(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基端が第１関節に回動自在に支持され先端に第２関節が設けられている第１ロッドと一端が前記第２関節に回動自在に支持され他端が自由端である第２ロッドとからなる作業動作体の前記自由端に設けられた六軸センサと、
前記六軸センサが送信する三軸方向の並進運動及び軸周運動の検出信号を受信する受信部と、
前記検出信号に基づいて空間における前記六軸センサの質点座標を演算する第１演算部と、
前記六軸センサの質点座標の円弧状軌跡の曲率中心点座標及び曲率半径を演算する第２演算部と、
前記六軸センサの質点座標、前記第１関節の質点座標、前記曲率中心座標及び曲率半径に対応する前記第２関節の質点座標を関連付けしたデータベースの登録部と、
前記六軸センサの質点座標の演算出力に同期する前記第２関節の質点座標を前記データベースに基づき出力する座標出力部と、を備えることを特徴とする作業動作計測装置。
【請求項２】
請求項１に記載の作業動作計測装置において、
前記曲率中心座標が前記第１関節の質点座標とは異なる位置に留まり、前記曲率半径が前記第２ロッドの長さに一致して不変である場合、
前記第１ロッドを回動させる前記第１関節は固定状態と判定され、前記曲率中心座標を前記第２関節の質点座標として出力することを特徴とする作業動作計測装置。
【請求項３】
請求項１に記載の作業動作計測装置において、
前記曲率中心座標が前記第１関節の質点座標と一致する位置に留まり、前記曲率半径が不変である場合、
前記第１ロッドと前記第２ロッドとを回動させる前記第２関節は固定状態と判定され、
前記第２関節の質点座標は、前記第１関節の質点座標を中心とする前記六軸センサの質点座標の角変位と同量だけ角変位して出力されることを特徴とする作業動作計測装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の作業動作計測装置において、
前記六軸センサの質点座標、前記第１関節の質点座標、前記曲率中心座標及び曲率半径の関連が前記データベースに登録されていないものである場合は、
前記六軸センサの座標軌跡の演算過程で蓄積された誤差が許容範囲を超過したとみなし、この演算過程を初期化する初期化部をさらに備えることを特徴とする作業動作計測装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の作業動作計測装置において、
動作描画部を備え、
前記動作描画部は、アニメーション像の特定部位を前記第１関節の質点座標、前記第２関節の質点座標及び前記六軸センサの質点座標に対応させてこれら質点座標の軌跡に対応させてバーチャル像を三次元的に動作させ、
同一の空間で動作している複数のバーチャル像のうち、いずれか一つのバーチャル像の前記第２関節の質点座標が、他のバーチャル像の内部に含まれたことを検知することを特徴とする作業動作計測装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の作業動作計測装置において、
一つの作業動作体の前記自由端が、他の作業動作体の前記第１関節に回動自在に支持されるように構成され、この第１関節の質点座標は、前記自由端に設けられた前記六軸センサが送信する前記検出信号に基づいて設定されることを特徴とする作業動作計測装置。
【請求項７】
基端が第１関節に回動自在に支持され先端に第２関節が設けられている第１ロッドと一端が前記第２関節に回動自在に支持され自由端である他端に六軸センサが設けられた第２ロッドとからなる作業動作体に作業をさせるステップと、
前記六軸センサが送信する三軸方向の並進運動及び軸周運動の検出信号を受信するステップと、
前記検出信号に基づいて空間における前記六軸センサの質点座標を演算するステップと、
前記六軸センサの質点座標の円弧状軌跡の曲率中心点座標及び曲率半径を演算するステップと、
前記六軸センサの質点座標、前記第１関節の質点座標、前記曲率中心座標及び曲率半径に対応する前記第２関節の質点座標を関連付けしたデータベースを登録するステップと、
前記六軸センサの質点座標の演算出力に同期する前記第２関節の質点座標を前記データベースに基づき出力するステップと、を含むことを特徴とする作業動作計測方法。
