Rolstoelen overbodig maken. Dat is het uiteindelijke doel van twee robotpakken die studenten van de TU Delft en onderzoekers van de Universiteit Twente ontwikkelen. Woensdag demonstreren ze hun technische vondsten in Enschede.
“Het voelde heel fijn om weer te lopen. Het was vergelijkbaar met achttien jaar geleden, voordat ik mijn ongeluk had”, zegt Sjaan Qurijns over het moment dat ze met het exoskelet March III weer stappen zette. Ze heeft een dwarslaesie en zit daarom in een rolstoel. “Het lopen met dit pak lijkt er echt op. Tegelijkertijd is het ook weer niet helemaal hetzelfde. Ik moet het bijvoorbeeld vooraf aangeven als ik een trap op wil lopen, dat gaat niet vanzelf, zoals vroeger toen ik er niet over na hoefde te denken.”
Bomvol motortjes en snoertjes
Twintig studenten van de TU Delft ontwikkelen het exoskelet. Samen met andere teams van over de hele wereld doen ze mee aan de wedstrijd Cybathlon (zie kader), waarbij ze met robotpakken mensen met een beperking willen helpen. “Tijdens onze studie zijn we vooral met de theorie bezig, maar binnen dit project bedenken we juist praktische oplossingen. Bovendien helpen we er echt mensen mee. Je maakt met techniek een verschil. Dat spreekt me aan”, zegt studente werktuigbouwkunde en international business administration Carmen Koetsier. Quirijns werkt mee om de wetenschap en techniek verder te helpen. “Zodat mensen met een dwarslaesie in de toekomst volledig onafhankelijk worden dankzij een exoskelet.”
Volgende week is in Enschede bij de Universiteit Twente een demonstratie van het Nederlandse team, waarbij Quirijns het pak March III zal laten zien. Ook Symbitron+ is dan te bewonderen, het exoskelet dat onderzoekers van de Universiteit Twente ontwikkelen. Over anderhalve maand is in de Duitse stad Düsseldorf een wedstrijd waarbij de Delftenaren en Twentenaren het tegen elkaar en buitenlandse teams opnemen.
De exoskeletten zitten bomvol met motortjes, snoertjes en computers. Zij nemen de functies van spieren, gewrichten en botten over, zodat mensen met een beperking weer lopen, de trap opgaan of over een helling wandelen. Het ultieme doel is om de rolstoel overbodig te maken, maar zover zijn de teams nog niet. Neem traplopen. Wil je dat doen, dan geef je dat via een bedieningspaneel in de kruk aan. Dat paneel lijkt wel wat een game-controller. Het pak selecteert vervolgens het bijbehorende looppatroon, zodat alle motortjes weten hoe snel ze zich precies ten opzichte van elkaar moeten bewegen. Deze informatie wordt naar de server gestuurd en die sturen alle motortjes, die in de gewrichten zitten, aan. Vervolgens loopt het pak de trap op.
Krukken
De truc zit dus in de precieze afstelling van al die afzonderlijke motortjes. Als ze alleen met zichzelf rekening houden dan wordt het chaos. Maar wanneer ze heel precies staan afgesteld en samenwerken, is het mogelijk om de juiste bewegingen te maken.
Bij iedere type beweging, zoals traplopen, hoort weer een ander patroon. Als nieuwigheid bouwden de studenten van de TU Delft een systeem in waarmee het mogelijk is om een helling op te gaan. Daarbij moet vooral de enkel worden aangestuurd. “Kijk eens naar je eigen benen. De knieën en heupen zijn groot, daar kan je makkelijk motoren in kwijt. Maar bij de enkels is dat lastiger, omdat ze klein zijn. In een klein oppervlak moet je toch een motor en een overbrenging kwijt. Het moet ook een krachtig exemplaar zijn, omdat je anders de helling niet opkomt”, legt Koetsier uit. “In de enkel werken we daarom via het zogeheten spindelconcept. We hebben de motor iets hoger geplaatst. Het zit nu boven waar normaal het bot is. De overbrenging van de motor naar de enkel gaat via het hefboomprincipe. Hierdoor besparen we ruimte en hebben we toch genoeg kracht.”
De teams van de Cybathlon werken samen met mensen die een dwarsleasie hebben. Helemaal zelfstandig lopen met het pak aan is voorlopig voor hen nog niet mogelijk. Daarom gebruiken deelnemers nog krukken. “Vooral het controlesysteem goed afstellen is heel lastig”, zegt Koetsier. “Ieder mens loopt weer anders. Stel dat een exoskelet denkt dat je meer naar voren moet lopen, maar dat vertrouwt degene die het draagt niet. Diegene gaat dan onbewust naar achteren leunen, waardoor je het controlesysteem tegenwerkt. Of waardoor het pak instabiel wordt.”
Missen
Quirijns heeft geen moeite om zich over te geven aan de techniek. Ze is niet bang dat het pak op hol slaat of in brand vliegt. “De studenten controleren aldoor de veiligheid. Ze testen het pak eerst zelf, vertellen uitgebreid wat ze gaan doen en monitoren alles tijdens trainingen. Ik heb alle vertrouwen in hen en het exoskelet.”
Na de wedstrijd in Düsseldorf gaat een nieuw studententeam met Project March aan de slag en neemt ook Quirijns afscheid van het pak. Gaat ze het exoskelet missen? “Nee, dat niet. Omdat het pak een prototype is en juist nodig is voor de verdere doorontwikkeling, kan ik er makkelijk afstand van doen. Daarnaast is de March III, ondanks alle in dagelijks leven bruikbare toevoegingen, nog geen vervanging van de rolstoel. Ik kan er niet mee reizen. Er de auto mee instappen is niet mogelijk, omdat het pak zo zwaar is en ik het niet zelf in de wagen kan doen. Iemand anders moet me dan nog steeds helpen.”
Onafhankelijk
Het dragen van een exoskelet is bij veel alledaagse handelingen nog niet echt praktisch. Als Quirijns bij haar werk koffie haalt dan kan ze niet met twee krukken in haar handen de drank naar haar werkplek brengen. “Ik werk bij de Hogeschool Utrecht op de Uithof. Regelmatig moet ik naar een ander gebouw. Met dat pak duurt het een half uur voordat ik daar ben, terwijl ik er in de rolstoel vijf minuten over doe.”
Quirijns is wel positief over de toekomst van exoskeletten. “Daarom wilde ik hier ook aan meewerken. De techniek wordt steeds beter, daar werken de studenten keihard aan. Hen ga ik wel missen. Zij zetten zich een jaar lang vrijwillig in om dit exoskelet te verbeteren, zodat mensen met een dwarslaesie in de toekomst onafhankelijker worden en dat vind ik geweldig.”
