Nieuwkomers van de TU Berlijn komen binnen met hun eigen exoskelet

Het RISE-team uit Duitsland maakt zijn debuut op de Cybathlon in 2024. In een gesprek met teamleider Lukas Schneidewind bespreken we de uitdagingen en toekomst van ondersteunende technologie.

Sinds 2013 is maxon betrokken bij Cybathlon, een non-profitproject van ETH Zürich waarin technische teams van over de hele wereld ondersteunende technologieën ontwikkelen voor mensen met een handicap. Om de vier jaar nemen ze het tegen elkaar op in verschillende disciplines die zijn ontworpen om de dagelijkse uitdagingen waarmee mensen met een handicap worden geconfronteerd, te overwinnen.

maxon is als Gold Partner betrokken bij Cybathlon en ondersteunt ook lokale teams. Een van deze teams is afkomstig van de Technische Universiteit Berlijn. Samen met SEI, een initiatief voor maatschappelijk betrokken ingenieursstudenten, lanceerde de faculteit Medische Technologie RISE (Research and Innovation in Student Exoskeleton Development) als innovatieve en praktijkgerichte module. RISE heeft als doel om mensen met een dwarslaesie te helpen lopen.

Het exoskelet wordt vanaf nul ontwikkeld en geoptimaliseerd door transdisciplinaire teams van meer dan 40 studenten. Hun doel is om een competitief exoskelet te ontwikkelen voor Cybathlon 2024. Lukas Schneidewind, teamleider en onderzoeksmedewerker bij de faculteit Medische Technologie, geeft ons een dieper inzicht in het project.

Lukas, kun je ons iets meer vertellen over RISE en het idee erachter?

Lukas Schneidewind: Het RISE-team (Research and Innovation in Student Exoskeleton Development) werkt sinds 2022 vol enthousiasme aan de ontwikkeling en bouw van een exoskelet voor mensen met een dwarslaesie. Ons doel is om met deze technologie deel te nemen aan de internationale CYBATHLON op ETH Zürich van 25 tot 27 oktober 2024.

Met welke technische uitdagingen wordt dit project geconfronteerd?

Lukas Schneidewind: Er zijn er meerdere: In het algemeen de complexiteit van de algehele ontwikkeling, inclusief de noodzaak om de veiligheid en robuustheid van alle subfuncties te waarborgen. Het begint met het uitgebreide proces van het identificeren van de systeemvereisten. De eisen moeten eerst vanaf nul worden gedefinieerd. De uitdagingen omvatten een verscheidenheid aan technische en gebruikersgerichte gebieden. Veel onderwerpen moeten tegelijkertijd worden behandeld, waaronder mobiele voeding, vermogenselektronica, warmteafvoer, prestatievermogen, lichtgewicht constructie, software-infrastructuur en communicatie, controllermodellering en gebruiksvriendelijkheid en intuïtiviteit.

Een grote uitdaging van de Cybathlon van dit jaar is dat sommige obstakels nu vereisen dat de exoskeletten een stabiele evenwichtscontrole hebben. Dit leidt tot een aantal nieuwe technische taken, zoals het vergroten van de vrijheidsgraden om corrigerende bewegingen uit te voeren.

Hoe worden maxon motoren hier gebruikt?

Lukas Schneidewind: De motoren vormen de kern van de aandrijflijn en moeten zo compact en krachtig mogelijk zijn om ondanks een laag gewicht een hoge dynamiek voor onze acht vrijheidsgraden mogelijk te maken.

Waarom heeft u gekozen voor maxon motoren?

Lukas Schneidewind: maxon is niet alleen bekend binnen de Cybathlon-gemeenschap, maar wordt ook al in verschillende hightech-toepassingen gebruikt. Een reeks prestigieuze toepassingen, van verschillende exoskeletten tot Marsrovers, getuigen van de betrouwbaarheid en kwaliteit van de motoren. Bovendien beschikt maxon over een sterk netwerk, waardoor een naadloze samenwerking met Ovalo, onze fabrikant van tandwielkasten, mogelijk was.

Hoe is je team momenteel gestructureerd?

Lukas Schneidewind: We hebben een platte hiërarchie met een zeer minimaal managementniveau dat bestaat uit een paar individuen die toezicht houden op het project. In wezen verdeelt onze organisatie onze meer dan 40 ijverige studenten in vijf afdelingen: Ontwerp, Elektrotechniek, Regeltechniek, Mens-achine-interactie en Biomechanica, die in totaal 13 teams omvatten.

Sommige deelnemers zijn al jaren bezig met het ontwikkelen en optimaliseren van hun exoskeletten. Wat denk je dat je kansen als nieuwkomers zijn?

Lukas Schneidewind: Het zou natuurlijk voorbarig zijn om te verwachten dat je meteen wint. Ons team is in oktober 2022 met een schone lei begonnen. Het voltooien van een systeemontwikkeling binnen twee jaar is een gigantische onderneming. We zijn op de goede weg en het primaire doel is om het exoskelet aan de start te krijgen. Het is niet erg, als we uiteindelijk een paar obstakels moeten overslaan. Aan de andere kant vormen de veranderingen aan de hindernissen en de vereiste evenwichtscontrole een grote nieuwe uitdaging voor bijna alle teams. Het aanpassen van bestaande systemen kan soms complexer zijn dan het helemaal opnieuw ontwikkelen ervan. Ook al profiteren deze teams natuurlijk wel van hun eerdere ervaringen.

Vooruitzichten: Eerst deelname aan de Cybathlon, en dan?

Lukas Schneidewind: Dat is een goede vraag, waarschijnlijk eerst een vakantie. Maar we gaan natuurlijk door en streven ernaar om ons nieuw gevormde studententeam te consolideren en autonomer te laten opereen. We hebben dit proces vorig semester al in gang gezet met een door studenten geleide projectworkshop, zodat we als afdeling nu alleen nog technische ondersteuning en werkplekken bieden en het exoskelet als onderzoeksplatform kunnen gebruiken.