01/04/2022
Door Ad Spijkers
Een onderzoeksteam van de universiteiten van Michigan en Stuttgart ontwikkelt een methode waarmee gebruikers exoskeletten zelf kunnen aanpassen.
Exoskeletten ondersteunen de bewegingen van hun dragers en helpen zo bijvoorbeeld mensen met een loopbeperking te lopen. Om de samenwerking tussen mens en machine optimaal te laten verlopen en het exoskelet altijd de juiste ondersteuning te bieden, zijn complexe instellingen nodig. Onderzoekers van de University of Michigan in Ann Arbor (vlak bij Detroit) en Universität Stuttgart hebben een methode ontwikkeld waarmee gebruikers het gedrag van een exoskelet voor de enkel zelf in minder dan twee minuten kunnen aanpassen, rekening houdend met onbewuste voorkeuren.
Energieverbruik
Aangedreven exoskeletten zijn meestal niet direct gebruiksklaar, maar moeten door experts worden afgesteld. Voor de hulpmiddelen moet rekening worden gehouden met de verschillende kenmerken van het menselijk lichaam, de biomechanica van het lopen en de voorkeuren van de gebruikers.
Dit kan worden gedaan door automatisch meetbare gegevens zoals stofwisseling of spieractiviteit te evalueren, bijvoorbeeld om het energieverbruik te minimaliseren. Ook kan gebruikers worden gevraagd om verschillende instellingen herhaaldelijk te vergelijken om erachter te komen welke het beste aanvoelt.
Maar de instelling die het energieverbruik minimaliseert, is niet noodzakelijk de meest comfortabele. En gebruikers laten kiezen tussen talloze instellingen kost tijd en verdoezelt ook hoe de instellingen met elkaar omgaan en de gebruikerservaring beïnvloeden.
Mens voorop
In plaats van fysiologische metingen hebben de Amerikaanse en Duitse onderzoekers bewust gekozen voor subjectieve feedback. Ze stellen de gebruiker centraal en geven hem de macht om direct instellingen en zelf voorkeuren te wijzigen die moeilijk te zien of te meten zijn. Op deze manier kunnen ze snel en onafhankelijk beslissen welke functies – bijvoorbeeld comfort, prestaties of stabiliteit – voor hen het belangrijkst zijn. Vervolgens kunnen ze de juiste instellingen selecteren zonder dat een expert opnieuw moet instellen.
Het zelf kunnen beslissen hoe de ondersteuning van een exoskelet aanvoelt, zal de gebruikerstevredenheid en daarmee de acceptatie van deze apparaten in de toekomst vergroten. Hoe nuttig een exoskelet ook kan zijn, als het niet comfortabel is, zullen mensen het niet dragen.
Om de haalbaarheid van het concept te testen, rustte het onderzoeksteam gebruikers uit met enkel-exoskeletten en een touchscreen, en liet hen lopen op een loopband. De deelnemers aan het onderzoek konden elk punt op het touchscreen selecteren. Zonder het te weten, veranderden ze het koppel van het exoskelet en de timing ervan. Deze twee parameters bepalen hoe de assist aanvoelt.
Maatwerk
Hoewel de onderzoekers de relatie tussen het touchscreen en de parameters bij elke herhaling van het experiment veranderden, vonden alle deelnemers altijd hun favoriete, individuele instellingen. Daaruit blijkt hoe belangrijk maatwerk is en dat gebruikers hiervoor betrouwbare data aanleveren.
De onderzoekers waren ook verbaasd over hoe snel de gebruikers hun voorkeursinstellingen vonden. Zelfs mensen die geen ervaring hadden met een exoskelet slaagden erin om dit gemiddeld in één minuut en 45 seconden te doen, zonder te weten welke parameters ze instelden. Bovendien veranderden de voorkeuren in de loop van het experiment. Gebruikers die al ervaring hebben met het exoskelet gaven de voorkeur aan een significant hoger niveau van ondersteuning dan nieuwe gebruikers.
De onderzoekers willen fundamenteel onderzoeken hoe de voorkeuren van mensen kunnen worden ingepast in de aansturing van exoskeletten. Vervolgens willen ze erachter komen waarom mensen de voorkeur geven aan wat ze het liefste hebben, hoe die voorkeuren hun energieverbruik, spieractiviteit en fysiologie beïnvloeden, en hoe ze automatisch op voorkeuren gebaseerde controle in de echte wereld kunnen implementeren.
Foto: University of Michigan/Robotics Institute