让智能假肢手臂“如臂使指”的精确速度

研究结果呈现出清晰的规律：当假肢移动过快或过慢时，参与者会感觉与假肢的连接较弱，且认为其易用性较低。然而，当假肢以接近人类自然伸手的中等速度移动（约1秒完成动作）时，参与者报告称，感觉假肢最像自己身体的一部分。

从使用者控制型假肢到自主人工智能型假肢

对于失去手或手臂的人来说，假肢是日常生活的重要工具。该领域的许多研究都聚焦于帮助设备准确响应使用者的意图，这通常包括检测肌电图（EMG）和脑电图（EEG）等生物信号，并将其转化为动作。

与此同时，机器学习和人工智能的快速发展使未来的假肢在某些情况下能够自主移动以协助使用者。这些自主或半自主系统可以预测需求并自动提供支持。然而，当肢体开始独立移动时，可能会让人感到“不安”或“不属于自己的身体”。这种反应是假肢广泛应用面临的主要挑战。

虚拟现实研究测试速度与身体归属感

早期研究表明，当人们理解自主移动背后的目标时，会更适应这种移动。基于这一观点，Harin Manujaya Hapuarachchi及其同事（Hapuarachchi在研究期间是博士生，现为高知工科大学信息学院助理教授）探讨了运动速度是否在接受度中起作用。

在虚拟现实环境中，参与者看到一个左臂被假肢替代的虚拟化身。他们被要求完成一项伸手任务，同时虚拟假肢自行朝目标移动。研究人员将每次移动的持续时间调整为六种不同速度（125毫秒至4秒）。每次试验后，参与者评估假肢在多大程度上感觉像自己的、自己的控制感如何、其易用性如何（SUS量表），以及使用标准化量表（RoSAS：能力、温暖度和不适感）对机器人的印象。

1秒的最佳速度

结果一致且显著：

在中等速度（移动持续时间1秒）下，身体归属感、控制感和易用性评分最高。

在最快（125毫秒）和最慢（4秒）的条件下，这些评分显著下降。

参与者认为假肢在中等至稍快的速度下更有能力，而不适感在最快速度条件下达到峰值。感知到的温暖度与速度没有明显关联。

简而言之，仅仅让假肢更快并不意味着更好。匹配人类自然运动的时间似乎对帮助使用者感觉设备真正属于自己更为重要。

设计类人机器人身体增强设备

这些见解表明，未来的人工智能驱动假肢应优先考虑与人类兼容的时间安排，而非单纯追求速度。设计师可能需要调整运动模式，使其与大脑对自然肢体的预期一致。

其影响不仅限于假肢。其他作为身体延伸的技术，包括额外机械臂、外骨骼和可穿戴机器人，也可能受益于模仿人类自然节奏的运动。

研究人员还计划探索长期使用如何改变感知。人们通常会开始将频繁使用的工具视为身体的一部分。通过持续的日常使用，即使是快速且功能强大的机械肢体也可能开始感觉“正常”，更易于操作，并更具身体归属感。

虚拟现实在这项研究中发挥着关键作用。它使科学家能够在新兴假肢技术和控制系统广泛应用之前，在安全可控的环境中对其进行测试。这种方法可以在开发早期评估心理反应、用户接受度和设计考虑因素。

本研究得到了日本学术振兴会KAKENHI（JP22KK0158）、村田科学教育财团、日本科学技术振兴机构（JPMJFS121）和文部科学省（202334Z302）的支持。