增強運動的外骨骼可能會影響決策

隨著工程師們在設(shè)計可穿戴、電子活動和響應式腿支架、手臂支架和全身套裝（統(tǒng)稱為外骨骼）方面取得了長足的進步，麻省理工學院的研究人員提出了一個重要的問題：雖然這些鋼鐵俠一樣的附屬物可能增強一個人的力量、機動性和耐力，但它們對注意力和決策有什么影響？

這個問題遠非微不足道，因為目前正在設(shè)計和測試外骨骼，以便在戰(zhàn)場上使用，在戰(zhàn)場上，美國士兵預計將執(zhí)行集中的戰(zhàn)術(shù)演習，同時通常攜帶60到100磅的裝備。 電子自適應髖關(guān)節(jié)、膝蓋和腿部支架等外骨骼可以承受士兵很大一部分負荷，使他們能夠更快、更敏捷地移動。

但是，穿著這種仿生附加裝備，并適應他們的動作，能帶走一些認知任務所需的注意力，比如發(fā)現(xiàn)敵人、傳遞信息或跟隨中隊嗎？

麻省理工學院團隊發(fā)現(xiàn)，答案是肯定的，至少在某些情況下是這樣。 研究人員在本周于費城舉行的人類因素和人類工效學學會年會上介紹的一項研究中，對志愿者進行了測試，他們要么是現(xiàn)役人，要么是后備軍官訓練團(ROTC)部隊的參與者，因為他們穿著商用膝外骨骼，背著一個重達80磅的背包，穿過障礙課程。 在12名受試者中，有7名在視覺任務中的反應時間較慢，當他們在外骨骼上完成并供電時，與他們在沒有外骨骼的情況下完成這一過程相比。

研究人員還發(fā)現(xiàn)，當士兵被要求在一定距離內(nèi)跟隨領(lǐng)導者時，他們在穿外骨骼時不太能保持恒定的距離。

這些結(jié)果雖然是初步的，但表明設(shè)計用于事和其他用途的外骨骼的工程師可能希望考慮設(shè)備的“認知適合”-即使在身體上幫助他們的同時，用戶的注意力或決策有多大可能轉(zhuǎn)移。

麻省理工學院航空航天系助理教授、醫(yī)學工程和科學研究所成員莉婭·斯特林說：“在一個事外骨骼中，士兵應該掃描環(huán)境中的敵人，確保其他人在哪里，監(jiān)測各種各樣的事情?！?“你不想讓他們因為外骨骼而把注意力集中在如何走路上。 這就是為什么我對這些技術(shù)需要多少關(guān)注感興趣。”

斯特林在這篇論文中的合著者包括麻省理工學院、Draper和馬薩諸塞州洛厄爾大學的研究人員。

跟隨領(lǐng)導

為了研究外骨骼對用戶注意力的影響，該團隊在UMassLowell的NERVE中心建立了一個障礙課程，該設(shè)施通常通過各種物理課程測試和評估機器人。 斯特林和她的同事修改了一個現(xiàn)有的障礙路線，包括跨坡和短墻，以跨越。 障礙物兩端的燈被設(shè)置成間歇性地上下閃爍。

該隊招募了12名男性受試者，并對他們進行了為期三天的培訓。 在第一天，他們每個定制-適合，并訓練使用，一個商業(yè)上可用的膝蓋外骨骼-一個剛性的，動力的膝蓋支撐設(shè)計，以幫助延長用戶的腿和增加耐力，同時，例如，在攀爬障礙和長途步行。

在接下來的兩天里，受試者被指示在跟隨一名研究人員的同時，以中隊成員的身份導航障礙課程。 當他們通過課程時，被試執(zhí)行了幾項認知任務。 首先是一個視覺任務，在這個任務中，被試們一旦看到一盞燈繼續(xù)亮下去，就必須按下模擬步槍的按鈕。 第二個是一對音頻任務，在這兩個任務中，受試者必須用一個簡單的“羅杰，完畢”來響應無線電呼叫檢查，以及一個更復雜的任務，在那里他們必須聽三位領(lǐng)導人報告不同數(shù)量的敵人，然后通過無線電報告總數(shù)。 第三項是一項長期任務，在飛行過程中，受試者必須與中隊長保持一定的距離。

總的來說，斯特林發(fā)現(xiàn)，對于視覺任務，12名穿著動力外骨骼的受試者中有7名反應明顯更慢，并且傾向于完全錯過光信號，與他們在不穿戴該設(shè)備時的表現(xiàn)相比.. 在穿著動力的膝蓋支架時，受試者在跟隨領(lǐng)導者時保持指定距離的時間也比較困難。

流體套裝

展望未來，斯特林計劃調(diào)查反應時間的重要性，同時在不同的情況下穿著外骨骼。

“對于一個軍來說，如果他們半秒鐘都沒有發(fā)現(xiàn)敵人，那是什么意思？ 這會危及他們的生命嗎？ 斯特林說。 “我們需要更好地了解這些業(yè)務上相關(guān)的差異是什么。 半秒鐘的反應時間對于我走在人行道上可能不是什么大事。 但在環(huán)境中，這可能是件大事。”

有趣的是，該團隊發(fā)現(xiàn)了一些用戶，他們對外骨骼的添加毫不在意，他們在視覺、音頻和后續(xù)任務中也表現(xiàn)得很好。

在這項研究中，我們看到一些人沒有注意力不足。 但有些人是這樣做的，我們不知道為什么有些人是好的外骨骼使用者，有些人有更多的困難，“斯特林說。 “現(xiàn)在我們開始調(diào)查是什么讓人們成為好用戶，而不是不那么熟練的用戶。 這是由運動途徑、感知途徑還是認知途徑驅(qū)動的？

斯特林的團隊正在致力于更好地理解人類適應和反應外骨骼和其他可穿戴技術(shù)的方式，如下一代太空服。

斯特林說：“我們研究的是系統(tǒng)在做什么和人類在做什么之間的流暢性?！?如果人類想要加速或減速，這個系統(tǒng)能被設(shè)計成適當?shù)囊苿?，這樣人類就不會對抗這個系統(tǒng)，反之亦然？

除了軍和空間應用，斯特林說，如果人類和機器之間的連接可以變得更流暢，需要更少的用戶立即關(guān)注，那么外骨骼可能會發(fā)現(xiàn)更廣泛的商業(yè)吸引力。

斯特林說：“也許你想爬上那座山，或者再去遠足，或者你可能年紀大了，想和你的孫子們一起到處跑。”

“你怎么能設(shè)計出外骨骼，這樣人們就能減少自己的傷害風險，擴大他們的能力，擴大他們的日常生活活動？ 這些系統(tǒng)真的很令人興奮。 我們只想認識到，當你把某物帶入自然環(huán)境時，會發(fā)生不同的風險?！?/p>