(57)【要約】【課題】現場熟練作業者の作業技能的なノウハウを体感する体感型訓練システムを提供する。【解決手段】作業現場に、現場データ収集用計算機１１、作業現場の映像を取得する画像取得手段１２、熟練作業者の作業感覚を取得する作業感覚取得手段１３ａ及び１３ｂ、熟練作業者に対する作業対象手段１７ａ及び１７ｂ、作業対象手段の物理量を測定する物理量測定手段１８を備え、訓練室に、訓練シミュレータ用計算機１、作業現場映像が映し出される訓練者用端末表示手段２、訓練者に対して作業感覚を印加する作業感覚印加手段３ａ及び３ｂ、訓練者に対する技能取得対象手段７ａ及び７ｂ、物理量を発生する物理量発生手段８を備え、画像取得手段、作業感覚取得手段及び物理量測定手段により取得・測定したデータを収集して、訓練者用端末表示手段、作業感覚印加手段及び物理量発生手段に、作業現場映像、熟練作業者の作業感覚及び物理量発生を再現する。【選択図】        図１
2004240264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業現場に、現場データ収集用計算機、作業現場の映像を取得する画像取得手段、熟練作業者の作業感覚を取得する作業感覚取得手段、熟練作業者に対する作業対象手段、前記作業対象手段の物理量を測定する物理量測定手段を備え、
訓練室に、訓練シミュレータ用計算機、作業現場映像が映し出される訓練者用端末表示手段、訓練者に対して作業感覚を印加する作業感覚印加手段、訓練者に対する技能取得対象手段、前記技能取得対象手段に対して物理量を発生する物理量発生手段を備え、
前記現場データ収集用計算機が、前記画像取得手段、前記作業感覚取得手段、及び前記物理量測定手段により取得・測定したデータを収集して、前記訓練用シミュレータ用計算機に送出すると共に、
前記訓練シミュレータ用計算機は、前記訓練者用端末表示手段、前記作業感覚印加手段及び前記物理量発生手段に、作業現場映像、熟練作業者の作業感覚及び物理量発生を再現することを特徴とする体感型訓練システム。
【請求項２】
前記作業現場に作業現場の環境データを測定する作業環境測定手段を備え、前記訓練室に作業現場の環境を再現する作業環境再現手段を備え、前記現場データ収集用計算機が、前記作業環境測定手段により測定したデータを収集して、前記訓練用シミュレータ用計算機に送出すると共に、前記訓練シミュレータ用計算機は、前記作業環境再現手段に作業現場の作業環境を再現することを特徴とする請求項１に記載の体感型訓練システム。
【請求項３】
前記訓練シミュレータ用計算機に、前記現場データ収集用計算機から送られてくるデータを蓄積するデータ蓄積部を備え、前記訓練シミュレータ用計算機は熟練作業者の作業感覚を任意の時間に再現可能にしたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の体感型訓練システム。
【請求項４】
前記訓練シミュレータ用計算機に、熟練作業者及び訓練作業者の作業感覚を記録する作業感覚記録部を備えたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の体感型訓練システム。
【請求項５】
作業現場に作業全体映像を取得する手段を備え、この作業全体映像に前記訓練者の動きを取り込み、前記訓練者が前記熟練作業者に成り代わって作業を行っている様子を仮想空間上で実現するようにしたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の体感型訓練システム。
【請求項６】
前記熟練作業者が複数で作業を行う場合において、前記複数の熟練作業者のうち少なくとも２人に前記画像取得手段、前記作業感覚取得手段を取り付けて画像取得及び作業感覚を取得すると共に、前記訓練者の前記体感型訓練時の位置情報を検出し、
