机器人手臂移动过快会让人感到毛骨悚然。移动过慢则显得笨拙且无帮助。在一项虚拟现实研究中，研究人员发现，由人工智能驱动的假肢手臂以自然、类人的速度——约每次动作一秒——移动时最易被接受。这一最佳速度提升了控制感、舒适感，甚至对机器人的信任感。
研究结果呈现出一个清晰的规律。当假肢手臂运动过快或过慢时，参与者会感觉与它的联结较弱，并认为其可用性较低。然而，当手臂以接近自然人类伸手取物的适中速度运动（约耗时1秒完成动作）时，参与者报告称，该手臂最强烈地让他们感觉仿佛是自己身体的一部分。
从用户控制假肢到自主AI
对于失去手或手臂的个体而言，假肢是日常生活中的关键工具。该领域的许多研究都聚焦于帮助设备精准响应用户意图。这通常涉及检测诸如肌电图（EMG）和脑电图（EEG）等生物信号，并将其转化为运动。
与此同时，机器学习和人工智能的快速发展使得未来的假肢能够在某些情境下自主运动以辅助用户。这些自主或半自主系统能够预判需求并提供自动支持。然而，当肢体开始独立运动时，可能会让人感到“不安”或“不属于我的身体”。这种反应对假肢的广泛采用构成了重大挑战。
虚拟现实研究测试速度与具身感
早期研究表明，当人们理解自主运动背后的目标时，他们会更适应这种运动。基于这一思路，Harin Manujaya Hapuarachchi及其同事（Hapuarachchi在该研究进行时为博士生，现为高知工科大学信息学院助理教授）探究了运动速度是否影响接受度。
在虚拟现实环境中，参与者看到一个虚拟化身，其左前臂已被假肢取代。他们被要求完成一项伸手取物任务，期间虚拟假肢手臂会自主朝向目标运动。研究人员调整了每次运动的持续时间，涵盖六种不同速度（125毫秒至4秒）。每次试验后，参与者需评估该手臂在多大程度上感觉像是自己的一部分、感受到多大程度的控制感、其感知可用性（SUS），并采用标准化量表（RoSAS：能力、亲和力、不适感）记录他们对机器人的印象。
一秒黄金速度
结果一致且显著：
- 在适中速度（运动持续时间1秒）下，身体拥有感、主体感及可用性评分均为最高。
- 在最快（125毫秒）和最慢（4秒）条件下，这些评分显著下降。
- 参与者在中等至稍快速度下认为手臂更具能力，而不适感在最快条件下达到峰值。感知亲和力并未明显依赖速度变化。
简而言之，仅仅加快假肢手臂的速度并不能使其更优。匹配自然人类运动的时机对于帮助用户感知该设备真正属于自己而言似乎更为重要。
设计类人化机器人身体增强
这些见解表明，未来基于AI的假肢应优先考虑与人类兼容的运动时机，而非单纯追求速度。设计者可能需要调整运动模式，使其与大脑对自然肢体的预期保持一致。
其意义远不止于假肢手臂。其他作为身体延伸的技术，包括超数机器人肢体、外骨骼和可穿戴机器人等，同样能从模拟自然人类节奏的运动中获益。
研究人员还计划探究长期使用如何改变感知。人们通常会对频繁使用的工具逐渐产生身体部分感。随着日常持续使用，即使是快速且功能强大的机器人肢体，也可能开始感觉“正常”、更易于操作，并获得更充分的身体嵌入感。
虚拟现实在这一研究中扮演关键角色。它使科学家能在新兴假肢技术及其控制系统广泛应用之前，于安全可控的环境中进行测试。该方法使得在研发早期就能评估心理反应、用户接受度及设计考量因素。
本研究得到日本学术振兴会科学研究费助成金（JSPS KAKENHI, JP22KK0158）、村田学术振兴财团、日本科学技术振兴机构（JST, JPMJFS121）及日本文部科学省（MEXT, 202334Z302）的资助。