【請求項８】
コンピュータに、
基端が第１関節に回動自在に支持され先端に第２関節が設けられている第１ロッドと一端が前記第２関節に回動自在に支持され他端が自由端である第２ロッドとからなる作業動作体の前記自由端に設けられた六軸センサが送信する三軸方向の並進運動及び軸周運動の検出信号を受信する機能、
前記検出信号に基づいて空間における前記六軸センサの質点座標を演算する機能、
前記六軸センサの質点座標の円弧状軌跡の曲率中心点座標及び曲率半径を演算する機能、
前記六軸センサの質点座標、前記第１関節の質点座標、前記曲率中心座標及び曲率半径に対応する前記第２関節の質点座標を関連付けしたデータベースを登録する機能、
前記六軸センサの質点座標の演算出力に同期する前記第２関節の質点座標を前記データベースに基づき出力する機能、を実行させることを特徴とする作業動作計測プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間における関節の動きを追跡して作業動作を計測する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラントの建設、保守現場では、熟練ノウハウを持つ作業員の退職により世代交代が進み、技能の継承や訓練が急務となっている。
また、経験の浅い作業員が多数現場に配備されることで、作業品質の低下やヒューマンエラーの増加が懸念される。
このような、技術的に未熟な作業員を戦力として早期現場投入するためには、個々の作業員の技能レベルを正確に把握し、それに応じた訓練カリキュラムを設定することが求められる。
【０００３】
また、経験の浅い作業員が現場に多数配備される場合には、禁止作業や手抜き作業が発生してしまうことが懸念される。
このような場合、個々の作業員の行動を逐次モニタリングし、不適切な作業を検知した場合に注意を促すことで、未然に不適合を防止することができる。
したがって、現場作業員の動作を計測する技術は、世代交代に伴う技能継承の観点から有効である。
【０００４】
モーションキャプチャと呼ばれる人間の動作を計測する技術は、身体を外部観察する技術と身体に装着させたセンサを用いて計測する技術との二つに大別される。
外部観察する技術としては、身体に取り付けたマーカを複数のカメラでステレオ視することで三次元座標を計測するものがある。
また、センサを用いる技術は、六軸センサを取り付けて各関節の変位を算出するものがある。また、それ以外に磁気センサや赤外線パターン照射を用いるものがあり、スポーツや医療、遊技機などで活用されている。
【０００５】
動作計測技術を技能評価や訓練に適用した公知例として次のものが開示されている。
一つ目は、光学式のモーションキャプチャシステムを用いて作業者の動作を計測し、任意の作業環境を再現できる特殊な部屋で環境変化に対処する作業員の技能を評価する技術である。この技術によれば、作業者が予期していない事態に対して適切に対処するノウハウ的技能を定量的に評価することができる。
【０００６】
二つ目は、生産ラインでの組み立て作業訓練を支援するシステムであり、ヘッドマウントディスプレイ内に仮想的な作業空間を構築し、その中で実際に組立作業を仮想体験する技術である。
従来は大型スクリーンに作業現場の映像を表示して指導を行っていたが、このシステムによれば、磁気式三次元センサを用いて、片手あるいは両手の動作を計測し、標準的な作業軌跡と比較することで作業の正誤を判定することができる。
【０００７】
三つ目は、六軸センサを手首と腰に装着して動作を計測する技術である。
この技術によれば、歩く、座る等の行動を行った際に計測される振動パターンをあらかじめ取得しておき、実際に計測された動作が取得したパターンのどれに類似しているか判定することで行動が認識される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４１００５４５号公報
【特許文献２】特許第５０６２７７４号公報
【特許文献３】特許第５２８４１７９号公報
【特許文献４】特許第３５７０１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来のモーションキャプチャシステムを用い、実際の現場において作業者の動作を計測する場合、以下のような課題がある。
