Regolazione dell’assistenza di un esoscheletro basata sulle preferenze dell’utente con intervento umano durante la deambulazione

Aiutare le persone a camminare con meno fatica

Immaginate di poter regolare un ausilio indossabile per la camminata con la stessa facilità con cui si regola il suono delle cuffie. Questo studio esplora se le persone possono insegnare rapidamente a un dispositivo robotico per l’anca come assisterle in modo che risulti piacevole e consumi meno energia, affidandosi semplicemente alle proprie sensazioni piuttosto che a strumentazioni complesse di laboratorio.

Un assistente robotico all’altezza delle anche

I ricercatori hanno utilizzato un esoscheletro per l’anca, una struttura leggera con motori alle anche che aiutano i movimenti delle gambe mentre la persona cammina su un tapis roulant. Invece di far programmare in anticipo a ingegneri quando e come il dispositivo deve spingere o tirare, il team ha dato a ciascun camminatore un piccolo controller portatile. Con esso potevano spostare quattro istanti chiave del ciclo del passo in cui l’esoscheletro invertiva la direzione o forniva il massimo aiuto. Uno schermo davanti a loro mostrava curve semplici del profilo di assistenza in modo che potessero vedere come le loro modifiche influivano sul supporto percepito.

Lasciare che gli utenti regolino il proprio supporto

Hanno partecipato undici adulti senza problemi di deambulazione. Dopo un breve periodo di familiarizzazione, ciascuna persona ha camminato con l’esoscheletro e ha usato il controller per esplorare diversi profili di assistenza. È stato chiesto loro di esplorare l’intera gamma di possibilità e di stabilirsi sul profilo che risultava migliore e sembrava ridurre lo sforzo. Non c’era un limite di tempo prestabilito. In media i partecipanti hanno provato circa trenta impostazioni diverse e hanno impiegato all’incirca undici minuti per decidere di aver trovato la loro modalità di assistenza preferita. È interessante che quasi sempre cambiassero un solo istante alla volta, suggerendo una ricerca attenta e graduale piuttosto che tentativi casuali.

Risparmio energetico senza matematica complessa

Anche se i camminatori si sono affidati soltanto alle proprie sensazioni, le loro scelte hanno prodotto risparmi energetici misurabili. Quando l’esoscheletro adottava il profilo temporale preferito dalla persona, il costo energetico della camminata è diminuito di circa il 17 percento rispetto all’indossare lo stesso dispositivo che non forniva coppia utile. Tenendo conto anche del peso aggiunto del dispositivo, ciò si traduceva comunque in una riduzione evidente rispetto alla camminata senza di esso. I ricercatori hanno poi spostato ciascuno dei quattro istanti verso l’inizio o la fine del ciclo del passo. Questi spostamenti, anche se piuttosto ampi, hanno modificato di poco i risparmi energetici, il che suggerisce che i profili scelti dagli utenti erano non solo efficaci ma anche tolleranti a piccoli errori di temporizzazione.

Come il controllo continua a essere percepito dall’utente

Oltre all’uso di energia, il team voleva capire come l’uso dell’esoscheletro influenzasse la sensazione delle persone di essere al controllo dei propri movimenti. Dopo aver camminato con il dispositivo impostato a zero assistenza o con il loro profilo ottimizzato, i partecipanti hanno valutato affermazioni su quanto sentissero di essere la causa del movimento. Come previsto, le persone si sono sentite più in controllo quando il dispositivo non aiutava attivamente. Tuttavia, anche con assistenza parziale, i punteggi sono calati in modo evidente, mostrando che le spinte e i tiraggi del dispositivo modificavano l’esperienza di proprietà del movimento. Ciò suggerisce che i progetti futuri dovrebbero bilanciare i benefici fisici con la naturalezza percepita del movimento.

Perché questo approccio è importante

Questo studio dimostra che permettere agli utenti di regolare un esoscheletro per l’anca basandosi sulle sensazioni può rapidamente produrre un’assistenza personalizzata che riduce il costo energetico a livelli simili a quelli ottenuti con metodi di laboratorio più lunghi. Le impostazioni preferite variavano ampiamente tra le persone, sottolineando la necessità di un’aggiustamento individuale piuttosto che di un programma valido per tutti. Poiché il metodo è rapido e non richiede apparecchiature ingombranti di misura, potrebbe rendere gli esoscheletri più pratici per gli anziani, i pazienti in riabilitazione e le persone che li usano nella vita quotidiana. I risultati indicano anche la strada verso sistemi futuri che combinano il feedback dell’utente con algoritmi intelligenti, creando ausili alla camminata che si adattano non solo al corpo ma anche al modo in cui ciascuno desidera muoversi.

Citazione: 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

Parole chiave: esoscheletro per l’anca, assistenza alla camminata, regolazione da parte dell’utente, human in the loop, costo metabolico