(57)【要約】【課題】作業者の作業姿勢を改善することに適した作業支援システムを提供すること。【解決手段】制御装置１１は、作業者の姿勢情報ごとの姿勢時の評価尺度である作業性を関連づけた姿勢関連情報が格納されている姿勢情報格納部２２と、作業中の作業者の姿勢情報を現状姿勢情報として取得する姿勢情報検知部２１と、現状姿勢情報から姿勢情報格納部２２内の姿勢関連情報を参照して得られる現状姿勢情報の作業性に対して、その作業性を改善する理想姿勢情報を姿勢関連情報から求める姿勢情報演算部２３と、姿勢情報演算部２３が求めた理想姿勢情報を改善提案として報知する姿勢情報報知部２４と、を有する。【選択図】  図２
2020012859.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業者の姿勢情報ごとの姿勢時の評価尺度である作業性を関連づけた姿勢関連情報が格納されている格納部と、
作業中の前記作業者の姿勢情報を現状姿勢情報として取得する検知部と、
前記現状姿勢情報から前記格納部内の前記姿勢関連情報を参照して得られる前記現状姿勢情報の作業性に対して、その作業性を改善する理想姿勢情報を前記姿勢関連情報から求める演算部と、
前記演算部が求めた前記理想姿勢情報を改善提案として報知する報知部と、を有することを特徴とする
作業支援装置。
【請求項２】
作業者の姿勢情報ごとの姿勢時の評価尺度である作業性を関連づけた姿勢関連情報が格納されている格納部と、
作業中の前記作業者の姿勢情報を現状姿勢情報として取得する検知部と、
前記現状姿勢情報から前記格納部内の前記姿勢関連情報を参照して得られる前記現状姿勢情報の作業性を求める演算部と、
前記格納部内の前記姿勢関連情報と、その姿勢関連情報における前記演算部が求めた前記現状姿勢情報の作業性とを対応付けて改善提案として報知する報知部と、を有することを特徴とする
作業支援装置。
【請求項３】
前記検知部は、前記現状姿勢情報として作業器具を把持する腕の位置情報を取得し、
前記演算部は、前記姿勢関連情報を参照して、作業器具を把持する腕の活動量を前記現状姿勢情報の作業性として計算することを特徴とする
請求項１または請求項２に記載の作業支援装置。
【請求項４】
前記作業支援装置は、さらに、複数の前記姿勢関連情報から前記作業者に適した前記姿勢関連情報を選択して前記格納部に格納し、その格納した前記姿勢関連情報を前記演算部に参照させるタイプ分類部を有することを特徴とする
請求項１または請求項２に記載の作業支援装置。
【請求項５】
前記報知部は、前記改善提案を報知する出力先として、前記作業者が装着するヘッドマウントディスプレイの画面を用いることを特徴とする
請求項１または請求項２に記載の作業支援装置。
【請求項６】
前記報知部は、前記改善提案を音情報として報知することを特徴とする
請求項１または請求項２に記載の作業支援装置。
【請求項７】
作業支援装置は、格納部と、検知部と、演算部と、報知部とを有しており、
前記格納部には、作業者の姿勢情報ごとの姿勢時の評価尺度である作業性を関連づけた姿勢関連情報が格納されており、
前記検知部は、作業中の前記作業者の姿勢情報を現状姿勢情報として取得し、
前記演算部は、前記現状姿勢情報から前記格納部内の前記姿勢関連情報を参照して得られる前記現状姿勢情報の作業性に対して、その作業性を改善する理想姿勢情報を前記姿勢関連情報から求め、
前記報知部は、前記演算部が求めた前記理想姿勢情報を改善提案として報知することを特徴とする
作業支援方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業支援装置、および、作業支援方法に関わる。
【背景技術】
【０００２】
昨今の社会情勢に伴い、モノづくりの環境は大きく変化している。海外生産の増加や海外からの調達品の増加、熟練技能者の減少などにより、モノづくりの技能を維持しにくくなっており、品質管理はより厳しい状況にさらされている。これまでの技能伝承方法としては、熟練技能者から直接的な指導によって、引き継がれてきた。
