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(yīng)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(xué)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(yù)計將執(zhí)行集中的戰(zhàn)術(shù)演習(xí)，同時通常攜帶60到100磅的裝備。 電子自適應(yīng)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(yīng)他們的動作，能帶走一些認知任務(wù)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(xué)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(xué)學(xué)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(xùn)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(wù)中的反應(yīng)時間較慢，當(dāng)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(dāng)士兵被要求在一定距離內(nèi)跟隨領(lǐng)導(dǎo)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(xué)院航空航天系助理教授、醫(yī)學(xué)工程和科學(xué)研究所成員莉婭·斯特林說：“在一個事外骨骼中，士兵應(yīng)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?！?/p>

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

跟隨領(lǐng)導(dǎo)

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(xùn)。 在第一天，他們每個定制-適合，并訓(xùn)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(dǎo)航障礙課程。 當(dāng)他們通過課程時，被試執(zhí)行了幾項認知任務(wù)。 首先是一個視覺任務(wù)，在這個任務(wù)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(wù)，在這兩個任務(wù)中，受試者必須用一個簡單的“羅杰，完畢”來響應(yīng)無線電呼叫檢查，以及一個更復(fù)雜的任務(wù)，在那里他們必須聽三位領(lǐng)導(dǎo)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(wù)，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(wù)，12名穿著動力外骨骼的受試者中有7名反應(yīng)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(dǎo)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(yīng)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(wù)上相關(guān)的差異是什么。 半秒鐘的反應(yīng)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?！?/p>

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(wù)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(yīng)和反應(yīng)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(dāng)?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(yīng)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(jì)大了，想和你的孫子們一起到處跑?！?/p>

“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(fēng)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(dāng)你把某物帶入自然環(huán)境時，會發(fā)生不同的風(fēng)險。”