EksoBionics.jpg
Medarbejdere i industrien og byggeriet kan få glæde af exo­skeletter. Her ’Ekso Vest’ fra Ekso Bionics, som giver ekstra muskelstyrke og kan mindske ­nedslidning.

Der spilles med de kunstige muskler

Teknik Fremtidens exoskeletter vil kunne give os superkræfter, men også være vigtige hjælperedskaber til hurtig genoptræning efter skader.

Nato’s ammunitionsrydningstjeneste (EOD) holder flere møder om ’muskelhjælpemidler’ – såkaldte exoskeletter – i løbet af de kommende måneder.

EOD er blandt andet ansvarlig for det farlige og fysisk krævende arbejde med at rydde miner – og vil gerne tage ny teknik i brug for helt bogstaveligt at gøre medarbejderne stærkere.

Og i den forbindelse håber organisationen blandt andet at få afklaret spørgsmål som:
Kan man ved hjælp af mekaniske løsninger i form af

Hvad er et ­exoskelet?

  • Oprindeligt ­betegnelsen for et mekanisk, stiv­gørende struktur­element som sidder udenpå en organisme i stedet for indeni. I naturen findes exoskeletter bl.a. hos insekter og krebsdyr.
  • Betegnelsen bruges i dag også for udstyr, som mennesker kan iføre sig, og som kan hjælpe med stabilitet, løft og bevægelse. Et slags ydre skelet.

forskellige typer exoskeletter øge ammunitionsryddernes sikkerhed og fysiske udholdenhed – og for eksempel gøre dem i stand til at bære tungere byrder end i dag, når de arbejder ude i terrænet?

Lamme går
Den brede definition af exoskeletter er udstyr, som på forskellige måder kan hjælpe mennesker med at bevæge sig. Et skelet som brugeren tager på uden på tøjet.

Udstyret skal have en energikilde, og det vil ofte være kompakte, bærbare batterier, der skal være så lette som muligt. Men energien kan også komme fra kilder, der baserer sig på trykluft eller fra forskellige former for snedig udnyttelse af vægtstangsprincipper.

På markedet findes forskellige former for ’helkrops-hjælpemotorer’, bl.a. det israelsk udviklede system ’Rewalk’ og amerikanske ’Ekso Bionics’. Begge systemer kan købes i Danmark, men har endnu ikke fået et kommercielt gennembrud. De vejer godt 20 kg og koster mellem ½-1 mio. kr.

Exoskeletter af denne type kan noget meget iøjne­faldende: De kan få lamme og kørestolsbundne mennesker op at stå – og flytte deres ben, så brugerne faktisk går.

Det sker ved hjælp af batterier, der leverer den nødvendige gangenergi, mens avancerede, logaritmeprogrammer kontrollerer udstyrets bevægelsesmønster og i øvrigt finindstilles efter brugerens særlige behov.

 

Materialer
Et exoskelet skal veje så lidt som muligt - både når det gælder batterier og skelettets bevægelige dele. Samtidig skal de bevægelige dele være stærke. Blandt de materialer, der bruges til de bevægelige dele, er titanium og kulfiber.

Hjalp Jason Watt op at stå
Det kan måske lyde som en nem og helt indlysende løsning, hvis man ikke kan gå – men det er i virkeligheden ganske kompliceret og har sine klare begrænsninger. Hvilket mange danskere fik en vis forståelse af, da de i foråret 2017 så racerkøreren Jason Watt teste et batteridrevet exo­skelet i DR2-programmet ’Moderne mirakler’.

For selv om Watt gik, da han fik udstyret på – og dermed tog de første tøvende skridt siden han i 1999 blev lam fra livet og ned efter en motor­cykelulykke – måtte han støtte sig til krykker, lige som en fysioterapeut var klar til at gribe ind ved det mindste tegn på ubalance.

Udstyret er ikke bare noget, man lige hopper i. Derfor vil mange potentielle brugere formentlig synes, at en moderne kørestol er nemmere at håndtere i hverdagen end de exoskeletter, der i dag findes på markedet.

”Og det er nødvendigt at have hjælp lige ved hånden i den situation. Man falder nemlig meget tungt, når man er lam. Hertil kommer, at udstyret ikke bare er noget, man lige hopper i – derfor vil mange potentielle brugere formentlig synes, at en moderne kørestol er nemmere at håndtere i hverdagen end de exoskeletter, der i dag findes på markedet,” understreger en af de førende danske eksperter på området, læge Carsten Bach Baunsgaard fra Rigshospitalets Klinik for Rygmarvs­skader.

