Innovatie

Project MARCH Exoskelet

Opschaling

Project MARCH is een non-profit studententeam (D:DREAM team) van de Technische Universiteit Delft dat zich richt op de ontwikkeling van een actief exoskelet om mensen met een dwarslaesie weer te laten lopen, waarbij de toegenomen mobiliteit bijdraagt aan de kwaliteit van leven, zowel fysiek als mentaal. . Het exoskelet, een soort robotisch motorisch harnas waardoor mensen met een dwarslaesie weer kunnen opstaan en lopen, wordt bij Project MARCH jaarlijks vernieuwd en verbeterd. Hierbij is en wordt er gekeken naar manieren om het exoskelet lichter, soepeler in beweging en meer aanpasbaar te maken. Het eerste doel hierbij is om mensen met een dwarslaesie weer te laten bewegen op een manier die anders niet mogelijk zou zijn. Het bewegen zorgt o.a. voor sterkere botten, verbetert de bloedsomloop en helpt decubitus voorkomen. Uiteindelijke doel is deze medische technologie zover doorontwikkelen dat het ook in dagelijks gebruik kan worden toegepast. Om in sociale situaties bijvoorbeeld staand een gesprek te kunnen voeren of een trap beklommen kan worden tijdens dagelijkse wandelingen.

Hulpmiddel

Medisch technologische innovaties

Robotica

Wearable

Overige

Regio Zuid-Holland

Martine Keulen

http://projectmarch.nl

Probleemstelling

Mensen gebonden aan een rolstoel door een dwarslaesie hebben vaak last van gezondheidsproblemen, zoals zwakke botten, doorligwonden en een verminderde darmwerking. In het dagelijks leven kan een rolstoel daarnaast ook nog soms beperkend zijn, doordat drempels en trappen een onbeklimbare hindernis vormen.

Oplossing

Project MARCH is het studententeam van de TU Delft dat zich richt op de ontwikkeling van een actief exoskelet om mensen met een dwarslaesie weer te laten lopen, waarbij de toegenomen mobiliteit bijdraagt aan de kwaliteit van leven, zowel fysiek als mentaal.

Doelgroep

Project MARCH richt zich met het bouwen van het exoskelet op mensen met een complete dwarslaesie. Voor ons project is het van groot belang dat de piloot zijn of haar armen volledig kan benutten. Om deze reden richten wij ons op mensen met een dwarslaesie op maximaal borsthoogte. Bij de diagnostisering van de dwarslaesie wordt er onderscheid gemaakt tussen een complete en een incomplete dwarslaesie. Project MARCH richt zich op de doelgroep van mensen met een complete dwarslaesie, waarbij de beschadiging van het ruggenmerg permanent en dus ongeneeslijk is. Naar schatting volgens Dwarslaesie Organisatie Nederland hebben tussen de 8.000 en 15.000 mensen in Nederland een dwarslaesie en komen er elk jaar ongeveer 2.000 mensen bij.

Verdienmodel

Omdat het een innovatief product in ontwikkeling is, is voor het exoskelet van Project MARCH nog geen kostprijs te berekenen. Project MARCH is als non-profit organisatie volledig afhankelijk van fondsen en sponsoren. Zo hebben wij naast cash sponsoren, ook sponsoren voor specifieke onderdelen (in-kind) en consultancy sponsoren. De fte’s van Project MARCH zijn nu onbetaald, omdat alle studenten hier vrijwillig een jaar aan besteden.

Concurrentie

Als Project MARCH doen wij mee in mei 2020 aan een wedstrijd voor exoskeletten: de Cybathlon. Hieraan doen 17 andere teams van over de hele wereld mee, waarbij wij het enige volledige studententeam zijn. De wedstrijd bestaat uit een obstakelrace met o.a. een schuine helling en trap. De snelste tijd wint daarbij de race. Veel van deze teams hebben nog niet laten zien hoe goed hun exoskelet is, waardoor wij onze concurrentie voor de race nog niet goed kunnen inschatten.

