High tech embedded software

Over het lectoraat

Software ontwikkeling staat centraal in de ontwikkeling van Cyber Physical systems (CPS) embedded systemen. Software is dan de integrerende discipline die rekening houdt met en invloed dient te nemen op de andere disciplines. Het is immers de software die ‘embedded’ is in de systemen, het is niet los verkrijgbaar. Embedded systemen spelen een belangrijke rol in de economie van de regio Zuid-Nederland. De regio is de hot spot in Nederland op het gebied van innovatie. Het lectoraat High Tech Embedded Software (HTES) van Fontys Hogeschool ICT doet onderzoek naar het verbeteren van de software ontwikkeling ervan door zich te richten op mobiele robotica en digital twinning.

Samenwerking en toepassingsgebieden

Het lectoraat werkt graag samen met bedrijven, overheid, maatschappelijke organisaties en burgers om de relevante maatschappelijke uitdagingen aan te pakken. Het lectoraat voert daarvoor de volgende onderzoekslijnen uit, waaraan onderzoeksprojecten zijn gekoppeld: lopen op het gebied van:

• Duurzame maakindustrie – Smart industry/Industrie4.0 – met bedrijven Brainport Industries, TNO, Universiteit Twente en TU Eindhoven.

  • gebruik en vertrouwen rondom data (Digitale fabriek en NXT Gen Autonome fabriek)
  • disassembly van producten (Sustainable Smart Industry-Disassembly)
  • inspectierobot (Monitoring robot)
• Robotlab voor de supramoleculaire chemie – met Radboud Universiteit, Technische Universiteit Eindhoven, Rijksuniversiteit Groningen, Amolf en bedrijven Coast.

• Persoonlijke en toegankelijke gezondheidszorg – met Catharina Ziekenhuis en Vitalis.

  • robots voor de zorg / Robot4Care (Digital Twin Academy)
  • bezorgrobot (Robot is Geen Superbesmetter)
• Duurzame land- en akkerbouw – met Greentechport Noord-Brabant.

Het lectoraat opereert actief in het Centre of Expertise High Tech Systemen & Materialen en in het Kenniscentrum AI for Society.

Systeemdenken

Het lectoraat kijkt in haar multidisciplinaire onderzoek met een software engineering en system engineering bril naar dergelijke systemen. Het heeft daarbij aandacht voor architectuur en met name integratie aspecten, en ziet het modelleren als de ICT-aanpak om beide systeemaspecten verder te brengen. Bij het modelleren richt het lectoraat zich op digital twinning en design patterns.

Onderzoeksvragen

In haar onderzoek richt het lectoraat zich op mobiele robots als een type Cyber Physical System. Daarbij wordt ervaring opgedaan met diverse aspecten van autonoom rijdende voertuigen, zoals navigatie en planning. De centrale onderzoeksvraag richt zich op het modelleren van robot gedrag. Daarbij gaat het er enerzijds om, dit gedrag robuust te maken voor onverwachte events, zoals verstoringen, en het gedrag ook aan te kunnen passen op basis van nieuwe wensen en inzichten. Anderzijds gaat het over de vraag hoe robotgedrag gemodelleerd wordt, om robots onderling met elkaar te laten samenwerken, en om robots en mensen samen taken uit te laten voeren.

Voor het maken van autonome robots zijn ook sensoren van belang. Dit om de robot ogen en oren te geven. Sensornetwerken voor het positioneren, en daarmee de aansturing, van autonome mobiele robots, vormen dan ook de interesse van het HTES lectoraat. Daarnaast komt de interesse in sensornetwerken voort uit het belang van data en AI voor digital twins. Het lectoraat kijkt daarvoor naar diverse systemen –van machines uit de maakindustrie tot aan bio-systemen. In elk van deze systemen vormen data de basis om te ‘twinnen’.

