Herman van der Kooij repareert gebroken lichamen met robottechnologieën
"Het beheersen van wearable technologie is een behoorlijke uitdaging", zegt Herman van der Kooij, hoogleraar Biomechatronica en Revalidatietechnologie. Hij ontwikkelt draagbare robotica om patiënten te helpen tijdens de therapiefase, of als ze een permanente handicap hebben. Zo werkt hij aan exoskeletten die bedoeld zijn voor verlamde patiënten. Dat zijn apparaten die zelfs 'gebroken' lichamen kunnen repareren en hen helpen om te bewegen en te functioneren als hun gezondere tegenhangers.
In feite zijn er al verschillende exoskeletten die volledig verlamde patiënten kunnen helpen weer te lopen. Een aantal mensen gebruikt dergelijke apparaten, hoewel ze nog steeds krukken nodig hebben om met deze exoskeletten te lopen en deze nieuwe technologie is met 80.000 euro per skelet nog steeds vrij duur. "Of deze technologie ooit betaalbaar zal zijn, hangt af van het volume", zegt Van der Kooij. "De eerste auto was destijds ontzettend duur, en toch heeft nu bijna iedereen een auto. Ook deze techniek wordt op termijn goedkoper."
Naast het prijskaartje zijn er nog andere uitdagingen. Hoe weet het apparaat wat de persoon die het draagt wil, en hoe kan de persoon weten wat het apparaat gaat doen? "Het gaat om de uitwisseling van informatie", legt Van der Kooij uit. "Deze interactie kan worden gestuurd via hersenactiviteit, maar dit soort signalen zijn erg moeilijk op te vangen." Een oplossing kan zijn om vooraf de benodigde instellingen in het apparaat in te voeren, maar dat maakt het voor de patiënt moeilijk om onder verschillende omstandigheden te lopen, omdat elke nieuwe situatie een nieuwe programmering vereist. Het beheersen van het spier- en zenuwstelsel is onze heilige graal. Dat is een moeilijke, maar haalbare uitdaging."
Het dragen van een exoskelet is als het dragen van een robot, en dus is een ander probleem de hardware. "In zekere zin hebben mensen het exoskelet eigenlijk niet nodig zolang ze nog een eigen skelet hebben", legt Van der Kooij uit. "Daarom werken we aan een concept om de ledematen van mensen te activeren met behulp van exosuits. Een exosuit is een pak dat je aantrekt en dat je ledematen voor je activeert. We proberen de techniek zo klein mogelijk te houden, zodat het pak zelfs onder de kleding van mensen gedragen kan worden".
Naast het feit dat de flexibele pakken zullen bestaan uit compacte actuatoren die op een andere manier werken dan bij conventionele robots, streven Van der Kooij en zijn collega-onderzoekers ook naar 'real-time' aansturing op basis van individuele spiermodellen en EMG-metingen. Als je al deze nieuwe ontwikkelingen met proefpersonen en patiënten wilt testen, moet het lab aan hoge veiligheidseisen voldoen om bijvoorbeeld vallen te voorkomen. Daarom is het lab ook opgezet in samenwerking met de revalidatie specialisten van Roessingh Research and Development in Enschede. Het maakt ook deel uit van het nieuwe Innovation Center for Interaction Robotics, I-Botics, van de UT en TNO.
Er zijn nog verschillende andere manieren om exo-suits en -skelet te gebruiken naast medische toepassingen, legt Van der Kooij uit: "Ze zouden gebruikt kunnen worden door bouwvakkers en werknemers in diverse industriële sectoren die veel manuele arbeid verrichten", aldus de professor. "De extra ondersteuning van een exoskelet zou voor hen echt een verschil kunnen maken. Mensen worden ouder dan vroeger, maar ons lichaam raakt echt versleten en gespannen". Wearable apparaten kunnen zelfs voor vermaak zorgen. Exo-skeletten kunnen mensen bijvoorbeeld bovennatuurlijke krachten geven. "Natuurlijk hoort dat niet bij de hoofddoelen die we willen bereiken, maar ja, een exoskelet zou je kunnen helpen om buitengewone prestaties te leveren zoals tien meter de lucht in springen", glimlacht Van der Kooij.