Het probleem van de gezondheidsproblemen die mensen die langdurig in een rolstoel zitten krijgen, kan ook met andere vormen van fysiotherapie worden behandeld. Het voorbeeld hiervan is een aangepaste fietsmachine waarbij handmatig de benen worden bewogen. Echter heeft zo’n machine niet de voordelen van het exoskelet daar waar een exoskelet de autonomie van de piloot vergroot.

Zorgkosten kunnen in de lange termijn verlaagd worden, door de verbeterde gezondheid van mensen die in een exoskelet kunnen lopen. Hiermee worden de zorgkosten voor mensen met een dwarslaesie verlaagd. Daarnaast stimuleren wij indirect andere bedrijven met het ontwikkelen van technologie om zo exoskeletten kwalitatief te verbeteren, en de kosten van een exoskelet te drukken.

Unieke kenmerken

Project MARCH is een innovatief project in de zin dat er jaar in jaar uit een nieuw team wordt opgezet die voortbouwt op het werk van voorgaande jaren, waardoor ieder jaar vernieuwende en creatieve ideeën worden bedacht en uitgewerkt. Het unieke van het exoskelet van Project MARCH is dat deze op maat gemaakt is, zijn bewegingsvrijheid, stabiliteit, carbon onderdelen, geïntegreerde sensoren en het onderzoek naar balans dat binnen het project loopt.
Ter toelichting, gedurende elk nieuw academisch jaar van Project MARCH wordt er nauw samengewerkt met de piloot van het team. Deze persoon heeft zelf een dwarslaesie, zal zelf het exoskelet gaan dragen en besturen en zal daarnaast ook meedoen met de wedstrijd waar het hele jaar naartoe wordt gewerkt. Regelmatig komt de piloot langs om feedback te geven op de ontwerpen en om deze te testen. In ons jaar wordt met deze persoon regelmatig getraind in het complete exoskelet en wordt ook feedback verworven over aanpassingen hieraan. Deze co-creatie met de piloot maakt het mogelijk om te anticiperen op de behoeftes van de piloot en feedback te ontvangen op ons design. Daarnaast heeft het huidige exoskelet (de MARCH IV) de mogelijkheid door de toevoeging van een nieuw heupgewricht tot zijwaarts stappen en is het door de brede heupen statisch stabiel. Hierdoor is het voor de piloot mogelijk om ook met een kruk in de lucht balans te houden. Daarnaast zijn er bij de MARCH IV carbon onderdelen toegevoegd waardoor het exoskelet nu slechts ongeveer 35 kilo weegt. In het exoskelet zijn meerdere sensoren geïntegreerd waarvan de data geanalyseerd wordt en waarmee komend jaar onderzoek naar balans binnen het project wordt voortgezet.

Intellectueel eigendom

Het ontwerp van alle exoskeletten die tot nu toe gemaakt zijn door Project MARCH is Intellectueel Eigendom van Project MARCH en ook de geproduceerde exoskeletten zijn in eigen bezit van de stichting. Op dit moment hebben we geen patentaanvragen lopen.

Organisatie

Ieder jaar ontwerpt en bouwt een nieuw team op onbetaalde, vrijwillige en fulltime basis een volledig nieuw exoskelet. Dit jaar start het vijfde team, bestaande uit 21 studenten van diverse bachelors en masters van de Technische Universiteit Delft, één student van de VU Amsterdam, drie studenten van de Haagse Hogeschool en een piloot.Met kennis van voorgaande jaren werkt team van Project MARCH ieder jaar toe naar een wedstrijd, de Cybathlon, wat ook wel gezien kan worden als de wereldkampioenschappen voor bionische atleten. Hoewel de afgelopen drie jaar steeds is toegewerkt naar een kleine variant van deze Cybathlon, staat aankomend jaar de grote Cybathlon op het programma, waar 18 teams van over de hele wereld meedoen in de Powered Exoskeleton Race. Project MARCH draait om het optimaliseren van prototypes van afgelopen jaren en het toevoegen van nieuwe robotica en technologieën. Als team geloven wij door op deze iteratieve manier te werken en voort te bouwen op de kennis van afgelopen jaren de exoskelet technologie snel door te ontwikkelen.

