Een exoskelet dat je armen extra kracht geeft, is slecht voor je rug. Amerikaanse onderzoekers ontdekten dat een commercieel verkrijgbaar exoskelet de belasting op de rug meer dan anderhalf keer verhoogt.

Read this article in English

Onderzoekers van de Ohio State University testten een exoskelet dat gebruikt wordt in de vliegtuig- en scheepsbouw om zwaar machinegereedschap te besturen. Zulke exoskeletten verminderen hierbij de belasting op bepaalde lichaamsdelen.
 

Mechanische arm

Tijdens het onderzoek voerden twaalf vrijwilligers opdrachten uit met een mechanische arm, die vast zat aan een commercieel verkrijgbaar exoskeletvest. Ze gebruikten een paar uur lang zware gereedschappen met en zonder de mechanische arm, waarbij de onderzoekers de gebruikte spierkracht in de romp en rug maten.

De zware gereedschappen waren een momentsleutel van ruim 4 kg en een slagmoersleutel van 13 kg. Zonder het exoskelet moesten de vrijwilligers hun armspieren hard laten werken om het gereedschap op en neer te bewegen; met het exoskelet was een simpele armbeweging naar boven of beneden voldoende.  
 

Rug onder druk

Het exoskelet nam dus veel belasting weg van de armspieren. De onderzoekers ontdekten echter dat de druk op de onderrug meer dan anderhalf keer groter werd, terwijl sommige spieren in de romp het zelfs twee keer zo zwaar te verduren kregen.

De vrijwilligers waren zich niet bewust van de extra druk op hun onderrug, maar ze gaven wel aan dat het exoskelet niet lekker zat.
 

De experimentele opzet bestaat uit vier situaties: licht gereedschap gebruiken zonder mechanische arm op ooghoogte (A), zwaar gereedschap gebruiken zonder mechanische arm op ongeveer heuphoogte (B), en dezelfde omstandigheden met de mechanische arm (C en D). Bron: Weston et al., Applief Ergonomics 2018.


‘Dit exoskelet is geweldig voor je armen’, zegt Gregory Knapik, onderzoeker aan de Ohio State University en co-auteur van het artikel, in een persbericht. ‘Het probleem is het gewicht van het gereedschap, de mechanische arm en van het vest dat je draagt – dat gaat allemaal naar je rug. Uiteindelijk ruil je dus alleen maar een probleem in voor een ander probleem, dat misschien zelfs erger is.’

Volgens de fabrikant van het exoskeletvest kunnen beginnende gebruikers inderdaad spierpijn krijgen. Deze spierpijn zou afnemen naarmate het exoskelet vaker wordt gedragen, en de spieren sterker worden. Dit gebeurt echter alleen als de gebruiker regelmatig uitrust. In de praktijk vinden deze rustpauzes waarschijnlijk niet vaak genoeg plaats, waardoor de spieren overbelast kunnen raken.
 

Specifiek

De wetenschappers benadrukken dat hun resultaten alleen gelden voor dit specifieke exoskelet; andere types zijn nog niet getest. Hun onderzoek geeft echter wel aan dat ontwerpers van exoskeletten rekening moeten houden met het effect van een exoskelet op het hele lichaam, en niet alleen op bepaalde delen.

Het exoskelet in dit onderzoek bevat geen aangedreven onderdelen. Actieve exoskeletten bevatten motoren die helpen bij bewegingen (lees: ‘Studententeam verbetert exoskelet’). Knapik en zijn collega’s gaan komende herfst testen wat voor effect zo’n exoskelet op de rug heeft.

Openingsfoto: een proefpersoon draagt het exoskelet. Foto: Eric Weston, Ohio State University.