しかしながら、技能を伝える手段が充分でなく、感覚的な指導になることが多いため、指導に時間が要したり、不正確に伝わったりするため、完全には伝承されず、失われてしまうことも危惧される。
【０００３】
一方で近年の計測技術の発展により、熟練の技能を計測して、評価する取り組みが見られるようになってきた。例えば、種々の計測機器を用いて、対象者の作業を計測し、評価する取り組みが行われている。計測されたデータは過去に計測したデータと比較することにより、良否が評価され、品質管理や溶接作業の訓練に用いる方法が提案されている。
【０００４】
特許文献１には、手溶接施工が行われる際に作業の技能を修得する必要がある作業者の技能水準を評価する装置が開示されている。
この技能評価結果提示装置は、評価の対象となる技能が必要とされる作業に関連した作業の状態を測定し定量的な挙動データおよび作業状態データから得られる特定の有意なパターンと、あらかじめ構築された模範的なデータおよびそのデータ範囲・パターンに関する情報を記憶するパターン記憶装置が記憶する模範的なデータのパターンとを比較した結果から得られる指標を評価結果として提示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１７１１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
同じ作業結果であっても、その作業中の姿勢によって疲れやすさや、安全の度合いなどが変わってくる。つまり、熟練者は安全で疲れにくい姿勢で作業しているため、長時間の安定した作業ができる。よって、作業内容の学習とは別に、理想となる作業姿勢を学習することが重要であるが、この作業姿勢の学習を支援する提案は、なされていない。
例えば、特許文献１の手法では姿勢の評価ができなかった。すなわち、特許文献１上では、作業者の作業中の姿勢や、作業対象との相対的な位置を示したり、その位置の標準偏差を示したりする機能はあるものの、どのような姿勢で作業すれば動作が安定するか、疲れにくく作業できるかなどを判断できなかった。
【０００７】
そこで、本発明は、作業者の作業姿勢を改善することに適した作業支援システムを提供することを、主な課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明の作業支援装置は、以下の特徴を有する。
本発明は、作業者の姿勢情報ごとの姿勢時の評価尺度である作業性を関連づけた姿勢関連情報が格納されている格納部と、
作業中の前記作業者の姿勢情報を現状姿勢情報として取得する検知部と、
前記現状姿勢情報から前記格納部内の前記姿勢関連情報を参照して得られる前記現状姿勢情報の作業性に対して、その作業性を改善する理想姿勢情報を前記姿勢関連情報から求める演算部と、
前記演算部が求めた前記理想姿勢情報を改善提案として報知する報知部と、を有することを特徴とする。
その他の手段は、後記する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、作業者の作業姿勢を改善することに適した作業支援システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に関する作業支援システムの全体図を示す。
【図２】本発明の一実施形態に関する制御装置の詳細を示す構成図である。
【図３】本発明の一実施形態に関する図２の制御装置の変形例を示す。
【図４】本発明の一実施形態に関する溶接士の右腕から右肩にかけて取り付けた計測装置の装着位置を示す説明図である。
【図５】本発明の一実施形態に関する溶接士が疲れにくい姿勢で作業をしているときの外観図である。
【図６】本発明の一実施形態に関する溶接士が疲れやすい姿勢で作業をしているときの外観図である。