Methodieken en technieken

De Methodologie van het HTES lectoraat is ontwerpgericht en sluit aan op evidence-based software engineering. Het lectoraat doet dit op verschillende manieren, zoals het maken van prototypes, het uitvoeren van (meet)experimenten, en het evalueren van methodes en tools in case studies. Methoden en technieken waarmee op deze wijze wordt geleerd zijn onder andere:

• Behavior trees - als modelleerwijze om gedrag in autonome robots te realiseren.
• Reinforcement learning - voor action selection om gedrag aan te leren bij autonome robots.
• Digital twin technieken - zoals de asset administration shell

Het onderzoek wordt uitgevoerd door docent-onderzoekers vaak in samenhang met studenten, volgens het principe van Challenge-based learning, wat wij ook aanduiden als Research-based learning. Het lectoraat verdiept zich met studenten en docenten via samenwerkingen met bedrijven en maatschappelijke organisaties in diverse vraagstukken. We doen dit bij de bedrijven zelf, maar ook bij Fontys ICT Innovationlab op Strijp TQ en R10 in Eindhoven en in P8 op Stappegoor in Tilburg. Daarbij zetten we labs voor onderzoeksvraagstellingen op.

Portfolio

Onderzoeksprojecten

Lector

Dr. Ir. Teade Punter (1965)  is lector High Tech Embedded Software (HTES) en docent ICT & Technology bij Fontys Hogeschool ICT.

Teade Punter (2018), Software voor slimme systemen, een systeemvisie op de softwareontwikkeling van (mobiele) robots en sensornetwerken, Lezing

Download Bestand (PDF)

Portfolio

Papers, articles & book

• Langhorst, T., S. Orzan, T. Punter. B. Witkamp. A mixed data grid approach for systemic city question. ACM Workshop on Environmental Systems at ACM Mobisys, Helsinki. June 2023.doi: 10.1145/3597064.3597321.
• Punter, T. Robocup MSL as a platform for education and applied Research. Speedpaper at Conference of the European Association for Education in Electrical and Information Engineering (EAEEIE). June 2023. ISBN: 978-90-386-5690-8 | ISSN: 2472-7687.
• Bergman, M., C. van Tilborg, Servicerobot in de horeca - een case study.Robot Magazine, pp. 6-9, mei 2023.
• Dortmans, E., T. Punter.Behavior Trees for Smart Robots - Practical Guidelines for Robot Software Development. Journal of Robotics, Volume 2022. Article ID 3314084. doi: 10.1155/2022/3314084.
• Schreiber, W.De cognitieve zorgrobot komt eraan!. FMT - Gezondheidszorg, mei 2022.
• Punter, T., Hoe start je met digital twins?Ook het MKB kan een digital twin goed gebruiken. AG Connect, mei 2022.
• Gerrits, B., T. Punter, M. Bjorkqvist, C. Sun. M. Garzon, K. Wallkum, J. Benders. Durable cooperative agrobots systems engineering,Mikronieknr 2, 2022.
• Schellekens, C., T. Punter, R. Melotte, T. Broumels, L. Lakeman.Where the hack is my mobile robot? Bits & ChipsBits & Chips. 3 December 2020 or viathis link(pp 40 - 41).
• Fraanje, R., R. Beltman, F. Theinert, M. van Osch, T. Punter, J. Bolte.Sensor Fusion of Odometer, Compass and Beacon Distance for Mobile Robots.International Journal of Artificial Intelligence and Machine Learning (IJAIML), 10 (1), 17 pages. DOI: 10.4018/IJAIML.2020010101
• Punter, T., E. Dortmans, S. Alers, M. Bergman.How to embody AI in Robotics?Accepted for ICTOpen March 2020.
• Andova, S., E. Dortmans, T. Punter.How to model soccer robot software?– A comparison of approaches. Abstract paper. Presented atICTOpen. 20th of March 2019.
• Fraanje, R., R. Beltman, F. Theinert, M. van Osch, T. Punter, J. Bolte.Sensor fusion of odometry and a single beacon distance measurement. Proceedings of 20th International Conference on Research and Education in Mechatronics (REM 2019).
• Punter, T.,Software voor slimme systemen. Lectorale rede. Eindhoven. Fontys Hogescholen. 12th of October 2019.

