Van dwarslaesiepatiënten die weer rechtop kunnen lopen tot stukadoors die minder moe worden van bovenhands werken: exoskeletten zijn steeds vaker een handig hulpmiddel.

Alsof je een zwemvest aan hebt. Zo voelt het de eerste paar minuten na het aantrekken van Skelex. Het in Nederland ontworpen exoskelet weegt bijna niets, maar zelfs als ik recht vooruit kijk, zie ik nog de steunbeugels van koolstofvezel die over mijn schouders uitsteken. Als ik sta, hangen mijn armen normaal langs mijn lichaam. Maar zodra ik mijn armen omhoog doe, voel ik direct hoe twee beugels ze in de lucht houden. Ze zweven bijna gewichtloos, alsof ze in het water drijven.

 

Lichter

‘Dit exoskelet vangt met name het gewicht van je armen op. Zo wordt boven je macht werken een stuk minder zwaar’, vertelt Michiel de Looze, bijzonder hoogleraar productie-ergonomie aan de Vrije Universiteit. Bij TNO doet hij sinds 2012 onderzoek naar manieren waarop exoskeletten fysiek werk lichter kunnen maken.

De Looze: ‘We hebben begin dit jaar met dit pak een praktijktest gedaan met stukadoors. In onze metingen zagen we dat ze tijdens het dragen van het exoskelet 30 tot 40 procent minder spieractiviteit hadden in hun armen. En niet onbelangrijk: de stukadoors gaven zelf ook aan dat ze minder moe werden.’

 

Bij stuken hebben de spieren voor het optillen van de arm de meeste baat van het exoskelet. Foto: Eric de Vries/TNO

 

Full body-pakken

Exoskeletten zijn al sinds de jaren zestig in ontwikkeling, maar pas sinds vijf jaar zijn ze daadwerkelijk praktisch genoeg om de weg naar de werkplaats te vinden. ‘De focus heeft heel lang gelegen op het ontwikkelen van full body suits, exoskeletten die bij alle activiteiten kunnen helpen en die dus ook alles moeten kunnen’, licht De Looze toe. ‘Toen ik acht jaar geleden met mijn onder zoek begon, was dat nog steeds zo. Maar zulke full body- exoskeletten zijn log, zwaar en langzaam. En dus ongeschikt voor de praktijk.’

Sinds een paar jaar ziet De Looze steeds meer startups die exoskeletten ontwikkelen toegespitst op één taak. Zo maken de pakken van ShoulderX en Skelex bovenhands werken lichter, bieden V-22 en het Nederlandse Laevo extra steun in de rug bij het tillen en helpen Ekso Works en Fortis hun drager zware gereedschappen vast te houden.

 

Botten en pezen

De exoskeletten die nu worden ontwikkeld, zijn grofweg op te delen in twee categorieën: actieve en passieve pakken. De eerste variant maakt gebruikt van elektrische motoren om de onderdelen van het pak te laten bewegen. Bij passieve exoskeletten gebruikt de drager daarvoor zijn eigen lichaam.

‘Ons passieve pak werkt volgens hetzelfde mechanisme als het menselijk lichaam’, verduidelijkt Skelex-bedenker Guarav Genani. ‘De metalen constructie kun je vergelijken met je botten: die bieden stevigheid. De beugels van koolstofvezel zijn als je spieren: ze zijn flexibel, maar sterk. En om het pak te laten bewegen gebruiken we speciale veren die we zelf hebben ontwikkeld. Die veren doen dienst als pezen. Ze slaan energie op, en laten die weer los.’

De veren die Genani noemt, doen volgens de productontwerper ongeveer hetzelfde als de gasveren die ervoor zorgen dat de laadklep van een auto makkelijk omhoog gaat en open blijft staan. Open je de laadklep, dan perst een zuiger stikstofgas samen in een cilinder. De gasveer spant aan en houdt de klep op zijn plek. ‘In plaats van een laadklep, houdt Skelex je armen omhoog. Wij gebruiken alleen andere veren die efficiënter en compacter zijn.’

 

Superkrachten

Bij passieve exoskeletten zijn de bewegingen van de mens leidend, benadrukt zowel Genani als De Looze. Als ik, gehesen in het Skelex-pak, mijn armen niet beweeg, gaan ze niet op magische wijze als vanzelf omhoog. Er is ook geen knop die ik kan indrukken die me plots supersterk maakt. Van dat beeld wil Genani sowieso graag af. Films en tv-series hebben bij een deel van de kijkers de indruk gewekt dat exoskeletten superkrachten geven, terwijl ze in de meeste gevallen vooral zijn bedoeld als ondersteuning.

‘Je wordt niet plots als Iron Man’, aldus Genani. ‘Maar je werk doen wordt wel lichter. Ons systeem kan naast het gewicht van je armen circa acht kilogram dragen. Een stuk gereedschap voelt dan gewichtloos. Maar je tilt er geen ander persoon mee boven je hoofd.’

 

MEER LEZEN OVER EXOSKELETTEN?

Het volledige verhaal vindt u in het decembernummer van De Ingenieur.  Koop de digitale versie voor € 7,50, of neem - met een flinke korting van 25 % - een digitaal jaarabonnement van twaalf nummers voor € 69,-.

•     Ik koop het digitale novembernummer voor € 7,50 
•     Ik neem een digitaal abonnement voor € 69,- 

 

Beeld: Het exoskelet Skelex maakt boven je macht werken een stuk minder zwaar. Foto: Atelier van Berlo