 

Ekstra kræfter i ­produktionen
Medarbejdere i industrien er en af de grupper, som er på vej til at få glæde af exoskeletter. I USA tester Ford-fabrikkerne i samarbejde med Ekso Bionics netop nu et nyt system, der skal mindske nedslidning og muskelbelastning hos samle- båndsteknikere på bilfabrikker.

Systemet er en såkaldt ’Ekso Vest’, som henter sin energi fra et fjederbaseret system. Vesten vejer under fem kilo. Vestens fjederanordninger giver en ekstra styrke svarende til et løft på

EksoFord300.jpg
Foto: Ekso Bionics

cirka syv kilo i hver arm, og det mindsker belastningen fra de mange daglige arbejdsgange. Paul ’Woody’ Collins, 51, er en af de teknikere, der tester vesten. Han arbejder på Fords fabrik i Wayne, Michigan, og han er blevet meget glad for den hjælp, udstyret kan give ham. Før døjede han med muskelsmerter og måtte lægge is på nakkemusklerne, når han kom hjem fra arbejde. Det behøver han ikke mere, fortæller han til Reuters, og tilføjer: ”Jeg giver ikke vesten fra mig uden kamp”.

 

Flydende muskler 
Et stykke ad vejen kan man argumentere for, at exoskeletter og robotter er i familie med hinanden – de udfører begge bevægelser, som mennesker også kan udføre, og arbejder begge med bevægelige dele, der helst skal kunne reagere hurtigt og med stor præcision. Akkurat som menneskets muskler.

Et hold forskere fra det amerikanske University of Colorado kunne for et par uger siden i en artikel i det videnskabelige tidsskrift Science Robotics fortælle, at det er lykkedes dem at skabe en ny type kunstige ’letvægtsmuskler’. Der er tale om små ’plastik­puder’ fyldt med en strømisolerende blanding baseret på vegetabilsk olie – og med en overflade, som består af elektroder, der leder elektricitet.

I det øjeblik, der sættes strøm til, er resultatet sammentrækninger, som er lige så præcise og i nogle tilfælde endnu stærkere end menneskets muskler. Og disse ’letvægtsmuskler’ kan bl.a. bruges til at styre proteser i fremtiden, skriver Science Robotics.

Foto: University of Colorado Boulder

Op at stå – for at træne
Selv om exoskeletter i ’helkropsversion’ endnu ikke er et reelt alternativ til kørestolen, så rummer de en række muligheder, understreger læge Carsten Bach Baunsgaard fra Rigshospitalets ­Klinik for Rygmarvsskader:

”Exoskeletter kan bl.a. bruges til genoptræning af mennesker, der er kommet svært til skade og ikke ved egen kraft kan rejse sig. Her kan et exoskelet fremskynde tidspunktet for genoptræning. Det samme gør sig gældende i forhold til mennesker, der rammes af en blodprop i hjernen. Det sker for nogle tusinde danskere hvert år, og det påvirker tit deres gangfunktion. Jo hurtigere man kan begynde at gangtræne disse patienter, jo bedre”.

Carsten Bach Baunsgaard har været med til at gennemføre den danske del af et forsøg, hvor i alt 50 europæiske patienter med rygmarvsskader deltog i et otte uger langt træningsforløb.

”Forsøget viser, at det er sikkert og forsvarligt at lade patienter med rygmarvsskader gangtræne med støtte fra et exoskelet, hvis man vel at mærke tager en række forholdsregler”, fortæller Carsten Bach Baunsgaard, der er ved at skrive en ph.d. om denne form for træning:

”En af de ting, man skal være meget opmærksom på, handler om at deltagerne ikke får tryksår af udstyret. Hvis man ikke har nogen førlighed i benene, fordi man har en rygmarvsskade, vil man jo heller ikke kunne mærke, hvis udstyret klemmer”.

Stærk soldat
Den amerikanske våbenproducent Lockheed Martin har til USA’s militær udviklet et batteri­drevet exoskelet-system, HULC (Human Universal Load Carrier). Det giver både ekstra ben- og armstyrke. Med HULC kan soldater bære op til 90 kg - alt mens de går hen over et terræn. Makshas­tigheden er fire km i timen.

TED Talk

”Vi er på vej ind i en æra, hvor vi kan iføre os ­maskiner, som gør os stærkere, hurtigere og mere effektive,” siger Hugh Herr, ingeniør og leder af Center for Exstreme Bionics ved amerikanske MIT. Herr fik i 1982 amputeret begge fødder i forbindelse med en bjergulykke og har siden viet sit liv til udvikling af bioniske proteser. Proteser som han bl.a. selv bruger, og som gør ham i stand til stadig at bestige bjerge i sin fritid.