Iron Man-lignende eksoskeletter undersøgt for at forbedre produktiviteten, sikkerhed, og trivsel

I løbet af det næste årti, Amerikanske producenter står over for et industrielt kvalifikationsgab med fremskrivninger af 2 millioner fremstillingsjob, der ikke bliver besat på grund af mangel på kvalificerede og dygtige ansøgere. En stor del af den nuværende produktionsstyrke nærmer sig pensionsalderen, og yngre generationer mangler ofte interesse for at lære de tekniske færdigheder forbundet med job inden for fremstilling. Desuden, arbejdsskader koster amerikanske virksomheder mere end 13 milliarder dollar årligt, med overanstrengelsesskader, der tegner sig for de fleste skader.

Med en pris på 3 millioner dollars fra National Science Foundation, Virginia Tech-forskere vil udføre grundforskning for at udvikle helkropsdrevne eksoskeletter til at øge menneskelig præstation i industriel brug og for at forstå de dramatiske virkninger, de kan have på det socio-teknologiske landskab af job. Exoskeleton er en bærbar enhed, der kan øge bærerens styrke og udholdenhed ved at understøtte kropsled og give hjælpende bevægelser og ledmomenter.

Divya Srinivasan, adjunkt i Grado Department of Industrial and Systems Engineering i College of Engineering, leder tilskuddet, "Eksoskeletoner i hele kroppen til avanceret erhvervsforbedring." Tildelt af NSF's Future of Work på programmet Human Technology Frontier, dette projekt har til formål at udvikle og evaluere nye kontroller og menneske-maskine-grænseflader til eksoskeletoner, for at øge industriarbejdernes produktivitet og reducere skaderisici, og samtidig bevare menneskelig dygtighed til at operere i dynamisk, ustrukturerede miljøer.

Undersøgelsen vil blive udført i partnerskab med Sarcos Robotics, en virksomhed, der har 20 års erfaring med at udvikle drevne eksoskeletoner med støtte fra DARPA og forsvarsministeriet.

"Forestil dig at vågne op og være i stand til at udføre tunge fysiske job uden smerter eller skader, "sagde Srinivasan." Produktiviteten ville blive øget, hvis folk er sundere og mere sikre. Arbejdere, der i øjeblikket er i disse stillinger, ville være i stand til at udføre jobbet med mindre fysisk indsats og på en sikrere måde, udvikle nye teknologiske færdigheder, og muligvis få bedre betalt. Vi håber, at yngre generationer ikke vil se ned på tunge industrijob som følge heraf. "

Teamet planlægger at designe nye kontrol- og interaktionsgrænseflader for at få eksoskeletet til at bruge naturligt og intuitivt, dermed minimeres læringstiden og muliggør tilpasning til dynamiske miljøer. De vil designe en augmented reality-baseret grænseflade, som brugeren kan bære og bruge til at interagere med exoskeleton. Hjælp fra eksoskeletet vil blive tilpasset efter bruger og kontekst. Dette vil gøre det muligt at forstærke en brugers opfattelse og kognition ved brug af fysiske kapacitetsforstørrelsessystemer.

"En af de bekymringer, vi har med teknologien, er, at den kan være så fysisk fokuseret i form af faldende fysiske krav, at den kan øge de kognitive krav, "sagde Srinivasan.

Derfor, evaluering og iterativ redesign af alle teknologier vil inkorporere tests ved hjælp af en række forskellige arbejdstagere, herunder personer med nedsatte fysiske evner og lette kognitive funktionsnedsættelser, at sikre, at det overordnede design vil være effektivt og inkluderende på tværs af arbejdsstyrken.

Teamet omfatter Maury A. Nussbaum, professor, og Nathan Lau, Assisterende professor, både fra industri- og systemteknik; Alexander Leonessa, professor i maskinteknik; og Suqin Ge, lektor i økonomi i College of Science.

Det tværfaglige team omfatter også samarbejdspartnere fra Engineering College, School of Visual Arts, University of Virginia, og University of California Santa Barbara.

Mens ingeniørteamet vil arbejde for at fremme viden og state-of-the-art inden for eksoskeletkontrol, menneske-robot samarbejde, menneskelige faktorer, og augmented reality -systemer, Ge's team vil bygge empiriske modeller af augmentationsteknologiens virkninger på medarbejdernes produktivitet og trivsel, branchens overskud, og arbejdsmarkedet generelt.

Resultaterne vil hjælpe både eksoskeletproducenter og brancheledere med at bestemme passende jobtyper, opgaver, relaterede omkostninger, og markeder for investeringer i eksoskeletdragt.