TU Delft-studenten ontwikkelen baanbrekend exoskelet

DELFT - Op donderdag 16 juli presenteerde Project MARCH XI, het TU Delft Dream Team dat de levenskwaliteit van mensen met een dwarslaesie probeert te verbeteren met exoskelet-technologie, de resultaten van hun intensieve project. Dankzij het gebruik van een nieuwe software lukte het piloot Daan van der Heyden tijdens de presentatie om het exoskelet in beweging te krijgen door alleen aan specifieke loopbewegingen te denken: “Toen ik Daan op het podium zag lopen deed dat echt wat met me, nog veel meer dan ik in eerste instantie had verwacht”, vertelt Team Manager Linde de Haan.  

Door: Frank van der Steen

Project MARCH is een TU Delft Dream Team van 26 studenten met een duidelijke missie: de levenskwaliteit van mensen met een dwarslaesie verbeteren: “Elk jaar maakt dit studententeam een exoskelet, een soort robotpak speciaal voor mensen met een dwarslaesie. Dit jaar wilden we dat Daan, onze piloot die zelf een dwarslaesie heeft, zonder krukken in ons exoskelet kon lopen. Ook wilden we er voor zorgen dat hij het exoskelet kan besturen zonder iets in zijn handen te hebben. Het bijzondere aan dit project is dat we het allemaal vrijwillig doen, we verdienen er niks mee en krijgen er ook geen studiepunten voor. We hebben met z’n allen in een jaar tijd het hele ontwerpproces doorlopen, van het maken van analyses tot het kiezen en uitvoeren van een specifiek concept. Dit kan soms best wel stressvol en spannend zijn, maar uiteindelijk was het echt een feestje om dit te mogen doen.” 

Doorbraak
De technologische kern van dit jaar was een nieuw softwarealgoritme: Generative Predictive Control. Dit algoritme genereert looppatronen en past die in real time aan op basis van sensordata uit het exoskelet: “En wij zijn het eersten ter wereld die deze software gebruikt! Dit jaar kan Daan het exoskelet besturen zonder daadwerkelijk iets in zijn handen te hebben. Eerst zat er een soort afstandsbediening in de kruk, maar nu zit die op het been.” Ook Vince Kurtz, onderzoeker en uitvinder van dit algoritme, reageert vol enthousiasme op het werk en de resultaten van het Delftse studententeam: “Het is ongelooflijk spannend om te zien hoe de studenten van de TU Delft het nieuwste baanbrekende onderzoek inzetten voor toepassingen die er echt toe doen. De studenten hebben een neuraal netwerk dat met behulp van GPC motorische commando’s genereert, helemaal zelf getraind met behulp van simulatiegegevens. Ik ben diep onder de indruk van het harde werk en de innovatie van het team.”

Hersenen als aansturing
Het opvallendste en meest unieke resultaat van dit jaar is het gebruik van een EEG-cap, waarmee het exoskelet door Daan in beweging wordt gezet door aan specifieke loopbewegingen te denken: “Door deze nieuwe manier van besturing hoeft Daan überhaupt niks meer vast te pakken. We hebben veel getraind, waarbij Daan een hersencap op moest en bijvoorbeeld bij een groen stoplicht moest denken aan lopen en bij een rood stoplicht niet denken aan lopen. Al deze data hebben we in het model gezet en dat model kan nu dus precies herkennen wanneer er wel of niet aan lopen wordt gedacht. Het enige wat hij nu moet doen is denken aan lopen, waarna het exoskelet door het krijgen van hersensignalen begint met lopen. Het is met zitten nog niet mogelijk om dit op deze manier te doen, maar dat dit is gelukt is echt al een hele grote doorbraak!” Als laatste is ook het aan- en uittrekken behoorlijk vereenvoudigd: “Waar eerder drie tot vier mensen nodig waren om het exoskelet om de piloot heen te tillen, kan Daan het nu grotendeels zelfstandig doen. Hiervoor zetten we het exoskelet op een bankje en draaien we het been open, dat is voor ons alsof je met je benen helemaal wijd zit. Vervolgens gaat Daan vanuit zijn rolstoel op het bankje zitten en klapt hij als het ware zijn eigen been dicht. Daarna moeten alleen nog de banden om zijn voeten, scheenbenen, bovenbenen en romp vastgemaakt worden. Ons doel was om dit te doen binnen 15 minuten, maar het is nu gelukt binnen 6 minuten!”

Rollercoaster
Op 16 juli vond de eindpresentatie plaats in de Stadsgehoorzaal in Leiden: “Tijdens de presentatie hebben we Daan laten lopen zonder krukken, waarbij het zelfs is gelukt om hem te laten lopen zonder dat hij vastgehouden werd. Dat was heel erg bijzonder. Dit jaar was echt een rollercoaster! Ik ben heel erg trots op het hele team, want het is heel bijzonder om in één jaar tijd een heel exoskelet te maken. We zijn als groep heel hecht geworden en zijn echt een vriendengroep geworden, daarom kunnen we wel zeggen dat we dit echt samen hebben gedaan.”