À medida que os engenheiros avançam no design de vestíveis, eletronicamente ativo, e suspensórios de perna responsivos, apoios de braço, e ternos de corpo inteiro, conhecidos coletivamente como exoesqueletos, pesquisadores do MIT estão levantando uma questão importante:embora esses apêndices parecidos com o do Homem de Ferro possam aumentar a força de uma pessoa, mobilidade, e resistência, que efeito eles podem ter na atenção e na tomada de decisões?

A questão está longe de ser trivial, como exoesqueletos estão sendo projetados e testados para uso no campo de batalha, onde se espera que os soldados dos EUA realizem manobras táticas focadas enquanto normalmente carregam de 60 a 100 libras de equipamento. Exoesqueletos, como quadril adaptável eletronicamente, joelho, e suportes de perna podem suportar uma parte significativa da carga de um soldado, liberando-os para se moverem mais rápido e com mais agilidade.

Mas poderia usar tais complementos biônicos, e ajustando seus movimentos, tirar parte da atenção necessária para tarefas cognitivas, como avistar um inimigo, retransmitindo uma mensagem, ou seguindo um esquadrão?

A resposta, a equipe do MIT descobriu, é sim, pelo menos em alguns cenários. Em um estudo que eles estão apresentando esta semana na Reunião Anual da Sociedade de Fatores Humanos e Ergonomia na Filadélfia, os pesquisadores testaram voluntários, que eram membros da ativa das forças armadas ou participantes de uma unidade do Reserve Officer Training Corps (ROTC), enquanto eles marchavam por uma pista de obstáculos enquanto usavam um exoesqueleto de joelho disponível no mercado e carregavam uma mochila pesando até 36 quilos. Sete dos 12 indivíduos tiveram tempos de reação mais lentos em uma tarefa visual quando concluíram o curso com o exoesqueleto ligado e ligado, em comparação com quando eles terminaram sem o exoesqueleto.

Os pesquisadores também descobriram que os soldados, quando solicitado a seguir um líder a uma certa distância, eram menos capazes de manter uma distância constante enquanto usavam o exoesqueleto.

Os resultados, embora preliminar, sugerem que os engenheiros que projetam exoesqueletos para uso militar e outros podem considerar o "ajuste cognitivo" de um dispositivo - o quanto da atenção do usuário ou da tomada de decisão do dispositivo pode desviar, mesmo enquanto o auxilia fisicamente.

"Em um exoesqueleto militar, os soldados deveriam estar procurando por inimigos no ambiente, certificando-se de onde estão as outras pessoas da equipe, monitorando uma grande variedade de coisas, "diz Leia Stirling, professor assistente no Departamento de Aeronáutica e Astronáutica do MIT e membro do Instituto de Engenharia Médica e Ciência. "Você não quer que eles tenham que se concentrar em como estão pisando por causa do exoesqueleto. É por isso que eu estava interessado em quanta atenção essas tecnologias requerem."

Os co-autores de Stirling no artigo incluem pesquisadores do MIT, Draper, e a Universidade de Massachusetts em Lowell.

Siga o Mestre

Para investigar o efeito do exoesqueleto na atenção do usuário, a equipe montou uma pista de obstáculos no NERVE Center de UMass Lowell, uma instalação que normalmente testa e avalia robôs em vários cursos físicos. Stirling e seus colegas modificaram uma pista de obstáculos existente para incluir encostas transversais e paredes curtas para transpor. Luzes em ambas as extremidades da pista de obstáculos foram configuradas para piscar intermitentemente.

A equipe recrutou 12 sujeitos do sexo masculino e os treinou durante um período de três dias. Durante o primeiro dia, cada um deles foi adaptado de forma personalizada, e treinado para usar, um exoesqueleto de joelho disponível comercialmente - um rígido, joelheira elétrica projetada para ajudar a estender a perna do usuário e aumentar a resistência ao mesmo tempo, por exemplo, em escalar obstáculos e caminhar longas distâncias.

Nos dois dias seguintes, os sujeitos foram instruídos a navegar na pista de obstáculos enquanto seguiam um pesquisador, posando como um membro do esquadrão. À medida que avançavam no curso, os sujeitos realizaram várias tarefas cognitivas. A primeira foi uma tarefa visual, em que os sujeitos tinham que apertar um botão em um rifle simulado assim que percebessem uma luz acender. A segunda foi um par de tarefas de áudio, em que os sujeitos tiveram que responder a uma verificação de chamada de rádio com um simples "Roger, sobre, "bem como uma tarefa mais complicada, onde eles tiveram que ouvir três líderes relatando números diferentes de inimigos e, em seguida, relatar o número total pelo rádio. A terceira foi uma tarefa de acompanhamento, onde os sujeitos tinham que manter uma certa distância do líder do esquadrão enquanto navegavam no curso.

Geral, Stirling descobriu que, para a tarefa visual, sete dos 12 indivíduos que usam o exoesqueleto energizado reagiram significativamente mais lentamente e tenderam a perder os sinais de luz completamente, em comparação com seu desempenho quando não está usando o dispositivo. Enquanto usava a joelheira elétrica, os sujeitos também tiveram mais dificuldade em manter a distância especificada ao seguir o líder.

Fatos fluidos

Daqui para frente, Stirling planeja investigar a importância dos tempos de reação ao usar um exoesqueleto em vários contextos.

"Para um soldado militar, se eles não detectarem um inimigo em meio segundo, o que isso significa? Isso coloca a vida deles em risco, ou está tudo bem? ", diz Stirling." Precisamos entender melhor quais são essas diferenças operacionalmente relevantes. Um tempo de reação de meio segundo para mim andando pela calçada provavelmente não é grande coisa. Mas pode ser um grande negócio em um ambiente militar. "

Interessantemente, a equipe identificou alguns usuários que não se incomodaram com a adição de um exoesqueleto, e que teve um desempenho tão bom no visual, áudio, e tarefas de acompanhamento.

"Neste estudo, vemos que algumas pessoas não têm déficit de atenção. Mas algumas pessoas fazem, e não temos certeza de por que algumas pessoas são boas usuárias de exoesqueleto e outras têm mais dificuldade, "Stirling diz." Agora estamos começando a investigar o que torna as pessoas bons usuários em comparação com os usuários menos adeptos. Isso é impulsionado por uma via motorizada, ou um caminho de percepção, ou uma via cognitiva? "

O grupo de Stirling está trabalhando para uma melhor compreensão de como os humanos se adaptam e reagem a exoesqueletos e outras tecnologias vestíveis, como os trajes espaciais da próxima geração.

"Estamos observando a fluência entre o que o sistema está fazendo e o que o ser humano está fazendo, "Stirling diz." Se o humano quiser acelerar ou desacelerar, este sistema pode ser projetado para se mover de forma adequada para que o humano não esteja lutando contra o sistema, e vice versa?"

Além das aplicações militares e espaciais, Stirling diz que se a conexão entre o humano e a máquina puder ser mais fluida, exigindo menos atenção imediata do usuário, então os exoesqueletos podem encontrar uma área muito mais ampla, apelo comercial.

"Talvez você queira escalar aquela montanha, ou faça uma caminhada mais longa, ou você pode ser mais velho e querer correr com seus netos, "Stirling diz.

"Como você pode projetar exoesqueletos para que as pessoas possam reduzir seu próprio risco de lesões e ampliar sua capacidade, suas atividades de vida diária? Esses sistemas são realmente empolgantes. Queremos apenas estar cientes dos diferentes riscos que ocorrem quando você traz algo para um ambiente natural. "

Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.