光学式の場合、作業者が動作する空間をカメラで取り囲む必要があるため、計測可能な領域が制限される。また、実際の作業現場をカメラで取り囲むことは、装置が大掛かりになり、適用が困難である。
また、入り組んだ作業環境や、複数の作業員で協調して行動する場合、計測対象がカメラの死角に入るため、動作の計測が不可能になる。
【００１０】
また、六軸センサを用いる場合、上述した光学式の場合の欠点は解消されるが、作業者の関節毎にセンサを取りつけた場合、大量のセンサが装着されて多大な負荷がかかり作業の妨げになることが懸念される。
【００１１】
本発明の実施形態はこのような事情を考慮してなされたもので、センサの未装着部位の動作をセンサの装着部位の動作から推測し、装着させるセンサの総数を減らすことができる作業動作計測技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
実施形態に係る作業動作計測装置において、基端が第１関節に回動自在に支持され先端に第２関節が設けられている第１ロッドと一端が前記第２関節に回動自在に支持され他端が自由端である第２ロッドとからなる作業動作体の前記自由端に設けられた六軸センサと、前記六軸センサが送信する三軸方向の並進運動及び軸周運動の検出信号を受信する受信部と、前記検出信号に基づいて空間における前記六軸センサの質点座標を演算する第１演算部と、前記六軸センサの質点座標の円弧状軌跡の曲率中心点座標及び曲率半径を演算する第２演算部と、前記六軸センサの質点座標、前記第１関節の質点座標、前記曲率中心座標及び曲率半径に対応する前記第２関節の質点座標を関連付けしたデータベースの登録部と、前記六軸センサの質点座標の演算出力に同期する前記第２関節の質点座標を前記データベースに基づき出力する座標出力部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の実施形態により、センサの未装着部位の動作をセンサの装着部位の動作から推測し、装着させるセンサの総数を減らすことができる作業動作計測技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る作業動作計測装置を示すブロック図。
【図２】体型のパラメータ登録部に登録されている情報テーブル。
【図３】（ａ）第１関節が固定され第２関節が回動している場合の円弧状軌跡の曲率中心点座標及び曲率半径を示す図、（ｂ）第１関節が回動し第２関節が固定している場合の円弧状軌跡の曲率中心点座標及び曲率半径を示す図、（ｃ）第１関節及び第２関節が共に回動している場合の円弧状軌跡の曲率中心点座標及び曲率半径を示す図。
【図４】本発明の第２実施形態に係る作業動作計測方法及び作業動作計測プログラムを説明するフローチャート。
【図５】本発明の第４実施形態に適用される作業動作体の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に示すように作業動作計測装置２０は、基端が第１関節１１に回動自在に支持され先端に第２関節１２が設けられている第１ロッド１３と一端が第２関節１２に回動自在に支持され他端が自由端である第２ロッド１４とからなる作業動作体１０の前記自由端に設けられた六軸センサ１５と、この六軸センサ１５が送信する三軸方向の並進運動及び軸周運動の検出信号ａtを受信する受信部２１と、検出信号ａtに基づいて空間における六軸センサ１５の質点座標γtを演算する第１演算部２２と、六軸センサ１５の質点座標γtの円弧状軌跡の曲率中心点座標Ｑt及び曲率半径ｒtを演算する第２演算部２３と、六軸センサの質点座標γt、第１関節の質点座標α、曲率中心座標Ｑt及び曲率半径ｒtに対応する第２関節の質点座標βtを関連付けしたデータベースの登録部２４と、六軸センサの質点座標γtの演算出力に同期する第２関節の質点座標βtをデータベースに基づき出力する座標出力部２８と、を備えている。
【００１６】
作業動作体１０は、例えば人体の腕部や脚部等のように、長管骨と関節からなる身体部位が例示される。この場合、第１関節１１は肩関節や股関節のように特定の二軸を中心として回動する玉関節として把握される。また、第２関節１２は肘関節や膝関節のように特定の一軸を中心として回動する蝶番関節として把握される。
