【文献】
高橋典宏、外4名,"距離画像センサを用いた俯瞰画像による人物の姿勢推定",「FIT2007 第6回情報科学技術フォーラム 一般講演論文集 第3分冊」,日本,社団法人 情報処理学会,2007年 8月22日,p.79-80
【文献】
宮狭和大、外3名,"複合現実空間における作業記録の可視化手法の提案と評価",「情報処理学会論文誌 Vol.47 Number 1」,日本,社団法人 情報処理学会,2006年 1月15日,第47巻,第1号,p.181-192,(特に、p.183-184「3.提案手法」,p.185-186「4.MR Work Visualizerの実装」)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
一般に、工場の生産ラインでは、機械の操作が分かりにくい、貼り紙の意味が分かりにくい、不必要な情報が多い、必要な情報が不足している、無駄な作業を作業者に強いる、といった問題点を排除して、作業の効率化を図ることが目的とされている。これは、作業の効率化の実現により、作業者の身体的な負担が軽減され、結果的に、不良品の発生が抑制されるからである。
【0003】
また、上述の目的の達成は、作業者が自発的に操作方法をベテランの作業者に聞いたり、作業者がマニュアルを熟読したり、といった作業者自身による対応でも可能と考えられるが、これらの対応だけでは、目的の達成は不十分である。これは、作業者自身が気づくことができる問題点よりも、作業者自身が気づくことができない問題点、例えば、ヒヤリハット、勘違いによるミス、使用して初めて分かる問題点の方が、潜在的で、目的達成の大きな阻害要因になることが多いからである。
【0004】
このため、上述の目的の達成には、作業者自身が気づくことができない問題点を解消することが重要となる。そして、このような問題点を解消する手法の1つとして、コンピュータ上で実行する作業シミュレータが挙げられる(例えば、非特許文献1参照。)。
【0005】
具体的には、非特許文献1は、作業シミュレータを開示している。非特許文献1に開示された作業シミュレータは、製品の三次元データと、工場の2次元レイアウトデータと、組立順序等の情報とから、仮想空間上に、生産ラインを生成する。また、非特許文献1に開示された作業シミュレータは、各種指標を計算し、これを画面上に表示する。
【0006】
また、指標としては、作業者が手の届く範囲で部品を取ることができるかどうかを表す指標、その範囲内で作業者が組立作業を行なうことができるかどうかを表す指標、必要な設備や部品棚が配置できているかどうかを表す指標が挙げられる。
【0007】
従って、非特許文献1に開示された作業シミュレータによれば、管理者は、各種指標を確認することで、作業者の動きを把握することができるので、作業者自身が気づくことができない問題点を解消することができると考えられる。
【発明を実施するための形態】
【0016】
(実施の形態)
以下、本発明の実施の形態における、動作評価装置、動作評価方法、及びプログラムについて、
図1〜
図5を参照しながら説明する。
【0017】
[装置構成]
最初に、
図1を用いて、本実施の形態における動作評価装置の構成について説明する。
図1は、本発明の実施の形態における動作評価装置の概略構成を示すブロック図である。
図1に示すように、動作評価装置10は、動作検出部11と、動作評価部12と、視覚表現付加部13とを備えている。
【0018】
このうち、動作検出部11は、対象となるヒトの動作を検出する。動作評価部12は、動作検出部11によって検出された動作が、予め設定された特定動作に合致しているかどうかを判定する。
【0019】
視覚表現付加部13は、動作評価部12によって、特定動作に合致していると判定された場合に、画面上に表示されたヒト又はヒトを表すオブジェクトにおける、特定動作に予め関連付けられている部分(以下「関連部分」と表記する。)に、視覚表現を付加する。
【0020】
このように、動作評価装置10は、対象となるヒトの実際の動作から、問題点の原因となる特定動作を検出すると、特定動作を示す視覚表現を表示する。このため、動作評価装置10によれば、動作に起因する問題点の取りこぼしが抑制される。
【0021】
ここで、
図2及び
図3を用いて、本実施の形態における動作評価装置の構成について更に具体的に説明する。
図2は、本発明の実施の形態における動作評価装置の具体的構成を示すブロック図である。
図3は、本発明の実施の形態における視覚表現の一例を示す図である。
【0022】