前記訓練者の位置情報に基づいて前記訓練者の仮想画像を生成して、画像取得手段で取得された映像に前記訓練者の仮想画像を重ね合わせるようにしたことを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の体感型訓練システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、現場熟練作業者の作業技能的なノウハウを体感することができる体感型訓練システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、実際の火災に迅速に対処できる防災管理者を育成するために、仮想空間においてシミュレートされた火災状況において訓練できるようにした防災訓練システムがあった。ここでは、火災状況の仮想空間映像を映し出す映像手段と、訓練者の行動を検出する検出手段を備え、前記検出手段の検出情報により前記仮想空間映像を更新せしめている。また、前記検出手段からの検出情報と火災状況に対する適切な処置に関する訓練情報とにより、訓練者自身の行う火災状況に対する処置の成否を判断し、その判断結果に応じて訓練メッセージを報知する防災訓練制御手段を備えている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、従来現場作業における作業員の支援、要領書・手順書・図面の管理の支援、工程管理の支援、教育訓練の支援を総合的に行いヒューマンエラーの発生を未然に防止することができる保修支援装置が提案されている（特許文献２参照）。
【０００４】
更に、全体が移動設置可能に形成されたプラントオペレータトレーニング装置において、少なくともボードオペレータ操作教習手段、大型画像表示手段、音場再生手段、臭い発生手段および消臭手段からなるフィールド監視教習手段を備えたことを特徴とするプラントオペレータトレーニング装置が提案されている（特許文献３参照）
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−５１６９４号公報（［０００４］〜［０００５］）
【特許文献２】
特開平６−５２１４５号公報（［００１１］）
【特許文献３】
特開平６−３３２３６６号公報（［請求項１］）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献１による防災訓練システムでは、訓練者の行動を仮想空間に再現することはできるが、訓練者が熟練作業者の作業技能的なノウハウを身に付けることは困難であった。
【０００７】
また、前記特許文献２による保修支援装置では、熟練者の作業手順的なノウハウを得ることは可能であるが、熟練作業者の作業技能的なノウハウを体感することは困難であった。
【０００８】
更に、前記特許文献３によるプラントオペレータトレーニング装置では、２次元又は３次元映像、臭い、振動、温度等の環境を再現することは可能であるが、熟練作業者の作業技能的なノウハウを体感することはできなかった。
【０００９】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたものであり、現場熟練作業者の作業技能的なノウハウを体感する体感型訓練システムを提供する。すなわち、熟練作業者による熟練作業を体感で学び、体感で真似し、また熟練作業者チームへ仮想的に参画し、さらに仮想空間で熟練者作業チームの一員となるべく訓練することができる体感型訓練システムを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明による体感型訓練システムは、作業現場に、現場データ収集用計算機、作業現場の映像を取得する画像取得手段、熟練作業者の作業感覚を取得する作業感覚取得手段、熟練作業者に対する作業対象手段、前記作業対象手段の物理量を測定する物理量測定手段を備え、
訓練室に、訓練シミュレータ用計算機、作業現場映像が映し出される訓練者用端末表示手段、訓練者に対して作業感覚を印加する作業感覚印加手段、訓練者に対する技能取得対象手段、前記技能取得対象手段に対して物理量を発生する物理量発生手段を備え、
現場データ収集用計算機が、画像取得手段、作業感覚取得手段、及び物理量測定手段により取得・測定したデータを収集して、訓練用シミュレータ用計算機に送出すると共に、
訓練シミュレータ用計算機は、訓練者用端末表示手段、作業感覚印加手段、及び物理量発生手段に、作業現場映像、熟練作業者の作業感覚及び物理量発生を再現するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による体感型訓練システムを示す概略構成図である。
【００１２】
