Tekenmoment: Delftse tech-pioniers bouwen exoskelet met steun van Salure

Op 20 januari 2022 vernieuwde Salure haar partnership met het nieuwste team van Project MARCH. Dit TU Delft Dream Team bouwt verder aan een wereldwijd unicum: een dynamisch exoskelet, waarmee mensen met een dwarslaesie weer kunnen opstaan en lopen. Hierbij wordt dit jaar voor het eerst geëxperimenteerd met aansturing vanuit de hersenen. Data analytics, waar Salure bij helpt, wordt daarom belangrijker dan ooit.

Pionieren

Het zevende team van Project MARCH neemt het stokje over van het vorige studententeam, dat in 2021 pionierde met het eerste semi-dynamische exoskelet. Teammanager Lieke Roelofs vertelt: “Zij waren het eerste team dat camera’s heeft geïmplementeerd, zodat het exoskelet kon reageren op de omgeving. Het exoskelet scande de omgeving wanneer hij voor een obstakel stond, selecteerde het meest optimale looppatroon, waarna de piloot kon gaan lopen. Dit was het eerste exoskelet van Project MARCH waarmee buiten gelopen kon worden.”

De ambitie voor 2022

Maar één keer de ruimte scannen is eigenlijk niet voldoende, vindt Lieke. De omgeving kan immers veranderen. Daarom zet het nieuwe team dit collegejaar de volgende stap met een volledig dynamisch exoskelet. Lieke: “Ons doel is om een exoskelet te bouwen dat continue de omgeving scant en iedere stap direct aanpast op de omgeving. Stel je voor dat je als je een drempel ziet, daar automatisch overheen stapt en doorloopt, zonder te stoppen. Dat is waar wij naar toe willen. Het exoskelet moet dus data blijven verzamelen en reageren op de omgeving. Software en data gaan dus een veel grotere rol spelen.”

Tekenmoment Salure en Project MARCH op 20 januari 2022

AI en dieptecamera’s

Om dit mogelijk te maken, worden enorme hoeveelheden data verzameld en verwerkt. Zo werkt het team met dieptecamera’s die een point cloud genereren: een 3D-afbeelding die de locatie van de obstakels vastlegt. Deze data wordt realtime geanalyseerd in het exoskelet. Ook worden ‘normale’ 2D-beelden opgenomen. Deze beelden wil het team analyseren met een deep learning model (You Only Look Once /YOLO) dat objecten automatisch detecteert en classificeert.

Daarnaast wordt andere ‘onzichtbare’ informatie, zoals kracht en wrijving, continue gemeten via sensoren. Zo kan het team het batterijverbruik van het exoskelet steeds beter voorspellen.

Data analyse steeds belangrijker

Dit alles brengt uitdagingen met zich mee, vertelt Tom Rijnsburger, Data Analyst bij het project. “Doordat we steeds meer data verzamelen, wordt het steeds ingewikkelder hoe je met de data omgaat. Hoe meer verschillende types en structuren je hebt, hoe moeilijker het wordt om data te vergelijken. Salure helpt ons met het classificeren van de enorme hoeveelheid data en het opzetten van het datamodel. Hun ervaring met het analyseren van bedrijfsdata komt daarbij goed van pas.”

Van hersenactiviteit naar loopactie

Een compleet nieuw type data waar het team dit jaar mee experimenteert, wordt geleverd door de EEG (elektro-encefalografie). Lieke: “De EEG is een soort badmuts die verschillen in hersenactiviteit meet. We onderzoeken of we via elektrodes de loopintentie in de hersenen kunnen detecteren. Het idee is dat je uiteindelijk het exoskelet laat lopen op basis van het signaal uit de hersenen van de piloot. Ook hier komt een hoop data-analyse bij kijken: welke elektrodes leveren de meest nuttige data, en hoe gebruiken we deze data om een beweging te initiëren? We kijken met veel verwachting uit naar de resultaten van deze experimenten.”

Trendsetters uit Delft

De stappen die Project MARCH richting een dynamisch exoskelet zet, worden internationaal op de voet gevolgd. Zo ook door de organisatie van de Cybathlon, een internationale competitie voor mensen met een lichamelijke beperking die met behulp van robots een parcours afleggen. Project MARCH neemt altijd deel aan deze competitie. Deze vindt plaats in een gymzaal met obstakels die van te voren bekend zijn.

Dit is natuurlijk geen realistische situatie, vertelt Lieke. “Uiteindelijk wil je dat iemand met een dwarslaesie overal kan lopen. In de echte wereld kun je niet alle obstakels die je tegen zult komen, voorprogrammeren. Dat ziet de Cybathlon organisatie nu ook. Daarom gaan zij in de toekomst dynamische onderdelen in de competitie integreren, met bijvoorbeeld bewegende of onbekende obstakels. Het is gaaf om te zien dat we met onze innovatie anderen inspireren.”

Koffie zetten

Het eerstvolgende doel van het team is de Design Presentatie op 11 maart. Dan wordt het definitieve ontwerp van het exoskelet gepresenteerd. Vervolgens wordt het exoskelet gebouwd en getest, zodat de piloot er in de zomer van 2022 mee kan lopen. Dat is waar het om draait, vertelt Lieke: “Uiteindelijk willen we de wereld toegankelijker maken voor mensen met een dwarslaesie. Dat ook zij simpel naar de koffiemachine kunnen lopen, een koffietje pakken, en weer terug. Daar streven we naar: om het normale weer mogelijk maken.”