まず、本実施の形態では、動作評価装置10は、仮想空間に構築された工場の生産ラインでの作業者40の動作を評価するために用いられる。動作評価装置10には、作業者40及び管理者50が装着するVR(Virtual Reality)ゴーグル20と、作業者40及び管理者50の位置検出用のカメラ30とが接続されている。
【0023】
また、VRゴーグル20には、VRゴーグル20自体の動きを検出するモーションセンサ(
図2において図示せず)と、装着者の手の位置及び動きを検出する赤外線センサ21とが搭載されている。このうち、モーションセンサは、加速度センセ及び角速度センサを備え、
VRゴーグル20自体の動きを特定する信号を出力する。赤外線センサ21は、赤外線を出力する光源と、装着者の手で反射された赤外線を受光する撮像素子とを備え、信号として、赤外線画像を出力する。なお、VRゴーグル20及びそれに用いられるセンサは、特に限定されるものではない。本実施の形態では、将来開発される種々のVRゴーグル及びセンサを用いることができる。
【0024】
そして、
図2に示すように、本実施の形態における動作評価装置10は、動作検出部11、動作評価部12、及び視覚表現付加部13に加えて、仮想空間を構築する仮想空間構築部14を備えている。仮想空間構築部14は、ヒトを表すオブジェクトを仮想空間内に作成し、動作検出部11によって検出された動作に合せて、オブジェクトを動作させる。
【0025】
具体的には、
図3に示すように、仮想空間構築部14は、構築した仮想空間内に、作業者40を表すオブジェクト(以下「作業者オブジェクト」と表記する。)41と、生産ラインの設備を表すオブジェクト(以下「設備オブジェクト」と表記する。)43とを作成する。また、
図3においては図示していないが、仮想空間構築部14は、仮想空間内に、管理者50を表すオブジェクト(以下「管理者オブジェクト」と表記する。)も仮想空間内に作成する。
【0026】
また、本実施の形態では、動作検出部11は、VRゴーグル20に搭載されているモーションセンサからの信号と、赤外線センサ21からの信号とに基づいて、作業者40及び管理者50の動作を検出する。また、動作検出部11は、
位置検出用のカメラ30からの画像データに基づいて、作業者40及び管理者50の位置を検出する。
【0027】
そして、動作検出部11によって動作及び位置が検出されると、仮想空間構築部14は、動作検出部11で検出された作業者40及び管理者50の位置から、仮想空間内でのこれらの位置を特定する。また、仮想空間構築部14は、特定した位置において、動作検出部11で検出された動作に合せて、作業者オブジェクト41及び管理者オブジェクトを動作させる。
【0028】
このため、作業者40及び管理者50は、VRゴーグルを装着することによって、動作評価装置10が構築する仮想空間内を自由に動き回ったり、仮想空間内で動作を行なったりすることができ、あたかも、仮想空間内に存在しているように感じることができる。そして、管理者50は、作業者オブジェクト41が、設備オブジェクト43を扱う様子を観察することができる。
【0029】
また、本実施の形態では、視覚表現付加部13は、
図3に示すように、作業者オブジェクト41の関連部分に、視覚表現として、例えば、ドットの集合42を付加することができる。ドットの集合42は、管理者50からは、作業者オブジェクト41を取り巻くモヤのように見え、半透明であるので、管理者50は、作業者40の動作と問題のある部位との両方を一度に確認できる。
【0030】
ドットの集合42は、目立つ色、例えば、赤色や青色等で着色されているのが好ましい。また、ドットの集合42の色は、作業者オブジェクト41の部分に応じて異なっていても良い。更に、
図3の例では、ドットの集合42の形状は、環状であるが、これに限定されるものではなく、例えば、球状であっても良い。
【0031】
また、動作評価部12は、上述したように、動作検出部11によって検出された動作が、特定動作に合致しているかどうかを判定している。特定動作としては、例えば、作業者40が作業中に上下左右前後に頭を動かすという動作が挙げられる。具体的には、作業者40において、次の作業がわからなくなり、作業すべき箇所を探したり、特定の部品を探すために周りを見渡したりする場合である。通常、作業中は、特定の一点に視線を集め、上下左右前後に頭を動かすことは少ないことから、作業者40がこのような動作をとる場合は、作業者40に「迷い」が生じており、問題点が生じている可能性がある。また、この特定動作には、特定動作に関連する部分として「頭」が関連付けられる。
【0032】
従って、作業者40が作業中に上下左右前後に頭を動かすという動作を行なうと、動作評価部12は、作業者40の動作が特定の動作に一致していると判断する。これにより、視覚表現付加部13は、作業者オブジェクト41の頭に相当する部分の周囲に、視覚表現として、ドットの集合42を付加する。
