Robotisch exoskelet: voor meer levenskwaliteit.

Wereldwijd gebruiken naar schatting 185 miljoen mensen elke dag een rolstoel. Een onderneming, gevestigd in Auckland (Nieuw-Zeeland), heeft een veelbelovende robottechnologie ontwikkeld die voor mensen met beperkte mobiliteit een enorme hulp kan zijn: het robotische exoskelet van Rex Bionics. Geïntegreerde maxonmotoren zorgen voor de gelijkmatige aandrijving van de ledematen.

Hayden Allen uit Neuseeland is een van de eerste Rex-gebruikers. Copyright © 2011 Rex Bionics Ltd

1/5

Hayden Allen is een gewone jongeman uit Nieuw-Zeeland. Sinds een motorongeval, waarbij hij aan zijn ruggenmerg gewond raakte, zit hij in een rolstoel. De dokters zeiden tegen hem dat hij nooit meer zou kunnen lopen, maar dat klopte niet. Hayden is een van de eerste gebruikers van het robotische exoskelet. Toen hij zijn robotbenen voor de eerste keer probeerde, zeiden zijn vrienden tegen hem dat hij niet steeds naar zijn voeten moest kijken. “Maar ik kon niet anders dan steeds naar mijn bewegende voeten staren”, zegt Hayden over zijn eerste stappen met Rex. De robotbenen bezorgen Hayden een verbeterde kwaliteit van leven hij kan zich op plekken begeven die voordien ontoegankelijk voor hem waren. Hij kan zijn werk als mechanicus weer staand uitoefenen; zijn vrijetijdsbesteding is gevarieerder geworden.

Ongeveer negen jaar geleden kwamen de oprichters van Rex Bionics, Richard Little en Robert Irving op het idee om robotbenen te ontwikkelen. Voor de hand liggende redenen genoeg: artsen hadden bij Robert Irving multiple sclerose vastgesteld. Vroeg of laat, zegt Irving, beland ik in een rolstoel. Bovendien gebruikt zowel de moeder van Little als ook van Irving een rolstoel. Beide mannen kunnen zich daarom goed in de wereld vol met barrières voor rolstoelrijders inleven. De twee vrienden besloten om hun know-how als ingenieurs te gebruiken voor de ontwikkeling van een machine voor mensen die een rolstoel nodig hebben om zich voort te kunnen bewegen. Zo is het Nieuw-Zeelandse bedrijf geboren.

Waarom een exoskelet?

Een exoskelet wordt rond het menselijke lichaam gedragen en steunt het lichaam uitwendig. Exoskeletten worden ontwikkeld om mensen met beperkte mobiliteit te ondersteunen bij het lopen, waardoor hun kracht en uithoudingsvermogen toeneemt. Rex zorgt ervoor dat deze mensen weer kunnen staan, lopen, opstaan, zich omdraaien en zelfstandig weer kunnen gaan zitten. Zijwaartse bewegingen, trappen lopen en het lopen op harde, vlakke oppervlakkenzijn eveneens zonder problemen mogelijk. De bionische benen vervangen de rolstoel weliswaar niet volledig, maar de gebruiker is nu bijvoorbeeld in staat om zijn werk ook staand uit te oefenen ofom op ooghoogte met andere mensen te praten“We willen zoveel mogelijk mesnen in de wereld bereiken, door het toepassen van geperfectioneerde technologie en contunie verbetering van functionaliteit, vorm en usability. We verheugen ons elke dag over de emotionele reacties die we van Rex-gebruikers ontvangen; ze motiveren het complete Rex-Team”, aldus medeoprichter Richard Little.

Momenteel worden er op twee verschillende productielocaties,twee Rex-variaties ontwikkelt voor verschillende behoeftes:“Rehab Rex” is bedoeld voor het gebruik in revalidatiecentra. “Rex” is voor de privé-gebruiker ontwikkeld, die hiermee activiteiten kan uitvoeren die voorheen alleen in een rolstoel mogelijk waren. Een van de grootste uitdagingen in het ontwikkelingsproces was volgens Richard Little de ontwikkeling van het zeer complexe robotplatform dat heel licht moest zijn. Hoofdvereiste was dat de gebruiker met zijn lichamelijke beperkingen perfect met de extern gemonteerde robotbenen zou harmoniëren zodat hij zich veilig staande kon houden en bewegen.

Het exoskelet weegt 38 kilo, maar de gebruiker draagt niets van dit gewicht. Het wordt met behulp van een geïntegreerde en uitwisselbare accu in gebruik genomen. De accu werkt bij continue ingebruikname ongeveer twee uur. Rex wordt met een joystick en een controlpad bestuurd – bij andere exoskeletten vindt de besturing meestal via sensoren plaats. Een groot voordeel van de joystickbediening is dat geen bewegings- of zenuwfuncties nodig zijn om het exoskelet te bewegen. Met ongeveer 3 meter per minuut is Rex weliswaar niet bijzonder snel, maar de gebruiker kan zich buitengewoon veilig vooruit bewegen. Hij kan zich hierbij altijd staande houden, hij verliest zijn houvast niet, omdat het exoskelet – ingeschakeld en uitgeschakeld – altijd stabiel blijft. Zo kan de gebruiker ook in een drukke omgeving, bijvoorbeeld bij een concert of sportevenement staan, zonder dat hij zich zorgen hoeft te maken dat hij  omvalt. Bovendien hoeven bij de Rex geen extra ondersteunende hulpmiddelen, zoals krukken, gebruikt worden. Armen en handen van de gebruiker zijn vrij.

Tien sterke motoren voor veilige bewegingsmechanismen

Rex is een zeer complex elektromechanisch instrument. Elk exoskelet bevat duizenden precisieonderdelen inclusief ledematen, die door een netwerk van 29 micro-controllers worden gestuurd. Door de speciale ordening van de micro-controllers in Rex is het mogelijk om binnen seconden te bewegen en te reageren. De gebruiker voelt altijd een gelijkmatige beweging. Voor deze subtiele voortbeweging zorgen maxonmotoren.Ze zorgen voor alle bewegingen van de ledematen  die zich op exact dezelfde manier bewegen als een menselijk been. Elk exoskelet bevat tien DC RE 40 maxonmotoren. De RE 40 heeft een krachtig vermogen van maar liefst 150 W en een rendement van meer dan 90 procent. De mechanisch gecommuteerde DCgelijkstroommotoren blinken uit door een hoog koppel, een hoge dynamiek, een buitengewoon hoog toerentalbereik en een lange levensduur. De kern van de motor is de wereldwijd gepatenteerde ijzerloze rotor, waarbij het uitblijven van restkoppel gegarandeerd is. Rex Bionics heeft zeer bewust voor de kwaliteit van maxonmotoren gekozen, omdat de Rex een zeer sensibel medisch product is en de menselijke veiligheid de hoogste prioriteit heeft.

De grootste uitdaging bestond uit het onderbrengen van kwaliteit, grootte en vermogen in een motor. Momenteel wordt Rex door ongeveer 18 personen in Nieuw-Zeeland gebruikt en dit aantal groeit maandelijks. Ook zij kunnen dan net als Mitch Brogan zeggen: “Mijn wangen deden pijn van de permanente grijns die ik op mijn gezicht had, ik wist dat mijn leven voor altijd was veranderd.”