Onderzoek en onderwijs
"Het beste aan werken op een universiteit is dat je met jonge, energieke en enthousiaste mensen mag werken. Veel gerenommeerde wetenschappers piekten rond hun dertigste", merkt Van der Kooij op. "Uit onderzoek blijkt dat promovendi en postdocs zichzelf zien als het werkpaard van de wetenschap. Zij zijn degenen die het echte werk doen met 'bloed, zweet en tranen' en met 'hun voeten in de modder'. Dat is de manier waarop ik het liefst met hen werk in de lessen die ik geef. Ze moeten actief zijn in plaats van alleen maar de kennis te absorberen en te reproduceren die in de colleges wordt gegeven. In onze Biorobotica- en Biomechatronica-cursussen worden ze uitgedaagd om hun theoretische kennis in de praktijk te brengen, zowel individueel als in groepsverband. De professor benadrukt dat het belangrijk is dat studenten fouten kunnen maken. "Ze zullen van hen leren, vooral als het om relevante fouten gaat. Het stelt hen in staat om hun theorieën te verfijnen en correct toe te passen."
Over Herman van der Kooij
Prof. Dr. ir. Herman van der Kooij is voorzitter van de BioMechatronics groep van Universiteit Twente. Hij ontving zijn Phd met onderscheiding (cum laude) in 2000 en is hoogleraar Biomechatronica en Revalidatietechniek aan de vakgroep Biomechanica van de Universiteit Twente (0,8 fte), en de Technische Universiteit Delft (0,2fte), Nederland.
Zijn expertise en interesses liggen op het gebied van menselijk evenwicht en motorische controle, adaptatie en leren. Hij combineert experimenten met neuro-mechanische modellen. Zijn groep ontwierp verschillende revalidatie, draagbare robots, diagnostische en ondersteunende robotica. Voorbeelden zijn de looprevalidatierobot LOPES en de Mindwalker draagbare exoskelet.
Van der Kooij heeft meer dan 170 peer-reviewed publicaties op het gebied van biomechatronica en menselijke motoriek. Hij wordt regelmatig uitgenodigd als (keynote)spreker op internationale conferenties. Hij ontving verschillende prijzen, evenals de prestigieuze Nederlandse VIDI- en VICI-personeelssubsidies voor excellente onderzoekers, respectievelijk in 2001 en 2015. De professor is associate editor van IEEE TBME en IEEE Robotics and Automation Letters, lid van de technische commissie van IEEE EMBS van Biorobotics en van de adviesraad van de IEEE conferentie BIOROB, voorzitter van de IEEE BIOROB2018 conferentie, en was lid van tal van wetenschappelijke programmacommissies op het gebied van revalidatie robotica, biorobotica, en hulpmiddelen. Hij nam deel aan zeven EU-projecten en was coördinator van het Europese FP7-project Symbitron.
Momenteel leidt Van der Kooij het Nederlandse nationale programma Wearable Robotics en het Nederlandse nationale 4TU Soft Robotics programma. Hij is lid van de programmacommissie van de Nederlandse IMDI-kern op Neurocontrol, en van het NeuroSipe-programma. Bij de UT is Herman van der Kooij oprichter en hoofd van het Rehabilitatie robotica laboratorium dat aangedreven exoskeletten ontwikkelde voor de revalidatie van de bovenste en onderste ledematen. Hij is ook oprichter en hoofd van het Virtual Reality Human Performance Lab dat robotica, motion capturing en virtuele omgevingen combineert.
Persfoto's
Deze persfoto's kunnen zonder copyright restricties worden gebruikt.