Een studententeam van de Technische Universiteit Delft heeft een nieuw exoskelet ontworpen dat mensen met een dwarslaesie zelfstandig moet laten lopen zonder gebruik van krukken. Het systeem is ontwikkeld door Project MARCH XI, een multidisciplinair team dat zich richt op technologie die mensen met een dwarslaesie helpt te staan en te lopen.
Het ontwerp verschuift de focus van stabiel staan naar volledig zelfgebalanceerd lopen. Het doel is dat een gebruiker zelfstandig door een museum kan bewegen, kunstwerken op ooghoogte kan bekijken en zich vrij kan verplaatsen zonder ondersteuning van krukken.
Volgens Koen Walet, chief engineer van Project MARCH XI, vormt lopen een technische uitdaging omdat het proces van nature instabiel is. “Lopen is inherent instabiel: mensen zijn constant in een gecontroleerde val die telkens gecorrigeerd wordt. Een exoskelet van zo’n 45 kilo met een mens erin moet reageren op steeds wisselende omstandigheden. Dat maakt dit tot een van de meest complexe uitdagingen in exoskelettechnologie. Het systeem weet weliswaar prima hoe het losse skelet zich gedraagt. Maar met een piloot erin is elke situatie anders,” zegt hij.
Om die dynamiek te beheersen heeft het team een softwarealgoritme geïntegreerd dat in deze specifieke toepassing nog niet eerder is gebruikt. Daarnaast zijn nieuwe elektronische printplaten ontwikkeld met een nieuwe chip om de aansturing van het systeem te verbeteren. De lineaire actuatoren en het frame rond de enkel zijn opnieuw ontworpen, waardoor het bewegingsbereik van de enkel met 20 procent is vergroot en beter aansluit bij de natuurlijke beweging van de drager.
Het ontwerp richt zich ook op gebruiksgemak. Waar voorheen drie tot vier personen nodig waren om het exoskelet rond de gebruiker te plaatsen, kan het systeem volgens het team nu vanaf de zijkant worden aangetrokken met hulp van maximaal één begeleider.
Verder onderzoekt het team mogelijkheden voor handsfree bediening, waaronder integratie van elektro-encefalografie (EEG). Met een EEG-cap zou de gebruiker het exoskelet mogelijk kunnen activeren door aan lopen te denken, waarna het systeem na een ingebouwde veiligheidsmarge in beweging komt.
Tijdens een demonstratie in juli wil het team laten zien hoe het systeem in de praktijk functioneert. Daarbij moet blijken of een gebruiker zonder krukken zelfstandig door een museumruimte kan lopen en kunstwerken kan bekijken op de hoogte waarvoor ze bedoeld zijn.
Roos Plaum, operations manager van Project MARCH XI, zegt dat de ontwikkeling gericht is op zelfstandigheid voor de gebruiker. “Independence through balance, dat is waar we dit jaar naartoe werken. We willen laten zien dat de piloot niet alleen kan lopen met het exoskelet, maar de hele ervaring van een museumbezoek zo zelfstandig mogelijk kan beleven. Dat betekent: aan- en uittrekken, bewegen en interacties hebben met de kunst en met andere bezoekers.”
Project MARCH bestaat uit 26 studenten die gedurende een jaar een gemotoriseerd exoskelet ontwikkelen. Het team werkt samen met drager Daan van der Heyden, die als ervaringsdeskundige betrokken is bij het optimaliseren van het ontwerp. De ontwikkeling vindt plaats in de Dream Hall van de Technische Universiteit Delft, waar studententeams werken aan technologische projecten.
