Onderzoekers van de North Carolina State University hebben een robotprothese-enkel ontwikkeld die stabiliteit kan bieden aan mensen bij wie de onderste ledematen zijn geamputeerd. De enkel maakt gebruik van elektromyografische sensoren die op de spieren van de stomp worden geplaatst. Die sensoren brengen de signalen over van de drager met betrekking tot de beweging die men wil gaan doen. Het systeem zorgt ervoor dat er goede controle over de stahouding is.
Complexe bewegingen
Zelfs als we stilstaan maken de spieren in onze benen veel complexe en onbewuste bewegingen om het evenwicht te bewaren en rechtop te blijven staan. De nieuwe robotprothese-enkel helpt hierbij enorm en zorgt dat men goed in evenwicht kan blijven staan. Voorheen hadden mensen bij wie de onderste ledenmaten zijn geamputeerd soms moeite om controle over de (sta)houding te houden, zelfs met robotprothesen.
“Dit werk concentreerde zich op ‘houdingscontrole’, wat verrassend ingewikkeld is”, zegt Helen Huang, een van de ontwikkelaars van de nieuwe technologie. Ze legt uit dat ons lichaam zich voortdurend aanpast om stabiel te blijven staan. Als iemand bijvoorbeeld tegen ons aan botst terwijl we in de rij staan, maken onze benen een breed scala aan bewegingen waarvan we ons niet eens bewust zijn om ons rechtop te houden.
Signalen aan sensoren
De onderzoekers testten hun robotapparaat met vijf vrijwilligers die eerder een amputatie van één been onder de knie hadden ondergaan. De sensoren werden over de spieren op de plaats van de amputatie geplaatst. Wanneer een onderzoeksdeelnemer erover nadacht om het geamputeerde ledemaat te verplaatsen, werden er elektrische signalen door de restspier in het onderste ledemaat gestuurd. De sensoren pikten deze signalen op via de huid en vertalen die signalen in commando’s voor het protheseapparaat.
De deelnemers werden vervolgens onderworpen aan een vooraf afgesproken verstoring die hun evenwicht zou kunnen verstoren om te zien hoe de robotenkel hen hielp hun evenwicht te bewaren. Uit de test bleek dat de deelnemers aan de studie in staat waren hun houding tijdig te kunnen controleren en aanpassen. Voor mensen met een intact onderste ledemaat begint de houdingsstabiliteit bij de enkel.
Mensen die hun onderste ledematen hebben verloren, moeten normaal gesproken compenseren voor het gebrek aan controle over de enkel. De interactie tussen het menselijk lichaam en robotica wordt steeds natuurlijker nagebootst. Zo hebben experts in soft robotica van de Queen Mary University of London onlangs een kunstmatige spier ontwikkeld. Deze spier kan in reactie op veranderingen in spanning soepel overschakelen van een zachte naar een harde toestand.
