Chantal Keller is ontwikkelingsingenieur in het team van Prof. Dario Schafroth aan het Institute for Lab Automation and Mechatronics aan de Technische Hogeschool van Oost-Zwitserland (OST). Ze leidt het VIRAS-project en benadrukt het enorme potentieel en de belangrijke maatschappelijke rol van de intelligente winkelwagen voor gelijkheid en integratie: "Dankzij dit project kunnen blinden en slechtzienden voor het eerst volledig zelfstandig boodschappen doen, een ontzettend belangrijk punt voor barrièrevrije dienstverlening. Onze focus bij de ontwikkeling ligt consequent op de gebruiker. Bijna 90% van onze respondenten neemt de assistentie van de winkelwagen aan. Daarmee laat VIRAS zien dat ondersteunende technologie een enorm potentieel heeft om zelfstandigheid, levenskwaliteit en maatschappelijke deelname duurzaam te bevorderen."
De werking van de VIRAS-winkelwagen
De intelligente VIRAS-winkelwagen combineert geavanceerde sensoren en software om blinden en slechtzienden zelfstandig boodschappen te laten doen. Het proces begint bij de boodschappenlijst. Die wordt overgedragen naar de VIRAS-app, handmatig of met een barcodescanner op verpakkingen of huishoudelijke producten. Vervolgens start de autonome navigatie: de winkelwagen herkent waar hij zich in de supermarkt bevindt en plant in real-time efficiënte routes naar de gewenste producten, zonder ergens tegenaan te botsen. Hiervoor registreert een camerasysteem de omgeving en stuurt de beelden naar een krachtige module voor gegevensverwerking. Zo kan de winkelwagen zijn positie continu aanpassen op basis van de huidige omgeving.
Bij het schap activeert VIRAS de productherkenning. Twee flexibele camera's aan de zijkant registreren het schap uit verschillende hoeken. Een module voor beeldanalyse met AI vindt het gewenste product op basis van visuele eigenschappen, en een luidspreker vertelt de gebruiker waar het zich precies bevindt. Tegelijkertijd volgt een andere module de handbewegingen van de gebruiker. Met gesproken instructies en haptische feedback gidst de winkelwagen de gebruiker naar het product. Als het in de winkelwagen ligt, bevestigt het systeem dit met een geluidssignaal. Dankzij spraakaansturing en intuïtieve feedback is de interactie met het systeem eenvoudig en werkt het ook in dit opzicht barrièrevrij. Nadat de alle boodschappen van de lijst verzameld zijn, leidt de winkelwagen de gebruiker naar de kassa. Zo zorgt VIRAS ervoor dat mensen boodschappen kunnen doen: met precieze technologie, die perfect geschikt is voor de praktijk van het dagelijks leven.
FAULHABER maakt het mogelijk: hoe VIRAS soepel beweegt, zonder schokken
Eén van de grootste technische uitdagingen voor de VIRAS-ontwikkelaars was een nauwkeurige locatiebepaling en betrouwbare 3D-mapping, zonder gebruik te maken van externe infrastructuur. Supermarkten zijn immers dynamische omgevingen, vaak vol met mensen. De winkelwagen moet daarom ook in staat zijn om mensen en bewegende objecten veilig te ontwijken, in krappe gangpaden die continu veranderen. Dit vraagt om belastbare, krachtige hardware.
Die wordt geleverd door FAULHABER: de winkelwagen wordt aangedreven door twee borstelloze platte DC-micromotoren uit de BXT H-serie, inclusief tandwielkasten en Motion Controller MC 5005 S. Bij de keus voor de aandrijving is rekening gehouden met alle mogelijke gebruiks- en belastingsscenario’s, inclusief een volgeladen winkelwagen. Ook voldoen de motoren aan de vereisten voor energiezuinigheid en een stille werking.
De ontwikkelaars besteedden vooral veel aandacht aan motoren met een hoog startkoppel en statisch koppel bij lage snelheden. Dit zorgt ervoor dat de winkelwagen ook volgeladen betrouwbaar op de opgegeven route blijft, en het ondersteunt rustig versnellen en afremmen. Een ander belangrijk punt: de aandrijvingen mogen niet te veel lawaai maken, zodat gebruikers hun omgeving goed kunnen blijven horen.
