Verder lopen met een zacht robotpak

In een magazijn loodzware dozen toch eenvoudig optillen. Of extra lange afstanden kunnen lopen. Dat is mogelijk met exoskeletten, een soort robotpakken. Met motortjes, kabeltjes en slimme rekenprogramma’s maken ze het mogelijk dat mensen welhaast een soort superkrachten krijgen. Wereldwijd worden er al meerdere exemplaren van ontwikkeld.

Langere afstanden afleggen

De meeste varianten bevatten veel harde onderdelen en dat maakt ze ook onhandig. Het woord exoskelet zegt het immers al: je trekt een extra, stevig skelet aan. Maar het liefste wil je natuurlijk zachte onderdelen om je lijf, die comfortabel zitten en waarbij je niet merkt en ziet dat iemand iets extra’s draagt. Daarom werken wetenschappers ook aan zachte robotpakken, die verwerkt zitten in kledingstukken. Dat het mogelijk is om dit te maken, laten wetenschappers van Harvard nu al zien. “Ons robotpak trek je aan als een broek. Het bevat veel minder harde onderdelen dan andere exoskeletten. Daardoor is het pak ook lichter”, aldus onderzoeker Sangjun Lee van het Wyss insitute of biologically inspired engineering van Harvard (Verenigde Staten).

De wetenschappers toonden aan dat je veertien procent efficiënter loopt met hun robotpak, dan wanneer je gewoon wandelt. Daardoor is het mogelijk om langere afstanden af te leggen. Dit werd onlangs vastgesteld tijdens een test met militairen, die zo’n twintig kilometer liepen.

Rollade-effect

Het pakt levert extra kracht bij de heupen en de enkels. “Want deze lichaamsdelen zijn verantwoordelijk voor de meeste energie die in het lopen en de voorwaartse beweging wordt gestoken”, legt Lee uit. De wetenschappers plaatsten de motortjes niet bij de heupen en enkels zelf, want daar zouden ze zwaar zijn en in de weg zitten. In plaats daarvan draag je de hardware in een soort riem op de onderrug. Dit deel is via kabels, die in een broek zijn verwerkt, verbonden met de heup en knieën.

“De motortjes sturen de kabels aan en leveren zo extra energie. We meten bovendien voortdurend hoeveel kracht er wordt geleverd door het lichaam en het pak past zich daar op aan. Daardoor levert het precies op het juiste moment bij een stap kracht”, aldus Lee.

Het is een knappe uitvinding, zegt Edwin van Asseldonk van de Universiteit Twente desgevraagd. Hij werkt zelf aan exoskeletten en is niet betrokken bij het onderzoek van Harvard. “Er worden best grote krachten overgebracht van de motortjes naar de heup en enkel. Normaal zorgt dat ervoor dat de kabels continu aan het menselijk lichaam vastzitten. Wij noemen dat gekscherend weleens het rollade-effect, doordat de kabels dan in de huid drukken. Dat geeft je een goed idee van hoe het mis kan gaan. De onderzoekers van Harvard hebben de kabels zo in een broek verwerkt dat ze niet alle kanten opgaan. Dat is indrukwekkend. De naaimachine heeft daar een prominente plek in het lab.”

Revalideren

De motortjes naar de onderrug verplaatsen vindt Van Asseldonk slim. “Bij veel exoskeletten zitten ze vaak bij de knie, heup en enkel. Maar dat is toch extra gewicht op die plekken. Als je bijvoorbeeld boodschappen meeneemt dan is het ook eenvoudiger om ze in een rugzak te dragen, dus dat is een goed idee. We hangen immers ook geen zak aardappelen aan onze knie omdat we het dan makkelijk kunnen vervoeren.”

De vinding wordt gefinancierd door Darpa, het instituut van het Amerikaanse ministerie van defensie om medische technologie te ontwikkelen. Daarom was het ook geen verrassing dat soldaten de vinding testten. Maar er zijn ook andere toepassingen mogelijk. Lee wijst erop dat ze ook bezig zijn om het pak geschikt te maken voor mensen die revalideren en (opnieuw) leren lopen. Van Asseldonk werkt daar met collega’s in Enschede ook aan, maar dan met een andere aanpak. Ze ontwikkelen een exoskelet voor mensen met een dwarsleasie.

De Harvard-wetenschappers ontwikkelen het exopak de komende tijd nog verder. Volgens hen kan het namelijk nog gebruiksvriendelijker worden. Bovendien loopt niet iedereen op dezelfde manier en valt in de persoonlijke afstemming dus nog winst te behalen. Waar je op loopt speelt ook nog een rol. Je beweegt anders op stoeptegels dan op gras of modder. Uiteindelijk zal het pak vrijwel onzichtbaar zijn te gebruiken.