そして、第１ロッド１３は、上腕骨や大腿骨のような長管骨として把握される。また、第２ロッド１４は橈骨や脛骨のような長管骨として把握される。
なお作業動作体１０は、ロボットアームとして把握することもでき、この場合、第１関節１１及び第２関節１２のそれぞれは一軸回動又は二軸回動のいずれの機能を持たせることができる。
【００１７】
六軸センサ１５は、加速度センサとジャイロセンサから構成され、直交三次元座標軸に沿った加速度及び軸周りの角速度を検出した検出信号ａtに検出時刻を付与して受信部２１に送信する機能を有する。
【００１８】
第１演算部２２は、受信部２１が受信した検出信号ａtのうち加速度信号を二階積分し、角速度信号を一階積分し、さら座標変換することにより、空間における六軸センサ１５の質点座標γtを演算する。
第１関節１１及び／又は第２関節１２が回動すると、六軸センサの質点座標γtは、空間に円弧状の軌跡を描く。
【００１９】
第２演算部２３は、この六軸センサの質点座標γtが描く円弧状軌跡の曲率中心点座標Ｑt及び曲率半径ｒtを演算する。
曲率中心点座標Ｑtは、時刻情報ｔ−１における円弧状軌跡の六軸センサの質点座標γt-1からの法線と、時刻情報ｔにおける円弧状軌跡の六軸センサの質点座標γtからの法線と、の交点として求められる。
曲率半径ｒtは、二つの法線の交点から六軸センサの質点座標γtまでの距離として表される。
【００２０】
登録部２４には、六軸センサの質点座標γt、第１関節の質点座標α、曲率中心座標Ｑt及び曲率半径ｒtに対応する第２関節１２の質点座標βtを関連付けしたデータベースが登録されている。このデータベースは、標準的な筋骨格モデルに基づいて作成される
なお、第１実施形態において、空間における第１関節１１の位置は固定されており、その質点座標αは定点として登録部２４に予め設定登録されている。
【００２１】
パラメータ登録部２５は、図２に示すように、身長、体重等、直接的に身体寸法を決定する情報に加え、年齢、性別といった身体寸法に影響を与える情報をパラメータ化してまとめたテーブルデータを登録する。
キーボード等のユーザインターフェイス２６は、作業動作体１０に適合するパラメータを登録部２５から取得し、データベース補正部２７に転送する。
このデータベース補正部２７は、標準的な筋骨格モデルで設定されているデータベースの情報を、転送されたパラメータに基づき補正する。
これにより、計測対象となる作業動作体１０の姿勢に忠実に対応する、各種座標γt、α、Ｑt、ｒt、βtの関連付けデータベース（補正データベース）が作成される。
【００２２】
図２は、パラメータ登録部２５に登録されている情報テーブルを示している。
図２に示すようにパラメータは、骨情報テーブル４１、関節情報テーブル４２、筋肉情報テーブ４３から構成される。そして、これら３つのテーブルを一組として年齢、性別毎に作成されている。
骨情報テーブルに格納される情報は、骨Ｎｏ．、骨名称、寸法、接続する関節のＮｏ．、接続する筋肉のＮｏ．である。骨Ｎｏ．は人体を構成するすべての骨に付与されるＩＤである。骨Ｎｏ．、関節Ｎｏ．及び筋肉Ｎｏ．は、骨、関節、筋肉の接続関係を記述するために参照される番号である。
【００２３】
取り合い情報は、接続関節及び接続筋肉、接続骨、作用関節の項目に格納される。また、寸法には、性別、世代ごとの標準的な大きさが記述されている。
関節情報テーブル４２に記述される情報は、関節Ｎｏ．、関節名称、形状、可動範囲、接続骨、接続筋肉である。形状は、蝶番型や玉関節型等の関節の形状に関する情報が記述されており、可動範囲情報とともに関節の曲り方向や角度を制限する情報である。
筋肉情報テーブ４３に格納される情報は、筋肉Ｎｏ．、筋肉名称、張力、接続骨、作用関節である。
【００２４】
座標出力部２８は、六軸センサの質点座標γtの演算出力に同期する第２関節の質点座標βtをデータベースに基づき出力する。
つまり、演算する元となる検出信号ａtに付与された時刻情報ｔをキーとして、これら質点座標γt，βtは紐付される。
動作描画部２９は、質点座標α，βt，γtに基づいて、バーチャル空間に作業動作体１０の骨格モデルを再現し、この骨格モデルを動作させる。
【００２５】
