På gång med robotben

Längst ner i källaren på Högskolan i Gävle ligger ett robotlaboratorium. Det första en besökare möts av när dörren från trappan öppnas är tre industrirobotar. De används av studenter som får lära sig att programmera dem att till exempel spela luffarschack.

I rummet bredvid finns det långa bord och vagnar längs med väggarna. På dem står lådor med kablar, led-lampor och metalltråd – och även några små robotmodeller. Datorer och elgeneratorer får också plats på borden. I ett hörn av rummet ligger något som liknar en rustning från Stjärnornas krig. Det är ett par silvriga robotben som är en av föregångarna till ett uppmärksammat forskningsprojekt: utvecklingen av Axo-suit.

Trots att det inte finns en brist på robotar och elektroniska maskiner i laboratoriet, är det lite brist på människor. På plats finns bara två personer av totalt åtta: Sajid Rafique, universitetslektor och projektledare för Axo-suit, och hans forskningsassistent Masud Rana.

Sajid Rafique har varit verksam vid olika universitet i Storbritannien, bland annat Manchester university. Han har specialiserat sig på avancerad systemdesign och mekatronik, ungefär en blandning mellan elektronik och mekanik, och har tidigare arbetat med att utveckla nya energikällor till portabla elektroniska varor. Sedan 2015 är han verksam vid Högskolan i Gävle och Axo-suit är det han framför allt har arbetat med. Och han visar stolt upp robotbenen.

Mitt i rummet står det prisade forskningsprojektet, som är ett så kallat exoskelett, vilket ungefär betyder yttre skelett. Det mest kända exemplet på exoskelett finns hos insekterna, som har sina bärande strukturer på utsidan av kroppen i stället för att ha ett inre skelett som vi människor.

Skillnaden mellan exoskeletten som finns hos insekter och Axo-suit är att det senare är en maskin som drivs av elektriska motorer. Exoskelett är ett stort forskningsområde främst inom militären där målet har varit att ge soldater mer kraft och ork att bära sin utrustning. Men Axo-suit har en helt annan målgrupp: äldre personer.

Arbetet med Axo-suit har pågått sedan 2014 och själva dräkten består av ett par metallben i klarblå färg, två plattor för fötterna och midjebälte. Dräktens ben kan delas upp i tre delar, efter kroppens leder: höften till knät, knät till foten och foten själv. Vid början av varje del sitter en rotor som är den del av motorn som roterar. På utsidan av benen sitter flera olika kretskort med små led-lampor. Det hela ser ut att höra framtiden till.

På en av väggarna i laboratoriet hänger en stor affisch som visar de olika versionerna och föregångarna till Axo-suit. Den första prototypen kom 2015 och fick namnet Exo-legs. Den vägde 45 kilo, var alldeles för tung för äldre personer att bära och själva designen var enligt Sajid Rafique otymplig. Den silvriga dräkten sitter nu alltså oanvänd i ett av laboratoriets hörn.

Året därpå kom en ny modell. Den var smalare, hade tappat 15 kilo och elektroniken hade integrerats bättre. Men trots att den var mer slimmad, räckte det inte. Slutligen, två år senare, kom den version av Axo-suit som i dag befinner sig på laboratoriet i Högskolan i Gävle. Den väger totalt 15 kilo och kan justeras till att passa personer som är mellan 165 och 185 centimeter långa. Axo-suit har designats utifrån äldre personers anatomi och hur de rör sig. Dräktens storlek har kalkylerats med hjälp av datorer och proportioner som tagits från en äldre man.

Framför allt ska dräkten hjälpa äldre personers rörelseförmåga genom att ge stöd och kraft åt bäraren. Den kan också komma att användas inom fysisk rehabilitering genom att stödet och kraften den ger justeras.

I Gävle finns enbart benen, men egentligen är Axo-suit en helkroppsdräkt och ett internationellt samarbete mellan Högskolan i Gävle, universitetet i irländska Limerick och Aalborg universitet i Danmark, där överdelen utvecklas.

– Tanken är inte att äldre personer ska kunna lyfta tunga block med hjälp av Axo-suit, utan den utvecklas framför allt för att hjälpa gamla och personer med rörelsehinder i vardagen. Till exempel hjälpa dem att gå eller nå saker i ett skåp, säger Sajid Rafique.

Det fysiska stöd Axo-suit kan ge är upp till 50 procent av den egna styrkan i musklerna. Dräkten har sammanlagt 38 sensorer utplacerade på olika ställen som läser av hur bäraren rör sig så att motorerna kan bidra med fysisk kraft.

Men den kanske viktigaste punkten kvarstår: Hur känns det att bära Axo-suit? Jag, en 164 centimeter lång och relativt ung reporter, fick chansen att prova dräkten.

Mitt i rummet står alltså Axo-suit monterad upprätt på ett rullband för att testpersoner ska kunna simulera en promenad i dräkten. För att passa behöver längden på benen och remmarna som fäster i ens egna ben justeras. Sajid Rafique berättar att det bara är ett av benen som kan användas i nuläget.

