Exoskelet TU Delft loopt op hersengolven

Project MARCH XI, het TU Delft Dream Team dat exoskelet-technologie ontwikkelt voor mensen met een dwarslaesie, heeft de resultaten van hun ontwikkelwerk. getoond Met het nieuwe exoskelet en de nieuwe software loopt Piloot Daan van der Heyden zelfstandig, zonder krukken en met de handen vrij door een museumzaal. En hij kan het exoskelet aansturen om te lopen op basis van hersengolven. De technologische kern van dit jaar is een nieuw softwarealgoritme: Generative Predictive Control (GPC), voor het eerst ter wereld toegepast in een lopend exoskelet. Het algoritme genereert looppatronen en past die in real time aan op basis van sensordata uit het exoskelet. Eerder werd een looppatroon achteraf getuned in een simulatieomgeving. Nu reageert het systeem terwijl Daan loopt.

Vince Kurtz, onderzoeker bij NVIDIA en Caltech en uitvinder van dit GPC-algoritme: “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. Dit alles doen en werkend krijgen op een echt exoskelet is echt moeilijk! Ik ben diep onder de indruk van het harde werk en de innovatie van het team.”

Een van de meest opvallende resultaten van dit jaar is te zien in een demonstratievideo. Daarin zet Daan het exoskelet, terwijl hij ernaast zit, in beweging door aan specifieke loopbewegingen te denken. Via een EEG-cap die hersenactiviteit meet, geeft hij het startsignaal, zonder knoppen of gesproken commando’s. Het systeem verwerkt het signaal met een ingebouwde veiligheidsmarge, waarna het exoskelet loopt. Tijdens de eindpresentatie ligt de nadruk op het hoofddoel van dit jaar: zelfgebalanceerd lopen. Omdat EEG-aansturing uiterste concentratie vergt, werd deze ontwikkeling in de video gedemonstreerd.

Het verschil door lopen zonder krukken merkte Daan al tijdens de trainingen. “Het is fysiek een stuk minder zwaar”, zegt hij. “Met krukken moest ik me constant concentreren op het exoskelet zelf. Nu kan ik met andere dingen bezig zijn. En je handen vrij hebben dat klinkt klein, maar dat is het niet. Dit is het dichtst bij natuurlijk lopen dat ik ooit ben geweest.”

Het aan- en uittrekken is ook 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. Alleen zijn onderbenen worden nog vastgemaakt met hulp van één begeleider.

De eindpresentatie vond plaats in de Stadsgehoorzaal in Leiden. Er werd ook een video getoond waarin piloot Daan in het exoskelet door Rijksmuseum Boerhaave loopt en kunstwerken bekijkt op de hoogte waarop ze bedoeld zijn om bekeken te worden: staand, op ooghoogte. Dat was het doel waarmee Project MARCH XI een jaar geleden begon. Roos Plaum, Operations Manager: “Independence through balance. We wilden laten zien dat de piloot niet alleen kan lopen, maar de hele museumervaring zo zelfstandig mogelijk kan beleven. Dat is gelukt.”