Användarpreferensbaserad människan-i-loopen-justering av exoskelettstöd vid gång

Hjälpa människor gå med mindre ansträngning

Föreställ dig att du kan justera ett bärbart gånghjälpmedel lika enkelt som att ställa ljudet på dina hörlurar. Denna studie undersöker om personer snabbt kan lära en robotisk höftenhet att hjälpa dem att gå på ett sätt som känns bra och använder mindre energi, enbart genom att förlita sig på sina egna upplevelser istället för på komplicerad laboratorieutrustning.

En robotassistent vid höfterna

Forskarna använde ett höftexoskelett, en lätt ram med motorer vid höfterna som stödjer benrörelser medan personen går på ett löpband. Istället för att ingenjörer förprogrammerade hur och när enheten skulle skjuta eller dra, gav teamet varje försöksperson en liten handhållen kontroll. Med den kunde de förskjuta fyra nyckelögonblick i gångcykeln när exoskelettet ändrade riktning eller gav sitt starkaste stöd. En skärm framför dem visade enkla kurvor av assistansmönstret så att de kunde se hur deras ändringar påverkade det stöd de kände.

Låta användare finjustera sitt eget stöd

Elva vuxna utan gångproblem deltog. Efter en kort vänjningsperiod gick varje person med exoskelettet och använde kontrollen för att utforska olika assistansmönster. De ombads att söka över hela möjlighetsutrymmet och att slå sig till ro med det mönster som kändes bäst och verkade minska deras ansträngning. Det fanns ingen fast tidsgräns. I genomsnitt provade deltagarna cirka trettio olika inställningar och behövde ungefär elva minuter för att bestämma sig för att de hittat sin föredragna assistans. Intressant nog ändrade de nästan alltid bara en tidpunkt åt gången, vilket tyder på en försiktig, stegvis sökning snarare än slumpmässiga försök och misstag.

Energibesparingar utan tung matematik

Även om gångarna förlitade sig enbart på sina egna känslor gav deras val mätbara energibesparingar. När exoskelettet använde en persons föredragna tidmönster sjönk gångens energikostnad med omkring 17 procent jämfört med att bära samma enhet som inte gav något hjälpt vridmoment. När den extra vikten av själva apparaten beaktades innebar det fortfarande en märkbar minskning jämfört med att gå utan den. Forskarna sköt sedan varje av de fyra tidpunkterna tidigare eller senare i stegcykeln. Dessa förskjutningar, även när de var ganska stora, förändrade energibesparingarna knappt, vilket tyder på att användarvalda mönster inte bara var effektiva utan också förlåtande för små tidsfel.

Hur kontroll fortfarande känns för användaren

Utöver energianvändning ville teamet veta hur användning av exoskelettet påverkade människors känsla av att ha kontroll över sina egna rörelser. Efter att ha gått antingen med enheten inställd på noll hjälp eller med deras finjusterade assistansmönster bedömde deltagarna påståenden om i vilken utsträckning det kändes som om de orsakade rörelsen. Som väntat kände sig folk mer i kontroll när enheten inte aktivt hjälpte till. Ändå sjönk poängen märkbart även vid delvis assistans, vilket visar att enhetens tryck och drag förändrade hur gångarna upplevde ägarskap över sina rörelser. Detta tyder på att framtida konstruktioner bör avväga fysiska fördelar mot hur naturlig rörelsen känns.

Varför detta tillvägagångssätt är viktigt

Denna studie visar att det att låta användare finjustera ett höftexoskelett efter känsla snabbt kan ge personlig gångassistans som sänker energikostnaden till nivåer jämförbara med mer tidskrävande laboratoriedrivna metoder. De föredragna inställningarna varierade mycket mellan individer, vilket understryker behovet av individuell anpassning snarare än en universallösning. Eftersom metoden är snabb och inte kräver skrymmande mätutrustning kan den göra exoskelett mer praktiska för äldre, patienter i rehabilitering och personer som använder sådana enheter i vardagen. Resultaten pekar också mot framtida system som kombinerar användarfeedback med smarta algoritmer och skapar gånghjälpmedel som anpassar sig inte bara till kroppen utan också till hur varje person vill röra sig.

Citering: 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

Nyckelord: höftexoskelett, gångassistans, användarjustering, människa i loopen, metabol kostnad