Ajuste com intervenção humana baseado na preferência do usuário de assistência de exoesqueleto durante a caminhada

Ajuda para as Pessoas Andarem com Menos Esforço

Imagine poder ajustar um auxílio vestível para caminhar tão facilmente quanto regular o som dos seus fones. Este estudo investiga se pessoas conseguem ensinar rapidamente um dispositivo robótico de quadril a ajudá‑las a caminhar de uma forma que pareça confortável e consuma menos energia, apoiando‑se apenas nas próprias sensações em vez de equipamentos complexos de laboratório.

Um Assistente Robótico nos Quadris

Os pesquisadores usaram um exoesqueleto de quadril, uma estrutura leve com motores nos quadris que auxiliam os movimentos das pernas enquanto a pessoa caminha em uma esteira. Em vez de engenheiros programarem antecipadamente como e quando o dispositivo deveria empurrar ou puxar, a equipe deu a cada caminhante um pequeno controle manual. Com ele, podiam deslocar quatro momentos-chave no ciclo da caminhada em que o exoesqueleto mudava de direção ou aplicava sua maior assistência. Uma tela à sua frente mostrava curvas simples do padrão de assistência para que pudessem ver como suas alterações afetavam o suporte que sentiam.

Deixando os Usuários Ajustarem Seu Próprio Suporte

Onze adultos sem problemas de marcha participaram. Após um curto período de familiarização, cada pessoa caminhou com o exoesqueleto e usou o controle para explorar diferentes padrões de assistência. Foi solicitado que explorassem toda a faixa de possibilidades e escolhessem o padrão que lhes parecia melhor e que parecia reduzir seu esforço. Não houve limite de tempo fixo. Em média, os participantes experimentaram cerca de trinta configurações diferentes e precisaram de aproximadamente onze minutos para decidir que haviam encontrado sua forma preferida de receber assistência. Curiosamente, quase sempre mudavam apenas um tempo por vez, sugerindo uma busca cuidadosa e em etapas, em vez de tentativa e erro aleatória.

Economia de Energia Sem Matemática Pesada

Mesmo recorrendo apenas às próprias sensações, as escolhas dos caminhantes trouxeram economia de energia mensurável. Quando o exoesqueleto usou o padrão de temporização preferido de uma pessoa, o custo energético da caminhada caiu cerca de 17% em comparação com usar o mesmo dispositivo que não fornecia torque útil. Considerando o peso adicional do próprio dispositivo, isso ainda representou uma redução notável em comparação com caminhar sem ele. Os pesquisadores então deslocaram cada um dos quatro instantes para mais cedo ou mais tarde no ciclo do passo. Essas mudanças, mesmo quando relativamente grandes, praticamente não alteraram a economia de energia, o que sugere que os padrões escolhidos pelos usuários não foram apenas eficazes, mas também tolerantes a pequenos erros de temporização.

Como o Controle Ainda é Sentido pelo Usuário

Além do uso de energia, a equipe quis saber como usar o exoesqueleto afetava a sensação das pessoas de estar no controle de seus próprios movimentos. Após caminhar com o dispositivo ajustado para não ajudar ou com seu padrão de assistência sintonizado, os participantes avaliaram afirmações sobre o quanto parecia que eles estavam causando o movimento. Como esperado, as pessoas se sentiram mais no controle quando o dispositivo não estava ativamente ajudando. Ainda assim, mesmo com assistência parcial, as pontuações caíram perceptivelmente, mostrando que as forças do dispositivo alteraram a experiência dos caminhantes sobre a propriedade dos movimentos. Isso sugere que projetos futuros devem equilibrar benefícios físicos com o quão natural o movimento parece.

Por Que Essa Abordagem Importa

Este estudo mostra que permitir que usuários ajustem um exoesqueleto de quadril pelo tato pode rapidamente produzir assistência de caminhada personalizada que reduz o custo energético a níveis semelhantes aos métodos de laboratório mais demorados. As configurações preferidas variaram amplamente de pessoa para pessoa, sublinhando a necessidade de ajuste individual em vez de um programa único para todos. Como o método é rápido e não requer equipamentos volumosos de medição, ele pode tornar exoesqueletos mais práticos para adultos mais velhos, pacientes em reabilitação e pessoas que usam esses dispositivos no dia a dia. Os achados também apontam para futuros sistemas que combinam feedback do usuário com algoritmos inteligentes, criando auxílios de caminhada que se adaptam não apenas ao corpo, mas também a como cada pessoa deseja se mover.

Citação: 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

Palavras-chave: exoesqueleto de quadril, assistência à marcha, ajuste pelo usuário, humano no circuito, custo metabólico