De zachte, draagbare robot die je helpt je rugtas te sjouwen

Stel je eens voor dat je een magische broek hebt die ervoor zorgt dat je rugtas een stuk lichter aanvoelt. Of stel je je opa of oma voor in een broek die hen net zo kwiek laat rondwandelen als jij.

Bizar? Onwerkelijk? Binnenkort misschien niet meer. Wetenschappers van Harvard hebben namelijk een onderzoek gepubliceerd in het tijdschrift Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation waarin ze verslag doen van een project waar ze al ruim twee jaar aan werken: een exoskelet.

"Ons doel is om een draagbare robot te ontwikkelen die de vaardigheden van gezonde mensen kan vergroten, bijvoorbeeld door de hoeveelheid energie die het kost om een zware te last te dragen te verminderen," zei Conor Walsh, professor in de toegepaste technische wetenschappen en onderdeel van het onderzoeksteam, via de mail.

Het exoskelet bestaat uit een riem om het middel, twee riemen om de dijen en twee banden over de schenen. Deze onderdelen worden door middel van kabels verbonden met twee motortjes die op een rugtas geplaatst kunnen worden. Het pak activeert zichzelf op het moment dat de drager begint met lopen. Energie wordt vanuit de motors via de kabels naar de drager overgebracht, waardoor zijn of haar stappen extra kracht krijgen. De wetenschappers zien mogelijkheden voor toepassingen in het leger, de medische sector en op het gebied van recreatie.

Om de effectiviteit van het pak te testen, heeft het onderzoeksteam met sensoren en camera's de ademhaling, spierbewegingen en het loopritme van zeven gezonde vrijwilligers gemeten terwijl ze een rugtas droegen die een derde van hun eigen lichaamsgewicht woog (de motors wegen samen 6,5 kilo).

De onderzoekers hebben allereerst gemeten hoeveel energie de vrijwilligers verbruikten zonder dat het pak aanstond. Vervolgens moesten de vrijwilligers gaan lopen met een geactiveerd exoskelet. Tot slot was er ook een controletest waarbij de vrijwilligers de rugtas zonder exoskelet aan moesten dragen.

De resultaten van de tests gaven aan dat het skelet tot een gemiddelde energiebesparing van 7,3 procent leidt. Het skelet reduceerde de druk op de knieën, heupen en enkels van mensen, maar deed weinig om de beenspieren te ontlasten. Een zware rugtas dragen bleek dus inderdaad makkelijker met behulp van het skelet, maar het verschil was niet heel groot.

De wetenschappers zijn momenteel bezig met het ontwikkelen van nieuwe, verbeterde prototypes, maar Walsh gaf toe dat het lastig is om een pak te ontwerpen dat goed op het lichaam past en tegelijkertijd optimaal het lichaam ontlast.

Volgens Walsh is er nog een belangrijk obstakel dat genomen moet worden voor exoskeletten in de praktijk gebruikt kunnen worden: "Het is nog niet bekend hoe de spieren en pezen in het lichaam zich precies aanpassen aan externe hulpmiddellen als een draagbare robot. Om maximaal voordeel te halen uit dit soort technologie is er onderzoek nodig naar de precieze lichamelijk reacties erop."