ingesteld worden, elk door een servo-motor. Deze actuator kan gemaakt worden met standaard componenten en het verwijderen van de veer uit de actuator maakt van de robot een klassieke positiegestuurde robot. De controlealgoritmes van de eerste projectfase kunnen bijgevolg uitgetest worden. De controle van de MACCEPA is ook eenvoudiger dan de pneumatische spieren. Ten eerste omdat de controle van evenwichtpositie en soepelheid ontkoppeld is en omdat de karakteristieken van de MACCEPA meer lineair zijn. De voet zal uitgerust worden met kracht/koppel-sensoren om het Zero Moment Point (ZMP) te meten dat nodig is voor de controle architectuur. De te ontwikkelen controlearchitectuur van de robot zal bestaan uit verschillende delen. Een traject generator zal uitgaande van de objectieve stapparameters dynamisch stabiele trajecten genereren uitgaande van het ZMP stabiliteitscriterium. Een tweede unit is de trajectory tracking controller voor de heup en de knieën. Een derde controller zal het koppel en de soepelheid van de enkelgewrichten regelen en zo nodig de trajecten aanpassen zodanig dat de dynamische stabiliteit gegarandeerd blijft onder de storingen zoals de grote oneffenheden van de grond. Eerst zullen de ontwikkelde strategieën getest worden in simulatie alvorens ze geïmplementeerd worden in de echte robot. Conclusie: De aanvrager heeft ervaring in het bouwen van stappende robots, de controle van stappende robots en soepele actuatoren. Dit project is dan ook een logische voortzetting van zijn onderzoek in een onopgelost domein als stappen over ongestructureerd terrein. Bram VANDERBORGHT Soepele actuatie voor humanoide robots. Abstract: Dit project past in het onderzoek naar tweebenig robots stappend over ongestructureerd terrein. Dit is nog een onopgelost probleem binnen de ontwikkeling van humanoïde of menselijke robots. Het doel van humanoïde robots is ze o.a. in te zetten als service robots in huizen, kantoren... omgevingen geoptimaliseerd naar de mens. De machine met de grootste potentialiteit om efficiënt te opereren in een dergelijke omgeving heeft waarschijnlijk de vorm en analoge functionaliteiten als een mens, zijnde een humanoïde robot. Onderzoek heeft ook uitgewezen dat mensen liefst met een evenbeeld samenwerken. Een belangrijke voordeel van stappende robots is de verhoogde mobiliteit in vergelijking met robots met wielen, in het bijzonder in een omgeving met obstakels en trappen. Stappende robots hebben enkel een discreet aantal geïsoleerde steunpunten nodig, terwijl robots met wielen een min of meer continu pad vereisen. Grootste moeilijkheid bij de controle van tweebenige robots is het garanderen van de dynamische stabiliteit. Verschillende strategieën zijn ontwikkeld om trajecten te genereren om robots over vlak terrein te laten stappen of om een trap te beklimmen. Dikwijls wordt het zero moment point (ZMP) gebruikt al stabiliteitscriterium om de dynamische stabiliteit na te gaan. Binnen het domein van trajectgeneratie heeft de aanvrager twee strategieën succesvol geïmplementeerd in de pneumatische robot Lucy: de eerste is gebaseerd op de inverted pendulum principe maar waar de objectieve stapparameters (staplengte, voetlift en stapsnelheid) van stap tot stap veranderd kunnen worden, de andere is gebaseerd op een preview controle van het ZMP. Door het gebruik van soepele actuatoren zijn passieve stappers in staat om met minimaal energieverbruik voort te bewegen door gebruik te maken van de natuurlijke dynamica van het systeem, dit in contrast met de traditionele elektrisch aangedreven robots die zeer veel energie verbruiken. De ontwikkeling van de stappende robot

5 Lucy kaderde in dit onderzoek: de combinatie van trajectgeneratie en het aanpassen van de soepelheid om alzo de natuurlijke dynamica aan te passen in functie van het opgelegde traject. De robot Lucy is aangedreven door geplooide pneumatisch artificiële spieren (GPAS), waarvoor in een antagonistische opstelling zowel het koppel als de soepelheid instelbaar is. Op een hoger controle niveau zijn er verschillende algoritmes voor path planning in ontwikkeling die de objectieve stapparameters (de input voor de trajectgeneratoren) en de beweging van het bovenlichaam gaan bepalen. Bekend onderzoek in dit domein is uitgevoerd door Kuffner. Hij ontwikkelde methodes om humanoïde robots in een complexe omgeving een bepaald doel te laten bereiken, hierbij gebruik makend van de volledige mogelijkheden van de robot. Zo kan de robot over obstakels stappen, zij en voorwaarts stappen, meubilair verplaatsen,... Yoshida concentreert zich op het manipuleren van objecten in dergelijke omgevingen. Probleembeschrijving Robots hebben nog steeds grote moeilijkheden om zich voort te bewegen over een terrein waar ze in principe bevoordeeld zouden moeten zijn ten