Conforme próteses de braços movidas por inteligência artificial se tornam mais comuns, é crucial entender como as pessoas reagem a elas. A aceitação depende não apenas do desempenho funcional destes dispositivos, mas também de quão naturais eles parecem. Neste estudo, pesquisadores utilizaram realidade virtual para criar a ilusão de que o braço de um participante havia sido substituído por uma prótese robótica. Eles avaliaram como diferentes velocidades de movimento influenciavam a incorporação do membro, incluindo a sensação de posse do corpo, sensação de agência, usabilidade e impressões sociais, como competência e desconforto.
Os resultados mostraram um padrão claro. Quando o braço prostético se movia muito rápido ou muito devagar, os participantes sentiam menos conexão com ele e o avaliavam como menos utilizável. No entanto, quando o braço se movia em um ritmo moderado, semelhante ao alcance humano natural, levando cerca de um segundo para completar o movimento, os participantes relataram a sensação mais forte de que o braço era parte do seu próprio corpo.
Da Próteses Controladas pelo Usuário à IA Autônoma
Para indivíduos que perderam uma mão ou um braço, membros protéticos são ferramentas essenciais para o cotidiano. Grande parte da pesquisa nesta área se concentrou em ajudar os dispositivos a responderem com precisão às intenções do usuário. Isso muitas vezes envolve a detecção de biosinais, como eletromiografia (EMG) e eletroencefalografia (EEG), e a tradução desses sinais em movimento.
Simultaneamente, o rápido avanço em aprendizado de máquina e IA está tornando possível que próteses futuras auxiliem os usuários movendo-se de forma autônoma em certas situações. Esses sistemas autônomos ou semi-autônomos poderiam antecipar necessidades e fornecer suporte automaticamente. No entanto, quando um membro começa a se mover independentemente, isso pode ser percebido como “desconcertante” ou “não parte do meu corpo.” Essa reação representa um desafio significativo para a adoção em larga escala.
Estudo de Realidade Virtual Avalia Velocidade e Incorporação
Pesquisas anteriores sugerem que as pessoas se sentem mais à vontade com movimentos autônomos quando compreendem o objetivo por trás deles. Com base nessa ideia, Harin Manujaya Hapuarachchi e colaboradores (Hapuarachchi era estudante de doutorado na época do estudo e atualmente é Professor Assistente na Escola de Informática da Universidade de Tecnologia de Kochi) investigaram se a velocidade do movimento desempenha um papel na aceitação.
Em um ambiente de realidade virtual, os participantes viam um avatar cujo antebraço esquerdo havia sido substituído por um membro prostético. Eles foram solicitados a completar uma tarefa de alcance enquanto o braço prostético virtual se movia sozinho em direção a um alvo. Os pesquisadores ajustaram a duração de cada movimento em seis velocidades diferentes (de 125 ms a 4 s). Após cada tentativa, os participantes avaliaram o quanto o braço parecia seu, o quanto controlavam o movimento, quão utilizável parecia (SUS) e suas impressões sobre o robô usando uma escala padronizada (RoSAS: competência, calor humano e desconforto).
A Doçura do Um Segundo
Os resultados foram consistentes e impressionantes:
- Em uma velocidade moderada (duração do movimento de 1 s), as avaliações de posse corporal, sensação de agência e usabilidade foram mais altas.
- Nas condições mais rápidas (125 ms) e mais lentas (4 s), essas avaliações caíram significativamente.
- Os participantes consideravam o braço mais competente em velocidades moderadas a levemente mais rápidas, enquanto o desconforto atingiu o pico na condição mais rápida. A sensação de calor humano não dependia claramente da velocidade.
Em resumo, simplesmente aumentar a velocidade de um braço prostético não o torna necessariamente melhor. Alinhar o tempo do movimento com o que é natural para o ser humano parece ser muito mais importante para ajudar os usuários a sentirem que o dispositivo realmente lhes pertence.
Projetando Aumento Corporal Robótico Semelhante ao Humano
Essas descobertas sugerem que futuras próteses com habilitações de IA devem priorizar o sincronismo compatível com o humano em vez de velocidade isoladamente. Os projetistas podem precisar ajustar os padrões de movimento para que estejam de acordo 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 braços robóticos supernumerários, exoesqueletos e robôs vestíveis, também poderiam se beneficiar de movimentos que imitam o ritmo humano natural.
Os pesquisadores também planejam explorar como o uso a longo prazo altera a percepção. As pessoas geralmente começam a experimentar ferramentas de uso frequente como se fossem parte do seu corpo. Com o uso diário contínuo, 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 crucial nessa pesquisa. Ela permite que os cientistas testem novas tecnologias de próteses e sistemas de controle em um ambiente seguro e controlado antes de serem amplamente disponibilizados. Essa abordagem possibilita a avaliação das respostas psicológicas, aceitação do usuário e considerações de design no início do desenvolvimento.
Esta pesquisa foi apoiada por JSPS KAKENHI (JP22KK0158), a Fundação Murata de Ciência e Educação, JST (JPMJFS121) e MEXT (202334Z302).