Reports

• Punter, T., E. Dortmans, R. Bakx, K. Dieleman. Planning of mobile robots with various capabilities and their Testing Ground. Final Report RAAK MKB Let's Move IT project. 30 September 2020.
• Dortmans, E., S. Alers, M. Bergman, T. Punter. Intelligence for Robots (I4R): An Applied Research Proposal on AI in Robots. Final Report CoE HTSM Intelligence4Robots project. 26 January 2020.
• Punter, T., J. van Belle, M. Christiaans, O. Figaroa, B. Michielsen, B. Paszkowski. Developing a sensorgrid for a tomato greenhouse. Final Report RAAK MKB Scout project. 31 August 2019.
• Punter, T., C. Schellekens, R. Mélotte, T. Broumels, L. Lakeman, J. Vos.Cybersecurity of robots in the Smart Industry (in Dutch). Final Report KIEM project HTS.03.008. 15 July 2019.

Presentations

• Erik van Alphen & Teade Punter. Healthcare Innovation with Robot4Care Digital Twin. Presentation at ICT Open 2023, in Digital Transformation Technology and Health Informatics track. Utrecht. 20 April 2023
• Eric Dortmans. RIF-team status. Robocup MSL Workshop Eindhoven. 16-17 December 2022.
• Teatske van der Zijpp & Teade Punter, Robots in Care - from task to relation. ICT in Practice, Eindhoven. 21 October 2022.
• Dimitri van de Kelft & Teade Punter. Roadmap Centre of Expertise High Tech Systems & Materials. Meeting CTO-clubs on Connection industry and education/research, Eindhoven. 20 October
• Teade Punter. Praktijkgericht agro onderzoek met het hbo. ZLTO Alliantiefabriek - robotisering en tech in de agrarische sector, 's Hertogenbosch. 21 September 2022.
• Teade Punter.A primer on digital twins - what, why and how?Digital Twin Academy Webinar for FH Aachen. 20 April 2022.
• Jean-Paul Close & Teade Punter. How can citizens improve air quality?… in Eindhoven and in your city. Opening session for Internation Student Week. Eindhoven. 28th March 2022.
• Teade Punter. Air Quality Monitoring with IoT - guest lecture for Mega international eductional program. 22nd April 2021.
• Teade Punter. Robot software - overview presentation on research group. Online Presentation atICT in Practice. 4th of February 2021.
• Eric Dortmans. Embodied Intelligence - on modeling robot behavior by applying behavior trees to enable human robot cooperation. Online Presentation atICT in Practice. 4th of February 2021.
• Teade Punter. Status update RIF team. Online Presentation at10th Robocup MSL International Workshop. 12th December 2020.
• Teade Punter. Software for Smart Systems. Online Presentation atASQ Fontys 2020. 3rd November 2020.
• Teade Punter. How Smart Industry? Presentation at ICT in Practice. Eindhoven. 7th February 2020.
• Teade Punter. Soccer Robots by Software Engineers. Presentation at 9th RoboCup MSL International Workshop. Eindhoven. 22th - 24th November 2019.
• Suzana Andova, Eric Dortmans, Teade Punter.Modeling - models and learning. Presentation at Model Driven Engineering - Innovation Platform. Eindhoven. 28th of October 2019.
• Teade Punter.Data for Smart Systems. Keynote presentation at Opening of Data Value Center Smart Industry. Eindhoven. 17th of October 2019.
• Teade Punter. Engineering AI software for robotics. EU ECSEL Workshop on Autonomous Collaborative Systems. Eindhoven. 26th of September 2019.
• Teade Punter. Smart Tactical Robots. Presentation at Brainport Industry day - Robot and Autonomous Systems unit of Dutch Royal Army. Oirschot. 24th of September 2019.
• Eric Dortmans.Robot AI – How to teach my robot?Presentation at ICT in Practice. Eindhoven. 22nd of March 2019.
• Eric Dortmans.How to model soccer robot software?– A comparison of approaches. Presentation at ICT Open 2019. Hilversum. 19th March 2019.
• Teade Punter. My (first) robot twin - On digital twins for system development. Keynote presentation at ASQ Fontys Dutch Technology Week.Eindhoven. 4th June 2018.
• Teade Punter. How to develop robot software? Presentation at ICT in Practice Symposium of Fontys Hogeschool ICT. Eindhoven. 8th of March 2018.
• Teade Punter. About the ICT in Practice 2018 theme. Opening ICT in Practice Symposium of Fontys Hogeschool ICT. Eindhoven. 8th of March 2018.