opzichte van robots met wielen: ruw en ongestructureerd terrein. Wanneer de meest geavanceerde robot Asimo van Honda een show komt geven staat er in de technische vereisten dat de ondergrond geen onregelmatigheden mag hebben die groter zijn dan 2mm of hellingen steiler dan 1. Ook gladde of veerkrachtige vloeren zijn niet toegelaten. Voor de HRP-2 van Kawada Industries is een stabilizer ontwikkeld om beperkte oneffenheden en storingen te kunnen opvangen. Zonder deze stabilizer is de robot niet in staat om te stappen, zelfs niet over vlak terrein. Ook hier zijn de oneffenheden beperkt: gaten mogen niet dieper zijn dan 2mm en hellingen moeten kleiner zijn dan 5. Niets is echter gepubliceerd over de algoritmes van deze stabilizer en gedurende het onderzoek van de aanvrager in Japan op de HRP-2 werd er ook geen toegang verleend tot de code. Via stereo visie is het mogelijk om een terreinmap op te bouwen. Het genereren van dergelijke 3D mappen is echter zeer rekenintensief en moet real-time gebeuren. Bovendien verlopen er in de computer van de robot nog andere processen simultaan zoals path planning, trajectgeneratie, stabilizer,... Uitgaande van deze 3D gegevens is het dan mogelijk om de posities voor de voeten neer te zetten te selecteren en vervolgens dynamische stabiele trajecten te genereren. Zo heeft de aanvrager gedurende zijn onderzoek in JRL (AIST, Tsukuba, Japan) meegeholpen aan strategieën om HRP-2 dynamisch over obstakels te laten stappen. De visie-systemen hebben echter een fout die bijvoorbeeld voor de HRP-2 20mm bedraagt wanneer de robot stilstaat, een fout die sterk toeneemt wanneer de robot in beweging is. Er is duidelijk een leemte tussen de oneffenheden die de robot kan zien (en dus rekening mee kan houden in zijn trajectgeneratie) en waarover de robot kan wandelen zonder initieel de structuur te kennen. Dit is het probleem waarvoor het project een antwoord zal bieden door zich te focussen op soepele actuatie in de enkelgewrichten. Doel en werkwijze van het project Het doel is dat de robot over ongestructureerd terrein kan stappen waarvan de oneffenheden tot een halve voetlift mogen gaan zonder dat de robot dit initieel weet. Bij hogere obstakels moet het visie-systeem tussenkomen zodanig dat de trajecten kunnen aangepast worden. De meeste robots worden aangedreven door elektrische motoren. Om voldoende koppel te kunnen genereren worden ze uitgerust met een reductie-element, dikwijls een harmonic drive dewelke de actuator stijf maakt. De (high-gain PD) positie controle zal krachten ontwikkelen om de gewenste positie te tracken. Voor een ongekend terrein is dit een nadeel omdat het de krachtenuitwisseling tussen voet en grond is die de voortbeweging van de robot gaat bepalen, terwijl er juist geen controle is over deze krachten indien de robot positie-gestuurd is. Daarom is soepele actuatie vereist. Deze kan bekomen worden op twee verschillende manieren: actieve feedback soepelheid en passieve soepelheid. Actieve feedback soepelheid wordt typisch bekomen door aan de elektrische motor met reductieelement een kracht/koppel sensor bij te voegen; de soepelheid wordt dan verwezenlijkt in de controller. Voordeel van dergelijke aanpak is dat tracking heel goed is. De ontwikkeling van een dergelijk controle-algoritme is belangrijk omdat de meerderheid van de robots aangedreven wordt door elektrische motoren. Nadeel van actuatoren met actieve soepelheid is de gelimiteerde bandbreedte, ze kunnen geen schokken absorberen en kunnen geen energie opslagen, nuttig om sneller te stappen en te lopen. Passief soepele actuatoren hebben hiervoor een beduidend voordeel omdat ze impacten kunnen opvangen, energie opslagen en de natuurlijke dynamica kunnen exploiteren. De controle van dergelijke actuatoren is wel moeilijker, vooral bij trajecttracking. De controle van deze actuatoren om over ongestructureerd terrein te stappen zal bestudeerd worden in een tweede fase van het project. Het is essentieel om naast het uitvoeren van simulaties, de ontwikkelde controlestrategieën ook praktisch te implementeren in robots. Binnen de robotica en specifiek in gerenommeerde tijdschriften wordt er immers veel belang gehecht aan de praktische validatie van onderzoek. Een mogelijk bewandelbare piste is het aankopen van een commerciële robot. De bestaande tweepotige robots kunnen onderverdeeld worden in 2 grote groepen. De volledige humanoïde robots als HRP-2 (Kawada industries) en CB (Sarcos). Deze robots zijn echter te duur om aangekocht te worden door onze onderzoeksgroep. De leasing bijvoorbeeld van de HRP-2 robot kost EURO voor een periode van 4 jaar, de kostprijs voor de Sarcos robot is 1 miljoen EURO. Bijkomend nadeel is dat stukken van de software en hardware ontoegankelijk zijn en alzo het onderzoek belemmeren. Aan de andere