Je leest:

Tactiel vest houdt piloot in positie

Tactiel vest houdt piloot in positie

Auteur: | 28 oktober 2003

Onderzoekers van TNO Technische Menskunde in Soesterberg ontwikkelden een ‘tactiel vest’ dat piloten extra informatie kan bieden over positie en beweging van hun toestel. Informatie-overdracht via de huid – haptica – kan ook op andere gebieden van belang zijn.

Het had John F. Kennedy junior misschien zijn leven kunnen redden, een ‘tactiel vest’ dat piloten waarschuwt wanneer ze uit positie raken. De zoon van de gelijknamige in 1963 vermoorde Amerikaanse president stortte in 1999 met zijn Piper Saratoga HP ’s nachts neer voor de Amerikaanse oostkust. Een aannemelijke verklaring voor het even tragische als mysterieuze ongeluk is dat de relatief onervaren piloot in het donker ruimtelijk gedesoriënteerd raakte, daardoor foute beslissingen nam en uiteindelijk de controle over het vliegtuig verloor.

Piper Saratoga

Zelfs zeer ervaren piloten hebben – hoewel doorgaans onder moeilijker omstandigheden dan waarin JFK jr. verongelukte – wel eens oriëntatieproblemen. Er zijn schattingen dat dertig procent van de crashes in de civiele luchtvaart te wijten is aan ruimelijke disoriëntatie en ook veel vliegongelukken tijdens de Golfoorlog worden er aan toegeschreven. In principe bieden de instrumenten in de cockpit alle informatie over koers en positie, maar onder stress is het voor een piloot niet altijd even gemakkelijk die informatie adequaat af te lezen en snel te verwerken.

Onder stress kan het visuele informatiekanaal van de piloot overbelast raken en in zo’n situatie kan het niet alleen nuttig maar soms zelfs levensreddend zijn informatie op een andere manier aan te bieden. Het blijkt dat het ‘tactiele’ informatiekanaal, waarbij de tastzin van de piloot wordt benut, zeer goede mogelijkheden biedt.

De mens heeft vijf zintuigen. Door te kijken, luisteren, voelen, ruiken en proeven krijgt het lichaam de informatie die nodig is om te (over)leven. Kijken en te luisteren levert zeer gedetailleerde informatie, de reuk en de smaak worden – althans bij de mens – beschouwd als tamelijk primitieve chemische zintuigen.

De tastzin is een nog relatief onbenut kanaal, dat – in tegenstelling tot reuk en smaak – de potentie heeft voor veelzijdige informatieoverdracht. Blinde mensen, die via braille met hun vingertoppen teksten tot zich kunnen nemen en daarbij hoge ’lees’snelheden bereiken, tonen de mogelijkheid voor gevanceerde tactiele informatieoverdracht aan. Maar het orgaan dat de tastzin faciliteert, de huid, is veel omvangrijker dan de vingertoppen.

Braille lezen is verwerking van tactiele informatie.

Trillend vest

Het TNO instituut Technische Menskunde in Soesterberg maakte onder leiding van onderzoeker Jan van Erp een ‘tactiel vest’ om via de huid signalen aan de drager door te geven. Het werd ontwikkeld om helikopterpiloten te ondersteunen bij het ‘hoveren’, het op een vaste plaats in de lucht houden van de helikopter. Dat is een lastige taak, omdat de vlieger kleine bewegingen en afwijkingen in de positie moet waarnemen op basis van summiere visuele informatie. Het kan daarbij gebeuren dat de helikopter langzaam een bepaalde kant op ‘drijft’ zonder dat de vlieger dit in de gaten heeft.

Zo’n op drift geraakte helikopter hielp in 1980 een Amerikaanse poging om zeep om in Iran gegijzelde landgenoten te bevrijden. De heli vloog zijwaarts tegen een troepentransportschip aan en verknalde zo de missie.

Het TNO-vest bevat tientallen kleine trillertjes, waarmee informatie over rotatie en oriëntatie van de helikopter wordt doorgegeven. Vooral bij kleine stuurcorrecties komt dit erg van pas. Als de piloot bijvoorbeeld te ver naar rechts dreigt te gaan, voelt de piloot trillingen die hem naar links sturen. Navigeren wordt zo veel makkelijker, zo laten simulatietests bij TNO zien. Het vest blijkt de fout bij het hoveren bijna te halveren. Niet alleen bij slecht zicht, maar ook onder normale daglicht-omstandigheden. Bovendien is een vlieger met een tactiel vest beter in staat stressvolle situaties het hoofd te bieden. Het negatieve effect van extra mentale belasting blijkt in de tests flink te reduceren als de vlieger het tactiele vest draagt.