Workshops, interviews & blogs

• Thomas van Zijl, Peter Lambooij & Adine Tjeenk-Willink overZelfdenkende Moleculaire Systemen - Robotlabbij BNR Zakendoen, 10 juli 2023.
• Tom Langhorst.Using media for representations in Digital Twins- Strawberry Fields project learnings and insights. HTES-Blog. 2023.
• Femke During, Helianthe Kort, Monique de Knegt, Teade Punter, Eras Draaijer,Het verschil maken met het Nationaal Groeifonds.SIA Congres de Verschilmakers, Leiden. 17 November 2022.
• Teade Punter & Eva Nijeboer -Disassembly - Ontwerp en hergebruik voor de toekomst. Fontys ASQ, 10 november 2022.
• Ivo van der Hoeven, Eric van Alphen, Teade PunterWordt Pepper straks een nuttige zorgassistent?Fontys Bron, 5 juli 2022.
• Thomas van Zijl, Suzanne Schwartz en Teade Punter overDigital twins voor het midden en klein bedrijf (mkb)bij BNR Zakendoen, 9 mei 2022.
• Casper Schellekens, Frederike Praasterink, Jeanet Bruil, Monique Lamine, Teade Punter.Onderzoek in grote consortia binnen de Nationale Wetenschapsagenda. Deelsessie SIA congres, online. 25 November 2021.
• Karin Dieleman, Teade Punter, Robert Wilterdink, Cornelis Bouter. Workshop on Asset Administration Shells (AAS). Workshop Digital Twin Academy.Eindhoven and online.2 November 2021.
• Frits Bussemaker, Teade Punter, Jean-Pierre Schouwenaars,Hoe werken robots, overheid en onderwijs samen?,Break-out session at iBestuur congres, The Hague, 15 September 2021.
• Robot Software Development-Part I Robots track at ICT in Practice 2021by Remco Slueper (Vanderlande Industries), Rink van Laar (Here Technologies), Paul van Dooren (Sorama), Hans Steuten (MWLC), Karin Dieleman, Erik van Alphen and Teade Punter (Fontys ICT).
• Cobots - Human Robot Cooperation -Part II Robots track at ICT in Practice 2021by Eric Dortmans, Simon Jansen, Marijke Bergman, Karin Dieleman and Teade Punter.
• Robots and Digital Twins-Part III of Robot track at ICT in Practice 2021by Michael Borth (TNO ESI), Oscar Reynhout (ICT Group), Guido Gageldonk (Unit040), Benno Beuting (Cordis), Francois Strykers (Jobs@Skills), Erik van Alphen, Karin Dieleman and Teade Punter (Fontys ICT).

Demonstrators

• Erik van Alphen. Robot Acties in de Zorg (ROAZ).Demonstrator of robot4care at ASQ Fontys 2020. 3rd November 2020.
• Teade Punter. GamesIoT. Demonstrator of IoT-based measurement system for airscrubber effectiveness at ASQ Fontys 2020. 3rd November 2020.
• Teade Punter, Thom vd Akker, Iwona Sikorska. Smart Tactical Robots. Demonstrator at Visit of Stuurgroep ‘Samenwerken Rijkoverheid met Hoger onderwijs’. 15th of January 2020.
• Teade Punter. Smart Predictable Robots project - A Test environment for human pose recognition. Demonstrator at ICT in Practice. Eindhoven. 22nd of March 2019.