【図７】本発明の一実施形態に関する姿勢情報格納部に格納されている姿勢関連情報の一例を示す評価曲線のグラフである。
【図８】本発明の一実施形態に関する図７の評価曲線のグラフをもとに、姿勢情報演算部が図６の改善提案を作成する処理の具体例である。
【図９】本発明の一実施形態に関する制御装置を個別のタイプに対応させるためのタイプ制御装置の詳細を示す構成図である。
【図１０】本発明の一実施形態に関する体格が大きい作業者における評価曲線のグラフである。
【図１１】本発明の一実施形態に関する体格が小さい作業者における評価曲線のグラフである。
【図１２】本発明の一実施形態に関する教育システムの全体図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、作業支援システムの全体図を示す。
作業支援システムは、溶接士１の溶接作業を支援する。作業支援システムは、人間やロボットがある姿勢で工業的に作業する場面で使用可能である。なお、支援対象とする作業は、例えば、溶接、ろう付け、グラインダ、塗装、鋳造、研磨などが存在するが、それらに限定されない。
溶接士１は、溶接対象物２を半自動溶接する作業者である。溶接士１は、吸収フィルム４ｘ付きのトーチ４を把持し、溶接対象物２をアークの発熱により溶け出した溶接材で接続する。トーチ４の先端部からのアーク（発光）から目を守るために、溶接士１の顔には遮光面３が装着されている。
【００１３】
図１に示す溶接の作業現場には、溶接用の機材に加え、作業支援用の機材が配備されている。
作業時の溶接士１についての詳細なデータを計測するため、溶接士１の身体の各所には、作業時の筋力の活動量を測定するための筋電センサ６（図示では三角形）が装着されている。遮光面３の近辺には、溶接士１の脳波を測定する簡易脳波計７も装着されている。
また、作業時の溶接士１は、床反力といった外力を計測するためのフォースプレート１７に乗っている。
【００１４】
制御装置（作業支援装置）１１は、各計測装置（環境計測装置１６、マーカ計測用カメラ１４と、電気計測装置１２）に接続され、各計測装置の動作を制御する。なお、制御装置１１と５台のマーカ計測用カメラ１４との間の通信ケーブルを図示省略したが、制御装置１１と各マーカ計測用カメラ１４との間の通信手段は、無線通信でもよいし、有線通信でもよい。
半自動溶接電源５は、トーチ４に溶接用の電力を供給する。電気計測装置１２は、半自動溶接電源５が供給する電力として、溶接電流・溶接電圧を計測する。
環境計測装置１６は、作業現場の環境データとして、例えば、温度、湿度、風力などを計測する。
【００１５】
マーカ計測用カメラ１４は、溶接士１および溶接対象物２の周囲に配置されている光照射部である。マーカ計測用カメラ１４は、アーク溶接時の光の波長を避けるように、350nm〜11μmの（本実施例では850nm）光の波長を設定し、照射することができる。
マーカ計測用カメラ１４は、作業現場内の各所に配置されているマーカ１３（図示では球形）を撮影し、その撮影画像からモーションキャプチャによりマーカ１３の各位置を取得する。マーカ１３には、光を反射する塗料が塗布されていることが望ましい。
このマーカ１３は、例えば、溶接対象物２、トーチ４などに貼り付けられている。さらに、マーカ１３は、溶接士１、遮光面３、溶加材などにも設けることで、より詳細な座標データを得ることが可能となる。
【００１６】
図２は、制御装置１１の詳細を示す構成図である。
制御装置１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、メモリと、ハードディスクなどの記憶手段（記憶部）と、ネットワークインタフェースとを有するコンピュータとして構成される。
このコンピュータは、ＣＰＵが、メモリ上に読み込んだプログラム（アプリケーションや、その略のアプリとも呼ばれる）を実行することにより、各処理部により構成される制御部（制御手段）を動作させる。
