Armprothese geeft drummer bovenmenselijke mogelijkheden

Wie herinnert zich nog de zomer van 1987: stevige popbands als Bonjovi en Whitesnake rezen al paddestoelen uit de grond. Een van die groepen was Def Leppard en zij hadden iets waar de anderen niet aan konden tippen: drummer Rick Allen speelde met één arm.

Allen verloor in 1984 zijn arm door een auto-ongeluk en hoewel er weinig kon worden gedaan om de arm te vervangen, kon hij door wat aanpasingen aan zijn drumstel toch door blijven spelen. Tot op de dag van vandaag tourt hij op deze manier nog met de band.

Hoewel Allen's inspanningen inspirerend waren, bleek ook duidelijk dat een prothese er meer voor het uiterlijk dan voor het gebruiksgemak was. Een kwart eeuw later hebben we nog steeds geen volledig functionele vervangingsledematen. Maar we hebben nu wel een ‘cyborg'-drummer die niet alleen weer speelt - hij drumt met twee armen en kan er zelfs bovenmenselijke trucjes mee uithalen.

Uitdaging

Jason Barnes raakte twee jaar geleden zijn onderarm kwijt als gevolg van een elektrocutie. De amputatie was niet zo ernstig als die van Allen, en geen enkele nu bekende prothese kan de functies van een geamputeerde bovenarm volledig vervangen. Maar ook de vervanging van de onderarm bleek een serieuze uitdaging, zelfs nadat Barnes zijn eigen prothese bouwde.

De problemen bij zo'n vervanging? Beheersing, kracht, handigheid - al die eigenschappen zijn verdwenen. Barnes kon zijn drumstokje niet laten opveren, of de snelheid ervan beheersen. Dus toen hij weer achter zijn drumstel ging zitten, kon hij nog niet drummen - niet volledig tenminste.

Muziekrobot

Toen kwam Gil Weinberg van Georgia Tech in beeld. Weinberg bouwt muziekrobots. Zijn robots kunen niet alleen spelen, maar ze kunnen ook jammen. Als ze luisteren naar wat een andere muzikant speelt, kunnen ze mee-improviseren. Met de kennis die hij opdeed bij het bouwen van zulke muziekrobots ontwikkelde Weinberg voor Barnes een nieuwe prothese: een zwaaiende arm met twee drumstokjes, aandrijfriemen, wieltjes en motoren

Als Barnes speelt, positioneert hij de prothese met zijn bovenarnm en bestuurt hij het eerste van de twee drumstokjes door het selectief aanspannen van spieren die aan het eind van zijn bovenarm zijn verbonden met de prothese. Met een techniek die elektromyografie wordt genoemd, registreert de surrogaatarm de spierschokjes en daarmee wordt de cadans en de terugslag van het stokje bestuurd.

Autonoom

Het andere stokje heeft een eigen wil. Dat stokje luistert naar wat Barnes speelt en vult aan de hand van Weinbergs leer-algoritmen, die zijn geperfectioneerd voor zijn andere robotmuzikanten, een complementaire beat in.

Hoewel de stick zelf autonoom is, kan Barnes kiezen wanneer hij hem inzet. Hij kan het stokje optrekken als hij het extra ritme niet wil gebruiken.

Zoals elk nieuw apparaat zal het ongetwijfeld tijd en veel oefening kosten voordat Barnes het optimaal kan benutten. Maar als hij leert spelen met het systeem - en het systeem leert spelen met hem - kan hij dingen doen die voor geen enkele andere drummer mogelijk zijn. En daar zit eigenlijk het grote belang van deze ontwikkeling. Naast het herstellen van verloren vaardigheden, kunnen robotprothese handicaps omzetten in supervaardigheden.

En Weinberg denkt dat zulke cyborg-techniek net zo aantrekkelijk kan zijn voor gebruikers zonder handicap. Mensen zouden een ‘embedded, mechanische derde arm' en machine-leeralgoritmen kunnen gebruiken om ingewikkelde taken uit te voeren, bijvoorbeeld voor chirurgen of astronauten. En waarschijnlijk heeft hij gelijk. De biomechanische technieken voor het besturen van dergelijke apparaten worden voortdurend beter.