A medida que los ingenieros avanzan en el diseño de wearables, electrónicamente activo, y aparatos ortopédicos sensibles para las piernas, apoya brazos, y trajes de cuerpo entero, colectivamente conocidos como exoesqueletos, Los investigadores del MIT están planteando una pregunta importante:si bien estos apéndices parecidos a Iron Man pueden aumentar la fuerza de una persona, movilidad, y resistencia, ¿Qué efecto podrían tener en la atención y la toma de decisiones?

La pregunta está lejos de ser trivial, Dado que los exoesqueletos se están diseñando y probando actualmente para su uso en el campo de batalla, donde se espera que los soldados estadounidenses realicen maniobras tácticas enfocadas mientras generalmente llevan de 60 a 100 libras de equipo. Exoesqueletos como cadera adaptativa electrónicamente, rodilla, y los aparatos ortopédicos para las piernas podrían soportar una parte significativa de la carga de un soldado, liberándolos para moverse más rápido y con más agilidad.

Pero podría usar complementos biónicos y ajustándose a sus movimientos, quitar parte de la atención necesaria para las tareas cognitivas, como detectar a un enemigo, transmitiendo un mensaje, o siguiendo un escuadrón?

La respuesta, el equipo del MIT encontró, Es sí, al menos en algunos escenarios. En un estudio que están presentando esta semana en la Reunión Anual de la Sociedad de Factores Humanos y Ergonomía en Filadelfia, los investigadores probaron voluntarios, que eran miembros en servicio activo de las fuerzas armadas o participantes en una unidad del Cuerpo de Entrenamiento de Oficiales de Reserva (ROTC), mientras marchaban a través de una carrera de obstáculos con un exoesqueleto de rodilla disponible comercialmente y una mochila que pesaba hasta 80 libras. Siete de los 12 sujetos tuvieron tiempos de reacción más lentos en una tarea visual cuando completaron el curso con el exoesqueleto encendido y encendido. en comparación con cuando lo terminaron sin el exoesqueleto.

Los investigadores también encontraron que los soldados, cuando se le pide que siga a un líder a cierta distancia, eran menos capaces de mantener una distancia constante mientras usaban el exoesqueleto.

Los resultados, aunque preliminar, sugieren que los ingenieros que diseñan exoesqueletos para usos militares y otros pueden querer considerar el "ajuste cognitivo" de un dispositivo:cuánta atención o toma de decisiones de un usuario podría desviar el dispositivo incluso mientras lo ayuda físicamente.

"En un exoesqueleto militar, se supone que los soldados deben buscar enemigos en el entorno, asegurándose de dónde están otras personas en su escuadrón, monitoreando una gran variedad de cosas, "dice Leia Stirling, profesor asistente en el Departamento de Aeronáutica y Astronáutica del MIT y miembro del Instituto de Ingeniería y Ciencia Médicas. "No quieres que tengan que concentrarse en cómo están pisando debido al exoesqueleto. Por eso estaba interesado en cuánta atención requieren estas tecnologías".

Los coautores de Stirling en el artículo incluyen investigadores del MIT, Pañero, y la Universidad de Massachusetts en Lowell.

Seguir al líder

Para investigar el efecto de los exoesqueletos en la atención de un usuario, el equipo organizó una carrera de obstáculos en el NERVE Center de UMass Lowell, una instalación que normalmente prueba y evalúa robots en varios cursos físicos. Stirling y sus colegas modificaron una pista de obstáculos existente para incluir pendientes transversales y paredes cortas para pasar. Las luces en ambos extremos de la carrera de obstáculos se instalaron para parpadear intermitentemente.

El equipo reclutó a 12 sujetos masculinos y los entrenó durante un período de tres días. Durante el primer día, cada uno estaba hecho a medida, y capacitado para usar, un exoesqueleto de rodilla disponible comercialmente:un rígido, rodillera eléctrica diseñada para ayudar a extender la pierna del usuario y aumentar la resistencia mientras, por ejemplo, en trepar obstáculos y caminar largas distancias.