De ontwikkeling gebeurt middels één design cyclus, bestaande uit de fases analysis¸ ideation, conceptualization, embodiment, production, assembly en testing/fixing. Gedurende het jaar wordt er verder aandacht besteed aan het promoten van de exoskelet technologie door het bezoeken van evenementen en het gebruik van sociale media. Daarnaast wordt gewerkt aan de lange termijn visie van het project middels een strategiecommissie, die zich buigt over het vraagstuk hoe Project MARCH zich in de komende jaren wil profileren. Deze commissie is momenteel bezig met het opstellen van een strategisch kader voor de jaren 2020 tot en met 2024, om zo de richting die Project MARCH als organisatie op wil gaan te beschrijven. De komende jaren blijft Project MARCH sowieso bestaan uit studenten die zich fulltime, onbetaald en vrijwillig inzetten voor het project, met een groepsgrootte tussen de 20 en 30 personen. Daarnaast zal de hoeveelheid oud-teamleden groeien, waardoor de huidige Raad van Advies (bestaande uit enkel oud-teamleden) zal doorgroeien en meer kennis en expertise zal vergaren. Deze Raad van Advies omvat enkele commissies, zoals de Management Commissie, Technische Commissie en de eerder genoemde Strategie Commissie, waarbij specifieke vraagstukken worden beantwoord d.m.v. de hulp van oud-teamleden.

Beschrijving pilotfase

De echte uitdaging van ons exoskelet is de Cybathlon: de wedstrijd met obstakels waarbij we echt kunnen zien hoe snel ons pak is en hoe goed het alle obstakels kan overkomen. Deze obstakels zijn specifiek gekozen door de organisatie omdat ze een goede afspiegeling zijn van obstakels die mensen met een dwarslaesie in de dagelijkse praktijk tegenkomen. De 6 obstakels zijn:
Obstakel 1: ‘Sit and stand’, waar Sjaan uit een sofa zal moeten opstaan en vervolgens op een tafel ervoor bekers moet opstapelen.
Obstakel 2: ‘Slalom’, hier zal Sjaan om de tafels heen moeten slalommen.
Obstakel 3: ‘Rough terrain’, dit bevat oneven verhogingen waar Sjaan over heen moet kunnen stappen.
Obstakel 4: ‘Stairs’, een trap die op en af moet worden gelopen.
Obstakel 5: ‘Tilted Path’, dit is een helling die 90 graden staat op de looprichting.
Obstakel 6: ‘Ramp and Door’, waar Sjaan een schuine helling op en af moet lopen met daar tussen in een deur die ze open en weer dicht moet maken.

Betrokken partners

Het team werkt veel samen met klinieken en stichtingen die zelf betrokken zijn bij dwarslaesie-onderzoek. De Sint Maartenskliniek voorziet het team bijvoorbeeld van een piloot (middels hun eigen exoskelet revalidatietraject) en van fysiotherapeuten, die als geen ander de behoeftes kennen van mensen met een dwarslaesie en veel praktijkervaring hebben. Daarnaast vragen wij van zoveel mogelijk verschillende mensen met een dwarslaesie, bijvoorbeeld via Stichting WalkOn en Dwarslaesie Organisatie Nederland, input over verschillende aspecten van het exoskelet. Dit wordt meestal gedaan in een informele setting d.m.v. een bezoek aan onze werkplaats en het delen van ervaringen. Tevens wordt op dit moment een adviesgroep opgezet, bestaande uit (oud-)piloten. Ook heeft Project MARCH een breed scala aan technische partners, die vaardig zijn in het produceren van bepaalde onderdelen en/of het geven van consultancy over technische problemen.

