Lopen is een voort durend gevecht met de zwaarte kracht

Lopen is alles behalve vanzelfsprekend. Je bent voortdurend in gevecht met de zwaartekracht, één van de redenen waarom op twee benen lopen zo lastig is na te bootsten. Professor Heike Vallery bestudeert hoe mensen lopen, hoe robots lopen, en hoe robotische tools kunnen helpen om mensen opnieuw te leren lopen. Op vrijdag 21 februari vertelt zij in haar intreerede hoe minimalistische en onconventionele ideeën meer mensen aan het lopen moeten krijgen.

Wat maakt de menselijke loop zo interessant?
“Tweebenig lopen is een uitdagende activiteit die de meeste mensen toch moeiteloos lijkt te lukken. Je moet constant werken tegen de zwaartekracht en tegen het risico van vallen. Toch werkt dat intuïtief, je hoeft er niet over na te denken. Dat fascineert mij. Daarnaast is het technisch gezien zeer moeilijk om het na te bootsen.”

Hoe bent u in dit vakgebied terecht gekomen?
“Ik was op stage in de automobile-industrie in Zuid-Amerika. Op straat viel me op dat je er weinig mensen in een rolstoel zag. Dat had ook te maken met de infrastructuur in de stad waar ik was. Als er geen goede wegen zijn voor voetgangers kun je je ook niet met wielen verplaatsen. Daar kreeg ik het naïeve idee om een robotpak te bouwen. Uiteindelijk kwam ik terecht bij een onderzoeksgroep die al min of meer iets in die richting deed, bij de TU München. Van daaruit ben ik verder in dit vakgebied gegroeid.”

Waarom noemt u het idee van een robotpak naïef?
“Het idee is niet naïef, ikzelf was het toen. Ik denk dat het robotpak geen massafenomeen gaat worden, tenminste niet in de huidige vormen. Het robotpak heeft wel een nichemarkt, maar eerlijk gezegd denk ik niet dat veel mensen met een robotpak de straat op kunnen. Er worden veel te hoge verwachtingen aan gesteld die we niet kunnen vervullen.”

Waarom kan het robotpak geen massafenomeen worden?
“Vooral vanwege de kosten, het gewicht en de bruikbaarheid. Ook zijn ze nog niet veilig genoeg. Je moet de balanstaak vaak overnemen met je handen of met krukken. Ook heb je nog een begeleider nodig. Verder is duurzaamheid een factor. We krijgen nu al een tekort aan grondstoffen omdat iedereen een smartphone heeft; en een smartphone is nog niets vergeleken met een robotpak.”

Waar zou het onderzoek zich wel op moeten richten?
“Met onze groep willen we werken aan simpele oplossingen die voor een breder publiek toegankelijk zijn. De gezondheidszorg wordt steeds slimmer en complexer en daarvoor is een tegenbeweging nodig. Uit het onderzoek naar complexe robots komt veel kennis naar voren, waarvan we de kern kunnen toepassen op simpelere systemen. Daar moeten we de low-hanging fruits gaan plukken – de oplossingen die voor het oprapen liggen.”

Kunt u een voorbeeld noemen van een simpele oplossing?
“Een voorbeeld is start-up WOLK. We hebben veel onderzoek gedaan naar hoe de menselijke balans werkt en hoe je kunt herkennen of iemand uit evenwicht is. De algoritmes die we daarvoor gemaakt hebben, heeft WOLK gebruikt voor zijn airbags voor de heupen. Deze voorkomt een breuk van het heupbot bij een val. Ze zijn nu voor enkele honderden euro’s te koop.
Een ander voorbeeld is ons werk aan knieprotheses. Vroeger bouwde ik een complexe knieprothese die het menselijke been zo goed mogelijk nabootste. Deze bleek redelijk toepasbaar voor actieve jonge mensen maar was voor ouderen te zwaar. Samen met Gerwin Smit zijn we lichtere protheses gaan ontwikkelen die helpen bij het opstaan. De energie van het gaan zitten wordt opgeslagen in een veer en weer gebruikt bij het opstaan. Er hoeft geen motor of batterij in te zitten. Dat scheelt tweederde van het gewicht en helpt toch veel.”

Welke obstakels staan nog in de weg voor minimalistische ontwerpen?
“Met name de manier van denken. Als ingenieurs oplossingen zoeken, dan ligt het inbouwen van motoren en sensoren al snel voor de hand. Er is geen noodzaak om onszelf te beperken tijdens een ontwerp. Bovendien is een eenvoudig ontwerp vaak minder sexy, wat het moeilijker maakt om er subsidie voor te krijgen.”

In november bent u door het Erasmus MC aangesteld als Honorary Professor for Innovative Rehabilitation Technology. Welke invloed heeft dit op uw onderzoek?
“Ik wil nog meer gaan samenwerken met clinici en me oriënteren op klinische vragen die uit de praktijk komen. Daarvoor deed ik dat  ook al maar nu voel ik me nog meer onderdeel van de kliniek. Dit verandert mijn perspectief op de problemen en op wat ik kan doen.”

• Prof.dr.ir. H. Vallery, Intreerede biomechatronica (3mE), 21 februari 2020, 15.00 uur, Aula TU Delft.

Professor Heike Vallery (Foto: Monique van Zeijl)

CV

Heike Vallery (1979) studeerde in 2004 af in de werktuigbouwkunde aan de RWTH Aken. Sindsdien werkt ze aan robotische tools voor revalidatie en beenprotheses, in samenwerking met clinici en experts in neurowetenschappen en biomechanica. Ze promoveerde in de robotica aan de TU München en zette haar onderzoek voort aan de ETH Zurich. Ze werkte een jaar als assistent professor aan de Khalifa Universiteit in Abu Dhabi, en trad in 2012 in dienst bij de TU Delft in dezelfde functie. Sinds 1 november 2017 is ze hoogleraar Human Motor Augmentation aan de TU Delft. Sinds november is ze aangesteld als Honorary Professor for Innovative Rehabilitation Technology bij het Erasmus MC Rotterdam. Naast dat alles speelt ze trombone in een dansorkest.

 

Sija van den Beukel / Freelance journalist