Interview
'Er moet een Technische Universiteit Leuven komen'
22 september 2010
Als een van de eerste Europeanen duikt hij midden jaren zeventig in het robotonderzoek. Het is het begin van een lange carrière in de mechatronica waarin KU Leuven-hoogleraar Hendrik Van Brussel ook buiten de universitaire wereld zijn sporen verdient. Volgende maand gaat hij met emeritaat. Van Brussel over zijn stokpaardjes en zijn frustraties.
In de hoek van zijn kantoor hangt een toga klaar want volgende week verdedigt een van zijn laatste promovendi zijn proefschrift. Vanaf oktober is Hendrik Van Brussel (1944) met emeritaat. De mechatronicahoogleraar van de KU Leuven heeft gemengde gevoelens bij zijn afscheid van de academische wereld: ‘Natuurlijk krijg ik meer vrije tijd, maar ik moet toch ook een heleboel loslaten. In België werken we niet met het principe van leerstoelen. Dat betekent dat ik eigenlijk niet wordt opgevolgd. Het is niet zo dat al mijn werk verloren gaat, maar het pakt toch anders uit dan ik in gedachte had.’
Van Brussel heeft een stevig stempel gedrukt op de Vlaamse mechatronicawereld. Niet alleen op het onderwijs en onderzoek maar ook op de industrie via de vele samenwerkingen tussen zijn afdeling Production Engineering, Machine Design and Automation (PMA) en een scala aan bedrijven. En via grote PMA-spin-offs zoals LMS, Materialise en Metris, en kleine zoals Leuven Air Bearings, samen goed voor zo’n tweeduizend arbeidsplaatsen.
Van Brussel is er fier op: ‘Er zit geen gestructureerde motor achter het spin-offbeleid. Dat gaat ook niet. Om te beginnen, moet je een goed idee hebben. Dan moet je de goede mensen hebben om de kar te trekken. En ten slotte moet je geld vinden. In die volgorde. We proberen nu een bedrijf op poten te zetten rond medische robotica. Vesalius noemen we het, naar de beroemde Leuvens hoogleraar uit de zestiende eeuw en grondlegger van de anatomie. De eerste twee stappen zijn gezet, maar dat geld komt er zeer moeilijk. Het gaat om laparoscopische robots. Chirurgen doen tegenwoordig operaties via twee gaatjes in de buikwand. Wij willen de mensenhand vervangen door een robot die je met een peninterface kunt besturen. Op een scherm schrijft de chirurg het traject dat de robot moet volgen. Met een laser kan hij zo heel nauwkeurig weefsel wegbranden. Vesalius moet de robot en de interface bouwen.’
‘Het Amerikaanse Cardiorobotics ontwikkelt een concurrerend product dat volgens mij veel speculatiever is dan dat wij voorstellen, maar het heeft onlangs wel 11 miljoen dollar opgehaald om klinische tests te doen. Er zit blijkbaar een enorm verschil in de perceptie bij de kapitaalverschaffers want ons lukt het maar niet om ze te overtuigen dat er veel potentie in zit. Ze willen het risico gewoon niet nemen. Onlangs hebben we om de tafel gezeten met Leuven R&D, dat de technologische ontwikkelingen van de universiteit moet promoten. Via het Gemma Frisius-fonds verstrekt het venture capital, maar we mochten ons project er zelfs niet voorstellen. ‘Het is niet rijp, er is te veel risico’, was het commentaar. Het is de grootste ontgoocheling van mijn carrière, echt waar. Ze zaten ook te zeuren dat we nog geen klinische tests hadden gedaan. Maar dat kan helemaal niet als je nog geen CE-certificering hebt’, bromt Van Brussel gefrustreerd.
‘We hebben het niveau van ons product al verlaagd, maar ook dat werkt niet. Nu dreigt het een stille dood te sterven. Ik heb daarom Bart Van Coppenolle (ex-CEO van Metris, AP) gevraagd om het te begeleiden. Hij doet dat met veel overgave, maar kan ons alleen maar op weg helpen. Een van de personen die het wil trekken, is een Taiwanees. Die willen ze hier in Vlaanderen niet. ‘Pak het op en verstuur het naar Taiwan’, heb ik al gezegd. Maar dan vragen ze weer een licentie vanuit de universiteit. Misschien moeten we het idee maar verkopen aan Philips Healthcare.’
Mister mechatronics
De jonge Van Brussel haalde zijn ingenieursdiploma op de hogeschool van Oostende. ‘Een Hoger Technisch Instituut heette dat toen. In 1965 kreeg ik er de titel van technisch ingenieur in de werktuigbouwkunde. Hier in Leuven heb ik mijn studies voortgezet in de elektronica. In 1968 was ik burgerlijk ingenieur.’
