Mens-Machine-Systemen

hoogleraar en onderwijscoordinator: prof.dr.ir. P.A. Wieringa
deeltijdhoogleraar: prof.dr.ir. C.A. Grimbergen
persoonlijk hoogleraar: prof.dr.F.C.T. van der Helm
emeritus hoogleraar: prof.dr.ir. H.H. Stassen
secretariaat: mevr .M.C.S. Macherhi (tel. 015-278 6400)

Beschrijving van de specialisatie:

Overal in de werktuigbouwkunde kom je het vakgebied Mens-Machinesystemen tegen. De besturing en het gebruik van instrumenten, gereedschappen, werktuigen en voertuigen, maar ook het bewaken en regelen van complexe industriële installaties, productiesystemen, medische systemen en transportsystemen. Een mens die een technisch systeem bestuurt, verricht handelingen op basis van informatie-uitwisseling met het systeem. In het vakgebied Mens-Machinesystemen staat deze interactgie tussen de mens en het technische systeem centraal. Fundamentele inzichten uit de systeem-, meet- en regeltechniek zijn daarbij essentieel: identificatie, waarneembaarheid, regelbaarheid, open loop gedrag, geregeld gedrag.

Bij het dynamisch gebruik van technische systemen door de mens kunnen we de mens als regelaar beschouwen: de mens bevindt zich dan "in de loop". De dynamica van zijn handelingen is van belang om een goed werkend en stabiel geheel te krijgen. Dit is met name het geval bij het besturen van voer-, vlieg- en vaartuigen, maar ook bij het hanteren van bijvoorbeeld chirurgische gereedschappen of robots op afstand (teleoperatie). Operators in een regelkamer kunnen in principe vanuit hetzelfde concept worden benaderd. Echter de dynamica van de handelingen speelt daarbij een minder belangrijke rol, terwijl de dynamica van het beslissingsproces cruciaal wordt voor het besturen in kritieke situaties.

In de sectie wordt fundamenteel onderzoek verricht naar het ontwerpen van systemen die zo goed mogelijk aan de eigenschappen van de mens zijn aangepast en naar de regeleigenschappen van het bewegingsapparaat (hand-arm-schoudercomplex). Binnen de afstudeerrichting zijn er verschillende specialismen, waarbij steeds meet-, systemen regeltechniek de basis is.

Afstuderen bij de sectie Mens- Machinesystemen

Het studieprogramma van de afstudeerrichting bestaat uit verplichte vakken, oefeningen en keuzevakken. De verplichte vakken verschillen iets, afhankelijk van de richting waarin je wilt afstuderen. In de tabel zijn vier vakkenpakketten gegeven. Het afstuderen omvat een jaar en bestaat hoofdzakelijk uit een literatuuronderzoek en een onderzoek- of ontwerpopdracht. Het literatuuronderzoek heeft als doel het kader van de afstudeeropdracht beter te leren kennen en wordt meestal op de vakgroep gedaan. Daarna kun je de opdracht uitvoeren binnen de sectie of in binnen- of buitenland bij een (academische) instelling of bij een bedrijf. De praktijkgerichte opdracht maakt deel uit van de afstudeeropdracht. Om te stimuleren dat het afstuderen op een academisch hoogwaardig niveau geschiedt, bereidt elke student één of meerdere wetenschappelijke publicaties voor en presenteert zijn ideeën en bevindingen tijdens drie voordrachten De voordrachtencyclus wordt derhalve door de afstudeerstudenten ook ingevuld door gastsprekers uit de industrie of van gerenommeerde wetenschappelijke instellingen. Tezamen met het eigen onderzoek van de sectie vormt dit een prima klimaat voor een waardevolle en vruchtbare afstudeertijd.

De afstudeerspecialisatie Mens-Machinesystemen - supervisie

Binnen deze specialisatie komen de overwegend industriële toepassingen van de Mens-Machinesystemen aan de orde:

Industriële systemen: Het onderzoek richt zich op fundamentele en industriële aspecten van de interactie tussen mens en technologisch systeem, in het bijzonder met betrekking tot verschillende bedrijfstoestanden, onderhoud en supervisie. Het onderzoek vormt de basis voor het onderwijsprogramma en de afstudeeronderwerpen. Veel van de projecten worden in samenwerking met de industrie gedaan en/of gefinancierd.

Modellen van beslissingsgedrag van de mens: Om tot een goed ontwerp van een Mens-Machinesysteem te komen, is het ook essentieel om kennis te hebben van het beslissingsgedrag van de mens. In samenwerking met onderzoekcentra worden methoden ontwikkeld om simulatieruns te analyseren en modellen te verifiëren. Vooral op het gebied van de scheepvaart zijn de laatste jaren veel modellen ontwikkeld.

Alarmmanagement: Nog steeds gebeurt het dat operators van industriële systemen overladen worden door alarmmeldingen. Hierdoor ontstaat een grote werkdruk , waardoor het voorkomt dat essentiële informatie wordt gemist of te laat wordt gezien. Dit probleem kan worden aangepakt door op drie aspecten te letten: hoe zijn de alarmen in het systeem gedefinieerd, kunnen alarmen op een (intelligente) wijze worden gereduceerd, kunnen we de alarmen zodanig presenteren dat de operator snel de diagnose kan stellen en kan ingrijpen.