Aantal gebruikers pilot

0-10

Onderzoeksresultaten

Uit de testfase is al gebleken wat de gezondheidsvoordelen zijn van het lopen in een exoskelet, uit o.a. de mening van onze piloot, Ilse van Nes, revalidatiearts op de afdeling Revalidatiegeneeskunde van de Sint Maartenskliniek en andere wetenschappelijke studies over exoskeletten. Nu gaan we nog zien tijdens de Cybathlon hoe goed ons exoskelet zal zijn in vergelijking met anderen, waarbij we ook zoals bij voorgaande edities weer uitkijken naar het uitwisselen van kennis met andere deelnemers.

Implementatiestrategie

Door onze nauwe samenwerking met onze piloot hebben we de mensen van onze eindgebruiker al duidelijk in kaart kunnen brengen. Dit willen wij professioneler in kaart gaan brengen door middel van een marktanalyse en pilot advisory group. Over het process van implementatie wordt momenteel nog volop nagedacht. De eerder genoemde strategie commissie houdt zich ook bezig met deze vraag. In essentie blijft Project MARCH voor nu een D:DREAM team, wat betekent dat de primaire focus ligt op de ontwikkeling van de technologie, en niet op het invoeren van het product op de markt. Uiteraard wordt hier wel over nagedacht, maar niet zo veel als bij een start-up het geval is. Hier ligt dan ook een sterk punt van Project MARCH als D:DREAM team: omdat er geen winstoogmerk is, kan er meer tijd en aandacht worden besteed aan de technologie van het product. Dit zal de komende jaren zo blijven, omdat er qua technologie nog veel te verbeteren valt. Ook verwachten we door de Cybathlon in mei 2020 veel nieuwe inspiratie en kennis op te doen. Bij de voorgaande editie van de Cybathlon in 2016 werd er in het jaar daarvoor weinig nieuwe kennis naar buiten gebracht door alle deelnemers, maar werd dit juist vlak na de wedstrijd gedaan. Onze verwachting is dat dit ook in 2020 gaat gebeuren en van die nieuwe kennis golf willen we gebruik maken om weer verder te gaan.

Behaalde prestaties of gewonnen awards

Project MARCH heeft al relatief veel bereikt in de vijf jaar die het project bestaat. Niet alleen op technologisch gebied - zoals het mogelijk maken van een zijwaartse stap met het exoskelet -, maar ook op competitief en promotioneel gebied. Zo heeft het derde team van Project MARCH hun wedstrijd gewonnen, en behaalde het tweede team in het jaar daarvoor de tweede plaats. Vorig jaar is Project MARCH mee geweest op staatsbezoek naar het Verenigd Koninkrijk, stond een foto van het vierde exoskelet in de New York Times en zijn teamleden en de piloot te gast geweest in meerdere talkshows. Dit naast alle artikelen die over Project MARCH zijn geschreven in bijvoorbeeld De Volkskrant, en Quest.

Productontwikkeling

In de toekomst zijn er nog vele nieuwe functionaliteiten die we kunnen toevoegen aan het exoskelet. Het exoskelet meer aanpasbaar maken zodat het voor mensen met verschillende maten beschikbaar is, is daar een van. Ook kan worden gedacht aan nieuwe gewrichten voor soepelere loopbewegingen en een andere manier van aansturen van het exoskelet. Dit wordt nu nog gedaan via een input device in de kruk, maar een wens voor het exoskelet is dat dit uiteindelijk te gebruiken is zonder krukken zodat de piloot zijn of haar handen volledig vrij heeft.

Internationale ambitie

Voor nu werkt Project MARCH voornamelijk samen met Nederlandse bedrijven en consultants. Afgezien van enkele onderdelen van buitenlandse leveranciers, hebben we nog geen grote internationale ambities. Een exoskelet zou uiteindelijk wereldwijd gedistribueerd kunnen worden. Onze wedstrijd zorgt voor internationale contacten en samenwerking. Uiteindelijk kan dit bijdragen aan mogelijkheden om ons product internationaal weg te zetten. We hebben al enkele kansen gehad om het verhaal van Project MARCH in het buitenland te mogen vertellen, op o.a. De EPP Bureau Group Meeting in Valencia en tijdens het staatsbezoek in het Verenigd Koninkrijk in oktober 2018.