De winkelwagen in een praktijktest
Chantal Keller legt uit met wat voor proces VIRAS is ontwikkeld en getest: "We hebben de doelgroep actief betrokken bij alle projectfases, om er zeker van te zijn dat ons werk ook echt aansluit op hun behoeften. In plaats van passieve hulpmiddelen gebruiken we een intelligent systeem dat fysieke ondersteuning biedt, maar niet handelt namens mensen met een beperking. Het systeem biedt juist gericht hulp, zodat mensen hun dagelijkse leven onafhankelijk kunnen leven."
De praktijktests met de VIRAS-winkelwagen gaven belangrijke inzichten in de geschiktheid voor dagelijks gebruik. Het was bijvoorbeeld ontzettend positief dat de winkelwagen ook bij extreem lage snelheden een constant koppel kan leveren. Hierdoor konden mensen met een visuele beperking de wagen altijd veilig volgen. De motoren van de aandrijvingen reageren direct op de versnellingsknop van de gebruiker (aansturing met de duim) en stoppen precies op het juiste punt voor het schap. Ook de ingebouwde 4-kwadranten aansturing voldeed aan de verwachtingen, met soepele overgangen tussen voorwaartse en achterwaartse bewegingen om botsingen te voorkomen.
Een ander pluspunt voor de testpersonen: de aandrijvingen maken nauwelijks geluid. De stille motoren zorgen ervoor dat mensen de instructies van het systeem en de omgeving in de supermarkt goed konden horen. Dit gaf mensen continu een veilig gevoel en zorgde ervoor dat ze zich konden concentreren op het boodschappen doen.
Nog meer mogelijkheden voor de toekomst
Op basis van de opgedane ervaringen kan VIRAS verder ontwikkeld worden. Het systeem is ontworpen als modulair platform en kan flexibel worden ingezet voor andere soorten winkels, zoals meubelwinkels, bouwmarkten, kledingwinkels of dierenwinkels. Daarnaast plant het team ook een functie voor het zelfstandig afrekenen, om nog meer waarde toe te voegen.
De onderzoekers zien ook mogelijkheden die voorbijgaan aan inkopen doen. In musea of tentoonstellingen kan de VIRAS mobiele rondleidingen geven en het bezoek van blinden en slechtzienden verrijken met multimodale interacties. En ook voor andere doelgroepen gaan deuren open: rolstoelgebruikers en mensen die slecht ter been zijn, kunnen profiteren van individuele aanpassingen zoals verschillende hoogtes voor handvatten, een ingebouwde stoel en besturingselementen, en extra tactiele feedback. Het Institute for Ageing Research van de OST doet hier al eerste onderzoeken naar. Voor mensen met cognitieve beperkingen kan VIRAS ook duidelijke instructies geven voor de route, met herinneringen met spraakactivering – bijvoorbeeld voor regelmatig terugkerende boodschappen.
En last but not least: ook supermarkten kunnen profiteren van het systeem. Met de digitale tweeling en de inventariscontrole in real-time kan VIRAS meewerken in logistieke processen. De winkelwagen kan schappenvullers ondersteunen door automatisch lege schappen te detecteren en de inventaris op te nemen. Zo wordt VIRAS meer dan een boodschappenassistent: het is een compleet systeem, dat zowel klanten als ondernemers helpt.
Zelfstandig boodschappen doen als sleutel tot meer onafhankelijkheid en maatschappelijke deelname
Met VIRAS laat de Technische Hogeschool van Oost-Zwitserland (OST) duidelijk zien wat innovatie en aandrijftechniek kunnen betekenen voor meer inclusie in het dagelijks leven. Dankzij de autonome winkelwagen kunnen blinden en slechtzienden zelfstandig boodschappen doen, van de digitale boodschappenlijst tot aan het navigeren door de supermarkt en het afrekenen van de inkopen. Intelligente sensoren, een nauwkeurige aansturing van de motoren en betrouwbare aandrijfsystemen van FAULHABER vormen de technologische basis. Maar VIRAS is veel meer dan een technologisch gereedschap: het project verbetert de levenskwaliteit en neemt barrières weg voor mensen met beperkingen. Zo bevordert het hun maatschappelijke deelname, en maakt het de weg vrij voor een toekomst waarin onafhankelijkheid en inclusie vanzelfsprekend zijn.
Producten
