Een exoskelet, wat is dat juist? Welke soorten bestaan er?
Exoskeletten
De naam exoskelet of uitwendig skelet komt oorspronkelijk uit de dierenwereld. Het is een omhulling, dat dient ter bescherming van het lichaam van een organisme. Een voorbeeld van een dier met een exoskelet is een krab.
De mens is niet van nature uitgerust met een exoskelet, maar kan wel gebruik maken van kunstmatige exoskeletten. Een van de eerste vormen van dergelijke kunstmatige exoskeletten zijn harnassen, die gebruikt werden ter bescherming bij gevechten. Stilaan zijn er ook exoskeletten ontstaan die ingezet kunnen worden voor medische en industriële doeleinden. In dit kader is een exoskelet een draagbaar uitwendig skelet dat beweging, houding of fysieke activiteit verbetert, mogelijk maakt of ondersteunt. Exoskeletten kunnen bijgevolg mensen beschermen tegen fysieke overbelasting. Orthesen zijn ook een beperkte vorm van een exoskelet, die aangebracht worden op een ledemaat of op de romp, om de werking of de vorm van de ledemaat of de ruggengraat te ondersteunen.
Kunstmatige exoskeletten kunnen op verschillende manieren ingedeeld worden:
Een eerste mogelijke onderverdeling is actief/passief. Een actief exoskelet bestaat uit een of meer actuatoren (bv. elektromotoren) die het menselijk lichaam actief van energie voorzien. Een passief systeem maakt geen gebruik van een externe krachtbron, maar gebruikt bv. veren die op het ene moment energie van de menselijke beweging opslaan om vervolgens op het gepaste moment weer af te geven.
Exoskeletten kunnen zowel uit zachte materialen als harde materialen bestaan. Zachte exoskeletten bestaan uit overwegend zachte en/of elastische structuren. In het geval van actieve zachte exoskeletten spreken we van ‘powered clothing’, bij passieve zachte exoskeletten van ‘exo-suits’. Harde exoskeletten bestaan overwegend uit harde, stijve structuren. Actieve harde exoskeletten noemt men ook wel ‘wearable robotics’, passieve harde exoskeletten ‘exo-skeletons’. Hieronder wordt het verschil nog wat verduidelijkt met een aantal voorbeelden.
| Zachte materialen | Harde materialen | |
|---|---|---|
Powered clothing
|
Wearable Robotics
|
|
Exosuit
|
Exoskeletons
|
Exoskeletten kunnen één of meerdere gewrichten omvatten. Zo omvat bv. een polsbrace slechts één gewricht, met name de pols. Full-body exoskeletten zijn voorbeelden van exoskeletten die meerdere gewrichten ondersteunen. Naast een onderverdeling naar het aantal gewrichten dat een exoskelet ondersteunt, kan er bovendien ook een opdeling gebeuren naar welk gewricht juist ondersteund wordt, bv. schouderexoskeletten, rugexoskeletten,...
Verschillende types handelingen vereisen verschillende exoskeletten. Zo bestaan er specifieke exoskeletten voor bovenhands werken, heffen en tillen,…
In het Sense to eXion project ligt de focus op passieve, industriële exoskeletten. Deze kunnen dus zowel van harde als zachte materialen gemaakt worden. Binnen het project zullen ook verschillende gewrichten en handelingen aan bod komen.