(57)【要約】【課題】作業員に装着したウェアラブルセンサ群を利用して作業員の状態を記録し、その記録と作業員が一日の作業内容を入力した記録との検定を行う装置を提供する。【解決手段】作業内容検定装置は、被験者の作業内容に対応する特徴量の分布を保持しており、被験者の状態を示すセンサデータの特徴量を入力し、被験者の作業内容および該作業の開始終了時刻を入力し、入力された作業内容に対応する保持された特徴量の分布と、作業の開始から終了までの時間における前記センサデータの特徴量の分布とが適合するかどうかを検定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者の状態を示すセンサデータの特徴量を入力する第１の入力手段と、
前記被験者の作業内容および該作業の開始終了時刻を入力する第２の入力手段と、
前記被験者の作業内容に対応する特徴量の分布を保持する保持手段と、
前記保持手段から前記入力された作業内容に対応する特徴量の分布を取り出し、前記センサデータの特徴量から前記作業の開始から終了までの時間における特徴量の分布を取り出し、両特徴量の分布が適合するかどうかを検定する手段と、
を備えていることを特徴とする作業内容検定装置。
【請求項２】
前記第１の入力手段は、
前記被験者に装着され、前記センサデータを計測する１つまたは複数のセンサと、
前記１つまたは複数のセンサから前記センサデータを収集する手段と、
前記センサデータの特徴量を抽出する手段と、
前記入力手段に前記特徴量を送信する手段と、
を備えたセンサデータ計測装置から、前記センサデータの特徴量を入力することを特徴とする請求項１に記載の作業内容検定装置。
【請求項３】
前記特徴量は、前記センサデータの所定の時間間隔における平均、分散またはエネルギーであることを特徴とする請求項１または２に記載の作業内容検定装置。
【請求項４】
前記センサは、加速度センサ、地磁気センサ、ジャイロセンサ、気圧センサ、ＧＰＳ、またはマイクであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の作業内容検定装置。
【請求項５】
被験者の状態を示すセンサデータの特徴量を入力する第１の入力ステップと、
前記被験者の作業内容および該作業の開始終了時刻を入力する第２の入力ステップと、
前記被験者の作業内容に対応する特徴量の分布を保持する保持ステップと、
前記保持された特徴量の分布から前記入力された作業内容に対応する特徴量の分布を取り出し、前記センサデータの特徴量から前記作業の開始から終了までの時間における特徴量の分布を取り出し、両特徴量の分布が適合するかどうかを検定するステップと、
を有していることを特徴とする作業内容を検定する方法。
【請求項６】
被験者の状態を示すセンサデータの特徴量を入力する第１の入力手段と、
前記被験者の作業内容および該作業の開始終了時刻を入力する第２の入力手段と、
前記被験者の作業内容に対応する特徴量の分布を保持する保持手段と、
前記保持手段から前記入力された作業内容に対応する特徴量の分布を取り出し、前記センサデータの特徴量から前記作業の開始から終了までの時間における特徴量の分布を取り出し、両特徴量の分布が適合するかどうかを検定する手段と、
してコンピュータを機能させることを特徴とする作業内容を検定するプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速度センサ等を含むセンサ群を用いて作業者の作業内容を検定する装置、方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マンション管理人や配達業者の作業状況を作業者の管理者が確認するには、各作業員が自身で入力する日報などを見る以外の手段は無い。これでは、作業員の作業状況を客観的に判断することができず、作業者が本来行うべき作業を行っていたかどうかを判断することができない。作業者の作業状態を管理することができれば作業手順、作業場所、作業者の配置など効率化を図ることなどが可能となり、作業者の作業状態を管理する手段が望まれている。
【０００３】
これまでに、ウェアラブルセンサを利用して、人間の行動を識別する技術がある。具体的には、体の複数個所に加速度センサを固定し、加速度センサから得られるデータをある一定の時間幅（窓）で区切っていき、各窓の平均値、標準偏差、エネルギーなどを特徴量とし、それらに基づき学習を行い、推定を行っている。（例えば特許文献１，２参照）
【０００４】
特許文献１では、携帯電話に搭載された３軸加速度センサ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を利用し被験者の行動（歩く、座る、立つ、乗り物に搭乗する）を識別している。具体的には、携帯電話装置から得られる運動加速度と、あらかじめ登録されている各行動の基準行動パターンと比較して、被験者の現在の行動の識別を行っている。
【０００５】