図１において、訓練室１０００には、訓練シミュレータ用計算機１と、作業現場映像が映し出される訓練者用端末表示器２と、作業感覚印加手段としての感覚印加装置３ａ及び平衡感覚発生器３ｂと、作業環境再現手段としての空調機４、風発生装置５及びスピーカー６と、技能取得対象手段としての技能取得対象物７ａ及び技能取得工具７ｂと、前記技能取得対象手段に対して物理量を発生する手段としてのトルク発生器８が備えられている。また、訓練室１０００には技能を取得しようとする訓練者９が配置される。
【００１３】
訓練シミュレータ用計算機１には、通信処理部１ａ、端末表示処理部１ｂ、音再生処理部１ｃ、風発生処理部１ｄ、温度調整処理部１ｅ、トルク発生器処理部１ｆ、感覚発生処理部１ｇ、感覚印加処理部１ｈが備えられている。
【００１４】
作業現場２０００には、現場データ収集用計算機１１と、作業現場映像を取得する画像取得装置１２と、作業感覚取得手段としての感覚取得装置１３ａ及び平衡感覚取得装置１３ｂと、作業環境測定手段としての温度測定装置１４、風速測定装置１５及び音計測装置１６と、作業対象手段としての作業対象物１７ａ及び作業工具１７ｂと、前記作業対象手段に発生する物理量を測定する手段としてのトルク計測器１８が備えられている。また、作業現場２００には、現場熟練作業者１９が配置される。
【００１５】
現場データ収集用計算機１１には、温度測定処理部１１ａ、風速測定処理部１１ｂ、音計測処理部１１ｃ、感覚取得処理部１１ｄ、平衡感覚取得処理部１１ｅ、画像取得処理部１１ｆ、トルク測定処理部１１ｇ、通信処理部１１ｈが備えられている。
【００１６】
訓練シミュレータ用計算機１の通信処理部１ａと現場データ収集用計算機１１の通信処理部１１ｈは、データ通信網２１を介して接続され、データの送受信が行われる。
【００１７】
次に、実施の形態１の体感型訓練システムの動作について、図１及び図２に基づいて説明する。
【００１８】
図１の作業現場２０００において、現場熟練作業者１９は、画像取得装置１２である小型カメラ、感覚取得装置１３ａ及び平衡感覚取得装置１３ｂを身に付け、作業工具１７ｂを手に持ち、作業対象物１７ａであるフランジ面のボルト締付け作業を行っている。ここで、感覚取得装置１３ａは、例えば作業手袋や作業靴に内蔵した圧力センサであり、作業対象物１７ａや作業工具１７ｂ、現場地面との接触圧力を検知する。平衡感覚取得装置１３ｂは、例えば作業者頭部に備え付けられ３次元の変位を検知するセンサである。
【００１９】
作業現場２０００の作業環境データは、図２（ａ）に示すデータフローに従って訓練室１０００に転送される。すなわち、作業現場２０００の温度、風速、音量は、それぞれ温度測定装置１４、風速測定装置１５、及び音計測装置１６の各センサーにより測定されて、現場データ収集用計算機１１の温度測定処理部１１ａ、風速測定処理部１１ｂ及び音計測処理部１１ｃにデータ収集される。次に、温度測定処理部１１ａ、風速測定処理部１１ｂ、及び音計測処理部１１ｃで処理加工された作業環境データは、通信処理部１１ｈ経由で、データ通信網２１へ送出される。そして、訓練シミュレータ計算機１の通信処理部１ａで前記作業環境データを受け取り、音再生処理部１ｃ、風発生処理部１ｄ及び温度調整処理部１ｅに送出する。音再生処理部１ｃ、風発生処理部１ｄ及び温度調整処理部１ｅは、各出力調整機器である空調機４、風発生装置５、スピーカー６を制御し、訓練室１０００に作業現場の環境を再現する。
【００２０】
一方、現場熟練作業者１９の感覚データは、図２（ｂ）に示すデータフローに従って訓練室１０００に転送される。すなわち、現場熟練作業者１９に取り付けた画像取得装置１２、感覚装置１３ａ及び平衡感覚取得装置１３ｂの各センサにより、当該作業者１９の作業感覚を取得し、それらのデータを現場データ収集用計算機１１の画像取得処理部１１ｆ、感覚取得処理部１１ｄ、平衡感覚取得処理部１１ｅに送出する。また、作業対象物１７ａに発生する物理量であるトルクを物理量測定手段としてのトルク計測器１８により測定し、現場データ収集用計算機１１のトルク測定処理部１１ｇに送出する。次に、感覚取得処理部１１ｄ、平衡感覚取得処理部１１ｅ、画像取得処理部１１ｆ及びトルク測定処理部１１ｃで処理加工された感覚データは、通信処理部１１ｈ経由で、データ通信網２１へ送出される。そして、訓練シミュレータ計算機１の通信処理部１ａで前記感覚データを受け取り、端末表示処理部１ｂ、トルク発生器処理部１ｆ、感覚発生処理部１ｇ、及び感覚印加処理部１ｈに送出する。端末表示処理部１ｂ、トルク発生器処理部１ｆ、感覚発生処理部１ｇ及び感覚印加処理部１ｈは、各出力調整機器である訓練者用端末表示器２、トルク発生器８、平衡感覚発生器３ｂ及び感覚印加装置３ａを制御し、訓練者９に現場熟練業者１９の感覚を再現する。