Prototypes

• Egg picking robot with Hendrix Genetics, 2019.
• RIF Soccer robot for Robocup MSL, 2018 - 2022.
• Monitoring robot with HERE Technologies, Sorama & MWLC - 2020 - 2021.
• Smart Tactical Robot with RAS unit of Dutch army, 2019 - 2021.
• IoT Measurement system for Airscrubber, with Romicon, 2020 - 2021.
• IoT Measurement system for Airquality, 2021.
• Robot is geen superbesmetter (RIGS) robot with TSG, VDL-ETG, Fourtress & Bavaria, 2020 - 2022
• Digital Twin for Mechatronic Transfer System with Fontys Engineering, 2021 - 2022

Course material

• Cees van Tilborg, Teade Punter, Renata Frenken, Jan Dobbelsteen, Simona Orzan, Robin Agterberg en Arno Vos - Smart Infrastructure - een curriculum en onderwijsmodules voor een post-HBO opleiding. Opleidingsprogramma voor Smart Infra / Astrin academy. 2018 - 2021.
• Casper Schellekens, Vincent Denneman, Peter Hoogenberg, Teade Punter - Zelf aan de slag - workshop voor cybersecurity in de smart industry. 2019.

Kennisteam en contact

Over het lectorenplatform

Bedrijven in de maakindustrie staan voor de uitdaging om hun productie en materialen te verduurzamen. Een van de vraagstukken is producten met behulp van slimme technologie uit elkaar te halen (disassembly). Binnen het lectorenplatform Sustainable Smart Industry – Disassembly (SSI-D) bundelen vijf hogescholen (Fontys, Windesheim, NHL Stenden, Haagse Hogeschool, HAN) hun kennis. Daarnaast is het doel van de vijf hogescholen om het praktijkgericht onderzoek op het gebied van Smart Industry verder te ontwikkelen.

Manifest

In het manifest Demanufacturing met Smart Disassembly licht het lectorenplatform toe waar zij in hun praktijkgericht onderzoek op focussen. Download hier het Manifest

Samenwerking en toepassingsgebieden

De initiatiefnemers hebben voor het lectorenplatform een subsidie vanuit Regieorgaan SIA ontvangen. Deze organisatie ondersteunt praktijkgericht onderzoek bij hogescholen. Kartrekker Teade Punter, Fontyslector High Tech Embedded Software, legt uit waarom de vijf hogescholen samen optrekken: 'In de regio’s waar wij als hogescholen actief zijn, hebben we regelmatig contact met bedrijven over vraagstukken rondom verduurzaming. Bedrijven willen weten wat ze kunnen doen om zich te verbeteren en meer duurzaam te gaan werken. Ook maatschappelijke en politieke druk zorgt ervoor dat bedrijven de impact van hun industriële activiteiten op grondstoffen en ecosystemen moeten verantwoorden.'

Uitdagingen

Disassembly is het uit elkaar halen van producten. Punter schetst welke uitdagingen daarbij komen kijken: 'Soms is dat uit elkaar halen eenvoudig, omdat onderdelen aan elkaar geklikt zijn. Soms is het moeilijk, omdat de onderdelen verlijmt zijn.' Een ander vraagstuk waar het lectorenplatform zich over gaat buigen, is de garantie van de onderdelen die hergebruikt kunnen worden: 'Als er partijen geïnteresseerd zijn in hergebruik, hoe bepaal je dan het verdienmodel van dat onderdeel?'

Focus 

De komende twee jaar focust het lectorenplatform zich op product disassembly. De Fontyslector licht toe waarom: 'Bij de aangesloten hogescholen en betrokken bedrijven is veel behoefte om dit thema verder uit te diepen. We verwachten dat methoden en technieken uit de Smart Industry, zoals digital twinning, robotica en workflows, voor de ontwikkeling van disassembly een toegevoegde waarde vormen en goed toepasbaar zijn.'

Contact

Wij zijn op zoek naar bedrijven en organisaties die ons mee willen helpen om demanufacturing praktisch vorm te geven. We sluiten ons ook graag aan bij bestaande initiatieven.

De deelnemende lectoraten zijn:

Circular Plastics/Smart Sustainable Manufacturing (NHL Stenden)
Contactpersoon: Wilbert van den Eijnde

Digital Business & Society/Industriële Automatisering (Hogeschool Windesheim)
Contactpersoon: Aart Schoonderbeek

Smart Sustainable Manufacturing (Haagse Hogeschool)
Contactpersoon: Jenny Coenen

Lean & World Class Performance (Hogeschool Arnhem Nijmegen)
Contactpersoon: Vincent Wiegel

High Tech Embedded Software (Fontys Hogeschool)
Contactpersoon: Teade Punter