Automatisering van complexe industriële systemen: De complexiteit en de graad van automatisering van technische systemen neemt toe. Economische motieven worden gebruikt om de automatisering verder door te voeren en de taak van de operator verder terug te dringen. Dit leidt tot de automatiseringsparadox: enerzijds automatiseren om te voorkomen dat de mens eentonig werd doet en om de invloed van operatorfouten te minimaliseren, anderzijds willen we de operator in de regelkamer houden om onvoorziene omstandigheden de baas te worden, echter met als consequentie dat de operator ook een zinnige taak moet hebben. Onderzoek richt zich op de vraag hoever een systeem kan worden geautomatiseerd opdat ook bij het optreden van onvoorziene omstandigheden het systeem beheerst kan worden, eventueel met inzet van een operator.

De afstudeerspecialisatie Medische Techniek

Binnen deze afstudeervariant komen de overwegend Medische en Biomechanische aspecten aan de orde.

Onderwerpen

hartfysiologie: Het hart regelt zijn bloedtoevoer via een eigen bloedvaatstelsel. Om op de sterk wisselende omstandigheden te kunnen reageren, zijn er verschillende mechanismen aanwijsbaar. Het verkrijgen van inzicht in de biomechanische eigenschappen en de regelconcepten is van groot maatschappelijk belang vanwege de mogelijke bijdrage aan het voorkomen van hart- en vaatziekten.

De menselijke schouder: Onze schouder, het samenstel van bovenarm, schouderblad en sleutelbeen, voert ingewikkelde bewegingen uit onder invloed van een groot aantal spieren. Door de hoge mate van complexiteit hebben we pas sinds kort enig inzicht in de werking van het schoudergewricht. Dit inzicht benutten we voor de verbetering van diagnose en behandeling van schouderklachten, onderzoek naar bijvoorbeeld rolstoelvoortbeweging en het ontwerp van schouderprothesen.

Handprothesen: Mensen die een hand missen kunnen bijna alles met één hand. Voor sommige belangrijke activiteiten is een hulpje echter wel fijn, als het er maar goed uitziet en je er de rest van de dag geen last van hebt. Vandaar dat we graag ultralichte hulpmiddelen maken die uiterst zuinig met energie omgaan. Hiervoor ontwikkelen we bijzondere, vaak onconventionele, mechanismen.

Looprobot: Om inzicht in de essentie van lopen te krijgen en die kennis toe te passen in het ontwerp van hulpmiddelen voor mensen met verlamde benen, ontwikkelen we een robot die loopt zoals mensen dat doen. Vloeiend en efficiënt.

Minimaal invasieve chirurgie: Bij minimaal invasieve operaties worden slechts kleine gaatjes in de huid gemaakt waardoor een camera en lange dunne instrumenten worden ingebracht. Een groot nadeel van deze manier van opereren is de indirecte manier van waarnemen en manipuleren. Deze beperkingen voor de chirurg proberen we door nieuwe technologie te verminderen.

Vakkenpakket

De volgende vakkenpakketten zijn samengesteld:

• MT Ontw.: Medische Techniek, ontwerpvariant
• MT Onderz.: Medische Techniek, onderzoekvariant
• MMS robot.: Mens-Machinesystemen, robotica
• MMS superv.: Mens-Machinesystemen, supervisie

Voor ieder vakkenpakket is in de tabel aangegeven welke vakken verplicht zijn wen welke vakken als keuze vak kunnen worden opgegeven. (Let op dat er een aantal vakken uit het derde jaar verplicht is. Het is verstandig die al in het 3e jaar als keuze vak (min. 4 pt.) te doen. Dubbel opvoeren kan niet!)

Voor het 5e studiejaar gelden de volgende verplichtingen:

Er is een uitvoerige handleiding voor het afstuderen beschikbaar op het secretariaat MMS. Hierin staan nuttige adviezen en word je de gang van zaken rond het afstuderen duidelijk uitgelegd.

Iedere tweede woensdag in de maand is er een werkbespreking, waarbij de studenten de voortgang van hun onderzoek presenteren. Deelname hieraan is verplicht voor de studenten (5e jrs) en de staf en wordt aanbevolen voor de 4e jrs studenten.

Je studie wordt afdgerond met een ir-examenzitting, tijdens welk je afstudeerwerk nog een keer uitvoerig wordt doorgenomen in aanwezigheid van gastdocenten en medewerkers.

Studenten worden tweemaal per jaar uitgenodigd om de studievoortgang en -planning te bespreken met de onderwijscoördinator: prof.dr.ir. P.A. Wieringa, tel. 278 6400 (email: p.a.wieringa@wbmt.tudelft.nl.). Tussendoor kan de student altijd bij hem terecht voor vragen, maar bij voorkeur na afspraak op woensdag tussen 10.00-12.00 uur.