特許文献２では、被験者の行動を識別する前にまず被験者の姿勢を識別することを行っている。被験者の姿勢は、立位、座位、歩行の３状態と仮定して、姿勢の識別を行い、識別した姿勢の中で取り得る行動（例えば、立つ、エレベータの上り、エレベータの下り）を識別している。このとき、体の複数個所にセンサを設置しており、どのセンサがどの姿勢、行動を識別するのに有効であるかということを明らかにした上で、識別を行う際に利用するセンサを適切に選ぶことで識別率の向上を図っている。
【０００６】
また、人間の移動状態の識別する技術もある。（例えば非特許文献１を参照）。
非特許文献１では、上記と同様に加速度センサから得られる時系列情報を窓で区切ることに加え、マイク、ＧＰＳの情報などを利用し、移動状態の推定を行っている。マイク、ＧＰＳなどを利用することで被験者の周囲の環境、位置情報を得ることができ、推定精度の向上を図っている。例えば、ＧＰＳの時系列の情報があれば、被験者の移動速度を算出することができ、被験者が電車、自動車、自転車、歩行しているのかの区別をすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−４６６３０号公報
【特許文献２】特開２００９−３９４６６号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】“釈迦：携帯電話を用いたユーザ移動状態推定方式”小林亜令、岩本健嗣、西山智  情報処理学会論文誌 Vol50,No1 199-208(Jan 2009)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の技術では、上記で述べた通り加速度センサなどから得られるデータを数秒の窓で区切り、その窓の中の特徴量を抽出し、抽出した特徴量を基に行動の識別を行っている。したがって、ある行動を複数の窓に区切った場合に抽出される特徴量が同じであることを前提としていたり、各窓で区切られた時間の行動を識別しており、数秒間の行動を識別している。
【００１０】
したがって、識別の対象としている行動は、周期の短い動作の繰り返しからなる行動を対象としている。例えば、歩く、走る、歯を磨くなどがある。歩く、走るなどの行動は、単純な動作であるためこれらの動作によって発生する加速度値には明確に特徴が現れ、各窓から抽出される特徴量が同じであり、識別の精度も高い。
【００１１】
しかしながら、ある行動を行っている際に別の行動を行うような複雑な行動を識別の対象としているものは少なく、識別の精度は低い。
【００１２】
例えば、マンションの清掃員が行う作業の窓拭きという作業の中には、窓を拭くという作業の他に、雑巾を絞る、雑巾を持って移動する、バケツの水を入れ替えるなど複数の行動が混在している。これら複雑な行動を識別することは難しい。
【００１３】
しかしながら、ある行動に対してその行動を本当に行ったかどうかを検定することは可能である。例えば作業員が作成した日報に対して、日報に記載されている各作業に対して、その時間にその作業を行っていたかどうかの検定を行うといったものである。これは、作業内容を識別する必要はなく検定に特化したものである。
【００１４】
作業内容の検定ができれば、作業者の虚偽を含む申告を発見することができ、業務の効率化を見込むことができる。
【００１５】
そこで、本発明は、作業員に装着したウェアラブルセンサ群を利用して作業員の状態を記録し、その記録と作業員が一日の作業内容を入力した記録との検定を行う装置、プログラム及び方法を提供することを目的する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を実現するため本発明による作業内容検定装置は、被験者の状態を示すセンサデータの特徴量を入力する第１の入力手段と、前記被験者の作業内容および該作業の開始終了時刻を入力する第２の入力手段と、前記被験者の作業内容に対応する特徴量の分布を保持する保持手段と、前記保持手段から前記入力された作業内容に対応する特徴量の分布を取り出し、前記センサデータの特徴量から前記作業の開始から終了までの時間における特徴量の分布を取り出し、両特徴量の分布が適合するかどうかを検定する手段とを備えている。
【００１７】
また、前記第１の入力手段は、前記被験者に装着され、前記センサデータを計測する１つまたは複数のセンサと、前記１つまたは複数のセンサから前記センサデータを収集する手段と、前記センサデータの特徴量を抽出する手段と、前記入力手段に前記特徴量を送信する手段とを備えたセンサデータ計測装置から、前記センサデータの特徴量を入力することも好ましい。
【００１８】
また、前記特徴量は、前記センサデータの所定の時間間隔における平均、分散またはエネルギーであることも好ましい。
【００１９】
また、前記センサは、加速度センサ、地磁気センサ、ジャイロセンサ、気圧センサ、ＧＰＳ、またはマイクであることも好ましい。
【００２０】