制御装置１１は、作業中の溶接士１の姿勢情報（以下「現状姿勢情報」）の評価を行う装置として、姿勢情報検知部２１と、姿勢情報格納部２２と、姿勢情報演算部２３と、姿勢情報報知部２４とを有する。
【００１７】
姿勢情報検知部２１は、図１で説明した各種の計測装置から、溶接士１の溶接作業に関する計測データを取得する。以下に、姿勢情報検知部２１が取得する計測データを例示する。
・マーカ計測用カメラ１４からの計測データとして、トーチ４の高さ、トーチ４の角度、トーチ４を持つひじの角度、トーチ４の平均移動速度、ウィービング条件、溶加材の供給量、溶接士１の頭の位置など
・筋電センサ６からの計測データとして、作業時の筋力の活動量、筋力の疲労度
・簡易脳波計７からの計測データとして、作業時の脳波
・フォースプレート１７からの計測データとして、床反力といった外力
・電気計測装置１２からの計測データとして、電流値、電圧値などの溶接条件データ
・環境計測装置１６からの計測データとして、温度、湿度、風力などの環境データ
なお、計測データは、視覚情報（映像）に限定されず、作業者の動きや体から発せられる信号や力学的情報の信号として、聴覚情報（音）、触覚情報（熱、圧力）も扱ってもよい。さらに、計測データを扱う姿勢情報検知部２１は、例えば、マーカ式モーションキャプチャ、加速度・角速度・地磁気計測装置、全地球測位システム（ＧＰＳ：Global Positioning System）、屋内全地球測位システム（屋内ＧＰＳ）として実現される。
【００１８】
姿勢情報検知部２１は、取得した前記の計測データを単独で、または、２つ以上を組み合わせて、以下の現状姿勢情報を検知して、その検知結果を姿勢情報演算部２３に通知する。
・溶接士１の動きとして、動作時の歩き方、腕の動きなど
・溶接士１の姿勢として、トーチ４などの道具の持ち方、頭、腕、腰、足の位置や角度など。なお、姿勢の評価については、例えば、以下の方法がある。
・筋電センサ６から発生する電圧の平均や最大値などの値から求めることができる。
・マーカ１３から求めた姿勢の運動学データとフォースプレート１７から求めた床反力から逆動力学解析を行い、関節パワーなどを求める方法が挙げられる。
【００１９】
姿勢情報格納部２２は、姿勢情報ごとの姿勢時の評価尺度である作業性が姿勢関連情報として関連づけされているデータベースである。姿勢時の作業性とは、例えば以下が挙げられる。
・トーチ速度やウィービング周期などの実際に作業物に影響を与える動作の安定性
・作業時の疲労度合い
・アークからの保護などの安全性
・作業時の肉体的、精神的苦痛の程度
・他の継ぎ手などの別の作業への汎用性
【００２０】
なお、姿勢情報格納部２２に登録される作業性を算出する方法としては、以下が挙げられる。
・姿勢の特徴量と姿勢時の作業性の関係式
・検知部で求めたデータの特徴量から抽出する方法
・骨格を元に割り出す方法
【００２１】
また、姿勢情報格納部２２には、姿勢関連情報だけを登録してもよいし、その姿勢関連情報を求めるための計測データも併せて登録してもよい。例えば、トーチ４を持つひじの角度から求めた姿勢情報と、トーチ４を持つひじの活動量という作業性との姿勢関連情報を、作業前に姿勢情報格納部２２に登録しておく。そして、作業時には、姿勢情報演算部２３は、溶接士１のひじの角度から求めた現状姿勢情報を検索キーとして、姿勢情報格納部２２から対応するひじの活動量を求める。これにより、作業時の溶接士１に筋電センサ６を装着させなくても、間接的にひじの活動量を求めることができる。
【００２２】
このように、姿勢情報演算部２３は、姿勢情報検知部２１が検知した現状姿勢情報を元に、姿勢情報格納部２２のデータベースを参照して、その現状姿勢情報についての作業性を評価する。
