כוונון עם אדם בלולאה על סמך העדפת המשתמש של סיוע אקסוסקלטון בזמן הליכה

לעזור לאנשים ללכת בפחות מאמץ

דמיינו שאתם יכולים לכוונן עזר לבישת הליכה בדיוק כמו שאתם מכווננים את הצליל באוזניות. המחקר הזה בוחן האם אנשים יכולים במהירות ללמד מכשיר רובוטי בירך כיצד לעזור להם ללכת באופן שנוח להם וצורך פחות אנרגיה, רק על סמך התחושות שלהם עצמם ולא בעזרת ציוד מעבדה מורכב.

עוזר רובוטי בירכיים

החוקרים השתמשו באקסוסקלטון ירכיים — שלד קל משקל עם מנועים בירכיים שעוזרים לתנועת הרגליים בזמן הליכה על מסילת הליכה. במקום למהנדסים לתכנת מראש מתי וכיצד המכשיר ידחוף או ימשוך, הצוות נתן לכל הולך שלט ידני קטן. בעזרתו הם יכלו להזיז ארבעה רגעים מרכזיים במחזור ההליכה שבהם האקסוסקלטון שינה כיוון או נתן את הסיוע החזק ביותר. מסך מולם הראה עקומות פשוטות של דפוס הסיוע כדי שיוכלו לראות כיצד השינויים שלהם השפיעו על התחושה של הסיוע.

לתת למשתמשים לכוון את הסיוע בעצמם

אחד עשר מבוגרים ללא בעיות הליכה השתתפו. לאחר תקופת היכרות קצרה, כל משתתף הלך עם האקסוסקלטון והשתמש בשלט כדי לחקור דפוסי סיוע שונים. ביקשו מהם לחפש את הטווח המלא של האפשרויות ולהתייצב על הדפוס שהרגיש הכי טוב ונדמה שהוא מקטין את המאמץ. לא היה גבול זמן קבוע. בממוצע, המשתתפים ניסו כשלושים הגדרות שונות ולקח להם בערך אחת עשרה דקות להחליט שמצאו את אופן הסיוע המועדף שלהם. מעניין שהם כמעט תמיד שינו רק זמני פעולה אחד בכל פעם, מה שמרמז על חיפוש מדוד שלב-אחרי-שלב במקום ניסיונות אקראיים.

חיסכון באנרגיה בלי מתמטיקה כבדה

למרות שהולכים הסתמכו רק על תחושותיהם, הבחירות שלהם התבטאו בחיסכון אנרגטי מדיד. כאשר האקסוסקלטון השתמש בדפוס התזמון המועדף על האדם, עלות האנרגיה של ההליכה ירדה בכמות של כ-17 אחוזים בהשוואה ללבישת אותו מכשיר שלא סיפק מומנט עזר. כאשר לקחו בחשבון גם את המשקל הנוסף של המכשיר עצמו, זה עדיין התבטא בהפחתה ניכרת בהשוואה להליכה בלעדיו. החוקרים לאחר מכן הזיזו כל אחד מארבעת זמני הפעולה מוקדם או מאוחר יותר במחזור הצעד. השינויים הללו, אפילו כשהיו די גדולים, כמעט ולא שינו את החיסכון באנרגיה, מה שמרמז שהדפוסים שבחרו המשתמשים היו לא רק יעילים אלא גם סלחניים לשגיאות תזמון קטנות.

איך הבקרה עדיין נתפסת על ידי המשתמש

מעבר לשימוש באנרגיה, הצוות רצה לדעת כיצד השימוש באקסוסקלטון השפיע על תחושת השליטה של האנשים בתנועותיהם. לאחר הליכה עם המכשיר במצב של אפס סיוע או במצב הסיוע המותאם, המשתתפים דירגו משפטים על מידת התחושה שהם הם הגורמים לתנועה. כצפוי, אנשים הרגישו יותר בשליטה כשהמכשיר לא סייע באופן פעיל. יחד עם זאת, אפילו בסיוע חלקי, הציונים ירדו בצורה ניכרת, מה שמראה שהדחיפות והמשיכות של המכשיר שינו את חוויית הבעלות על התנועה. זה מרמז שבעיצובים עתידיים יש לאזן בין התועלות הפיזיות לבין עד כמה התנועה מרגישה טבעית.

מדוע גישה זו חשובה

המחקר מראה שלהעניק למשתמשים את היכולת לכוונן אקסוסקלטון ירכיים לפי תחושה אישית יכול במהירות לייצר סיוע הליכה מותאם שמוריד את עלות האנרגיה לרמות דומות לשיטות מעבדה הדורשות זמן רב יותר. ההגדרות המועדפות שונות במידה רבה מאדם לאדם, מה שמדגיש את הצורך בהתאמה אישית במקום תוכנית אחידה. מכיוון שהשיטה מהירה ואינה דורשת ציוד מדידה כבד, היא עשויה להפוך את האקסוסקלטונים לפרקטיים יותר למבוגרים, למטופלים בשיקום ולאנשים המשתמשים בהם בחיי היומיום. הממצאים גם מצביעים לכיוון מערכות עתידיות שמשלבות משוב משתמש עם אלגוריתמים חכמים, ליצירת כלי הליכה שמתאימים לא רק לגוף אלא גם לאופן שבו כל אדם רוצה לנוע.

ציטוט: 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

מילות מפתח: אקסוסקלטון ירך, סיוע בהליכה, כוונון על ידי המשתמש, אדם בלולאה, עלות מטבולית