Hersengolven sturen straks ook je externe skelet aan

Studententeam Project March van de TU Delft heeft een nieuw exoskelet ontwikkeld. Hiermee loopt piloot Daan van der Heyden zelfstandig, zonder krukken en met de handen vrij door een museumzaal. De combinatie van een nieuw besturingsalgoritme en EEG-aansturing moet het exoskelet natuurlijker en gebruiksvriendelijker maken.

De belangrijkste technologische vernieuwing is de toepassing van Generative Predictive Control (GPC), een algoritme dat volgens het team niet eerder in een lopend exoskelet is gebruikt. Het systeem genereert continu looppatronen en past deze tijdens het lopen direct aan op basis van sensorgegevens uit het exoskelet. Waar eerdere systemen vooraf in een simulatie werden afgesteld, reageert het nieuwe algoritme tijdens het gebruik op veranderingen in de beweging.

Hersensignalen

“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”, vertelt Vince Kurtz. Hij is naast onderzoeker bij Nvidia en Caltech ook de uitvinder van het GPC-algoritme. “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”.

Naast de nieuwe loopregeling liet Project March zien dat het exoskelet ook kan worden gestart met behulp van hersensignalen. In een demonstratie zet van der Heyden het systeem in beweging door zich een loopbeweging voor te stellen. Een EEG-cap registreert de hersenactiviteit, waarna het startsignaal wordt verwerkt en het exoskelet begint te lopen, zonder gebruik van knoppen of spraakcommando’s.

Fysieke inspanning verminderd

Tijdens de eindpresentatie lag de nadruk op zelfstandig gebalanceerd lopen. De EEG-besturing werd in een videodemonstratie getoond, omdat het aansturen via hersensignalen veel concentratie van de gebruiker vraagt. Volgens Van der Heyden is het lopen zonder krukken een belangrijke stap vooruit. Doordat hij zijn armen niet langer hoeft te gebruiken voor balans, kost het lopen minder fysieke inspanning en kan hij zich beter op zijn omgeving richten.

Ook het aantrekken van het exoskelet is vereenvoudigd. Waar eerdere versies door meerdere personen moesten worden aangetrokken, kan de gebruiker het systeem nu grotendeels zelfstandig aandoen. Alleen het bevestigen van de onderbenen vereist nog hulp van een begeleider.