Home Sweet HomeLab

Twee jaar geleden openden imec en de UGent het HomeLab. Bedrijven en onderzoekers kunnen er volop experimenteren met nieuwe technologieën voor residentiële toepassingen – en dat in een hyperrealistische setting, net alsof je echt bij iemand thuis bent. Al is het dan wel een huis met meer dan 300 ingebouwde sensoren... Matthias Strobbe, onderzoeker bij IDLab – een imec-onderzoeksgroep aan de UGent, blikt terug op de voorbije twee jaar. Goed voor een tiental projecten in domeinen zoals zorg en energie.

Technologieën voor residentiële toepassingen testen in een realistische omgeving

Het HomeLab is al twee jaar lang een unieke locatie in België. Bedrijven en onderzoekers testen er innovatieve technologieën voor residentiële toepassingen in een realistisch, huiselijk, kader. Ze bestuderen er bijvoorbeeld hoe nieuwe sensoren en domoticasystemen communiceren - en samenwerken - met bestaande oplossingen; of hoe eindgebruikers met al die technologische hoogstandjes omgaan.

Het HomeLab: innovatieve technologieën en diensten testen in een realistisch, huiselijk kader

"Eigenlijk hebben we hier een omgeving gecreëerd die de brug slaat tussen een traditioneel lab en testen bij gebruikers thuis. En daar is wel degelijk behoefte aan: in het HomeLab kunnen immers snel en makkelijk nieuwe technologieën worden geïnstalleerd, en zijn de juiste experts beschikbaar om experimenten op te zetten, onderzoeksparameters aan te passen en data te capteren. In technische labs en bij mensen thuis heb je die flexibiliteit vaak niet,” zegt Matthias Strobbe. 

"Partners komen dan ook typisch naar ons toe met innovatieve concepten die al een zekere ontwikkeling hebben doorgemaakt, maar die nog niet in aanmerking komen voor gebruikerstesten bij mensen thuis." - Matthias Strobbe

Twee verdiepingen, meer dan 300 sensoren, meer dan 300 actuatoren

Het 600m² grote HomeLab staat open voor bedrijven en onderzoekers in domeinen zoals energie, zorg en beveiliging. Om zo flexibel mogelijk op hun noden te kunnen inspelen, werd het gebouw uitgerust met tal van sensoren en actuatoren. 

"Verspreid over het hele HomeLab vind je nu al meer dan 300 sensoren, maar ook meer dan 300 actuatoren. Om al die elementen op een eenvoudige manier aan te sturen, hebben we een grafische gebruikersinterface (GUI) ontwikkeld. Dankzij die GUI kunnen we het huis automatisch aanpassen aan de persoonlijke voorkeuren van onze tijdelijke residenten (stand van de zonnewering, lichtintensiteit, enz.)." - Matthias Strobbe

De HomeLab GUI – waarmee het huis snel en eenvoudig aan de persoonlijke voorkeuren van gebruikers kan worden aangepast.

Onder meer de volgende interactieve elementen staan ter beschikking van de HomeLab-gebruikers:

• 20 luchtkwaliteitssensoren (die CO2, luchtvochtigheid en temperatuur in kaart brengen)
• 35 temperatuursensoren
• 164 energiemeetpunten (per stopcontact en voor diverse gebouwsystemen)
• 21 gecombineerde passieve infrarood (PIR) en lichtintensiteitssensoren
• 71 deur- en raamsensoren
• 1 weerstation
• Localisatiesystemen op basis van ultrawideband, radar, bluetooth en ultrasone technologieën
• 45 aanstuurbare zonneweringen, vensters en gordijnen
• 2 aanstuurbare deuren
• Aanstuurbare lift
• 20 dimmers
• 66 aanstuurbare (verlichting)schakelaars
• 200 aanstuurbare relais (zoals voor het aan- en afzetten van stopcontacten)
• 2 ventilatiesystemen
• 15 draadloze knoppen waarmee diverse systemen aangestuurd kunnen worden

Van experimenten met sociale robots tot het uittesten van radartechnologie  

De voorbije twee jaar vonden al een tiental projecten hun onderkomen in het HomeLab – goed voor een totale onderzoekseffort van vele tientallen manmaanden.  

Eén van de HomeLab-projecten waarover eerder dit jaar uitgebreid werd bericht in de Belgische media, is ROBO-CURE. Tijdens dat project werd onderzocht hoe sociale robots kinderen met diabetes kunnen helpen om beter om te gaan met hun ziekte, door hen bijvoorbeeld te leren hoeveel insuline ze moeten gebruiken in functie van hun voedselinname. 

“In het HomeLab werd concreet bestudeerd of sociale robots ook buiten de ziekenhuismuren kinderen kunnen begeleiden. Eén van onze onderzoekers heeft in het kader van ROBO-CURE bijvoorbeeld verregaand onderzoek gedaan naar het optimaal programmeren van robots in een thuisomgeving,” schetst Matthias Strobbe. 

Maar ook lokalisatietechnologieën werden onder de loep genomen. Een praktijkvoorbeeld: stel dat het patiëntje in kwestie naar de koelkast stapt en die opentrekt om iets te eten te nemen. Het is dan de bedoeling dat de robot naar het kind toe rijdt en ermee in interactie gaat – door vragen te stellen zoals ‘Heb je honger?’, ‘Wat ga je nemen?’, ‘Weet je hoeveel suiker hierin zit?’ en ‘Weet je dan ook hoeveel insuline je moet nemen?’ 