そして、姿勢情報報知部２４は、姿勢情報演算部２３が評価した現状姿勢情報についての作業性を溶接士１などのユーザに報知する。この報知内容として、例えば、作業性が改善した正しい姿勢（以下「理想姿勢情報」）を示すなどの改善提案を報知してもよいし、長時間労働時に休憩を入れることや安全性に対する注意喚起情報を報知してもよい。
また、姿勢情報報知部２４の報知形式は、アラームを鳴らしたり機械音声を再生したりするような音情報でもよいし、姿勢関連情報をグラフ化した画面情報（図７，図８参照）でもよいし、トーチ４からの振動により警告を知らせてもよい。
【００２３】
図３は、図２の制御装置１１の変形例を示す。図２では、制御装置１１内の姿勢情報検知部２１が、マーカ計測用カメラ１４などの各種の計測装置から計測データを受信していた。
一方、図３では、姿勢情報検知部２１を計測装置に内蔵させることで、姿勢情報検知部２１から制御装置１１に送信するデータを、計測データから姿勢情報に置き換える。これにより、データの通信量が削減できる。
【００２４】
以上、図１〜図３を参照して、作業支援システムの概要を説明した。以下、図４〜図８を参照して、溶接作業時のひじの位置という姿勢情報からひじの疲れやすさという作業性を評価した具体例を説明する。
【００２５】
図４は、溶接士１の右腕から右肩にかけて取り付けた計測装置の装着位置を示す説明図である。
溶接士１には、右肩のマーカ１３ａと、右ひじのマーカ１３ｂが取り付けられている。溶接士１には、右腕の主要な筋肉の位置に対して、上部から順に筋電センサ６ａ，６ｂ，６ｄ，６ｃが取り付けられている。
なお、以下の説明では、右腕−右肩間横幅ＤＡｘと、右腕−右肩間高さＤＡｙとを用いる。横幅とは溶接士１の肩幅方向の幅であり、高さとは溶接士１の身長方向の幅である。
右腕−右肩間横幅ＤＡｘは、マーカ１３ａの横幅位置ＰＳｘと、マーカ１３ｂの横幅位置ＰＥｘとの間の距離である。右腕−右肩間高さＤＡｙは、マーカ１３ａの高さ位置ＰＳｙと、マーカ１３ｂの高さ位置ＰＥｙとの間の距離である。
【００２６】
図５は、溶接士１が疲れにくい姿勢で作業をしているときの外観図である。姿勢情報検知部２１は、マーカ計測用カメラ１４が計測したマーカ１３の位置情報をもとに、図４で説明した右腕−右肩間横幅ＤＡｘと、右腕−右肩間高さＤＡｙとを求める。
姿勢情報演算部２３は、姿勢情報検知部２１が求めた右腕−右肩間横幅ＤＡｘと、姿勢情報格納部２２に登録済みの疲れにくい姿勢時の右腕−右肩間横幅との差分が少ないことにより、現在の溶接士１が疲れにくい姿勢で作業をしていると判断する。この場合、姿勢情報報知部２４は、とくに現在の溶接士１に対して報知しなくてもよい。
【００２７】
図６は、溶接士１が疲れやすい姿勢で作業をしているときの外観図である。図５と同様に、姿勢情報検知部２１は、右腕−右肩間横幅ＤＡｘを求める。
姿勢情報演算部２３は、姿勢情報検知部２１が求めた右腕−右肩間横幅ＤＡｘが、姿勢情報格納部２２に登録済みの疲れにくい姿勢時の右腕−右肩間横幅よりも差分が大きいことにより、現在の溶接士１が疲れやすい姿勢で作業をしていると判断する。この場合、姿勢情報報知部２４は、姿勢情報格納部２２に登録済みの疲れにくい姿勢に移行できるような改善提案２４ａを報知する。
【００２８】
図７は、姿勢情報格納部２２に格納されている姿勢関連情報の一例を示す評価曲線のグラフである。グラフの横軸は現状姿勢情報などの姿勢情報である右腕−右肩間横幅ＤＡｘを示し、グラフの縦軸は作業性である右腕筋肉の活動量を示す。この活動量は、例えば、筋電位の絶対値を平均化した数値であり、数値が小さいほど疲れにくく高評価となる。
この評価曲線のグラフは、脇を締めきった状態よりも、脇を若干空けた状態のほうが活動量が少なく、それ以降は脇を空けるほど活動量が大きくなる傾向を示す。例えば、図６で示したような現在の溶接士１の右腕−右肩間横幅ＤＡｘ＝ｘ１とすると、そのｘ１に対応するグラフ上の点ｙ１が現在の溶接士１の活動量となる。
【００２９】
図８は、図７の評価曲線のグラフをもとに、姿勢情報演算部２３が図６の改善提案２４ａを作成する処理の具体例である。
