Hardiman: ís werelds eerste exoskelet

In de samenwerking tussen mens en machine is er geen technologie die meer tot de verbeelding spreekt dan die van de actieve exoskeletten. Die zouden in staat moeten zijn om de mens meer kracht en uithoudingsvermogen te geven. De eerste poging om een dergelijke machine te bouwen wordt toegeschreven aan General Electric dat in 1965 Hardiman tot leven bracht.

Toen Marvel Comics in 1963 de befaamde Iron Man lanceerde voerde het Amerikaanse leger al een paar jaar onderzoek naar de mogelijkheid om een soort draagbare robot te bouwen die soldaten meer kracht en snelheid moest geven. De eerste poging om zo een actief exoskelet ook echt te bouwen werd een paar jaar later ondernomen door General Electric.

Hardiman Ė zo heette het ding Ė was bedoeld om de kracht van de drager met een factor 25 te verhogen. Al snel bleek echter vooral het doseren van die kracht een grote uitdaging te zijn. De machine had nood aan krachtopnemers en geavanceerde regelkringen om niet alles wat hij vastkreeg kapot te knijpen.

Hoewel het bedrijf heel wat leerde over het onderzoek naar force-feedback werd het project eind 1971 toch opgedoekt omdat de robot haast onbeheersbaar leek en dus een veiligheidsrisico kon vormen voor iedereen die ermee aan de slag zou gaan. Een rapport dat bewaard bleef uit die tijd spreekt over ongecontroleerde en zelfs ďgewelddadigeĒ bewegingen.

30 scharnierpunten

Deze geschiedenisles is interessant want de meeste problemen die Hardiman toen plaagden, spelen vandaag nog steeds bij de ontwikkeling van actieve exoskeletten.

Force-feedback is uiteraard een principe dat vandaag terug te vinden is in heel wat toepassingen, maar het blijft een uitdaging voor een actief exoskelet om de intenties van de drager juist in te schatten. Als de machine voelt dat de drager zijn voet opheft kan de machine er wel van uitgaan dat de drager een stap voorwaarts wil zetten, maar het is uiteraard niet de bedoeling dat zoín exoskelet met zijn drager op wandel gaat, in plaats van omgekeerd. Het systeem moet dus het onderscheid zien te maken tussen een bewuste intentie en een onbedoelde tegenwerking en daar gepast, en vooral ook heel snel, op reageren.

Een tweede uitdaging die vandaag nog bestaat is dat de menselijke bewegingen Ė vooral dan aan de schouders en de knieŽn Ė zeer complex zijn. Hardiman had destijds al 30 scharnierpunten maar dat is op zich onvoldoende om de robot mooi te laten aansluiten bij wat de drager doet. Bij onze knieŽn is het bijvoorbeeld zo dat het centrum van de rotatie verschuift tijdens het plooien en strekken Ė een fenomeen dat zeer moeilijk in een exoskelet overgenomen kan worden. Daardoor krijgt de drager ook vrij snel het gevoel dat zo een ding niet helemaal meewerkt.

Derde probleem bij Hardiman was dat de machine heel zwaar was Ė bijna 700 kg. Met moderne materialen is het vandaag uiteraard mogelijk om veel beter te doen maar toch blijft het gewicht een van de cruciale factoren in de zoektocht naar comfortabele exoskeletten. Een voor de hand liggende oplossing is om zo een exoskelet te laten steunen op de grond, maar er is vandaag nog geen oplossing gevonden om dat op een min of meer natuurlijke manier te laten samengaan met vrije bewegingen.

De enige sector waar actieve exoskeletten vandaag wel met succes worden ingezet is in revalidatie waar het gebruik van de machines mensen met een handicap of verwondingen in staat kan stellen om opnieuw te lopen. In dat soort toepassing overtreft die overwinning al snel het mogelijke discomfort dat bij actieve exoskeletten nog steeds onvermijdelijk is.

© Productivity.be


Feel free to share


Productivity.be

is een publicatie van
Redactiebureau ConScript

Contact

Erwin Vanvuchelen
+32 (0)475 64 99 34
erwin@conscript.be
erwinvanvuchelen