上記目的を実現するため本発明による作業内容を検定する方法は、被験者の状態を示すセンサデータの特徴量を入力する第１の入力ステップと、前記被験者の作業内容および該作業の開始終了時刻を入力する第２の入力ステップと、前記被験者の作業内容に対応する特徴量の分布を保持する保持ステップと、前記保持された特徴量の分布から前記入力された作業内容に対応する特徴量の分布を取り出し、前記センサデータの特徴量から前記作業の開始から終了までの時間における特徴量の分布を取り出し、両特徴量の分布が適合するかどうかを検定するステップとを有している。
【００２１】
上記目的を実現するため本発明による作業内容を検定するプログラムは、被験者の状態を示すセンサデータの特徴量を入力する第１の入力手段と、前記被験者の作業内容および該作業の開始終了時刻を入力する第２の入力手段と、前記被験者の作業内容に対応する特徴量の分布を保持する保持手段と、前記保持手段から前記入力された作業内容に対応する特徴量の分布を取り出し、前記センサデータの特徴量から前記作業の開始から終了までの時間における特徴量の分布を取り出し、両特徴量の分布が適合するかどうかを検定する手段としてコンピュータを機能させる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の装置、プログラム及び方法によれば，作業員の管理者は作業員の作業状況を客観的に判断することができ、作業員が本来行うべき作業を行っていたかどうかを判断することができ、作業員の業務効率化などが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態における作業内容を検定するシステムの動作概要を示す。
【図２】本実施形態におけるセンサデータ計測装置の構成を示す。
【図３】本実施形態における作業内容検定装置の構成を示す。
【図４】清掃員の腰に固定した３軸加速度計で取得した加速度データの合成加速度データの分散の度数分布を各作業ごとに比較した結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明を実施するための最良の実施形態について、以下では図面を用いて詳細に説明する。図１は本実施形態における作業内容を検定するシステムの動作概要を示す。
【００２５】
本実施形態によれば、作業内容を検定するシステムは、作業員が装着し作業員の作業内容の特徴量を抽出し、特徴量を送信するセンサデータ計測装置１と、作業員が一日以上の作業内容を入力し、入力した内容を所定のサーバに送信する機能を有する作業日報作成装置２と、各作業員のセンサデータと各作業員の作業日報を比較して、作業日報の申告内容を検定する作業内容検定装置３と、作業内容の問い合わせ、問い合わせ結果を表示する検定結果表示装置４を備えている。
【００２６】
図２は、本実施形態におけるセンサデータ計測装置の構成を示す。センサデータ計測装置１は携帯電話等に内蔵され、作業員が装着できる小型の機器である。センサデータ計測装置１は、加速度センサなどのウェアラブルセンサ群１１と、ウェアラブルセンサ群が取得したセンサデータを保存する機能１２と、センサデータからあらかじめ定めた特徴量を抽出し、その結果を保存する機能１３と、所定のサーバに無線または有線で取得した特徴量を送信する機能１４とを備えている。
【００２７】
図３は、本実施形態における作業内容検定装置の構成を示す。作業内容検定装置３は、センサデータ計測装置１から特徴量を、作業日報作成装置２から作業日報を受信する機能３１と、特徴量および作業日報を保存する機能３２と、表示装置４からの問い合わせを受信し、問い合わせ結果を送受信する機能３３と、予備実験等により事前に計測しておいた作業者の作業内容ごとの特徴量の分布を保持する機能３４と、計測された特徴量の分布と作業日報の作業内容に対応する特徴量の分布とを比較して、作業日報の申告内容を検定する機能３５とを備えている。
【００２８】
センサデータ計測装置１は以下のように動作する。センサデータ計測装置１は被験者の体に装着され、ウェアラブルセンサ群１１から各センサデータが得られる。対象となるセンサは、加速度センサ、地磁気センサ、ジャイロセンサ、気圧センサ、ＧＰＳ、マイクなどがある。各センサは、一度起動すれば自動的にデータの収集を定期的に行い、そのデータはセンサデータを記録するためのセンサデータ保存機能１２に自動的に保存される。取得したセンサデータのサイズは大きいため、センサデータの特徴量（特徴量は以下で詳しく説明する）を抽出する。抽出後、抽出結果を特徴量抽出保存機能１３に保存し、作業内容検定装置３に抽出結果を送信する。またこのとき、自動的に送信するのではなく、その結果を被験者がサーバに送信するものとしてもよい。この送信は、無線、有線で通信するだけでなく、被験者がメモリカード等の記録媒体に抽出結果を記録し、センサデータ計測装置１から作業内容検定装置３に送信することもできる。
【００２９】
センサデータの特徴量は以下のように抽出される。ウェアラブルセンサ群が測定した時系列のデータ（例えば、加速度データ）を一定時間のスライディング・ウィンドウ（窓）に分割し、そのウィンドウ毎に特徴量を求める。この窓は一定の時間間隔（窓時間）であり、ある一定の時間間隔（窓ずらし時間）でずらされる。なお、窓は重なり合っていても構わない。窓時間および窓ずらし時間は、予備実験を行い最適な時間を決定する。この窓内の測定データの平均値や分散値、エネルギーなどを特徴量として抽出する。なお、エネルギーは、窓内の測定データにＦＦＴ（高速フーリエ変換）を行い、振幅を２乗したものである。