姿勢情報演算部２３は、現状姿勢情報を示すグラフ点（ｘ１，ｙ１）を起点として、縦軸の活動量が改善する方向（つまり矢印が示す左下の方向）にグラフを辿っていく。そして、姿勢情報演算部２３は、活動量の改善が充分に達成できる理想姿勢情報として、例えば、グラフ点（ｘ２，ｙ２）などのピーク点を、改善提案２４ａの素材データとして取得する。
さらに、姿勢情報演算部２３は、現状姿勢情報＝ｘ１から、理想姿勢情報＝ｘ２までの差分（図６では右脇を１０ｃｍ締める）を改善内容とし、現状姿勢情報の活動量＝ｙ１から、理想姿勢情報の活動量＝ｙ２までの差分を改善効果（図６では疲れが和らぎます）とする。このように、姿勢情報演算部２３は、評価曲線のグラフを用いることで、脇の空け方に対する姿勢を評価でき、疲れやすい姿勢を行っている者に最適な作業姿勢の提案を行うことができる。
【００３０】
また、制御装置１１は、上記の手段で最適な姿勢を求めた後、矯正治具などを用いて、その姿勢になるように矯正し、効率よく教育することを行っても構わない。さらに、制御装置１１は、作業時の疲労しやすさと作業時間などを元に溶接士１の疲労度を求めたり、疲労に伴う姿勢の変化を認知したりするなどして、溶接士１が疲労状態であることを認知したときには、休憩の取得を促すなど警告を行ってもよい。
以上から実施例１の作業支援システムでは、作業者にどのような姿勢で作業すれば疲れにくく作業できるか提案することができる。実施例１では筋力の活動量について説明したが、動作の安定性などでも同様に評価することができる。
【実施例２】
【００３１】
実施例１では、図７の評価曲線のグラフとして、標準的な体格の溶接士１における傾向を示す１つのタイプを例示した。以下で説明する実施例２では、体格が大きい溶接士１や、体格が小さい溶接士１などの個々のユーザのタイプの違いを考慮した形態を説明する。以下で説明するタイプとは、作業者の個別の違いを説明するものであり、体格に限定されず、例えばトーチのような道具の持ち方や、トーチの角度、足や頭の位置などの違いを異なるタイプとしてもよい。
【００３２】
図９は、制御装置１１を個別のタイプに対応させるためのタイプ制御装置１１ｂの詳細を示す構成図である。
タイプ制御装置１１ｂは、タイプ別の姿勢情報格納部２２ａ，２２ｂと、作業者情報入力部３１と、タイプ分類部３２とを有する。
作業者情報入力部３１は、溶接士１のタイプを分類するための手がかりとなる作業者情報の入力を受け付ける。作業者情報は、例えば、体格、性別、年齢、勤続年数、所属部署、所属地域、誰から教育を受けたか、道具の持ち方、流派などが挙げられる。または、作業者情報入力部３１は、作業者に操作画面上で直接タイプを選択してもらってもよい。
【００３３】
タイプ分類部３２は、作業者情報入力部３１の作業者情報をもとに作業者のタイプを特定し、その特定したタイプに対応する姿勢情報格納部２２ａまたは姿勢情報格納部２２ｂを選択する。なお、タイプ分類部３２は、作業者情報という静的な情報だけでなく、作業中の溶接士１から姿勢情報検知部２１が検知した姿勢情報という動的な情報をもとに、作業者のタイプを特定してもよい。
タイプ分類部３２は、特定した作業者のタイプに適合した姿勢情報格納部２２ａまたは姿勢情報格納部２２ｂを、これから制御装置１１内で使用する姿勢情報格納部２２として反映させる。
【００３４】
これにより、実施例２の制御装置１１は、タイプ制御装置１１ｂにより作業者のタイプに適合した作業支援を実現できる。つまり、作業者によって姿勢や道具の持ち方などの作業がやりやすい手法が異なっているときでも、理想的な姿勢を１種類に限定すること無く、個別の作業者に適した提案ができる。
さらに、実施例１で説明した矯正治具などを用いて、理想的な姿勢になるように矯正する工程においても、タイプごとに矯正治具などを用いることができる。
【００３５】