【００２１】
ここで、感覚印加装置３ａは、例えば作業手袋や作業靴に内蔵した圧力印加装置であり、感覚取得装置１３ａで取得されたデータに基づいて技能取得対象物７ａや技能取得工具７ｂ、地面からの抗力又は抵抗感が加わるようになっている。平衡感覚発生器３ｂは、例えば訓練者９の足元に配置されたバランス発生器であり、平衡感覚取得装置１３ｂで取得されたデータに基づいて上下動するようになっている。
【００２２】
以上のように、実施の形態１によれば、作業現場に、現場データ収集用計算機、作業現場の映像を取得する画像取得手段、熟練作業者の作業感覚を取得する作業感覚取得手段、熟練作業者に対する作業対象手段、前記作業対象手段の物理量を測定する物理量測定手段を備え、訓練室に、訓練シミュレータ用計算機、作業現場映像が映し出される訓練者用端末表示手段、訓練者に対して作業感覚を印加する作業感覚印加手段、訓練者に対する技能取得対象手段、前記技能取得対象手段に対して物理量を発生する物理量発生手段を備え、現場データ収集用計算機が、画像取得手段、作業感覚取得手段、及び物理量測定手段により取得・測定したデータを収集して、訓練用シミュレータ用計算機に送出すると共に、訓練シミュレータ用計算機は、訓練者用端末表示手段、作業感覚印加手段及び物理量発生手段に、作業現場映像、熟練作業者の作業感覚及び物理量発生を再現するようにしたので、熟練作業者による熟練作業を体感で学び、かつ体感で真似することができ、現場熟練作業者の作業技能的なノウハウを取得することができる。
【００２３】
また、作業現場に作業現場の環境データを測定する作業環境測定手段を備え、訓練室に作業現場の環境を再現する作業環境再現手段を備え、現場データ収集用計算機が、作業環境測定手段により測定したデータを収集して、訓練用シミュレータ用計算機に送出すると共に、訓練シミュレータ用計算機は、作業環境再現手段により作業現場の作業環境を再現するようにしたので、作業現場に近い臨場感あふれた環境のもとで体感型訓練を行うことができる。
【００２４】
さらに、画像取得手段として熟練作業者に小型カメラをつけることにより、訓練者用端末表示器には現場作業映像がリアルタイムに表示され、訓練者は現場熟練作業者と同じ視点で、映像を見ながら熟練作業者の感覚を体感することができる。
【００２５】
実施の形態２．
実施の形態２は、実施の形態１の体感型訓練システムに追加して、訓練シミュレータ用計算機に作業現場の作業環境や熟練作業者の作業感覚を記録する手段を備え、訓練者は熟練作業員の作業感覚を任意のタイミングで取得し、仮想空間上の体感型訓練を受けることができるようにする。
【００２６】
図３はこの発明の実施の形態２による体感型訓練システムを示す概略構成図であり、図４は図３の体感型訓練システムのデータフロー図である。
【００２７】
図３において、実施の形態１（図１）の体感型訓練システムの構成に加えて、訓練シミュレータ用計算機１内に、データ蓄積部５１と訓練モード切替部５２を追加する。データ蓄積部５１は、通信処理部１ａを介して送られてくるデータを蓄積する手段である。また、訓練モード切替部５２は、実施の形態１で説明したような体感型訓練をリアルタイムで実施するリアルタイムモードと、データ蓄積部５１に蓄積したデータを任意のタイミングで訓練可能とする蓄積モードの切替えを行う手段である。なお、その他の構成は実施の形態１（図１）と同様であるので説明を省略する。
【００２８】
図４のデータフローにおいて、訓練シミュレータ計算機１の通信処理部１ａで受け取られた作業環境データ（ａ）及び現場熟練作業者の作業感覚データ（ｂ）は、データ蓄積部５１に蓄積される。そして、訓練モード切替部５２により蓄積モードに切り替えると、データ蓄積部５１に蓄積したデータが訓練シミュレータ用計算機１内の端末表示処理部１ｂ、音再生処理部１ｃ、風発生処理部１ｄ、温度調整処理部１ｅ、トルク発生器処理部１ｆ、感覚発生処理部１ｇ、及び感覚印加処理部１ｈに送出され、各出力調整機器である訓練者用端末表示器２、及び感覚印加装置３ａ、感覚発生器３ｂ、空調機４、風発生装置５、スピーカー６、トルク発生器８を制御し、訓練室１０００に作業現場の環境を再現すると共に、訓練者９に現場熟練作業者１９の感覚を再現する。なお、訓練モード切替部５２によりリアルタイムモードに切り替えると、訓練室１０００にリアルタイムの作業環境と作業感覚を再現する。
