增强运动的外骨骼可能会影响决策

随着工程师们在设计可穿戴、电子活动和响应式腿支架、手臂支架和全身套装（统称为外骨骼）方面取得了长足的进步，麻省理工学院的研究人员提出了一个重要的问题：虽然这些钢铁侠一样的附属物可能增强一个人的力量、机动性和耐力，但它们对注意力和决策有什么影响？

这个问题远非微不足道，因为目前正在设计和测试外骨骼，以便在战场上使用，在战场上，美国士兵预计将执行集中的战术演习，同时通常携带60到100磅的装备。 电子自适应髋关节、膝盖和腿部支架等外骨骼可以承受士兵很大一部分负荷，使他们能够更快、更敏捷地移动。

但是，穿着这种仿生附加装备，并适应他们的动作，能带走一些认知任务所需的注意力，比如发现敌人、传递信息或跟随中队吗？

麻省理工学院团队发现，答案是肯定的，至少在某些情况下是这样。 研究人员在本周于费城举行的人类因素和人类工效学学会年会上介绍的一项研究中，对志愿者进行了测试，他们要么是现役人，要么是后备军官训练团(ROTC)部队的参与者，因为他们穿着商用膝外骨骼，背着一个重达80磅的背包，穿过障碍课程。 在12名受试者中，有7名在视觉任务中的反应时间较慢，当他们在外骨骼上完成并供电时，与他们在没有外骨骼的情况下完成这一过程相比。

研究人员还发现，当士兵被要求在一定距离内跟随领导者时，他们在穿外骨骼时不太能保持恒定的距离。

这些结果虽然是初步的，但表明设计用于事和其他用途的外骨骼的工程师可能希望考虑设备的“认知适合”-即使在身体上帮助他们的同时，用户的注意力或决策有多大可能转移。

麻省理工学院航空航天系助理教授、医学工程和科学研究所成员莉娅·斯特林说：“在一个事外骨骼中，士兵应该扫描环境中的敌人，确保其他人在哪里，监测各种各样的事情。” “你不想让他们因为外骨骼而把注意力集中在如何走路上。 这就是为什么我对这些技术需要多少关注感兴趣。”

斯特林在这篇论文中的合著者包括麻省理工学院、Draper和马萨诸塞州洛厄尔大学的研究人员。

跟随领导

为了研究外骨骼对用户注意力的影响，该团队在UMassLowell的NERVE中心建立了一个障碍课程，该设施通常通过各种物理课程测试和评估机器人。 斯特林和她的同事修改了一个现有的障碍路线，包括跨坡和短墙，以跨越。 障碍物两端的灯被设置成间歇性地上下闪烁。

该队招募了12名男性受试者，并对他们进行了为期三天的培训。 在第一天，他们每个定制-适合，并训练使用，一个商业上可用的膝盖外骨骼-一个刚性的，动力的膝盖支撑设计，以帮助延长用户的腿和增加耐力，同时，例如，在攀爬障碍和长途步行。

在接下来的两天里，受试者被指示在跟随一名研究人员的同时，以中队成员的身份导航障碍课程。 当他们通过课程时，被试执行了几项认知任务。 首先是一个视觉任务，在这个任务中，被试们一旦看到一盏灯继续亮下去，就必须按下模拟步枪的按钮。 第二个是一对音频任务，在这两个任务中，受试者必须用一个简单的“罗杰，完毕”来响应无线电呼叫检查，以及一个更复杂的任务，在那里他们必须听三位领导人报告不同数量的敌人，然后通过无线电报告总数。 第三项是一项长期任务，在飞行过程中，受试者必须与中队长保持一定的距离。

总的来说，斯特林发现，对于视觉任务，12名穿着动力外骨骼的受试者中有7名反应明显更慢，并且倾向于完全错过光信号，与他们在不穿戴该设备时的表现相比.. 在穿着动力的膝盖支架时，受试者在跟随领导者时保持指定距离的时间也比较困难。

流体套装

展望未来，斯特林计划调查反应时间的重要性，同时在不同的情况下穿着外骨骼。

“对于一个军来说，如果他们半秒钟都没有发现敌人，那是什么意思？ 这会危及他们的生命吗？ 斯特林说。 “我们需要更好地了解这些业务上相关的差异是什么。 半秒钟的反应时间对于我走在人行道上可能不是什么大事。 但在环境中，这可能是件大事。”

有趣的是，该团队发现了一些用户，他们对外骨骼的添加毫不在意，他们在视觉、音频和后续任务中也表现得很好。

在这项研究中，我们看到一些人没有注意力不足。 但有些人是这样做的，我们不知道为什么有些人是好的外骨骼使用者，有些人有更多的困难，“斯特林说。 “现在我们开始调查是什么让人们成为好用户，而不是不那么熟练的用户。 这是由运动途径、感知途径还是认知途径驱动的？

斯特林的团队正在致力于更好地理解人类适应和反应外骨骼和其他可穿戴技术的方式，如下一代太空服。

斯特林说：“我们研究的是系统在做什么和人类在做什么之间的流畅性。” 如果人类想要加速或减速，这个系统能被设计成适当的移动，这样人类就不会对抗这个系统，反之亦然？

除了军和空间应用，斯特林说，如果人类和机器之间的连接可以变得更流畅，需要更少的用户立即关注，那么外骨骼可能会发现更广泛的商业吸引力。

斯特林说：“也许你想爬上那座山，或者再去远足，或者你可能年纪大了，想和你的孙子们一起到处跑。”

“你怎么能设计出外骨骼，这样人们就能减少自己的伤害风险，扩大他们的能力，扩大他们的日常生活活动？ 这些系统真的很令人兴奋。 我们只想认识到，当你把某物带入自然环境时，会发生不同的风险。”