Nieuwe kunstvoet maakt lopen een stuk gemakkelijker
Array
Onderzoekers van de TU Delft en de University of Michigan hebben een verbeterde voetprothese ontwikkeld. Het lopen met deze prothese kost veel minder energie dan voorheen.
Oorlogsveteranen
Mensen met geamputeerde voeten, zoals oorlogsveteranen of diabetes-patienten, hebben veel baat bij voetprotheses. Het lopen met zo’n voetprothese kost echter wel veel meer energie dan normaal, vergelijkbaar met het lopen met een extra gewicht van ongeveer 15 kilo.
Een nieuwe voetprothese, ontwikkeld door onderzoeker Steven Collins van de faculteit 3mE van de TU Delft in samenwerking met de University of Michigan, kan hier flinke verbetering in brengen.
Enkel
Collins: “Een menselijke enkel oefent bij het lopen kracht uit om telkens weer met de voet van de grond te komen. Een conventionele voetprothese kan die kracht niet goed nabootsen. Daardoor kost het lopen met een prothese ongeveer 23 procent meer energie dan gewoon lopen. Ons prototype brengt die extra benodigde inspanning omlaag naar 14 procent.”
Optimaal
De kunstvoet slaat energie tijdens het lopen op in een veersysteem. De voet geeft deze energie, gecontroleerd door een microprocessor, op het optimale moment in de loop terug. Die verbeterde timing is nieuw.
Collins: “Aan de voetprothese is de laatste vijftig jaar nauwelijks iets verbeterd. Conventionele protheses bieden ook wel de mogelijkheid om energie op te slaan, maar de timing van de teruggave is verre van optimaal. Bovendien had men tot nu toe relatief grote batterijen en motoren nodig. Het benodigde vermogen van deze nieuwe prothese is daarentegen zeer laag, minder dan 1 Watt.”
Testen
De kunstvoet wordt nu in de Verenigde Staten getest op mensen met voetamputaties, in samenwerking met het Amerikaanse Ministerie van Veteranenzaken. Tijdens de ontwikkeling is de voet voornamelijk getest op “normale” personen die een speciale beperkende laars droegen.
Delft Biorobotics Lab
De robotonderzoekers van de TU Delft richten zich vooral op het aspect lopen. Men wil daarbij het menselijk lopen zo veel mogelijk imiteren. Met dit uitgangspunt kan de behoedzame, starre manier van lopen die robots laten zien, worden vervangen door de meer vloeiende, energiezuinige loopbeweging van mensen.
Menselijk lopen is eigenlijk niet meer dan gecontroleerd voorover vallen. Dat maakt het proces zoals gezegd flexibel en efficient, in tegenstelling tot het gebruik van zware motoren of hydraulica om bewegingen aan te sturen. Het is goed mogelijk een robot te bouwen die (met een zetje) geheel zonder aandrijving en stabiel een licht hellend vlak afloopt (passive dynamic walking). Tegelijkertijd is het wel zo dat het begrijpen van deze beweging zeer complex is.