【0033】
また、視覚表現付加部13は、作業者40の頭を動かす動作の程度に合せて、ドットの集合42の色の濃さを変えることもできる。この場合、管理者50は、色の濃さから、作業者40の迷いがどの程度かを判断することができる。
【0034】
更に、特定の動作としては、同じ作業をしている間に姿勢を変更する動作も挙げられる。作業者が、同じ作業を行なっている間に、その姿勢が徐々に変化する場合は、作業者の腰等に負担がかかり、身体に「疲れ」が生じている場合が多いので、問題点が生じている可能性がある。
【0035】
この特定動作には、特定動作に関連する部位として「腰」が関連付けられる。従って、動作評価部12が作業者40の動作が特定の動作に一致していると判断すると、
図3に示すように、視覚表現付加部13は、作業者オブジェクト41の腰に相当する部分の周囲に、視覚表現として、ドットの集合42を付加する。
【0036】
なお、姿勢の変化が作業者40の「慣れ」に起因している場合は、姿勢が変化していても、作業効率が向上する可能性がある。従って、特定の動作として、同じ作業をしている間に姿勢を変更する動作を設定する場合は、動作の方向を規定するのが好ましい。
【0037】
その他、特定の動作としては、頭の位置と手の位置との距離が設定範囲を超える動作も挙げられる。この場合、作業者40は手が届きにくいところにあるモノを取ろうとして、背伸びをしている可能性があり、作業し難い環境であるので、問題点が生じている可能性がある。なお、この特定動作においても、関連する部位として「腰」が関連付けられる。
【0038】
[装置動作]
次に、本実施の形態における動作評価装置の動作について
図4を用いて説明する。
図4は、本発明の実施の形態における動作評価装置の動作を示すフロー図である。以下の説明においては、適宜
図1〜
図3を参酌する。また、本実施の形態では、動作評価装置を動作させることによって、動作評価方法が実施される。よって、本実施の形態における動作評価方法の説明は、以下の動作評価装置10の動作説明に代える。
【0039】
図4に示すように、最初に、仮想空間構築部14が、仮想空間を構築する(ステップA1)。次に、仮想空間構築部14は、構築した仮想空間内に、作業者オブジェクト41、設備オブジェクト43、及び管理者オブジェクトを作成する(ステップA2)
【0040】
ステップA1及びA2が実行されると、VRゴーグル20を装着した作業者40は、仮想空間内で作業を行なうことができ、管理者50は、作業者40の動作を確認することができる。そして、動作検出部11は、動作検出部11は、VRゴーグル20に搭載されているモーションセンサからの信号と、赤外線センサ21からの信号とに基づいて、作業者40及び管理者50の動作を検出する(ステップA3)。
【0041】
次に、動作評価部12は、ステップA3で検出された動作が、特定動作に合致しているかどうかを判定する(ステップA4)。ステップA4の判定の結果、ステップA3で検出された動作が、特定動作に合致していない場合は、再度ステップA3が実行される。一方、ステップA4の判定の結果、ステップA3で検出された動作が、特定動作に合致している場合は、ステップA5が実行される。
【0042】
ステップA5では、視覚表現付加部13は、作業者オブジェクト41における関連部分に視覚表現を付加する(ステップA6)。例えば、特定動作が、頭の位置と手の位置との距離が設定範囲を超える動作である場合は、視覚表現付加部13は、作業者オブジェクト41の「腰」に相当する部分に、ドットの集合42を付加する(
図3参照)。
【0043】
その後、動作検出部11は、処理の終了が指示されているかどうかを判定する(ステップA6)。ステップA6の判定の結果、処理の終了が指示されていない場合は、動作検出部11は、再度ステップA3を実行する。一方、ステップA6の判定の結果、処理の終了が指示されている場合は、動作評価装置10における処理は終了する。
【0044】
[実施の形態における効果]
以上のように、本実施の形態では、管理者50は、作業者40の特定動作を漏れなく確認することができるので、特定動作に起因する問題点の取りこぼしが抑制される。つまり、本実施の形態では、管理者40が、生産ラインの設計についての専門家でない場合であっても、専門家と同様に、問題点に気付くことができるようになる。本実施の形態によれば、作業者40が効率良く作業でき、且つ、作業者の身体的負担を軽減できる、生産ラインを構築できる。この結果、不良品の発生も抑制することができる。
【0045】
