Het exoskelet kan de hindernisbaan op

Biomechanica Exoskeletten laten mensen met een dwarslaesie weer lopen. In de harde praktijk voldoen ze nog niet, maar wedstrijden zijn mogelijk.

Auteur Dorine Schenk probeert vooruit te komen in een exoskelet van de Universiteit Twente. Foto Eric Brinkhorst

De banden worden stevig aangesnoerd om benen en heupen, de rugzak met de batterij en computer gaat om de schouders. Dan sta ik met moeite op. Het exoskelet van de Universiteit Twente (UT) dat om mijn lichaam zit, voelt zwaar en stug. Als ik probeer een stap naar voren te zetten, beweegt de starre constructie verrassend soepel mee. De motoren staan niet aan, maar ik voel hoe de scharnieren meebewegen met mijn knie- en heupbewegingen.

In het nieuwe Wearable Robotics Lab van de UT laat technicus Victor Sluiter zien hoe het exoskelet, dat ze ontwikkelen met de TU Delft, werkt. Dit pak is bedoeld voor mensen met een dwarslaesie die zelf hun benen helemaal niet, of gedeeltelijk niet kunnen aansturen. Een exoskelet is een soort robotpak met motoren bij de heupen, knieën en soms ook bij de enkels. De motoren bootsen een loopbeweging na doordat ze aangestuurd worden door een computer die in het pak verwerkt is of op de rug gedragen wordt.

Door zich in het pak te wurmen kunnen dwarslaesiepatiënten weer rechtop staan en lopen. „En als ze regelmatig een exoskelet dragen, blijken ze minder darmklachten en pijn te hebben”, vertelt hoogleraar Herman van der Kooij, die het Twentse lab leidt.

Cybathlon

Er bestaan al commercieel verkrijgbare exoskeletten. Die zijn erg duur en kunnen weinig. Ze sturen alleen de heupen en knieën aan. Je kunt er alleen mee over een vlakke ondergrond lopen en je hebt krukken nodig om je evenwicht te bewaren.

Voordat iedereen met een dwarslaesie nu meteen het UT-team belt: dit exoskelet is nog niet klaar voor gebruik in het dagelijks leven. Aan de aansturing wordt nog gewerkt. Daardoor konden de motoren tijdens mijn bezoek ook niet aangestuurd worden. Lopen met het dertig kilo zware pak deed ik noodgedwongen met mijn eigen spierkracht.

Om verdere ontwikkeling te stimuleren zijn er wedstrijden tussen elkaar beconcurrerende exoskeletteams. De eerste Cybathlon werd georganiseerd in 2016. Het TU Delft-UT-team wil aan de volgende Cybathlon, in 2020 in Zürich, meedoen.

Tijdens de exoskeletwedstrijd moeten de deelnemers zo snel mogelijk, zonder hulp, een parcours met obstakels – een trap, een helling, een deur, slalommen – afleggen. In het Twentse lab staat de trap al klaar. Binnenkort komt de helling. Ik waag me er niet aan.

De hindernisbaan waarop concurrerende exoskeletontwerpers hun wedstrijden houden heeft negen onderdelen.

„De atleten die meedoen moeten een totale laesie hebben waardoor ze hun benen niet kunnen bewegen”, vertelt Van der Kooij. In 2016 bleek het parcours een behoorlijke uitdaging. Het lukte niemand om in tien minuten over alle obstakels te komen. De atleten liepen bovendien met krukken om hun evenwicht te bewaren en het begeleidingsteam liep mee. In de finale bleek dit geen overbodige luxe, want een van de atleten viel en moest overeind worden geholpen.

Traplopen

Een val opvangen kan een exoskelet nog niet. Het pak maakt voorgeprogrammeerde stappen. Daardoor zijn alle stappen hetzelfde en is er weinig ruimte voor onverwachte bewegingen. Om te schakelen van rechtdoorlopen naar traplopen moet het pak aangestuurd worden, via een horloge of een afstandsbediening in de krukken.

„Dat gaat prima op een vlakke ondergrond, maar bij onregelmatigheden zijn mensen nog redelijk hulpeloos in zo’n pak”, zegt Van der Kooij. De UT probeert een computermodel te maken dat gebaseerd is op een natuurlijker manier van lopen. Dat gebeurt door het zenuwstelsel en spiereigenschappen na te bootsen. „Wij zijn de eersten die de bewegingen op die manier proberen aan te sturen.”

Heupmotor

Ook de hardware van het Twentse exoskelet is uniek. Hij ‘bedient’ ook de enkel en de heupmotor kan opzijbewegen. Hiermee kan het exoskelet je opvangen als je uit evenwicht raakt. „Probeer maar eens een stap opzij te zetten”, moedigt Sluiter mij aan. En inderdaad, de starre scharnieren bewegen makkelijk opzij.

Als het pak uit is, sta ik te trillen op mijn benen. „Leren lopen met dit soort pakken is zwaar”, zegt Sluiter. „Pas na enkele weken training kun je erin rondlopen.” Maar voor iemand die aan een rolstoel gekluisterd is, kan het een wereld van verschil zijn. En dankzij de Cybathlon is ook een carrière als atleet mogelijk.