Robotbenen maken rolstoelgebruikers weer mobiel

Wereldwijd gebruiken naar schatting 185 miljoen mensen elke dag een rolstoel. Voor deze mensen ontwikkelde maxon in samenwerking met Rex Bionics in Auckland (Nieuw-Zeeland) een robotisch exoskelet, Rex. De robotbenen maken alledaagse bewegingen als lopen, opstaan, omdraaien, zelfstandig zitten en trappen lopen weer mogelijk. Geïntegreerde maxon motoren zorgen voor de gelijkmatige aandrijving van de benen.

Hayden Allen, een jongeman uit Nieuw-Zeeland, zit sinds een motorongeval waarbij hij aan zijn ruggenmerg gewond raakte 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. “Ik kon niet anders dan steeds naar mijn bewegende voeten staren”, zegt Hayden over zijn eerste stappen met Rex (zie video/QR-code). Door de robotbenen kan hij zich op plekken begeven die voorheen ontoegankelijk voor hem waren. Hij kan zijn werk als mechanicus weer staand uitoefenen en 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. Zowel de moeder van Little als ook van Irving maken gebruik van een rolstoel. Beide heren 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 werd Rex Bionics geboren.

Waarom een exoskelet?

Exoskeletten worden ontwikkeld om mensen met beperkte mobiliteit te ondersteunen bij het lopen, waardoor hun kracht en uithoudingsvermogen toeneemt. Zijwaartse bewegingen, trappen lopen en het lopen op harde, vlakke oppervlakken zijn hiermee ook mogelijk. De robotbenen vervangen de rolstoel weliswaar niet volledig maar de gebruiker is nu bijvoorbeeld in staat om zijn werk ook staand uit te oefenen of om op ooghoogte met anderen te praten.  

Momenteel worden er op twee verschillende productielocaties, twee Rex-variaties ontwikkeld 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 de ontwikkeling van het zeer complexe exoskelet dat heel licht moest zijn. Het belangrijkste doel 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 skelet wordt van energie voorzien door een geïntegreerde en uitwisselbare accu en met een joystick bestuurd. Een groot voordeel van de joystickbediening is dat geen bewegings- of zenuwfuncties nodig zijn om het exoskelet te bewegen.

Tien sterke maxon 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 maxon motoren. 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 maxon motoren. De RE 40 heeft een krachtig vermogen van maar liefst 150 W en een rendement van meer dan 90 procent. De mechanisch gecommuteerde DC gelijkstroommotoren 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 maxon motoren 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. Rex is een zeer complex elektromechanisch instrument en maakt het mogelijk om binnen seconden te bewegen en te reageren dankzij de maxon motoren. De gebruiker voelt altijd een gelijkmatige beweging. Ze zorgen voor alle bewegingen van de ledematen  die zich op exact dezelfde manier bewegen als een menselijk been. Elk exoskelet bevat tien maxon motoren.