Doctoreren deed Van Brussel weer bij werktuigbouwkunde, op de dynamische analyse van draaiprocessen. ‘Je kunt het een beetje vergelijken met het rondzingen in een systeem met een luidspreker en een microfoon’, legt hij uit. ‘Datzelfde verschijnsel heb je bij draai- en freesprocessen wanneer de beitel en het werkstuk een instabiele kringloop vormen. Daardoor krijg je trillingen op het werkstuk die niks te maken hebben met uitwendige storingen. Ik heb een methode ontwikkeld waarmee je de dynamica van het proces kunt isoleren en dan identificeren.’
Als Van Brussel zijn studie in 1971 heeft afgerond, is het tijd voor militaire dienst. Hij vervangt dat door twee jaar ontwikkelingssamenwerking in Indonesië. ‘Niet uit principiële overwegingen hoor, want ik was al bijna binnen bij het leger. Heel toevallig kwam er een project op mijn weg via professor Peters, mijn voorganger hier op de universiteit. Ze zochten een raadgever bij het Metal Industries Development Center, een soort TNO in het klein. Het stond nog in de kinderschoenen, dus moest ik meehelpen de gebouwen optrekken, de machines installeren, de industrie contacteren. Dat was een heel karwei voor een jongeman zoals ik. Daar zijn de eerste grijze haren gekomen’, lacht hij. ‘Op de technische hogeschool van Bandung nam ik ook de lessen waar van een jonge professor die tijdelijk terug was naar Twente. Ze wilden graag dat ik na die twee jaar in Indonesië bleef, maar dat zag ik niet zo zitten. Er is daar een andere manier van werken. Het ging me niet snel genoeg.’
Terug in Vlaanderen vindt Van Brussel emplooi als lector en docent meettechniek aan de KU Leuven. ‘Als een van de eersten in Europa begon ik in 1975 met robotica. Alles kwam er samen: werktuigbouw, elektronica, meettechniek, besturingen. Dat vond ik leuk. Het was een nieuw onderzoeksgebied waar ze eigenlijk alleen in Japan en de VS mee bezig waren, bijvoorbeeld bij het Draper-lab aan het MIT en de universiteiten van Tokio en Toyohashi.’
In 1984 startte Van Brussel met collega’s een postgraduaat in de mechatronica, opnieuw als eerste in Europa. ‘Er kwamen mensen van werktuigbouw, van elektronica, van computerwetenschappen, heel succesvol. De decaan vond echter dat we het moesten inbouwen in het normale curriculum. Toen ontstond de vreemde situatie dat er drie afstudeerrichtingen mechatronica waren, waarbij de drie faculteiten ieder hun eigen accenten legden. Zeker niet het meest efficiënt, maar politiek ging het niet anders. Omdat er geen mister mechatronics was bij de andere richtingen, is het daar als een nachtkaars uitgegaan. Alleen de tak bij werktuigbouwkunde is blijven bestaan, omdat ik erachter stond. Ik durf wel te zeggen dat het de opleiding werktuigbouwkunde heeft gered. Bij de twee zwaartepunten van het departement – productietechnieken en energieconversie – liep het aantal studenten terug. Dat konden we opvangen met de mechatronicaopleiding.’
Van Brussel had een flinke hand in de keuze van de onderzoeksonderwerpen. Tot halverwege de jaren negentig lag de nadruk in Leuven op industriële robots, sensoren en visie. Op aandringen van Van Brussel stapte de PMA-divisie toen over naar mobiele robots voor revalidatie, rolstoelen en andere medische toepassingen. Verder deed PMA research voor de machinebouw. Van Brussel: ‘Daarbij was de connectie met de industrie heel sterk. We hebben een paar mooie realisaties gedaan, onder meer met Philips, met Kuka, met Duitse autofabrikanten. Een leuk voorbeeld is de autonome mobiele robot die we hebben ontwikkeld voor Egemin. Dat was de eerste in de wereld die geen artificiële bakens gebruikte, maar alleen de omgeving nodig had om zijn weg te vinden.’
Is er genoeg aandacht voor mechatronicaonderzoek vanuit de Europese en de Belgische overheid? Van Brussel twijfelt even: ‘We vinden natuurlijk van niet, maar eigenlijk kunnen we niet klagen. We hebben toch altijd wel een aantal Europese projecten lopen. Nu zijn het er drie: eentje over adaptronica, eentje over intelligente rolstoelen en eentje over medische robotica. We hebben ook al veel geld gekregen van het federaal ministerie van Wetenschapsbeleid. Het kan natuurlijk altijd beter. De vergelijking is eigenlijk niet eerlijk, maar in Duitsland hebben ze bijvoorbeeld veel meer structurele fondsen. Neem de Sonderforschungsbereiche, dat zijn projecten van meerdere miljoenen euro per jaar vaak over langere tijd. Dat hebben wij niet helaas.’