初期化部３０は、第１関節の質点座標α、六軸センサの質点座標γt、曲率中心座標Ｑt及び曲率半径ｒtの関連がデータベースに登録されていないものである場合は、六軸センサ１５の座標軌跡の演算過程で蓄積された誤差が許容範囲を超過したとみなし、この演算過程を初期化する。
静止系における六軸センサの質点座標γtは、その検出信号ａtを積分処理して得ている関係で、検出誤差が累積されていく。
このために、現実的にありえない位置関係を示す質点座標α，βt，γtの組み合わせが演算上に導き出される場合がある。
【００２６】
初期化部３０は、この誤差を許容値と比較して超過が検知された場合、受信部２１における検出信号ａtの受信を中止し、第１演算部２２における積分を初期状態にリセットする。そして六軸センサ１５が初期位置にくるように、作業動作体１０の姿勢を調整し、検出信号ａtの受信を再開する。
なお、誤差の検出は、質点座標α，βt，γtの距離と、第１ロッド１３及び第２ロッド１４の長さとを対比することにより行われる
これにより、動作計測を長時間実施した場合でも、真値とのズレを最小限に抑えることができる。
【００２７】
（第２実施形態）
第１実施形態において座標出力部２８は、データベースのみに基づいて、第２関節の質点座標βtを出力していた。第２実施形態では、図３に示すように、第１関節１１及び第２関節１２の動きに分類して、第２関節の質点座標βtの出力方法を変更する。
【００２８】
図３（ａ）は、第１関節１１が固定され、第２関節１２が回動している場合の、円弧状軌跡の曲率中心点座標Ｑt及び曲率半径ｒtを示している。
この場合、曲率中心座標Ｑtが第１関節の質点座標αとは異なる位置に留まり、曲率半径ｒtが第２ロッド１４の長さに一致して不変（ｒt＝ｒt-1）である。
この条件が成立した場合、第１ロッド１３を回動させる第１関節１１は固定状態と判定され、座標出力部２８は、曲率中心座標Ｑtを、第２関節の質点座標βtとして出力する。
【００２９】
図３（ｂ）は、第１関節１１が回動し、第２関節１２が固定している場合の、円弧状軌跡の曲率中心点座標Ｑt及び曲率半径ｒtを示している。
この場合、曲率中心座標Ｑtが第１関節の質点座標αと一致する位置に留まり、曲率半径ｒtが不変（ｒt＝ｒt-1）である。
この条件が成立した場合、第１ロッド１３と第２ロッド１４とを回動させる第２関節１２は固定状態と判定される。
そして、座標出力部２８は、第１関節の質点座標αを中心とする六軸センサの質点座標γtの角変位φと同量だけ前回の第２関節の質点座標βt-1を角変位させて第２関節の質点座標βtを出力する。
【００３０】
図３（ｃ）は、第１関節及び第２関節が共に回動している場合の円弧状軌跡の曲率中心点座標Ｑt及び曲率半径ｒtを示している。
この場合、曲率中心座標Ｑtの移動が観測される。
この条件が成立した場合、第１関節１１と第２関節１２とは同時に回動状態にあると判定され、座標出力部２８は、第１実施形態のようにデータベースのみに基づいて、第２関節の質点座標βtを出力する。
第２実施形態によれば、第２関節の質点座標βtの動作を、バーチャル空間において高精度で再現させることができる。
【００３１】
以上説明した作業動作計測装置２０は、専用のチップ、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、又はＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサを高集積化させた制御装置と、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶装置と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）などの外部記憶装置と、ディスプレイなどの表示装置と、マウスやキーボードなどの入力装置と、通信Ｉ／Ｆとを、備えており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成で実現できる。
【００３２】