【００３０】
なお、本発明が識別の対象としているのは、複数の作業が混在している作業であり単純な動作の繰り返しではない。したがって、加速度センサなどから得られるデータの特徴量として、各窓内での平均値や分散値、エネルギーなどの特徴量では識別性能の向上を図ることはできない。なぜなら、複数の作業が混在しているため各窓での平均値、分散値が同じ傾向を示すことは考えにくい。しかしながら、ある作業の開始から終了までの特徴量の分布は、作業によって似た傾向を示す可能性がある。
【００３１】
図４は、ある清掃員の腰に固定した３軸加速度計で取得した加速度データの合成加速度データの分散の度数分布を各作業ごとに比較した結果である。図４で比較している作業は、雑巾による窓拭き（図４ａ）、モップによる窓拭き（図４ｂ）、雑巾による壁拭き（図４ｃ）、テーブル等を雑巾で拭く物拭き（図４ｄ）、掃除機掛け（図４ｅ）、休憩（図４ｆ）の計６つである。例えば、掃除機で掃除をすることによって生じる加速度データの分散の分布と休憩をすることによって生じる加速度データの分散の分布のデータは大きく異なる。これは、掃除機で掃除を行う際には、掃除機を掛けながら動き回るため、加速度の値の変化が大きくなり、分散値が大きくなり、分布が広がる傾向がある。一方休憩時のデータは、休憩時は動き回ることが少なく、加速度の値の変化が少ないため、分散値の分布は、値が大きいものに寄らない傾向にある。
【００３２】
作業日報作成装置２における作業日報入力は次のように行われる。各被験者は、一日の作業が終了した後、作業日報を作成するものとする。作業日報は、作業日報作成装置２（例えば、携帯端末もしくはＰＣ）などで行い、作業日報の入力結果は自動的に作業内容検定装置３に送信される。このとき作業日報に入力する内容としては、
１．作業者名（または、作業者にユニークなＩＤ）
２．作業開始時刻
３．作業終了時刻
４．作業内容
５．作業場所
などが必要となる。２から５は、作業内容毎に入力される。
【００３３】
作業内容検定装置３が上記で述べた特徴量を用いて、作業日報に入力された作業内容と取得したセンサデータから得られた結果の検定を行う方法について述べる。まず、作業日報に入力された作業内容について、各作業内容ごとに特徴量の分布（シンボル）を事前に用意する。このシンボルは、作業内容ごとに複数存在してよい。また、シンボルは予備実験を行い、ここで得られたデータから作成する。このシンボルは、作業員のデータが蓄積されるごとに更新することもできる。この場合、検定の精度が向上する。
【００３４】
作業内容検定装置３は、センサデータ計測装置１が送信してきたセンサデータの特徴量を上記作業日報の入力で入力された作業開始時刻、作業終了時刻を利用して分割する。この分割したセンサデータの特徴量の分布と、上記シンボルとの適合度を検定の指標とする。この検定は例えばカイ２乗検定など既存の手法で行われる。
【００３５】
例えば、作業日報の１０：００〜１０：３０に「雑巾による窓拭き」と記載されていた場合は、１０：００〜１０：３０のセンサデータの特徴量の分布と、「雑巾による窓拭き」に対応するシンボルとの適合度を検定の指標となる。これによって、作業者が実際に雑巾による窓拭きを行っていたかどうか検定することができる。
【００３６】
検定結果は、作業者の管理者が確認できる。管理者は、管理している作業員の日報に記された作業内容ごとに、検定結果表示装置４から作業内容検定装置３に問い合わせることにより検定結果を確認することができる。また、検定結果は作業内容検定装置３が自動的に所定の検定結果表示装置４に送ることもできる。管理者は作業内容表示装置３を利用することで、各作業員の作業状況を管理することができる。
【００３７】
また、以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様および変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲およびその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【符号の説明】
【００３８】
１  センサデータ計測装置
２  作業日報作成装置
３  作業内容検定装置
４  検定結果表示装置
１１  ウェアラブルセンサ群
１２  センサデータ保存機能
１３  特徴量抽出保存機能
１４  特徴量送信機能
３１  特徴量および作業日報受信機能
３２  特徴量および作業日報保存機能
３３  問い合わせ送受信機能
３４  特徴量分布保持手段
３５  検定機能
【図１】
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【図２】
2011109563.tif 000004
【図３】
2011109563.tif 000005
【図４】
2011109563.tif 000006