WAGGELEND SPEELTJE DANKT EVENWICHT AAN LOOPBEWEGING ZELF

Een raadselachtig wandelend speeltje dat rechtopstaand van een flauwe helling af kan waggelen, is eindelijk doorgrond, door onderzoekers van de Amerikaanse Cornell-universiteit. De waggelende beweging van het speeltje, gemaakt van het constructiespeelgoed Tinkertoys, geldt als een extreem simpel model van de menselijke loopbeweging. Toch stelde de passieve, door de zwaartekracht aangedreven wandelaar bewegingswetenschappers voor een raadsel sinds zij hem in 1997 uitvonden. Stilstaand valt hij meteen om, maar de loopbeweging leek hem stabiliteit te verlenen. Al wandelend kan de wandelaar zich zelfs herstellen van kleine duwtjes.

Deze zogenoemde `dynamische stabiliteit', was het vermoeden, zou een gevolg kunnen zijn van allerlei neveneffecten. Het speeltje bestaat uit niet meer dan twee benen die ten opzichte van elkaar kunnen draaien, met nog twee gewichten voor de stabiliteit. Neveneffecten, zoals wrijving met de grond of tussen de 'heupen' of het slippen van de voeten, zouden het ding stabiliteit kunnen verlenen.

Uit het Amerikaanse onderzoek, afgelopen maand gepubliceerd in Physical Review E, blijkt echter dat de stabiliteit geheel aan de loopbeweging zelf te danken is. Computerberekeningen van een geïdealiseerd model van het speeltje, dat geen wrijvingen en andere neveneffecten kende, toonden aan dat er een stabiele waggelcyclus bestaat die herstelt van kleine verstoringen: ook in virtuele uitvoering zonder neveneffecten blijft de wandelaar overeind.

Het Tinkertoy-model is een wel heel sterke vereenvoudiging van de lopende mens. Het heeft geen knieën of voetgewrichten, en daarnaast hangt de stabiliteit van de menselijke loopbeweging ook nog af van interne wrijvingen, spierkrachten, reflexen en onbewuste correcties afkomstig van de hersenen. Toch blijkt uit het onderzoek dat in ieder geval een deel van de stabiliteit van de loopbeweging aan de beweging zelf te danken kan zijn.

De menselijke loop is veel efficiënter en stabieler dan die van bestaande tweebenige robots. Een beter begrip van de loopbeweging kan bijdragen aan handigere of zuinigere robots, hopen de onderzoekers, of aan betere protheses voor mensen met loopproblemen.