Forskning: Eksoskelet

The Walk Again Project:

Tankestyret exoskelet sparker bold

Ved åbningsceremonien ved VM i fodbold i juni vil en ung brasilianer rejse sig fra sin kørestol og gå frem til midtbanen og sparke til en fodbold – iklædt verdens mest avancerede og tankekontrollerede exoskelet.

Tekst: Birgitte Bjørkman

De mange tusinde tilskuere, der møder frem til åbningsceremonien ved VM i fodbold på den store arena i São Paulo i Brasilien, bliver vidne til den første, offentlige visning af verdens mest avancerede og tankekontrollerede exoskelet. Den kropsbårne robot er kulminationen af flere års arbejde i et internationalt team af forskere og ingeniører på Walk Again projektet.

Teknik og tankestyring

Forskerholdet har fokuseret på måder at læse folks hjernebølger og udnytte disse signaler til styring af robotlemmer. Exoskelettet består af en dragt, en hjelm med indbyggede elektroder, der opfanger hjernebølger, og en rygsæk, hvori der er en computer, som signalerne sendes til. Signalerne afkodes og omsættes til kommandoer, der ved hjælp af skelettets hydrauliske pumper bevæger benene. Det ydre skelet er drevet af et batteri, som er placeret i rygsækken, der giver mulighed for to timers kontinuerlig brug.

Simulerer følelse af bevægelse

For at give en naturlig oplevelse af gangen er der påsat fodplader med sensorer, der registrerer fodens kontakt med jorden. Det udløser et signal, der sendes til en enhed, som simulerer bevægelse og berøring ved at udsende vibrationer, der narrer hjernen til at tro, at den fornemmelse kommer fra foden. Effekten er, at den pågældende føler, at benet bevæger sig eller mærker berøring. Den brasilianske neurolog, Miguel Nicolelis fra Duke University i North Carolina, sammenligner effekten med ”gummihånd illusion”, hvor hjernen narres til at tro, at en livløs genstand er en del af kroppen. Det bekræfter forskerholdets forudsigelse om, at man kan fremkalde en fornemmelse af, at exoskelettet er en forlængelse af kroppen.

Sikkerhed og træning

Systemet har været gennem adskillige sikkerhedstests. Det ydre skelet er bl.a. udstyret med gyros, der sikrer, at man ikke falder. Som en ekstra sikkerhedsforanstaltning er det udstyret med airbags. Miguel Nicolelis og hans forskerkolleger har også været til fodboldkampe i São Paulo for at kontrollere, om stråling fra mobiltelefoner fra de mange tilskuere kan forstyrre signalerne. Testene var gode, og nu ser man frem til verdens første, offentlige demonstration af high tech skelettet.

Forberedelse

Forskerholdet har haft travlt med træne ni paraplegikere i at lære at bruge exoskelettet på Neurorobotics Rehabilitering Laboratorium i São Paulo. Det sker i virtual reality simulatorer, hvor de med deres hjernebølger lærer at styre en avatar på en skærm. Den afsluttende træning sker fysisk iklædt exoskelettet. Blandt de ni testpersoner udvælges den bedste til at sparke bold på arenaen i São Paulo i Brasilien, når VM 2014 åbner.

The Walk Again er et internationalt, nonprofit projekt. Læs mere på virtualreality.duke.edu/project/walk-again-project og på nicolelislab.net