また作業動作計測装置２０で実行されるプログラムは、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供される。もしくは、このプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、メモリカード、ＤＶＤ、フレキシブルディスク（ＦＤ）等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶されて提供するようにしてもよい。
【００３３】
また、この作業動作計測装置２０で実行されるプログラムは、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせて提供するようにしてもよい。
また、作業動作計測装置２０は、構成要素の各機能を独立して発揮する別々のモジュールを、ネットワーク又は専用線で相互に接続し、組み合わせて構成することもできる。
【００３４】
図４のフローチャートに基づいて第２実施形態に係る作業動作計測プログラムの動作及び作業動作計測方法について説明する（適宜、図１、図２及び図３参照）。
標準的な筋骨格モデルに基づいて質点座標α,βt,γt、曲率中心座標Ｑt及び曲率半径ｒtの関連性を示すデータベースを作成し、さらに身体特徴に応じてこのデータベースを補正するパラメータを作成し、登録する（Ｓ１１）。
【００３５】
ユーザインターフェイス２６を操作して作業動作体１０に適合するパラメータを取得し、データベースを補正する（Ｓ１２）。空間内の定点である第１関節１１の質点座標αを設定し（Ｓ１３）、六軸センサ１５の初期状態（ｔ＝０）の質点座標γt（初期座標γ0）を設定する（Ｓ１４）。
【００３６】
作業動作体１０の動作を開始するとともに、六軸センサ１５から検出信号ａtの送信を開始し、受信部２１において受信する（Ｓ１５）。この検出信号ａtに基づいて、空間における六軸センサの質点座標γtを演算し（Ｓ１６）、この質点座標γtが描く軌跡の曲率中心点座標Ｑt及び曲率半径ｒtを演算する（Ｓ１７，Ｓ１８）。
【００３７】
ここで、曲率中心座標Ｑtが第１関節の質点座標αとは異なる位置に留まり（Ｓ１９ Ｎｏ）、曲率半径ｒtが第２ロッド１４の長さに一致して不変（ｒt＝ｒt-1）である場合は（Ｓ２０ Ｙｅｓ）、第１ロッド１３を回動させる第１関節１１は固定状態と判定され、曲率中心座標Ｑtを、第２関節の質点座標βtとして設定する（Ｓ２１）。
【００３８】
そして、曲率中心座標Ｑtが第１関節の質点座標αと一致する位置に留まり（Ｓ１９ Ｙｅｓ）、曲率半径ｒtが不変（ｒt＝ｒt-1）である場合は（Ｓ２２ Ｙｅｓ）、第１ロッド１３と第２ロッド１４とを回動させる第２関節１２は固定状態と判定される。
そして、第１関節の質点座標αを中心とする六軸センサの質点座標γtの角変位φが演算され（Ｓ２３）、この角変位φと同量だけ前回の第２関節の質点座標βt-1を角変位させて第２関節の質点座標βtを設定する（Ｓ２４）。
【００３９】
（Ｓ２０ Ｎｏ）及び（Ｓ２２ Ｎｏ）の場合は、第１関節１１と第２関節１２とは同時に回動状態にあると判定され、データベースを参照して、第２関節の質点座標βtが設定される（Ｓ２５）。
次に、各種の条件判定を経て設定された第２関節の質点座標βtの積分累積誤差について検証する。質点座標α,βt,γtの距離と、第１ロッド１３及び第２ロッド１４の長さとを対比して、不整合があればエラー信号を送信する（Ｓ２６ Ｎｏ）。
【００４０】
この場合、六軸センサ１５の位置を初期座標γ0に戻し、積分をリセットして検出信号ａtの演算を再開する（Ｓ１４）。
積分累積誤差の検証でエラーが無ければ（Ｓ２６ Ｙｅｓ）、時刻情報ｔにおける質点座標α，βt，γtに基づいて、バーチャル空間に作業動作体１０の骨格モデルを再現する（Ｓ２７）。上述のフローを動作計測が終了するまで繰り返すことにより、作業動作体１０の動作を再現することができる（Ｓ２８ Ｎｏ Ｙｅｓ ＥＮＤ）。
なお、第１実施形態の動作は、（Ｓ１９）〜（Ｓ２４）までのフローを省略し、（Ｓ１８）から（Ｓ２５）に直接ジャンプすることで、説明される。
【００４１】
（第３実施形態）
第１実施形態及び第２実施形態では、時刻情報ｔにおける質点座標α，βt，γtに基づいて骨格モデルの動作をバーチャル空間に再現することを示したが、第３実施形態では、作業動作体１０の三次元形態を模擬したアニメーション像３１で動作を再現させる。