kant zijn er de hobby-robots als de Kondo robot, Robonova, Pino met prijzen variërend tussen EURO. De capaciteiten van de robots zijn echter ontoereikend om ingezet te worden in het beoogde project. Het eerste type van controller zal geïmplementeerd worden op een humanoïde robot aangedreven door de traditionele positie gecontroleerde motoren. Door een kracht/koppel sensor in beide voeten kan de actieve soepelheid geïntroduceerd worden in de controle architectuur. Dit onderzoeksluik zal uitgevoerd worden in samenwerking met het Italian Institute of Technologie (IIT) in Genua. Daar beschikken ze over de zeer geavanceerde humanoïde onderzoeksrobot: de CB van Sarcos. De robot is aangedreven door hydraulische servoactuatoren, waarvoor telkens het koppel opgemeten wordt, en heeft 50 vrijheidsgraden. Voor dit luik is een mobiliteitstoelage bij het FWO aangevraagd. Het tweede luik zal geïmplementeerd worden in een robot met passief soepele actuatoren. Vermits dergelijke robots niet commercieel beschikbaar zijn, zal een robot gebouwd worden. De robot, die enkel in het sagittaal vlak zal kunnen stappen, zal tenen hebben zodanig dat grotere stappen genomen kunnen worden en een meer natuurlijk en sneller stappatroon bekomen kan worden. Robots zonder tenen kunnen immers geen push-off (heel-off) genereren omdat het lijncontact gevormd tussen de voorkant van de voet en de grond te instabiel en onvoorspelbaar is. De gepatenteerde MACCEPA actuator, ontwikkeld aan de onderzoeksgroep R&MM, zal gebruikt worden. De evenwichtspositie en de soepelheid van deze actuator kunnen onafhankelijk ingesteld worden, elk door een servo-motor. Deze actuator kan gemaakt worden met standaard componenten en het verwijderen van de veer uit de actuator maakt van de robot een klassieke positiegestuurde robot. De controlealgoritmes van de eerste projectfase kunnen bijgevolg uitgetest worden. De controle van de MACCEPA is ook eenvoudiger dan de pneumatische spieren. Ten eerste omdat de controle van evenwichtpositie en soepelheid ontkoppeld is en omdat de karakteristieken van de MACCEPA meer lineair zijn. De voet zal uitgerust worden met kracht/koppel-sensoren om het Zero Moment Point (ZMP) te meten dat nodig is voor de controle architectuur. De te ontwikkelen controlearchitectuur van de robot zal bestaan uit verschillende delen. Een traject generator zal uitgaande van de objectieve stapparameters dynamisch stabiele trajecten genereren uitgaande van het ZMP stabiliteitscriterium. Een tweede unit is de trajectory tracking controller voor de heup en de knieën. Een derde controller zal het koppel en de soepelheid van de enkelgewrichten regelen en zo nodig de trajecten aanpassen zodanig dat de dynamische stabiliteit gegarandeerd blijft onder de storingen zoals de grote oneffenheden van de grond. Eerst zullen de ontwikkelde strategieën getest worden in simulatie alvorens ze geïmplementeerd worden in de echte robot. Conclusie: De aanvrager heeft ervaring in het bouwen van stappende robots, de controle van stappende robots en soepele actuatoren. Dit project is dan ook een logische voortzetting van zijn onderzoek in een onopgelost domein als stappen over ongestructureerd terrein. Bram VANDERBORGHT DIRK LEFEBER Sociale woningen: hergebruik of sloop? (onderzoek naar een ontwerpmatig en bouwtechnisch evaluatiemodel voor lange termijn concepten in renovatie) Abstract: onderzoek naar een ontwerpmatig en bouwtechnisch evaluatiemodel voor lange termijn concepten in renovatie Mechanica van Materialen en Constructies

6 WILLY DE WILDE Snelle multi-modale beeldvorming voor diagnose en therapie-beoordeling van tumorpatiënten. Abstract: Maligne gliomas zijn agressieve tumoren waarbij de overlevingskansen van de patiënt laag zijn. Rekening houdend met de agressieve aard van deze tumoren en de brede leeftijdsgroep waarbij ze zich voordoen, hebben maligne gliomas een aanzienlijke sociaal-economische impact. Magnetische resonantie beeldvorming (MRI) is de basismodaliteit in de diagnose, in de evaluatie van de agressiviteit en in de follow-up van deze tumoren. Nochtans is de diagnostische nauwkeurigheid van de huidige beeldvormende technieken nog steeds onvoldoende. In dit project willen we een beeldvormingsprotocol ontwikkelen, waarin verschillende geavanceerde MR-technieken tegelijk worden opgemeten waardoor de examinatietijd acceptabel wordt voor patiënten. Bovendien, beogen wij het ontwikkelen van (geautomatiseerde) gegevensverwerkingsalgoritmes die de volgende aspecten behandelen: (a) het vaststellen van een juiste diagnose, (b) het succes van therapieën in een vroeg stadium voorspellen, (c) microscopische tumor-inf Afdeling ESAT - STADIUS Sabine Van Huffel Uwe Himmelreich SMEN Abstract: Geen Nederlandstalig Abstract Afd. Moleculaire Visualisatie & Fotonica Johan Hofkens