図１０は、タイプ別の姿勢情報格納部２２ａの一例として、体格が大きい作業者における評価曲線のグラフである。図７の標準体型のグラフを破線とすると、体格が大きい作業者における実線のグラフは、右腕が長いことにより、脇をより大きく開けた状態が理想の姿勢となる。
図１１は、タイプ別の姿勢情報格納部２２ｂの一例として、体格が小さい作業者における評価曲線のグラフである。図７の標準体型のグラフを破線とすると、体格が小さい作業者における実線のグラフは、右腕が短いことにより、脇を大きく開けてしまうと活動量が急激に増大してしまう。
なお、管理者は別途実験を行うことで作成した評価曲線のグラフを、姿勢情報格納部２２，２２ａ，２２ｂとして事前に用意しておく。そして、姿勢情報検知部２１は、検知した姿勢情報の履歴をもとに、評価曲線のグラフをアップデートしてもよい。
【実施例３】
【００３６】
実施例１，２の作業支援システムでは、実際の溶接現場でトーチ４からアーク光を出して溶接作業する溶接士１に対する実地支援を想定した。一方の実施例３では、実際に溶接をせずに訓練することができる教育システムとして、模擬部品を使った仮想訓練の適用例を説明する。
【００３７】
図１２は、教育システムの全体図を示す。この教育現場には、溶接対象物２の代わりに、溶接対象物模擬部品２ｖが配置されている。
溶接士１は、トーチ４を把持する代わりに、模擬トーチ４ｖを把持する。この模擬トーチ４ｖは、バーチャルシステムにおけるコントローラであり、フォースプレート１７も備えられている。
ここで、実施例１では、トーチ４上のマーカ１３をマーカ計測用カメラ１４で撮影することで、マーカの正確な位置情報を取得していた。一方、実施例３では、代わりに、ステレオ式カメラを用いることで、模擬トーチ４ｖと溶接対象物模擬部品２ｖとの三次元空間における位置関係を取得することができる。
【００３８】
溶接士１は、顔に遮光面３を装着する代わりに、ヘッドマウントディスプレイ３ｖを装着する。このヘッドマウントディスプレイ３ｖは、接続される制御装置１１から、姿勢情報報知部２４の報知内容が表示される。また、ヘッドマウントディスプレイ３ｖは、技能の状態を模擬的に表示する出力手段としてだけでなく、搭載するジャイロセンサなどを用いて作業動作や姿勢情報を計測する入力手段としても機能する。
なお、制御装置１１には、実施例１と同様に、環境計測装置１６などの計測装置が接続されている。
【００３９】
さらに、ヘッドマウントディスプレイ３ｖには、溶接作業を疑似体験するための各種情報を表示してもよい。例えば、模擬トーチ４ｖには溶接開始のスイッチがあり、スイッチが押されている状態であれば、通電状態と認識される。通電状態であり、トーチ先端が溶接対象物模擬部品２ｖと所定の距離以内にいる場合には、アークが表示部であるヘッドマウントディスプレイ３ｖ上に表示され、それに伴い、溶融池が表示される。
【００４０】
溶接士１が模擬トーチ４ｖを動かすとアークや溶融池もそれに伴い移動する。制御装置１１は、過去に蓄積された計測データを参照し、トーチの動作に応じたアークや溶融池、溶接音、溶接電流・電圧を再現することができる。つまり、表示部であるヘッドマウントディスプレイ３ｖ上に、生成された溶接対象物模擬部品２ｖの形状の座標データと、あらかじめ記憶された作業データとに基づいて、トーチの動作に応じたアークや溶融池、溶接音、溶接電流・電圧を再現した溶接作業の映像を表示することができる。
【００４１】
また、実施例１，２と同様に、姿勢情報報知部２４は、作業者の姿勢を評価し、理想の姿勢を報知する。このとき、制御装置１１は、矯正治具やホログラフィなどを用いて、理想の姿勢になるように矯正し、効率よく教育させてもよい。
そして、表示部にヘッドマウントディスプレイ３ｖを用いるＶＲ（Virtual Reality）を採用する代わりに、表示部にホロレンズを用いるＭＲ（Mixed Reality）を採用してもよい。
