Dit exoskelet verbetert het inefficiënte menselijke lopen met springveren

​Robotische exoskeletten kunnen zouden ons op een dag veel sterker en sneller kunnen maken. Maar als je niet met de energiebenodigdheden en technische complicaties wil dealen, dan kan je deze veer-aangedreven exoskelet gebruiken om hetzelfde effect te bereiken.

Onderzoekers van Carnegie Mellon University, dezelfde groep die Uber hielp met de ontwikkeling van autonome voertuigen, waren gefrustreerd met het lompe design en de energie-onzuinigheid van de gemotoriseerde skeletten. Om de voordelen van zo'n dergelijke prothese een extra impuls te geven, hadden ze iets veel lichters nodig. Dus ze lieten zich inspireren door de menselijke kuit, en bouwden een exoskelet dat springveren gebruikt in plaats van motoren.

"Recente ultrageluidstudies laten dat de kuiten tijdens het lopen meer als schakel fungeren dan als motor op zich," zegt Steve Collins, de hoofdauteur van het paper. "Je zou kunnen zeggen dat op de natuur geïnspireerde oplossingen vaak ook de meest elegante oplossingen zijn."

Als je een gecompliceerde reeks motoren gebruikt om je lopen te ondersteunen, dan voeg je in principe een externe energiebron toe aan handelingen die je lichaam normaal gesproken zelf doet. Om lopen makkelijker te maken, zonder een externe energiebron te gebruiken, moet je lopen an sich efficiënter maken. Dat is niet makkelijk, aangezien mensen al lange tijd lopen, en we zijn er over het algemeen best wel goed in.

Het exoskelet van de onderzoekers bereikt de verbeteringen door last van de kuiten over te nemen. Het kost energie om je vooruit te bewegen, maar je wordt aangedreven door een simpele springveer constructie. De veer wordt strak gehouden als de voet op de grond is, en wordt slap als de voet in de lucht is, waardoor de beweging een extra impuls krijgt.

Volgens de onderzoekers resulteert hun exoskelet in 7 procent reductie in energieverbruik van de gebruiker. Dit staat ongeveer gelijk aan een 4 kilo zware rugzak afdoen.

"Dit zou een groot verschil kunnen maken voor mensen die veel moeten lopen voor hun beroep, zoals verpleegsters of soldaten. Maar het zou ook het relevant kunnen zijn voor mensen die een beperking hebben," aldus Collins. "We moeten natuurlijk nog wel wat werk verrichten voordat het product bruikbaar is."

Volgens Collins werken hij en zijn team ook aan een systeem dat gehandicapte mensen met springveren kan gaan ondersteunen, en ook aan apparaten die knieën en heupen zullen gaan ondersteunen.

Terwijl sci-fi avonturen bol staan met robots en jetpacks, zijn mechanische exoskeletten die je een marathon laten rennen of een auto omver laten werpen nog ver te zoeken. En dat terwijl met springveer ondersteunde systemen een effectieve, haalbare en simpele techniek zijn.