BruBotics @ KUKA Innovation Award

BruBotics nominated for KUKA Innovation Award with a rehabilitation robot that can feel the patient

A robot that can feel what a therapist feels when treating a patient, that can adjust the intensity of rehabilitation exercises at any time according to the patient's abilities and needs, and that can thus go on for hours without getting tired: it seems like fiction, and yet researchers from the Vrije Universiteit Brussel and imec have now finished a prototype that unites all these skills in one robot. With their prototype, the VUB and imec graduates of the Brubotics research cluster are among the five finalists for the important KUKA Innovation Award at the Medica Fair in German Dusseldorf.

"In rehabilitation after an accident or stroke, it is very important to train the patient as quickly and as much as possible on certain movements," said Kevin Langlois, postdoctoral researcher at Brubotics. "Especially in stroke, where certain neuronal pathways are interrupted, such intensive and prolonged training is appropriate so that the brain can make other neuronal connections to re-learn those movements."

Usually that training is the work of a therapist, who practices as much as possible with the patient. The therapist perfectly senses the degree to which the patient needs support with his exercises. Unfortunately, those therapists' time is usually limited, so patients actually get too little exercise and rehabilitation doesn't go as well as it could.

"Our robot can partly replace that therapist's support," said Joris De Winter , who is collaborating on the project as a doctoral student. "It has an ingenious cuff, the part that attaches around the patient's leg or arm, which can reproduce all the senses in a therapist's hand and therefore can also sense how strongly the patient is cooperating during exercise. We use artificial intelligence to steer the robot and adjust the level of assistance. Our robotic arm is also strong enough to operate both lower and upper limbs, which is also new, and it can perform very complex and functional tasks for longer than a therapist."

In the meantime, the robot has already been tested and appears to be receiving high praise from therapists at the rehabilitation center at the UZ Brussel, who can start using it after just an hour's training. "The feedback we gathered that way was very useful," Langlois says. "We use it to continuously improve our prototype. The goal is to have a robot ready to be commercialized in five to seven years."

Nederlands

Een robot die kan voelen wat een therapeut voelt als hij een patiënt behandelt, die de intensiteit van de revalidatie-oefeningen op elk moment kan aanpassen aan de mogelijkheden en behoeften van de patiënt en die zo urenlang kan doorgaan zonder moe te worden: het lijkt fictie en toch hebben onderzoekers van de Vrije Universiteit Brussel en imec nu een prototype klaar dat al die skills in één robot verenigt. Met hun prototype zijn de VUB’ers van de onderzoekscluster Brubotics bij de vijf finalisten voor de belangrijke KUKA Innovation Award op de Medica Beurs in Duitse Dusseldorf.

“Bij revalidatie na een ongeval of een beroerte is het erg belangrijk dat de patiënt zo snel mogelijk en zo veel mogelijk getraind wordt op bepaalde bewegingen”, zegt Kevin Langlois, postdoctoraal onderzoeker bij Brubotics. “Zeker bij een beroerte, waar bepaalde neuronenbanen onderbroken zijn, is zo’n intensieve en langdurige training aangewezen, zodat het brein andere neuronenverbindingen kan leggen om die bewegingen weer aan te leren.”

Doorgaans is die training het werk van een therapeut, die samen met de patiënt zoveel mogelijk oefent. De therapeut voelt perfect aan in welke mate de patiënt steun nodig heeft bij zijn oefeningen. Helaas is de tijd van die therapeuten meestal beperkt, waardoor patiënten eigenlijk te weinig kunnen trainen en de revalidatie minder goed verloopt dan mogelijk is.

“Onze robot kan die therapeut voor een deel vervangen ondersteunen”, zegt Joris De Winter , die als doctoraatstudent meewerkt aan het project. “Hij heeft een ingenieuze manchete, het deel dat rond het been of de arm van de patiënt bevestigd wordt, die alle zintuigen in de hand van een therapeut kan reproduceren en die daardoor ook kan voelen hoe sterk de patiënt meewerkt tijdens de oefening. We gebruiken artificiële intelligentie om de robot te stureen het assistentieniveau aan te passen. Onze robotarm is bovendien sterk genoeg om zowel de onderste als de bovenste ledematen te bedienen, wat ook nieuw is en hij kan langer dan een therapeut erg complexe en functionele taken uitvoeren.”

De robot is intussen al getest en blijkt veel lof te oogsten bij therapeuten van het revalidatiecentrum in het UZ Brussel, die er na een opeleiding van een uur al mee aan de slag kunnen. “De feedback die we op die manier verzamelden was erg nuttig”, zegt Langlois. “We gebruiken die om ons prototype continu te verbeteren. Het doel is om op een termijn van vijf tot zeven jaar een robot te hebben die klaar is om te worden gecommercialiseerd.”

Woensdag wordt uit de vijf finalisten van de KUKA Innovation Award een winnaar gekozen.

De KUKA Innovation Award staat dit jaar in het teken van geneeskunde en gezondheidszorg.

Kevin Langlois postdoctoraal FWO onderzoeker, kevin.langlois@vub.be, +32492691234 Joris De Winter doctoraatsonderzoeker, joris.de.winter@vub.be, +32496220204