Download het artikel in 
ENGINEERINGNET.BE - «Vandaag hebben we in het lab een pre-prototype dat over zes maanden een prototype wordt. Tegen 2018 hebben we een exoskelet voor het bovenlichaam, met arm- en handassistentie», claimt business development manager Michel D’havé.
De uiteindelijke bedoeling is een exoskelet voor het gehele lichaam, inclusief de benen, die vooral ouderen actief en mobiel kan houden. De opzet van het EU-project is een vermarktbaar product.
«De markt voor exo-skeletten kan alleen maar groeien», zegt Michel D’havé die wijst naar de verouderende bevolking en het belang dat die aan mobiliteit hecht. Een exoskelet moet aan een aantal criteria voldoen. Het moet draagbaar zijn, veilig en betrouwbaar, m.a.w. de gebruiker moet in controle blijven. Het toestel moet tegelijk lichtgewicht en sterk, maar ook in soepele materialen uitgevoerd zijn.
Biomechanisch moet het ontwerp optimaal zijn - vloeiende bewegingen bieden met de nodige vrijheidsgraden - maar ook moet het exoskelet de gebruiker de nodige extra kracht bezorgen om een beweging of handeling te kunnen uitvoeren die daarzonder niet meer mogelijk is. De aansturing moet een eenvoudige, intuïtieve gebruiksinterface hebben zodat er naderhand geen programmeur meer aan te pas komt. En dat alles moet tegen een aanvaardbare prijs.
«We denken dat het exoskelet voor het onderlichaam niet duurder mag zijn dan een elektrische rolstoel», poneert D’havé. «Reken 5.000 à 10.000 euro». Dat is een fractie van het prijskaartje van de huidige assistieve robots.
Drie delen
De AXO-Suit bestaat uit drie delen: bovenlichaam, inclusief de hand, onderlichaam en de combinatie van beide. Toepassingen voor dit exo-skelet: stappen, zich verplaatsen, iets beet pakken, duwen, trekken, vasthouden, manipuleren, dragen,... Van zitten naar staan in één beweging, zonder vallen.
Dat laatste vergt echter een ruggengraat. De huidige versie komt met een ‘passieve’ ruggengraat. Later volgt er een actieve ruggengraat. De uitdaging bestaat er in die te connecteren zodat hij steun verleent zonder dat de gebruiker immobiel wordt. «Autonoom wandelende rehabilitatie-robots zijn nog niet beschikbaar», zegt D’havé. De Ekso suit van het Amerikaanse Ekso Bionics, het vroegere Berkeley Bionics, komt heel erg dicht in de buurt. Maar de kostprijs bedraagt zo’n 100.000 euro en de gebruiker heeft momenteel nog krukken nodig.
De mobiliteit van de arm hangt af van het schoudergewricht en de elleboog. De elleboog beweegt slechts in één vlak. De schouder heeft vijf vrijheidsgraden waarvan er twee actief gemotoriseerd zullen zijn en drie passief en enkel scharnieren. «We hebben een oplossing voor de schouder maar vandaag kan ik daar niks meer over zeggen», aldus D’havé die wijst naar het lopende patentproces.
Heel wat technologie die het project zal integreren komt uit de academische wereld. Andere, zoals de Zweedse Bioservo-handschoen, zijn reeds goed afgedekt.
Europees project
AXO-Suit is een Europees AAL-project (Active and Assisted Living) waaraan, naast COMmeto, ook andere Europese partners met een budget van bijna 3 miljoen euro drie jaar werken.
Het project telt meerdere Scandinavische partners waaronder de Zweedse Gävle universiteit en de hulpmiddelencentrale Hjälpmedelsteknik, maar ook Bioservo, dat zijn actieve handschoen zal integreren in het exo-skelet. Verder de Deense universiteit van Aalborg - dat het bovenlichaam van het exoskelet ontwikkelt - en Welldana (hulpmiddelencentrale), het Ierse MTD Precision Engineering (onderdelenfabricage en CAD) en de universiteit van Limerick - die ook betrokken is in het Robomate-project, een exoskelet voor industriële toepassingen, zie op pag. 33 - die zal instaan voor modellering en simulatie.
COMmeto, dat vooral actief was in domotica, interoperabiliteit en integratie, trok enkele jaren geleden de richting 'gezondheid' op met projecten rond draadloze EEG, Body Area Networks en EpiSafe, een epilepsie-monitor/alarm. Het verzorgde met Fallrisk trouwens al eerder een researchproject in deze sector.
Oorspronkelijk zouden VUB en SAS partneren in het AXO-Suit project, maar toen dat span niet lukte, wist COMmeto de aflossing binnen het consortium te verzekeren. Nu staat COMmeto in voor de software architectuur, het ontwerp van de elektronica en de torso die boven- en onderlichaam verbindt. Maar ook de algehele integratie en testen en de externe communicatie.
Bandbreedte
Het elektrisch aangedreven exoskelet zal maxon-motoren gebruiken van 48V voor de heup en 24V voor de rest. Dat betekent tegelijk dat er veel batterij-energie nodig zal zijn. De arm zal bijvoorbeeld 24 sensoren bevatten. Dat vergt heel wat bandbreedte. Hoeveel? «Die van een standaard krachtsensor maal 24», glimlacht D’havé.
«CANbus zullen we gebruiken voor sensoring dicht bij de motor maar de rest moet sneller en vergt meer bandbreedte. We bekijken nog wat kan». Anderzijds: «We zitten in een lab-omgeving. We moeten meerdere keuzes tegelijk nemen. Sommige zaken gaan ook vlotter dan verwacht». Hij verwijst naar de algoritmes van de universiteit van Aalborg die vloeiende bewegingen helpen realiseren. «Binnen zes maanden zal het al veel duidelijker zijn».
(foto's: LDS, COMmeto, Ekso Bionics)
door Luc De Smet, Engineeringnet