また、本実施の形態では、作業者40の特定動作の検出は、仮想空間において行なうことができるため、生産ラインの設備のモックアップを実際に作製する必要がないため、生産ラインの構築にかかるコストを低減することもできる。更に、生産ラインの変更及び改良にも、柔軟に対応することが可能となる。
【0046】
[変形例]
図2の例では、管理者50も、作業者40と同様に、VRゴーグル20を装着して、仮想空間内を観察しているが、本実施の形態は、
図2の例に限定されるものではない。例えば、動作評価装置10に、一般的な表示装置が接続されているのであれば、管理者50は、この表示装置の画面を介して、仮想空間内を観察していても良い。この態様であっても、管理者50は、作業者オブジェクト41に付加される視覚表現を確認することができる。
【0047】
また、
図3の例では、視覚表現としてドットの集合42を例示しているが、本実施の形態において視覚表現は特に限定されるものではない。本実施の形態では、例えば、作業者オブジェクト41の関連部分の色が変化する態様であっても良い。
【0048】
更に、
図2の例では、作業者40の動作の検出は、VRゴーグル20に搭載されたモーションセンサと、それに搭載された赤外線センサ21と、位置検出用のカメラ30とによって行なわれているが、本実施の形態では、動作の検出の仕方は特に限定されるものではない。動作の検出は、例えば、モーションキャプチャ技術を利用して行なわれても良い。
【0049】
[応用例]
また、本実施の形態は、動作評価装置10が、生産ラインでの作業者40の動作の評価に用いられる例について説明しているが、動作評価装置10の用途はこれに限定されるものではない。例えば、動作評価装置10は、手術室での医師及び看護師の動作の評価に用いることもできる。この場合、看護師が、無理なく、医師に適切な手術道具を渡せるかどうかの評価を行なうことが可能となる。
【0050】
更に、動作評価装置10は、銀行の現金自動預け払い機(ATM)、複合機、工作機械といった各種機械のメンテナンスを行なう際のサービスマンの動作の評価に用いることもできる。
【0051】
[プログラム]
本発明の実施の形態におけるプログラムは、コンピュータに、
図4に示すステップA1〜A6を実行させるプログラムであれば良い。このプログラムをコンピュータにインストールし、実行することによって、本実施の形態における動作評価装置10と動作評価方法とを実現することができる。この場合、コンピュータのCPU(Central Processing Unit)は、動作検出部11、動作評価部12、視覚表現付加部13、及び仮想空間構築部14として機能し、処理を行なう。
【0052】
ここで、本実施の形態におけるプログラムを実行することによって、動作評価装置10を実現するコンピュータについて
図5を用いて説明する。
図5は、本発明の実施の形態における動作評価装置を実現するコンピュータの一例を示すブロック図である。
【0053】
図5に示すように、コンピュータ110は、CPU111と、メインメモリ112と、記憶装置113と、入力インターフェイス114と、表示コントローラ115と、データリーダ/ライタ116と、通信インターフェイス117とを備える。これらの各部は、バス121を介して、互いにデータ通信可能に接続される。
【0054】
CPU111は、記憶装置113に格納された、本実施の形態におけるプログラム(コード)をメインメモリ112に展開し、これらを所定順序で実行することにより、各種の演算を実施する。メインメモリ112は、典型的には、DRAM(Dynamic Random Access Memory)等の揮発性の記憶装置である。また、本実施の形態におけるプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体120に格納された状態で提供される。なお、本実施の形態におけるプログラムは、通信インターフェイス117を介して接続されたインターネット上で流通するものであっても良い。
【0055】
また、記憶装置113の具体例としては、ハードディスクドライブの他、フラッシュメモリ等の半導体記憶装置が挙げられる。入力インターフェイス114は、CPU111と、キーボード及びマウスといった入力機器118との間のデータ伝送を仲介する。表示コントローラ115は、ディスプレイ装置119と接続され、ディスプレイ装置119での表示を制御する。
【0056】
データリーダ/ライタ116は、CPU111と記録媒体120との間のデータ伝送を仲介し、記録媒体120からのプログラムの読み出し、及びコンピュータ110における処理結果の記録媒体120への書き込みを実行する。通信インターフェイス117は、CPU111と、他のコンピュータとの間のデータ伝送を仲介する。
