توليف المساعدة المطورة للمستخدم في الحلقة البشرية لجهاز داعم عند الورك أثناء المشي

مساعدة الناس على المشي بجهد أقل

تخيل أن بإمكانك ضبط مساعد مشي ترتديه بسهولة مثل ضبط الصوت على سماعاتك. تستكشف هذه الدراسة ما إذا كان يمكن للأشخاص تعليم جهاز روبوتي عند الورك بسرعة كيف يساعدهم على المشي بطريقة تبدو مريحة وتستهلك طاقة أقل، مجرّد الاعتماد على أحاسيسهم بدلًا من الأجهزة المعقدة في المختبر.

مساعد روبوتي عند الوركين

استخدم الباحثون جهازًا داعمًا للورك، إطارًا خفيف الوزن مزودًا بمحركات عند الوركين تساعد حركة الساقين أثناء المشي على جهاز المشي. بدلًا من أن يبرمج المهندسون مسبقًا متى وكيف يجب أن يدفع أو يسحب الجهاز، أعطى الفريق لكل متطوّع وحدة تحكم صغيرة يمكن حملها باليد. من خلالها، كان بإمكانهم تغيير أربعة لحظات رئيسية في دورة المشي عندما يغيّر الداعم اتجاهه أو يقدّم أقوى مساعدة. وعرض شاشتهن منحنيات بسيطة لنمط المساعدة حتى يتمكنوا من رؤية كيف أثرت تغييراتهم على الدعم الذي شعروا به.

السماح للمستخدمين بضبط دعمهم بأنفسهم

شارك أحد عشر بالغًا لا يعانون من مشاكل في المشي. بعد فترة تأقلم قصيرة، مشى كل شخص مع الجهاز واستخدم وحدة التحكم لاستكشاف أنماط مساعدة مختلفة. طُلب منهم استكشاف النطاق الكامل من الاحتمالات والتمكين من الاستقرار على النمط الذي شعروا أنه الأفضل والذي بدا أنه يقلل جهدهم. لم يكن هناك حد زمني ثابت. في المتوسط، جرّب المشاركون نحو ثلاثين إعدادًا مختلفًا واحتاجوا لحوالي إحدى عشرة دقيقة ليقرروا أنهم وجدوا طريقة المساعدة المفضلة لديهم. ومن المثير للاهتمام أنهم تقريبًا غيّروا توقيتًا واحدًا فقط في كل مرة، مما يشير إلى بحث مُنتقى وخطوة بخطوة بدلًا من تجارب عشوائية.

توفير الطاقة دون حسابات معقدة

حتى مع اعتماد المشاة على أحاسيسهم فقط، كانت اختياراتهم مجزية بمدّخرات طاقة قابلة للقياس. عندما استخدم الجهاز نمط التوقيت المفضّل لدى الشخص، انخفضت تكلفة الطاقة للمشي بنحو 17 في المئة مقارنةً بارتداء نفس الجهاز الذي لم يوفر عزمًا مساعدًا. ومع أخذ الوزن الإضافي للجهاز نفسه في الاعتبار، ظل ذلك يعني انخفاضًا ملحوظًا مقارنة بالمشي بدونه. ثم دفع الباحثون كل من التوقيتات الأربعة أبكر أو أبقى لاحقًا في دورة الخطوة. هذه التحولات، حتى عندما كانت كبيرة إلى حد ما، لم تغيّر كثيرًا مدّخرات الطاقة، مما يشير إلى أن الأنماط التي اختارها المستخدمون كانت فعّالة ومتسامحة مع أخطاء توقيت صغيرة.

كيف لا يزال التحكم يشعر به المستخدم

بعيدًا عن استهلاك الطاقة، رغبت الفريق في معرفة كيف أثر استخدام الجهاز على شعور الأشخاص بأنهم مسيطرون على حركاتهم. بعد المشي إما مع ضبط الجهاز على مساعدة صفرية أو مع نمط المساعدة الذي اختاروه، قيّم المشاركون عبارات تتعلق بمدى شعورهم بأنهم هم مَن يسبب الحركة. كما هو متوقع، شعر الناس بقدر أكبر من السيطرة عندما لم يكن الجهاز يقدم مساعدة فعّالة. ومع ذلك، حتى مع المساعدة الجزئية، انخفضت الدرجات بشكل ملحوظ، مما يبيّن أن دفع الجهاز وجذبه غيّر كيف اختبر المشاة ملكية حركاتهم. ويشير ذلك إلى أن التصاميم المستقبلية يجب أن توازن بين الفوائد الفيزيائية ومدى طبيعية الإحساس بالحركة.

لماذا تهم هذه المقاربة

تُظهر هذه الدراسة أن السماح للمستخدمين بضبط جهاز داعم للورك عن طريق الإحساس يمكن أن ينتج بسرعة مساعدة مشي مخصصة تقلل تكلفة الطاقة إلى مستويات مشابهة لطرق الاختبار المعملية الأكثر استهلاكًا للوقت. اختلفت الإعدادات المفضلة اختلافًا واسعًا من شخص لآخر، مما يؤكد الحاجة إلى تعديل فردي بدلًا من برنامج واحد يناسب الجميع. وبما أن الطريقة سريعة ولا تتطلب أجهزة قياس ضخمة، فقد تجعل الأدوات الداعمة أكثر عملية لكبار السن ومرضى التأهيل والأشخاص الذين يستخدمون هذه الأجهزة في حياتهم اليومية. كما تشير النتائج إلى أن الأنظمة المستقبلية يمكن أن تجمع بين ملاحظات المستخدم وخوارزميات ذكية، لابتكار مساعدات مشي تتكيّف ليس فقط مع الجسم بل أيضًا مع الطريقة التي يفضّل كل شخص أن يتحرك بها.

الاستشهاد: Schäfer, N., Zhao, G., Li, B. et al. User preference-based human-in-the-loop tuning of exoskeleton assistance during walking. npj Biomed. Innov. 3, 32 (2026). https://doi.org/10.1038/s44385-026-00085-7

الكلمات المفتاحية: جهاز داعم للورك, مساعدة أثناء المشي, ضبط المستخدم, البشر في الحلقة, التكلفة الأيضية