"Een absolute voorwaarde voor zo’n scenario is echter dat de robot autonoom tot bij het kind raakt. Om die lokalisatie en navigatie (binnenshuis) mogelijk te maken, en omdat we bijvoorbeeld merkten dat de sensoren die standaard in robots verwerkt zitten vaak niet accuraat genoeg zijn om hen door een deur te laten rijden, hebben we een aantal extra lokalisatietechnologieën onderzocht – van ultrawideband tot lidar. Ook de interactie met de kinderen zelf werd uitgebreid in het HomeLab getest. Doorheen het traject bleken vooral de flexibiliteit van het HomeLab en de snelheid waarmee experimenten kunnen worden opgezet een meerwaarde." - Matthias Strobbe

Een ander project dat gebruik maakt van de HomeLab faciliteiten is het Antwerp Circular South project – waarbij woningen in Antwerpen-Zuid worden uitgerust met sensoren om parameters zoals energieverbruik, waterverbruik en afvalstromen gedetailleerd in kaart te brengen. Op basis van die data worden bewoners daarna aangespoord om hun gedrag aan te passen – bijvoorbeeld door op bepaalde tijdstippen meer of minder energie te verbruiken (in functie van de beschikbaarheid van groene stroom) of hun hoeveelheid afval te verminderen (door hen te stimuleren om te composteren), enz.

"Voor dit project wordt in het HomeLab de integratie van de verschillende sensoren met het centrale dataverwerkingsplatform getest – ruim voor de gebruikerstesten bij de Antwerpenaars thuis. Zo kwamen we er bijvoorbeeld al achter dat er een probleem is met de communicatiereikwijdte van de watermeter. Als je dat pas ontdekt wanneer de gebruikerstesten al bezig zijn, is dat erg vervelend voor alle betrokkenen." - Matthias Strobbe.

Ook de Belgische marktleider in schakelaars en stopcontacten – Niko – maakt frequent gebruik van het HomeLab, vooral om de fase te overbruggen tussen de labversies van hun oplossingen en de uiteindelijke veldtesten. Maar eveneens om gebruikerstesten te simuleren. 

Daarnaast doen ook imec onderzoekers geregeld een beroep op het HomeLab. Een concreet voorbeeld: de testen die ze uitvoerden met indoor radar en machine learning-technologie. 

“Met behulp van een aantal testen in het HomeLab, onder meer in de zorgkamer, wilden onze onderzoekers verifiëren of een indoor radar – verrijkt met artificiële intelligentie – in staat is om mensen te herkennen op basis van hun bewegingen, om zo alarmen te genereren. Je zou dit uiteraard met een camera kunnen doen, maar radartechnologie heeft als voordeel dat zij ook werkt als het donker is en minder privacygevoelig is. De onderzoekers kwamen tot de conclusie dat hun concept werkt, maar merkten toch ook dat de technologie nog een aantal beperkingen heeft. Vooral als je de opstelling naar andere locaties / kamers verhuist, is er extra training nodig om met die veranderende omgeving om te gaan. Ook in dit scenario kon het HomeLab zijn toegevoegde waarde dus bewijzen.” - Matthias Strobbe

De zorgkamer in het HomeLab – een ruimte uitgerust met indoor radar. Centrale onderzoeksvraag: kan indoor radartechnologie gebruikt worden om mensen te herkennen aan de hand van hun bewegingen? In een tweede fase wordt bekeken of met diezelfde technologie ook specifieke menselijke activiteiten kunnen worden gedetecteerd – zoals het feit of iemand al dan niet veel in zijn bed ligt. 

HomeLab 2.0

Volgens Matthias Strobbe blijft het HomeLab trouwens investeren in nieuwe diensten en technologieën – om ook in de toekomst bedrijven en onderzoekspartners zo goed mogelijk te kunnen bedienen.

“Zo hebben we net een virtual reality (VR) set-up geïnstalleerd. Bedoeling is dat we daarmee testen gaan opzetten rond VR-ervaringen – zowel in een thuisomgeving maar bijvoorbeeld ook in het kader van exposure therapie voor mensen met fobieën. Daaraan gelinkt kunnen we dan ook dieper ingaan op uitdagingen zoals het efficiënt doorsturen van gigantische hoeveelheden VR-data. Daarnaast zijn we gestart met het organiseren van trainingen, waarmee we een antwoord willen bieden op specifieke vragen vanuit de bedrijfswereld. In oktober werd er alvast een eerste workshop georganiseerd rond het gebruik van diensten die worden aangestuurd met behulp van stemcommando’s. De aanwezigen – afkomstig van 12 bedrijven – werden onder meer bijgepraat over de werking van de achterliggende ‘voice capturing’ technologie en over hoe je stemcommando’s concreet kan inbouwen in bestaande producten, denk maar aan domoticasystemen, zonneweringen, … En voor 2020 zijn we volop aan het nadenken over het organiseren van gelijkaardige workshops rond lokalisatietechnologieën en interoperabiliteit,” besluit hij.

Meer weten of zelf gebruik maken van de faciliteiten in het HomeLab?

• HomeLab homepage:  https://www.imec-int.com/nl/homelab
• Artikel in imec.magazine: https://www.imec-int.com/nl/imec-magazine/imec-magazine-november-2017/Je-product-testen-in-het-echt
• Contact: Matthias Strobbe – Matthias.Strobbe@imec.be of +32 479 31 87 99