Het tactiele vest (bron: TNO)

TNO is niet de eerste met tactiele kleding voor piloten. Angus Rupert, onderzoeker voor de NASA en de Amerikaanse marine, ontwikkelde al enkele jaren geleden een tactiel vest samen met researchers van Princeton University (Verenigde Staten). Zij rapporteren spectaculaire resultaten. Militaire piloten slagen er al na enkele minuten training in om volledig op basis van de tactiele informatie te vliegen.

Zelfs een looping behoort tot de mogelijkheden – het vest geeft precies aan wanneer ze weer rechtuit moeten gaan vliegen. De trilling van het vest loopt over de rug van de piloot, over de schouders en dan aan de voorzijde weer naar beneden. Piloten blijken deze manier van informatie-overdracht heel goed te kunnen benutten.

De algemene term voor systemen die via de tastzin informatie overdragen is ‘haptica’ – haptisch is volgens het Van Dale woordenboek ‘het gevoel of de tastzin betreffend’. Een belangrijk moment in de ontwikkeling van de haptische technologie ligt in het begin van de jaren zeventig, toen onderzoekers van de universiteit van Princeton (Verenigde Staten) een opmerkelijke eigenschap van de tastzin vaststelden. Ze ontdekten de mogelijkheid van ‘haptische illusies’ bij een studie naar de manier waarop hersenen de informatie verwerken afkomstig van het tikken op de huid. Voor het onderzoek werd een armband ontwikkeld met drie trillers in een rijtje op de onderarm. Het was de bedoeling om iedere triller een korte tik te laten geven, maar door een verkeerde aansturing gaven ze ieder vijf korte tikjes. De onderzoeker die op dat moment de armband droeg, kreeg de merkwaardige sensatie dat hij tikjes voelde op plaatsen waar helemaal geen triller aanwezig was. Alsof er een klein konijntje over zijn huid liep, zo beschreef hij het. Deze haptische illusie staat in de Engelstalige literatuur bekend als de ‘cutaneaous rabbit’ oftewel het ‘cutane konijn’ (cutaan = met betrekking tot de huid). Het was een van de eerste studies die de potentie duidelijk maakte van de tastzin als kanaal voor informatieoverdracht.

Andere tactiele systemen

De tactiele display-technieken zullen ongetwijfeld hun weg vinden van de vliegtuig- of helikoptercockpit naar meer alledaagse toepassingen. Bij het ‘Haptic Interface Research Laboratory’ van Purdue University (Indiana, Verenigde Staten) is al een (auto)stoel ontwikkeld die lichte trillingen kan doorgeven aan de bestuurder. Onderzoekers van onder andere Honda, Nissan en Ford bestuderen hoe zo’n stoel kan bijdragen aan veiliger rijden. Het is dus niet ondenkbaar dat bestuurders in de toekomst via de stoel of veiligheidsriem een tik op de schouder krijgen als ze weer eens niet op zitten te letten.

Tactiele systemen zijn ook van belang in revalidatie-toepassingen. Bij het Biomedisch Techologisch Instituut van de Universiteit Twente verkent promovendus Dorindo Buma de mogelijkheden van een tactiel display dat de functionaliteit van scharnierende beenprothesen zal vergroten.

Uit een studie van revalidatiecentrum Het Roessingh in Enschede blijkt dat gebruikers van zulke prothesen zich vaak onveilig voelen. Omdat ze gevoel missen in het prothesebeen, weten ze niet wat de kniehoek is en hoe snel die verandert. Het gevolg is een slechte functionele controle over de prothese, waardoor de gebruiker gemakkelijk ‘door de knie’ kan gaan en valt.

Buma heeft nu een tactiel display ontwikkeld met acht elektroden die gemakkelijk in de koker van de prothese zijn in te gieten. Via elektrische pulsjes zijn zo lichte tintelingen op de huid van het dijbeen boven de prothese over te brengen. Het idee is dat de plaats van de tinteling informatie geeft over de stand van het prothesebeen en dat dit – na enige training – de zekerheid waarmee de gebruiker loopt zal vergroten. Het voordeel van de tactiele informatieoverdracht is deze volledig onopgemerkt blijft voor de buitenwereld. Prothesegebruikers vinden dat erg belangrijk.

Principe van het tactiele display ontwikkeld bij de Universiteit Twente. Elektroden geven op de beenstomp via tintelingen informatie door over de stand van het prothesebeen. Illustratie: Harm Ikink

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 28 oktober 2003

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.