さらに、溶接対象物模擬部品２ｖと（現地の）トーチ４とを組み合わせた教育システムを構築してもよいし、（現地の）溶接対象物２と模擬トーチ４ｖとを組み合わせた教育システムを構築してもよい。
このように、実施例３の教育システムでは、作業現場に不慣れな初心者であっても、技能伝承を効率的に実施でき、モノづくり品質を向上させ、不良率の低減に寄与することができる。
【００４２】
以上説明した本実施形態の各実施例１〜３では、姿勢情報演算部２３が姿勢情報検知部２１により数値化された現状姿勢情報を、姿勢情報格納部２２に格納された姿勢関連情報と照合することにより、作業性を改善させるための理想姿勢情報を計算する。そして、姿勢情報報知部２４は、理想姿勢情報を改善提案として作業中の溶接士１に報知することで、溶接士１の作業改善に貢献することができる。
【００４３】
なお、本発明は前記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。
また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段などは、それらの一部または全部を、例えば集積回路で設計するなどによりハードウェアで実現してもよい。
また、前記の各構成、機能などは、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。
【００４４】
各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイルなどの情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）などの記録装置、または、ＩＣ（Integrated Circuit）カード、ＳＤカード、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの記録媒体に置くことができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際にはほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
さらに、各装置を繋ぐ通信手段は、無線ＬＡＮに限定せず、有線ＬＡＮやその他の通信手段に変更してもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１      溶接士
２      溶接対象物
２ｖ    溶接対象物模擬部品
３      遮光面
３ｖ    ヘッドマウントディスプレイ
４      トーチ
４ｖ    模擬トーチ
４ｘ    吸収フィルム
５      半自動溶接電源
６      筋電センサ
７      簡易脳波計
１１    制御装置
１１ｂ  タイプ制御装置
１２    電気計測装置
１３    マーカ
１４    マーカ計測用カメラ
１５    視野映像用カメラ
１６    環境計測装置
１７    フォースプレート
２１    姿勢情報検知部（検知部）
２２    姿勢情報格納部（格納部）
２３    姿勢情報演算部（演算部）
２４    姿勢情報報知部（報知部）
３１    作業者情報入力部
３２    タイプ分類部
【図１】
2020012859.tif 000003
【図２】
2020012859.tif 000004
【図３】
2020012859.tif 000005
【図４】
2020012859.tif 000006
【図５】
2020012859.tif 000007
【図６】
2020012859.tif 000008
【図７】
2020012859.tif 000009
【図８】
2020012859.tif 000010
【図９】
2020012859.tif 000011
【図１０】
2020012859.tif 000012
【図１１】
2020012859.tif 000013
【図１２】
2020012859.tif 000014