À medida que braços protéticos alimentados por inteligência artificial se tornam mais comuns, será essencial compreender como as pessoas respondem a eles. A aceitação depende não apenas de quão bem esses dispositivos funcionam, mas também de quão naturais eles são. Neste estudo, os pesquisadores usaram a realidade virtual para criar a ilusão de que o braço do próprio participante havia sido substituído por uma prótese robótica. Eles então testaram como diferentes velocidades de movimento influenciavam a incorporação, incluindo propriedade corporal, senso de agência, usabilidade e impressões sociais, como competência e desconforto.
As descobertas mostraram um padrão claro. Quando o braço protético se movia muito rapidamente ou muito lentamente, os participantes sentiam-se menos ligados a ele e classificavam-no como menos utilizável. No entanto, quando o braço se movia a um ritmo moderado semelhante ao alcance humano natural, demorando cerca de um segundo para completar o movimento, os participantes relataram a sensação mais forte de que o braço parecia parte do seu próprio corpo.
Das próteses controladas pelo usuário à IA autônoma
Para indivíduos que perdem uma mão ou um braço, os membros protéticos são ferramentas essenciais para a vida diária. Grande parte da pesquisa neste campo tem se concentrado em ajudar os dispositivos a responder com precisão às intenções do usuário. Isso geralmente envolve a detecção de biossinais, como eletromiografia (EMG) e eletroencefalografia (EEG), e sua tradução em movimento.
Ao mesmo tempo, o rápido progresso na aprendizagem automática e na IA está a tornar possível que futuras próteses ajudem os utilizadores a moverem-se por conta própria em determinadas situações. Estes sistemas autónomos ou semi-autónomos poderiam antecipar as necessidades e fornecer apoio automaticamente. No entanto, quando um membro começa a se mover de forma independente, pode parecer “inquieto” ou “não fazer parte do meu corpo”. Essa reação apresenta um grande desafio para a adoção generalizada.
Estudo de realidade virtual testa velocidade e incorporação
Pesquisas anteriores sugerem que as pessoas se sentem mais confortáveis com o movimento autônomo quando entendem o objetivo por trás dele. Com base nesta ideia, Harin Manujaya Hapuarachchi e colegas (Hapuarachchi era estudante de doutorado na época do estudo e agora é professor assistente na Escola de Informática da Universidade de Tecnologia de Kochi) exploraram se a velocidade de movimento desempenha um papel na aceitação.
Em um ambiente de realidade virtual, os participantes viram um avatar cujo antebraço esquerdo havia sido substituído por uma prótese. Eles foram solicitados a completar uma tarefa de alcance enquanto o braço protético virtual se movia sozinho em direção a um alvo. Os pesquisadores ajustaram a duração de cada movimento em seis velocidades diferentes (125 ms a 4 s). Após cada tentativa, os participantes avaliaram o quanto o braço parecia seu, quanto controle eles sentiam, quão utilizável parecia (SUS) e suas impressões sobre o robô usando uma escala padronizada (RoSAS: competência, calor e desconforto).
O segundo ponto ideal
Os resultados foram consistentes e impressionantes:
- A uma velocidade moderada (duração do movimento de 1 segundo), as classificações de propriedade corporal, senso de agência e usabilidade foram mais altas.
- Nas condições mais rápidas (125 ms) e mais lentas (4 s), essas classificações caíram significativamente.
- Os participantes consideraram o braço mais competente em velocidades moderadas a ligeiramente mais rápidas, enquanto o desconforto atingiu o pico na condição mais rápida. O calor percebido não dependia claramente da velocidade.
Em suma, simplesmente tornar um braço protético mais rápido não o torna melhor. Combinar o tempo do movimento humano natural parece ser muito mais importante para ajudar os usuários a sentirem que o dispositivo realmente lhes pertence.
Projetando aumento de corpo robótico semelhante ao humano
Esses insights sugerem que as futuras próteses habilitadas para IA devem priorizar o tempo compatível com o ser humano, em vez de apenas a velocidade. Os designers podem precisar ajustar os padrões de movimento para que se alinhem com o que o cérebro espera de um membro natural.
As implicações vão além dos braços protéticos. Outras tecnologias que funcionam como extensões do corpo, incluindo membros robóticos supranumerários, exoesqueletos e robôs vestíveis, também poderiam beneficiar de movimentos que espelhem o ritmo humano natural.
Os pesquisadores também planejam explorar como o uso a longo prazo muda a percepção. Muitas vezes as pessoas começam a experimentar as ferramentas usadas com frequência como se fossem parte do seu corpo. Com o uso diário continuado, mesmo um membro robótico rápido e altamente capaz pode começar a parecer “normal”, mais fácil de operar e mais plenamente incorporado.
A realidade virtual desempenha um papel fundamental nesta pesquisa. Permite aos cientistas testar tecnologias protéticas emergentes e sistemas de controlo num ambiente seguro e controlado antes de estarem amplamente disponíveis. Essa abordagem possibilita avaliar as respostas psicológicas, a aceitação do usuário e as considerações de design no início do desenvolvimento.
Esta pesquisa foi apoiada por JSPS KAKENHI (JP22KK0158), Murata Science and Education Foundation, JST (JPMJFS121) e MEXT (202334Z302).
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