Zou het antwoord op mobiliteitsproblemen ooit net zo eenvoudig kunnen zijn als het aantrekken van een broek? Een onderzoeksteam onder leiding van professor Jonathan Rossiter van de Universiteit van Bristol heeft onlangs een prototype robotbroek onthuld waarvan ze hopen dat ze sommige mensen met een handicap kunnen helpen lopen zonder andere hulp.

Als ingenieur die manieren onderzoekt om mensen met dwarslaesie te helpen hun ledematen weer te bewegen, Ik ben me er terdege van bewust hoe het verlies van mobiliteit de kwaliteit van leven van een persoon kan beïnvloeden, en hoe het herstellen van die beweging kan helpen. Gezien het duizelingwekkende aantal mensen met een handicap (alleen al in het VK meer dan 6,5 miljoen mensen met mobiliteitsproblemen) en onze vergrijzende bevolking, apparaten die de mobiliteit verbeteren, kunnen een groot deel van de bevolking helpen.

Maar ondanks 50 jaar onderzoek, dit soort technologie is zelden buiten het lab geadopteerd. Dus de nieuwe ontwikkeling van robotbroeken ligt op koers om eindelijk een werkende mobiliteitstechnologie in huis te halen?

In tegenstelling tot het starre robotapparaat in de animatiefilm The Wrong Trousers van Wallace en Gromit, de nieuwe zogenaamde "Right Trousers" gebruiken zachte kunstmatige spieren om beweging te creëren, evenals het benutten van de echte spieren van de drager. Deze bootsen menselijke spieren na door een kracht te produceren door simpelweg korter te worden en aan beide uiteinden te trekken.

Door meerdere kunstmatige spieren samen te bundelen, de hulpbroek kan een gewricht zoals de knie bewegen, en help de gebruiker bij bewegingen zoals opstaan ​​uit een stoel. Omdat de kunstmatige spieren elastisch en zacht zijn, zijn ze veiliger dan traditionele motoren die worden gebruikt in stijve robotachtige exoskeletten die, hoewel krachtig, zijn stijf en ongemakkelijk.

De onderzoekers hebben verschillende ideeën naar voren gebracht om de kunstmatige spieren te verkorten en beweging te creëren. Eén ontwerp past het concept van luchtspieren aan, dit zijn in feite ballonnen die zijwaarts uitzetten en korter worden naarmate ze zich vullen met lucht.

Een ander voorgesteld ontwerp maakt gebruik van elektriciteit om een ​​kunstmatige spier te verkorten die is gemaakt van een gel die tussen twee koperplaten is geplaatst. De gel wordt aangetrokken door gebieden met een hoge elektrische spanning. Dus het creëren van twee verschillende spanningen in de platen dwingt de gel om rond een ervan te krimpen, ze dichter bij elkaar te brengen en de spier te verkorten.

Een andere technologie die in de hulpbroek is geïntegreerd, is functionele elektrische stimulatie (FES). Elektroden die in de broek zijn geweven die strategisch over de spieren zijn geplaatst, kunnen speciaal ontworpen elektrische impulsen naar het lichaam sturen om het communicatiekanaal tussen de hersenen en de spieren te kapen en de spieren direct opdracht geven om samen te trekken. Door bestaande spieren te gebruiken en de hersenen te omzeilen, de hulpbroek kan zelfs spieren aansturen die de drager zelf moeilijk kan gebruiken (bijvoorbeeld door een beroerte).

De broek kan ook gebruikers helpen die moeite hebben om lang te staan, dankzij speciaal gemaakte plastic kniebeugels die stijver worden als ze afkoelen. Door de temperatuur van de beugel te regelen, kan de knie bewegen of in positie blijven om te blijven staan ​​zonder dat de spieren veel inspanning nodig hebben (echt of kunstmatig).

Andere kenmerken zijn een automatische riem, met behulp van een mechanisme vergelijkbaar met de luchtspieren, om het aan- en uittrekken van de broek gemakkelijk en veilig te maken.

De onderzoekers stellen voor om een ​​ingebouwd elektronisch systeem te maken dat informatie ontvangt over de beweging en toestand van de drager van sensoren die in de broek zijn ingebed. en bestuurt alle systemen om bewegingen aan te passen aan de behoeften van de gebruiker. Met de elektronica kunnen gebruikers hun bewegingen regelen via bedieningselementen die direct op de broek zijn geweven. De uitdaging zal zijn om de beweging van de kunstmatige spieren en de elektrische stimulatie van de echte spieren te timen als reactie op de houding van de gebruiker.

Resterende uitdagingen

The Right Trousers is uniek in hun benadering van het samenvoegen van baanbrekend onderzoek en gevestigde technieken in een enkel prototype. Afgezien van de nieuwigheid van robotbroeken, wat het apparaat zo aantrekkelijk maakt als praktische ondersteunende technologie, is het feit dat het kan worden aangepast aan veel verschillende gebruikers. Dit wekt de hoop dat het op grote schaal kan worden toegepast waar andere eerdere ondernemingen hebben gefaald.

Echter, dit is slechts het prototype. Een werkend product is waarschijnlijk ten minste vijf jaar verwijderd en belangrijke vragen moeten worden beantwoord om in dat stadium te komen. Waar zal het alle stroom opslaan die het nodig heeft? Hoe kunnen alle systemen worden verkleind en in de broek worden ingebed, zodat ze niet omvangrijk en onhandig worden om te dragen? Kan de controller voorspellen welke actie het beste kan worden ondernomen te midden van de steeds veranderende complexiteit van echte omgevingen waarin gebruikers zullen lopen?

Weer andere technologieën hebben de potentie om de broek nog verder te verbeteren. Hersencomputer-interfaces die hersensignalen kunnen decoderen, worden nu gebruikt in systemen die verlamde mensen helpen weer te bewegen. Door de hulpbroek door gedachten te bedienen, zou het voor veel mensen weer moeiteloos kunnen gaan.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.