27/12/2016
Door Ad Spijkers
Wereldwijd brengen heel wat mensen hun dag door in een rolstoel. Een nieuw soort exoskelet kan hen binnenkort op de been helpen en hellingen tot 7° laten nemen.
Met de Servus RGS heeft Ortho-Systems in 2012 een veelbelovend alternatief voor de rolstoel op de markt gebracht. Het omgekeerde exoskelet uit riemen, steunbenen en voeteenheden maakt het dwarslaesiepatiënten mogelijk om gecontroleerd op pad te gaan.
Bepalend daarvoor is een gewricht voor bekkenrotatie in de heupriem. Zodra de patiënt zijn gewicht naar één kant verplaatst, activeert het gewricht een hefboommechanisme en kiept het tegenoverliggende been naar voren. Op deze manier kan de patiënt 'omgekeerd' stap voor stap bewegen. Omdat het systeem geheel mechanisch werkt, bepaalt de drager zelf snelheid en soort beweging.
Het Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) heeft het frame van Ortho-Systems uitgebreid met een aanpassing, waarmee patiënten niet alleen kunnen lopen maar ook hellingen tot 7° kunnen overwinnen.
Helling op
De Servus RGS is echter alleen op vlak terrein te gebruiken. Zodra de drager een helling betreedt, dreigt hij om te vallen. Doel van het project met het Fraunhofer IPA was, met een hulpmiddel helling tot 7° te overwinnen. Dit is in Duitsland de norm voor toegang zonder hindernissen. Daartoe moest het projectteam een aanpassing ontwikkelen, die het mogelijk maakt deze hellingen veilig te nemen. De uitbreiding Servus RGS Adapt moest bovendien betaalbaar zijn.
Bij hun aanpassingen rustten de wetenschappers de voeteenheden van het loopskelet uit met sensoren, actuatoren en een derde grondplaat. Bij de sensoren combineerden ze een IMU (Inertial Measurement Unit) met afstandssensoren. Voor laatstgenoemde gebruikten ze infrarood- en ultrasone sensoren, die er voor zorgen dat de eenheid de helling van de ondergrond ook bij ongunstige lichtomstandigheden veilig bepaalt. Een eigen daarvoor algoritme bepaalt de hellingshoek en berekent hoe deze kan worden gecompenseerd.
Als actuatoren fungeren twee motorreductoren met een speciaal door Ortho-Systems ontwikkeld cardangewricht. De cardanconstructie is zelfremmend waardoor de voeteenheid in de standfase is te fixeren. Tijdens de bewegingsfase wordt het steunbeen via de motoren aan de ondergrond aangepast.
Op deze manier kan het exoskelet hellingen tot 7° overwinnen. Patiënten zijn dus in staat zich in alle omgevingen zonder hindernissen volgens de Duitse norm voort te bewegen. Het prototype van het uitgebreide systeem weegt 22 kg en kost circa 28 000 euro. Daarmee is het geschikt voor veel patiënten en betaalbaar voor verzekeringen (foto: Fraunhofer IPA, Rainer Bez).
Ontwikkeling gaat door
Bij series van testen in het laboratorium, op de gang en in de buitenlucht konden de wetenschappers bewijzen, dat hun aanpassing werkt. Het gaat er nu om de dynamiek te verbeteren. Deze is volgens de onderzoekers met 0,15 m/s (0,54 km/) ronduit langzaam, maar is nog te verhogen. Verder moet de Servus RGS Adapt met enkele functionaliteiten worden uitgebreid, bijvoorbeeld zelfstandig opstaan en gaan zitten. Een vervolgproject hiertoe met Ortho-Systems is al gepland.
Onderstaand filmpje beschrift de ontwikkeling en werking van de Servus RGS Adapt.