Durante los dos días siguientes, los sujetos fueron instruidos para navegar la carrera de obstáculos mientras seguían a un investigador, haciéndose pasar por un miembro del escuadrón. Mientras avanzaban por el curso, los sujetos realizaron varias tareas cognitivas. La primera fue una tarea visual, en el que los sujetos tenían que presionar un botón en un rifle simulado tan pronto como percibían que se encendía una luz. El segundo fue un par de tareas de audio, en el que los sujetos tenían que responder a una llamada de radio con un simple "Roger, sobre, "así como una tarea más complicada, donde tenían que escuchar a tres líderes informando diferentes números de enemigos y luego informar el número total por radio. La tercera fue una tarea de seguimiento, donde los sujetos tenían que mantener una cierta distancia del líder del escuadrón mientras navegaban por el curso.

En general, Stirling descubrió que para la tarea visual, siete de los 12 sujetos que usaban el exoesqueleto motorizado reaccionaron significativamente más lentamente y tendieron a perder las señales de luz por completo, en comparación con su rendimiento cuando no lleva puesto el dispositivo. Mientras usa la rodillera eléctrica, los sujetos también tenían más dificultades para mantener la distancia especificada cuando seguían al líder.

Trajes fluidos

Avanzando, Stirling planea investigar la importancia de los tiempos de reacción mientras usa un exoesqueleto en varios contextos.

"Para un soldado militar, si no detectan a un enemigo en medio segundo, ¿Qué significa eso? ¿Eso pone en riesgo su vida? ¿O está bien? ", dice Stirling." Necesitamos comprender mejor cuáles son estas diferencias operacionalmente relevantes. Un tiempo de reacción de medio segundo para mí caminando por una acera probablemente no sea gran cosa. Pero podría ser un gran problema en un entorno militar ".

Curiosamente, el equipo identificó a algunos usuarios que no se inmutaron por la adición de un exoesqueleto, y quién se desempeñó igual de bien en lo visual, audio, y tareas de seguimiento.

"En este estudio, vemos que algunas personas no tienen déficit en su atención. Pero algunas personas lo hacen y no estamos seguros de por qué algunas personas son buenos usuarios de exoesqueletos y otras tienen más dificultades, "Dice Stirling." Ahora estamos empezando a investigar qué hace que las personas sean buenos usuarios en comparación con los usuarios menos expertos. ¿Es esto impulsado por una vía de motor, o una vía de percepción, o una vía cognitiva? "

El grupo de Stirling está trabajando para comprender mejor la forma en que los humanos se adaptan y reaccionan a los exoesqueletos y otras tecnologías portátiles. como los trajes espaciales de próxima generación.

"Estamos analizando la fluidez entre lo que hace el sistema y lo que hace el ser humano, "Dice Stirling." Si el humano quiere acelerar o ralentizar, ¿Se puede diseñar este sistema para que se mueva adecuadamente de modo que el ser humano no esté luchando contra el sistema? ¿y viceversa?"

Más allá de las aplicaciones militares y espaciales, Stirling dice que si la conexión entre el ser humano y la máquina puede hacerse más fluida, requiriendo menos atención inmediata del usuario, entonces los exoesqueletos pueden encontrar un mucho más amplio, atractivo comercial.

"Quizás quieras poder escalar esa montaña, o hacer una caminata más larga, o puede que seas mayor y quieras correr con tus nietos, "Dice Stirling.

"¿Cómo se pueden diseñar exoesqueletos para que las personas puedan reducir su propio riesgo de lesiones y ampliar su capacidad? sus actividades de la vida diaria? Estos sistemas son realmente emocionantes. Solo queremos ser conscientes de los diferentes riesgos que se producen cuando introduces algo en un entorno natural ".

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, innovación y docencia.