– Vi har stängt av det andra för att förbättra de elektroniska delarna, säger han och försöker spänna åt remmen som ska hålla kvar min fot i dräkten ännu mer.

Det går sådär. Axo-suit är i nuläget utformad för att passa personer som är något längre och större. I framtiden är förhoppningen att den även ska passa personer som är kortare och mindre.

Till slut sitter den så väl som den kan göra.

Sajid Rafique startar en elgenerator och dräkten surrar igång. Lamporna på kretskorten tänds och sen är det bara att börja gå. Men först blir det några enkla raka benlyft och lite knäböj.

Att ha på sig Axo-suit och använda den är en konstig känsla, ungefär samma upplevelse man får när det blåser ordentligt och det plötsligt blir mycket lättare att gå i medvind. På samma sätt som vinden för Axo-suit med sig benen framåt, fast med mindre styrka. Stödet som upplevs när benen lyfts är i mitt tycke inte så märkbart. Det finns där, men är inte så stort att det skulle kunna ta mig upp för ett par trappor utan att jag blir andfådd.

– Du är frisk och ung, vilket innebär att du förmodligen inte känner så stor skillnad. Det är ungefär som med glasögon. Om du redan har bra syn kommer glasögon inte hjälpa dig att se, men för någon som har dålig syn är det något helt annat. Målgruppen för Axo-suit är inte alla äldre personer, utan främst de som har rörelsehinder eller har förlorat en del av sin muskelstyrka, säger Sajid Rafique.

Axo-suit är lite otymplig och verkar inte lyda benen riktigt, speciellt inte när knäet ska böjas. Ibland böjer dräkten inte sig över huvud taget och ibland är det svårt att få benet rakt igen. Men den kanske största svagheten är att det stundtals känns som att det finns en viss resistans när benen faller tillbaka. Det är förmodligen inte önskvärt om man är 75 år och vill sätta ner foten, men inte kan det för att Axo-suit håller uppe benet.

Sajid Rafique förklarar att det kan bero på att dräkten inte sitter ordentligt. Men han säger också att det behövs en hel rad framtida förbättringar i hur sensorerna känner av kroppsrörelser och sedan förmedlar det till motorerna. Egentligen ska dräkten inte ge något motstånd när foten ska sättas ner.

Förutom förbättringar av sensorerna finns det en del annat som måste ske innan Axo-suit är helt funktionell. Enligt äldre testpersoner som har gått på rullbandet behöver Axo-suit minska ännu mer i vikt, bli lättare att ta på sig på egen hand och mer lättanvänd. Sajid Rafique håller med.

– I framtiden ska vi ta hjälp av ett designteam som kan ta fram en skiss på en modell som underlättar användningen för den som bär Axo-suit. Det stora designmässiga problemet är att få plats med alla beståndsdelar i en dräkt som är så pass slimmad att man kan bära den under byxorna, säger han.

I framtiden kommer Axo-suit förmodligen att se ganska annorlunda ut. Målet är att lansera en marknadsklar produkt inom två till tre år – förutsatt finansiering och att fler medarbetare finns tillgängliga, något som inte har varit fallet under coronapandemin.

Han ska också försöka se till att slutprodukten inte blir lika dyr som de exoskelett som finns på marknaden i dag, vars priser ligger på tiotusentals dollar. Sajid Rafique siktar på att få ner kostnaden till tvåtusen dollar, cirka tjugo­tusen kronor.

Att slutföra arbetet med Axo-suit kommer inte innebära slutet för utvecklingen av exo­skelett för Sajid Rafiques del. Han berättar att marknadspotentialen för exoskelett år 2018 var 130 miljoner dollar. Om fem år uppskattas den ligga på 5,2 miljarder dollar. Det finns alltså fortfarande en enorm marknadspotential och entusiasm för exoskelett.

Men Sajid Rafique avslöjar att han efter Axo-suit förmodligen inte kommer att fortsätta ta fram helkroppsexoskelett, utan fokusera på mindre delar. Arbetet med stora exoskelett är svårt, tar lång tid och är kanske inte vad de flesta äldre personer behöver. I framtiden kommer han att utveckla små stöd som enbart är för knäna eller axlarna.

Och det finns fördelar med båda varianterna av exoskelett. De som upplever besvär eller svaghet i en led kan dra nytta av de mindre, lättanvända produkterna, medan personer som är skörare och svagare kanske upplever att de får tillbaka kontrollen över sin egen kropp med hjälp av hela Axo-suit.

Hur det än är finns det onekligen ett intresse för fortsatt utveckling av exoskelett för äldre personer, och den teknologiska utvecklingen är rysligt snabb. Det Sajid Rafique har åstadkommit på fem år med Axo-suit kan tyda på att förbättringarna av dräkten kommer gå ännu snabbare.