Exoskelet Project MARCH laat gebruiker lopen zonder krukken

Studenten van team Project MARCH hebben vrijdag 21 juli hun nieuwste robotpak gepresenteerd. Voor het eerst kan de gebruiker – vaak iemand met een dwarslaesie – stukjes lopen met het exoskelet zonder krukken. Aan- en uitzetten van het apparaat gaat met ‘breincontrole’.

 

MARCH VIII is het eerste exoskelet van Nederlandse makelij waarbij krukken niet meer nodig zijn, zegt het team. Het nieuwe exoskelet werd vrijdagmiddag 21 juli gepresenteerd in de Onderzeebootloods op de voormalige RDM-werf in Rotterdam. Bestuurder Koen van Zeeland gaf daar een korte demonstratie van het pak, dat ongeveer 30 kilogram weegt.

Een exoskelet is een apparaat dat ofwel een gebruiker ondersteunt bij het dragen van zeer zware dingen ofwel iemand die verlamd is laat staan of een stukje laat lopen. In Delft werken studententeams al jaren lang aan een steeds weer een beetje beter robotpak. Ze doen dat voor onderzoeksdoeleinden; er is nog geen exoskelet op de markt gebracht.
 

Leunen op krukken

Bij alle voorgaande robotpakken van de Delftse studententeams (dit was het achtste team) moest de gebruiker nog op krukken leunen om zijn of haar evenwicht te behouden. De studenten van team nummer acht, die het afgelopen jaar hard hebben gewerkt aan het exoskelet, legden vanaf het begin de focus op de balans van het pak en de bestuurder (lees ook: ‘Studententeam Project MARCH gaat voor exoskelet zonder krukken’).  

‘We vinden het heel belangrijk dat de bestuurder de handen vrij kan houden bij gebruik van het pak’, zegt teammanager Marilène Dortland aan de telefoon.
 

Betere balans

Balans was dus het toverwoord bij alles wat de studenten afgelopen jaar bedachten. Om een betere balans voor elkaar te krijgen, zijn grofweg drie verbeteringen te onderscheiden, vertelt Wendel Postma, chief engineer van het team.

‘Ten eerste hebben we de balans van het pak zelf verbeterd door de massamiddelpunten van het pak en van de bestuurder dichter bij elkaar te brengen. Dat geeft de gebruiker minder het gevoel dat het pak aan zijn lichaam trekt.’
 

Gewrichten

Een tweede verbetering zit in de gewrichten van het exoskelet; die zijn zowel sterker geworden als sneller. ‘Daardoor houden ze het gewicht van de gebruiker beter vast en reageren ze sneller op commando’s vanuit de software’, zegt Postma.

De derde bijdrage aan een betere balans zit hem in die software zelf. De studenten denken een betere manier te hebben gevonden om de benen van het pak te ‘actueren’, aan te sturen. ‘Met onze algoritmen hebben we het best mogelijke looppatroon bepaald. Dat leverde kleinere stapjes op dan bij eerdere teams, maar die zet ons pak wel sneller’, zegt Postma.
 

Druksensoren

Het meest tricky bij het bewaren van de balans zijn de momenten dat de gebruiker een been optilt tijdens het lopen. ‘Eigenlijk wil je dat het pak die voet weer zo snel mogelijk op de grond zet, maar ook weer niet te hard’, zegt Dortland. ‘Daarom meten druksensoren onder de zolen en torque-sensoren (die meten het koppel van krachten, red.) in de gewrichten de reactiekrachten die optreden. Worden die te hoog dan gaan meteen de motoren in het gewricht minder hard duwen. Het resultaat is het beheerst neerzetten van het been.’
 

Denken

De laatste opvallende eigenschap van het nieuwste robotpak is dat het deels kan worden aangestuurd met ‘breincontrole’. Sensoren in een kapje op het hoofd van de gebruiker, pikken hersenactiviteit op. In de toekomst kan de gebruiker een handeling van het apparaat in gang zetten door alleen maar daaraan te denken.

Het vorige team was het eerste dat de aansturing met hersengolven voor elkaar kreeg; de bestuurder kon het pak inschakelen met haar gedachten. Het team van dit jaar heeft daaraan toegevoegd dat het pak nu ook te stoppen is met een gedachte.

‘Dat was nog best lastig, want tijdens het lopen is allerlei elektronica aan het werk en is er dus ook meer ruis’, zegt Postma. Elektronische onderdelen zenden altijd een beetje elektromagnetische straling uit. Zeer gevoelige sensoren, zoals die voor het oppikken van de hersengolven, pikken die ongewenste signalen ook op.
 

Computertekening van het brain-computer-interface. Als de gebruiker denkt aan lopen – hier gesymboliseerd door het figuurtje – schakelt het exoskelet in. 

 

Opvolgers

Met de presentatie op vrijdag 21 juli is het jaar van team Project MARCH VIII ten einde gekomen. Hun opvolgers staan al klaar in de coulissen en beginnen eind augustus aan hun jaar van ontwerpen, testen, sleutelen, prutsen en monteren.

‘Het pak dat wij hebben gebouwd blijft eigendom van de stichting Project MARCH. Onze opvolgers kunnen gebruikmaken van onze ideeën en de kennis die wij hebben opgedaan’, zegt Dortland.


Foto's en illustraties: Project MARCH

Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.