In het volgende decennium zal Amerikaanse fabrikanten worden geconfronteerd met een gat in de industriële vaardigheden, met naar verwachting 2 miljoen banen in de industrie die niet worden ingevuld door een gebrek aan gekwalificeerde en bekwame kandidaten. Een groot deel van de huidige beroepsbevolking in de maakindustrie nadert de pensioengerechtigde leeftijd en jongere generaties hebben vaak geen interesse om de technische vaardigheden te leren die horen bij banen in de maakindustrie. Verder, arbeidsongevallen kosten Amerikaanse bedrijven meer dan $ 13 miljard per jaar, waarbij overbelastingsblessures verantwoordelijk zijn voor de meeste blessures.

Met een prijs van $ 3 miljoen van de National Science Foundation, Virginia Tech-onderzoekers zullen fundamenteel onderzoek doen om door het hele lichaam aangedreven exoskeletten te ontwikkelen voor het verbeteren van menselijke prestaties in industrieel gebruik en om de dramatische effecten te begrijpen die ze kunnen hebben op het sociaal-technologische landschap van banen. Het exoskelet is een draagbaar apparaat dat de kracht en het uithoudingsvermogen van de drager kan vergroten door lichaamsgewrichten te ondersteunen en ondersteunende bewegingen en gewrichtsmomenten te bieden.

Divya Srinivasan, assistent-professor aan de Grado Department of Industrial and Systems Engineering in het College of Engineering, leidt de subsidie, "Exoskeletten voor het hele lichaam voor geavanceerde beroepsverbetering." Toegekend door NSF's Future of Work at the Human Technology Frontier-programma, dit project heeft tot doel nieuwe besturingen en mens-machine-interfaces voor aangedreven exoskeletten te ontwikkelen en te evalueren, voor het verhogen van de productiviteit van industriële werknemers en het verminderen van letselrisico's, terwijl ook de menselijke vaardigheden voor het werken in dynamische, ongestructureerde omgevingen.

Het onderzoek zal worden uitgevoerd in samenwerking met Sarcos Robotics, een bedrijf dat 20 jaar ervaring heeft met het ontwikkelen van aangedreven exoskeletten met financiering van DARPA en het ministerie van Defensie.

"Stel je voor dat je wakker wordt en in staat bent om zwaar fysiek werk te doen zonder pijn of verwondingen, " zei Srinivasan. "De productiviteit zou toenemen als mensen gezonder en veiliger zijn. Werknemers die momenteel in die functies zitten, zouden het werk met minder fysieke inspanning en op een veiligere manier kunnen doen, nieuwe technologische vaardigheden ontwikkelen, en mogelijk beter betaald krijgen. We hebben goede hoop dat jongere generaties daardoor niet neerkijken op zware industriële banen."

Het team is van plan nieuwe controle- en interactie-interfaces te ontwerpen om het exoskelet op een natuurlijke en intuïtieve manier te gebruiken. waardoor de leertijd wordt geminimaliseerd en aanpassing aan dynamische omgevingen mogelijk wordt gemaakt. Ze zullen een op augmented reality gebaseerde interface ontwerpen die de gebruiker kan dragen en gebruiken om te communiceren met het exoskelet. Assistentie van het exoskelet wordt aangepast aan gebruiker en context. Dit maakt het mogelijk om de perceptie en cognitie van een gebruiker te vergroten bij het gebruik van systemen voor fysieke capaciteitsvergroting.

"Een van de zorgen die we hebben met de technologie is dat het zo fysiek gefocust kan zijn in termen van afnemende fysieke eisen dat het de cognitieve eisen kan opdrijven, ' zei Srinivasan.

Vandaar, evaluatie en iteratief herontwerp van alle technologieën zal tests omvatten met een reeks verschillende werknemers, inclusief mensen met verminderde fysieke capaciteiten en milde cognitieve stoornissen, om ervoor te zorgen dat het algehele ontwerp effectief en inclusief is voor het hele personeelsbestand.

Het team bestaat uit Maury A. Nussbaum, professor, en Nathan Lau, assistent professor, zowel uit de industriële als de systeemtechniek; Alexander Leonessa, hoogleraar werktuigbouwkunde; en Suqin Ge, universitair hoofddocent economie aan het College of Science.

Het interdisciplinaire team omvat ook medewerkers van het College of Engineering, de School voor Beeldende Kunsten, Universiteit van Virginia, en Universiteit van Californië Santa Barbara.

Terwijl het technische team zal werken aan het verbeteren van kennis en state-of-the-art in exoskeletcontrole, mens-robot samenwerking, menselijke factoren, en augmented reality-systemen, Ge's team zal empirische modellen bouwen van de effecten van augmentatietechnologie op de productiviteit en het welzijn van werknemers, industrie winsten, en de arbeidsmarkt in het algemeen.

De resultaten zullen zowel fabrikanten van exoskeletten als industrieleiders helpen bij het bepalen van de juiste soorten banen, taken, gerelateerde kosten, en markten voor investeringen in exoskeletpakken.