アニメーション像３１の特定部位を第１関節の質点座標α、第２関節の質点座標βt及び六軸センサの質点座標γtに対応させ、これら質点座標α，βt，γtの軌跡に対応させてアニメーション像３１をバーチャル空間内で動作させる。
これにより、アニメーション像３１の観察方向を変化させることにより、その動作様態を直感的に理解することが可能になる。
【００４２】
さらに、このアニメーション像３１の配置される空間の背景像３２をバーチャル像の移動や観察方向に合わせて移動させる。
この空間の背景像３２は、作業動作体１０が行動する建屋のフロアマップから作成される。このフロアマップは、建屋構造物の寸法、階層、部屋、壁や扉等の構造物、ポンプやモータのように建屋内に固定されている設備の位置と外形の情報を含む。
これにより、プラント建屋内で業務を行う作業者の様子をアニメーションで描画することができ、監視カメラの映像では視認できない角度から作業者をモニタリングすることができる。
【００４３】
一つの空間内で複数の作業動作体１０を互いに近接させて動作させる場合がある。この場合、一方のアニメーション像３１の第２関節１２が、その誤差計測に由来して、他方のアニメーション像３１の一部と重なり合うか突き抜けてしまう場合がある。
このような場合をエラーとして検知した場合は、演算上の累積誤差をリセットするために初期化を実施する。
【００４４】
これにより、複数の作業者の動作を描画するアニメーションを作成する際に、ある作業者の腕が他の作業者の体を突き抜けるなどの不自然な描画を回避することができる。これにより、プラント内で協調作業をする複数の作業者を同時にモニタリングすることを可能とする。また、モニタリング結果を利用して、作業計画や作業手順、作業員の配置を見直すことができる。
【００４５】
（第４実施形態）
図５に示すように、第４実施形態に適用される作業動作体４０は、複数（ｎ個；ｎ≧２）の単位作業動作体１０nが連結して構成されている。
つまり、一つの単位作業動作体１０n-1の自由端が、他の単位作業動作体１０nの第１関節１１nに回動自在に支持されるように構成されている。
【００４６】
第１実施形態において第１関節１１の質点座標αは空間内において定点であるとした。
しかし、第４実施形態に適用される作業動作体４０は、第１関節１１1の質点座標αを定点とするが、それ以外の第１関節１１n（ｎ≧２）の質点座標は、単位作業動作体１０n-1の自由端に設けられた六軸センサ１５n-1が送信する検出信号に基づいて導かれる質点座標γn-1が設定される。
【００４７】
そして、この質点座標γnの円弧状軌跡の曲率中心点座標Ｑn及び曲率半径ｒnを演算により求め、六軸センサの質点座標γn、第１関節の質点座標γn-1、曲率中心座標Ｑn及び曲率半径ｒnに対応する第２関節の質点座標βn（ｎ≧２）を導く。
なお第２関節の質点座標βn（ｎ＝１）は、第１実施形態（又は第２実施形態）で示した方法により導かれる。
これにより、多関節から構成される作業動作体の動作を計測することが可能となる。
【００４８】
以上述べた少なくともひとつの実施形態の作業動作計測装置によれば、センサの未装着部位の動作をセンサの装着部位の動作から推測し、装着させるセンサの総数を減らすことが可能となる。
【００４９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５０】
１０，４０…作業動作体、１１…第１関節、１２…第２関節、１３…第１ロッド、１４…第２ロッド、１５…六軸センサ、２０…作業動作計測装置、２１…受信部、２２…第１演算部、２３…第２演算部、２４…登録部、２５…パラメータ登録部、２６…ユーザインターフェイス、２７…データベース補正部、２８…座標出力部、２９…動作描画部、３０…初期化部、３１…アニメーション像、３２…背景像、４０…作業動作体、４１…骨情報テーブル、４２…関節情報テーブル、４３…筋肉情報テーブル、ａ…検出信号、α…第１関節の質点座標、β…第２関節の質点座標、γ…六軸センサの質点座標、Ｑ…曲率中心点座標、ｒ…曲率半径。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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