【0057】
また、記録媒体120の具体例としては、CF(Compact Flash(登録商標))及びSD(Secure Digital)等の汎用的な半導体記憶デバイス、フレキシブルディスク(Flexible Disk)等の磁気記憶媒体、又はCD−ROM(Compact Disk Read Only Memory)などの光学記憶媒体が挙げられる。
【0058】
また、上述した実施の形態の一部又は全部は、以下に記載する(付記1)〜(付記9)によって表現することができるが、以下の記載に限定されるものではない。
【0059】
(付記1)
対象となるヒトの動作を検出する、動作検出部と、
検出された動作が、予め設定された特定動作に合致しているかどうかを判定する、動作評価部と、
前記動作評価部によって、前記特定動作に合致していると判定された場合に、画面上に表示された前記ヒト又は前記ヒトを表すオブジェクトにおける、前記特定動作に予め関連付けられている部分に、視覚表現を付加する、視覚表現付加部と、
を備えている、ことを特徴とする動作評価装置。
【0060】
(付記2)
仮想空間を構築する、仮想空間構築部を更に備え、
前記仮想空間構築部は、前記ヒトを表す前記オブジェクトを前記仮想空間内に作成し、前記動作検出部によって検出された動作に合せて、前記オブジェクトを動作させ、
前記視覚表現付加部は、画面上に表示された前記ヒトを表すオブジェクトにおける、前記特定動作に予め関連付けられている部分に、前記視覚表現を付加する、
付記1に記載の動作評価装置。
【0061】
(付記3)
前記視覚表現付加部が、前記視覚表現として、ドットの集合を付加する、
付記1に記載の動作評価装置。
【0062】
(付記4)
(a)対象となるヒトの動作を検出する、ステップと、
(b)前記(a)のステップで検出された動作が、予め設定された特定動作に合致しているかどうかを判定する、ステップと、
(c)前記(b)のステップによって、前記特定動作に合致していると判定された場合に、画面上に表示された前記ヒト又は前記ヒトを表すオブジェクトにおける、前記特定動作に予め関連付けられている部分に、視覚表現を付加する、ステップと、
を有する、ことを特徴とする動作評価方法。
【0063】
(付記5)
(d)仮想空間を構築する、ステップと、
(e)前記ヒトを表す前記オブジェクトを前記仮想空間内に作成し、前記(a)のステップによって検出された動作に合せて、前記オブジェクトを動作させるステップと、
を更に有し、
前記(c)のステップにおいて、画面上に表示された前記ヒトを表すオブジェクトにおける、前記特定動作に予め関連付けられている部分に、前記視覚表現を付加する、
付記4に記載の動作評価方法。
【0064】
(付記6)
前記(c)のステップにおいて、前記視覚表現として、ドットの集合を付加する、
付記4に記載の動作評価方法。
【0065】
(付記7)
コンピュータに、
(a)対象となるヒトの動作を検出する、ステップと、
(b)前記(a)のステップで検出された動作が、予め設定された特定動作に合致しているかどうかを判定する、ステップと、
(c)前記(b)のステップによって、前記特定動作に合致していると判定された場合に、画面上に表示された前記ヒト又は前記ヒトを表すオブジェクトにおける、前記特定動作に予め関連付けられている部分に、視覚表現を付加する、ステップと、
を実行させ
る、プログラ
ム。
【0066】
(付記8)
前記コンピュータに、
更に、
(d)仮想空間を構築する、ステップと、
(e)前記ヒトを表す前記オブジェクトを前記仮想空間内に作成し、前記(a)のステップによって検出された動作に合せて、前記オブジェクトを動作させるステップと、
を実行さ
せ、
前記(c)のステップにおいて、画面上に表示された前記ヒトを表すオブジェクトにおける、前記特定動作に予め関連付けられている部分に、前記視覚表現を付加する、
付記7に記載の
プログラム。
【0067】
(付記9)
前記(c)のステップにおいて、前記視覚表現として、ドットの集合を付加する、
付記7に記載の
プログラム。
【0068】
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施の形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【0069】
この出願は、2015年3月5日に出願された日本出願特願2015−43583を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。