Project MARCH, een TU Delft Dream Team bestaande uit interdisciplinaire studenten, heeft gisteren het nieuwe ontwerp van hun exoskelet gepresenteerd. Met hun gezamenlijke inspanningen streven ze naar meer vrijheid en zelfstandigheid voor mensen met een dwarslaesie. Het team heeft een belangrijke doorbraak bereikt door nieuwe technologieën in het enkelgewricht, realtime voorspellende modellen en verbeterde soft- en hardware te integreren. Met dit ontwerp kan de gebruiker nu tot een uur zonder krukken stabiel rechtop staan en met minder inspanning lopen. Deze vooruitgang opent nieuwe mogelijkheden, zoals het staand bijwonen van een concert. Dat meldt de TU Delft.
Een concertbezoek brengt voor mensen met een dwarslaesie vaak obstakels met zich mee. Rolstoelplaatsen zijn beperkt, soms moeilijk bereikbaar en vaak verder van het podium gelegen. De mogelijkheid om op te staan en veilig, comfortabel en zorgeloos tussen andere bezoekers te staan, zou daarom een grote uitkomst zijn. Niet alleen voor beter zicht, maar vooral om deze sociale ervaring volledig mee te beleven. Dit is niet alleen waardevol voor concerten, maar ook voor alledaagse momenten waarbij staan bijdraagt aan zelfstandigheid en sociale interactie.
Wat voor veel mensen vanzelfsprekend is tijdens het staan, zoals het corrigeren van evenwichtsverlies, vereist complexe spiercoördinatie en subtiele, snelle reflexen. Omdat iemand met een dwarslaesie dit niet zelf kan, moet het exoskelet deze functies overnemen. Het chassis fungeert als botten, de scharnieren als gewrichten, de motoren als spieren, de sensoren en kabels als zenuwen en de computer als brein. Project MARCH liet zien hoe het ontwerp van het exoskelet is verbeterd om stabieler en langer te kunnen staan. Balans, een gereduceerde inspanning vanuit de gebruiker, een optimaal draagcomfort en veiligheid zijn de voornaamste design drivers van dit team.
Actieve enkelgewrichten
Om die balans en natuurlijke beweging verder te verfijnen, introduceerde het team voor het eerst actieve enkelgewrichten in het exoskelet. Dit systeem bestaat uit twee samenwerkende, gemotoriseerde lineaire gewrichten die niet alleen balans herstellen bij een duw van voren of achteren, maar nu ook zijwaartse verstoringen kunnen corrigeren. Dit verbetert de stabiliteit aanzienlijk en maakt het staan en lopen natuurlijker en veiliger.
Om de balans in real-time te bewaren, introduceerde het team model ‘predictive control’. Dit algoritme gebruikt een digitaal model van het exoskelet, sensorgegevens en krachtige berekeningen om bewegingen te voorspellen en proactief aanpassingen te doen. Een nieuwe grafische processor versnelt deze berekeningen, waardoor het systeem razendsnel en nauwkeurig kan reageren.
Batterij met 20 procent extra capaciteit
Een andere doorbraak is de toevoeging van geavanceerde druksensoren en IMU-sensoren die de krachten en bewegingen van het exoskelet meten. Hierdoor kan het zwaartepunt nauwkeurig worden bepaald en op basis daarvan het exoskelet worden bijgestuurd om de balans te bewaren. Om al deze technologieën van energie te voorzien, heeft het team een batterij ontwikkeld met 20 procent extra capaciteit en verbeterde elektronica en motorcontrollers voor snellere, efficiëntere aansturing.
Praktisch gebruik
Met deze innovaties brengen de studenten exoskeletten dichter bij praktisch gebruik. Dankzij verbeterde stabiliteit, lagere inspanning en een efficiëntere besturing worden staan en lopen toegankelijker en comfortabeler voor mensen met een dwarslaesie, terwijl er tegelijk nieuwe mogelijkheden ontstaan voor nieuwe toepassingen.
Nu het ontwerp gereed is, volgt de productie van het exoskelet en de test- en trainingsfase. Of het Project MARCH gelukt is om hun doel te bereiken, zal in juli blijken tijdens de exoskelet reveal, waar het exoskelet zal worden getoond en in actie te zien zal zijn.
Door: Nationale Onderwijsgids