TU Leuven
Van Brussel hamert op het belang van de toepassingsgerichte kant van het mechatronicaonderwijs en -onderzoek. ‘Dat is niet altijd eenvoudig. En het wordt ons ook niet altijd eenvoudig gemaakt door de academische overheid. Die hamert op de publicatiedrift. Dat is volgens mij maar één aspect; vooral in domeinen als mechatronica moet je de dingen ook maken. We zitten in Leuven nog met een bijkomend probleem. Dit is geen technische universiteit. Onze ingenieursfaculteit is er maar eentje van de veertien. Dat is lastig voor de beoordeling van de prestaties. Nu is dat voor alle faculteiten gelijkgetrokken, maar de methode is vaak niet geschikt voor een ingenieursopleiding. We spiegelen ons onder meer aan de Hirsch-index. Bij een waarde van tien heb je tien publicaties in internationale tijdschriften die minstens tien keer zijn geciteerd. Ik heb een index van ongeveer twintig. Op onze faculteit is dat heel hoog, maar bij natuurkunde ligt dat heel anders. Een beetje postdoc heeft daar een Hirsch-index van twintig. Het is een serieus probleem, ook bij het aantrekken van fondsen. We moeten daar concurreren met de medici en de filologen. Dat is niet te doen als je alleen maar kijkt naar de Hirsch-index.’
‘Ik vind dat er een Technische Universiteit Leuven zou moeten komen. Ik heb dat ook al dikwijls gezegd, maar ik jaag de mensen daarmee in de gordijnen. Zo heel gek is het echter niet. Vroeger was het zelfs zo. Tot 1962 waren wij de speciaalschool voor ingenieurs, onder de faculteit Wetenschappen. Waarom maken we er geen School of Engineering van? Onder de vlag van de KU Leuven, maar met een aparte structuur en aparte regels. Nu vallen we nu onder de groep Wetenschap en Technologie, samen met de zuivere wetenschappen en de biowetenschappen. Ze zeggen dat die domeinen naar elkaar toe groeien. Daar ben ik mee akkoord, maar toch blijft een ingenieur een apart soort. Dat mag je nooit vergeten, maar dat doen ze hier vaak wel.’
Feromonen
Een van de stokpaardjes van Van Brussel is de mechatronische compiler. ‘Vroeger deden we aan sequential engineering: eerst een mechanisch ontwerp, dan de motoren en ten slotte de software om het geheel te besturen. In die volgorde. Dat is per definitie suboptimaal. Je profiteert niet van de mogelijkheden die alle disciplines bieden. Daarvoor heb je tools nodig, maar die bestaan eigenlijk niet – en al helemaal niet toen ik de uitdrukking lanceerde in de jaren negentig - hoewel bijvoorbeeld Comsol nu wel in de buurt komt.’
Het ideaalbeeld is dat je de specificaties boven in de mechatronische vertaler gooit en het optimale mechatronische ontwerp er aan de onderkant uit rolt. ‘Een mechatronische compiler is een ontwerpprogramma dat alle aspecten gelijk in rekening brengt en komt tot één globaal model’, verduidelijkt Van Brussel. ‘Op de KU Leuven hebben we nu zelf een platform gemaakt op basis van bestaande systemen. Dat is het onderzoek van Gorka Aguirre, eerder dit jaar afgelegd. Wij gaan het niet op de markt brengen, maar we zijn wel bezig met LMS, dat het in zijn producten wil inbouwen.’
Een ander favoriet onderwerp is mierenkolonieoptimalisatie. ‘Mieren praten niet met elkaar. Ze gebruiken de omgeving om informatie uit te wisselen’, legt Van Brussel uit. ‘Ze lopen willekeurig in het rond en als ze iets gevonden hebben – bijvoorbeeld een voedselbron - sturen ze geursporen uit. Andere mieren komen op die feromonen af, waardoor het pad naar het eten steeds sterker wordt. Als het voedsel op is, sturen ze een ander feromoon uit dat de rest niet meer hoeft te komen.’
‘Dat principe hebben we toegepast op een schilderstraat bij Mercedes Benz. Daar heb je twintig kilometer aan lopende band met honderden witte chassis die allemaal moeten worden geschilderd. De ene moet groen en morgen klaar, de andere geel en overmorgen af. Er zijn vijf straten met ieder een eigen kleurenpalet. De vraag is dan hoe je die auto’s over de straten verdeelt. In plaats van feromonen gebruiken wij softwareberichtjes. Een wagen die bij een wissel in de schilderstraat arriveert, stuurt een berichtje uit met zijn gewenste kleur en de deadline. De wissels krijgen informatie terug uit het systeem en weten dan welke kant ze de wagen op kunnen leiden.’
