Concert bijwonen met een dwarslaesie

Staand een concert bijwonen. Dat kunnen mensen met een dwarslaesie weer met hun nieuwste exoskelet, claimt studententeam Project March. Nieuwe technologieën in het enkelgewricht, realtime voorspellende modellen en verbeterde soft- en hardware maken dit mogelijk.

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 onlangs tijdens hun designpresentatie 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.

Om die balans en natuurlijke beweging verder te verfijnen, introduceerde het team voor het eerst actieve enkelgewrichten. Dit systeem bestaat uit twee samenwerkende, gemotoriseerde lineaire gewrichten die niet alleen balans herstellen bij een duw van voren of achteren, maar ook zijwaartse verstoringen kunnen corrigeren. Dit verbetert de stabiliteit en maakt het staan en lopen natuurlijker en veiliger.

Het digitale zenuwstelsel

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 snel en nauwkeurig kan reageren.

Geavanceerde druksensoren en IMU-sensoren meten de krachten en bewegingen van het exoskelet. 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.

Naar de concertzaal

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.