‘Het voordeel van het mierenalgoritme is dat het heel schaalbaar is. Als er een schilderstraat bij komt, hoef je niet het hele programma in de prullenbak te gooien. Samen met Case New Holland hebben we hetzelfde principe toegepast op hun maaidorsers. In Frankrijk en de VS heb je heel grote velden waar tientallen harvesters rijden en waar vrachtwagens moeten langskomen om ze te legen. Hoe bestuur je zoiets? Welke truck moet waar zijn en op welk moment? Zoiets kan heel mooi met ant colony optimisation.’
Pessimistisch
Van Brussel is van mening dat de Benelux vooroploopt in het mechatronicaonderzoek. ‘We zijn pioniers en dat wordt ook als zodanig erkend door de internationale wereld. Hoe weet je dat? Het is lastig om te meten. Je kunt kijken naar publicaties, maar dat is maar één aspect van de zaak. Er komen redelijk wat buitenlanders naar Leuven voor onderzoek. Dat is altijd een goed teken. We staan ook ons mannetje bij internationale organisaties en verenigingen. Ik ben zelf voorzitter geweest van het Cirp (International Academy for Production Engineering, AP) en van Euspen (European Society for Precision Engineering and Nanotechnology, AP). Nu staat Henny Spaan van IBS aan het roer bij Euspen. En mijn collega Herman Bruyninckx is voorzitter van Euron (European Robotics Research Network, AP). Dat word je niet als je behoort tot een obscuur groepje.’
Op researchgebied mag het dan goed gaan, de Belgische mechatronica-industrie laat nog heel wat te wensen over, verzucht Van Brussel. Hij kan zich wel vinden in het sombere beeld dat LMS-directeur Urbain Vandeurzen schetst in zijn boek ‘De crisis voorbij’. ‘In België wordt de spoeling steeds dunner van innoverende mechatronicabedrijven. In Vlaanderen is er wel een aantal dat het goed doet, dat zijn de leden van het FMTC. Verder is er niet veel. Neem een bedrijf als Agfa-Gevaert, dat lange tijd heel geavanceerde mechatronische systemen ontwikkeld heeft en waarmee wij lang vruchtbaar hebben samengewerkt. Toch hebben ze ergens de aansluiting met de recente ontwikkelingen in de mechatronica gemist. Het zijn nochtans dergelijke grote bedrijven die de mechatronische ontwikkelingen moeten dragen. Net zoals Philips de regio Eindhoven een boost heeft gegeven met spin-outs als ASML, Assembléon, Fei en Singulus.’
Van Brussel lepelt nog een voorbeeld op: ‘Mondiale was veertig jaar geleden wereldberoemd om zijn draaibanken. Overal waar je ging, kwam je ze tegen. Als ik in Indonesië een werkplaats binnenstapte, stond daar een machine van Belgisch fabricaat. In de jaren zeventig wilden we graag met Mondiale een numeriek bestuurde machine ontwikkelen. Het niveau van de discussies was echter ondermaats. Ze wilden op een klassieke draaibank de handwielen vervangen door motoren. Dat is typisch wat je niet moet doen bij mechatronische ontwerpen. Je moet alle aspecten tegelijk bekijken. Dat zat er helemaal niet in bij Mondiale. En nu is het een klein bedrijf dat alleen nog machines van andere fabrikanten distribueert.’
‘Zo zijn we de afgelopen decennia heel veel hightechindustrie kwijtgeraakt. Door gebrek aan visie, gebrek aan innovatie. Het zou kunnen komen doordat het vaak om familiebedrijven ging die de noodzaak van innoveren niet inzagen. Het FMTC doet het wel uitstekend in zijn voorbeeldrol van motivator van de Vlaamse mechatronica-industrie. Van alle competentiepolen in Vlaanderen scoren zij het beste. Ze hebben de hoogste autonomie omdat ze het grootste deel van het budget zelf genereren.’
‘Ik denk soms met weemoed terug aan de dynamiek van Flanders Technology in de jaren tachtig. Bedrijven als Bell Telephone en automatiseerder Technomatix in Antwerpen hielden zich intensief bezig met robotica en mechatronica. Ook de Luikse wapenfabriek FN en Acec in Wallonië timmerden, samen met ons, hard aan de mechatronicaweg. Maar dat is allemaal verleden tijd. Hoe dat komt? Ik weet het niet. Kan het nog terugkomen? Ik vrees dat ik samen met Urbain Vandeurzen tamelijk pessimistisch ben. Op een paar uitzonderingen na dan. Qua mechatronicaonderzoek liggen we in Vlaanderen vooraan, maar qua creatie van innovatieve mechatronicabedrijven niet, de intensieve innovatiecampagne ‘Vlaanderen in actie’ van de Vlaamse overheid ten spijt. Zo is het helaas.’