【００２９】
以上のように実施の形態２によれば、訓練シミュレータ用計算機内に、現場データ収集用計算機から送られてくるデータを蓄積する手段を備えたので、熟練作業者の作業感覚並びに作業現場の作業環境を任意のタイミングに再現することができるようになる。
【００３０】
実施の形態３．
実施の形態３は、実施の形態２の体感型訓練システムに追加して、訓練シミュレータ用計算機に熟練作業者及び訓練作業者の作業感覚を記録する手段を備え、熟練作業者と訓練者の技能レベルの相違を客観的に認識できるようにしたものである。
【００３１】
図５はこの発明の実施の形態３による体感型訓練システムを示す概略構成図であり、図６は熟練作業者及び訓練作業者の作業感覚の相違を示すデータ図である。
【００３２】
図５において、実施の形態２（図３）の体感型訓練システムの構成に加えて、データ蓄積部５１内に、作業感覚記録部５４を追加する。また、図示していないが、訓練者９は、現場熟練作業者１９と同じ様に、感覚取得装置として例えば圧力センサを内蔵した作業手袋や作業靴を身に付け、平衡感覚取得装置として例えば３次元の変位を検知するセンサを作業者頭部に備え、技能取得対象物７ａや技能取得工具７ｂ、地面との接触圧力を検知したり、平衡感覚データである三次元の頭部の変位データを取得する。
【００３３】
作業感覚記録部５４は、現場データ収集用計算機１１の感覚取得処理部１１ｄ、平衡感覚取得処理部１１ｆ、又はトルク測定処理部１１ｇから送られてくる熟練作業者１９の作業感覚データ又は物理量データと、訓練者９に備え付けられた感覚取得装置や平衡感覚取得装置から検出される訓練者９の作業感覚データ、又はトルク発生器８に備えられたトルクセンサから検出される物理量を記録する。
【００３４】
次に、実施の形態３による体感型訓練システムの動作を図６について具体的に説明する。
【００３５】
図６は作業感覚記録部５４に記録した熟練作業者及び訓練作業者の作業感覚データを示す。ここで、訓練者が体感訓練した例として、４個のボルトＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４を順次締付ける作業を挙げている。図６（ａ）は現場熟練作業者１９のボルト締付けデータであり、現場熟練作業者１９は、一定割合で同程度のトルクずつを各ボルトに加えて行き、スムーズに４個のボルト締付け作業を実施している。
【００３６】
これに対して、図６（ｂ）は訓練者９のボルト締付けデータであり、最初のボルトＢ１に一度に大きなトルクを加えており、また、ボルトＢ３は一回目の締付けとしては加えるトルクが小さすぎ、更にその後もボルトＢ２、Ｂ３、Ｂ４には不均一のトルクにより締付け作業を実施している。
【００３７】
以上のように、実施の形態３によれば、訓練シミュレータ用計算機に熟練作業者及び訓練作業者の作業感覚を記録する手段を備えたので、訓練者９は、例えば図６（ａ）および図６（ｂ）の時間軸によるトルク締付け力を、実施の形態１のシステムで体感する上に、記録として残しておくことで熟練作業者と訓練者の違いを後から客観的に認識することができる。
【００３８】
実施の形態４．
実施の形態４は、実施の形態１の体感型訓練システムにおいて、訓練者が現場熟練作業者に成り代わって作業を行っている様子を仮想空間上で実現するようにする。
【００３９】
図７はこの発明の実施の形態４による体感型訓練システムを示す概略構成図であり、図８は実施の形態４による仮想空間を生成するための主要構成を示す図である。
【００４０】
図７において、作業現場２０００には、熟練作業者が作業を行っている現場全体の映像を取得する全体映像取得装置２０が設置され、現場データ収集用計算機１１には、前記全体映像取得装置２０の画像データを収集する全体画像所得処理部１１ｋが設置されている。図７の例では、全体画像取得装置２０は、熟練作業者Ａが熟練作業者Ｂと作業対象物１７ａである円筒形重量物を共同で吊り上げる作業を撮っている。そして、全体画像取得装置２０が取得した画像データは、現場データ収集用計算機１１の全体画像取得処理部１１ｋに送り出され、データ処理されて通信処理部１１ｈ及びデータ通信網２１を介して訓練シミュレータ用計算機１に送られる。
【００４１】
図７及び図８において、現場データ収集用計算機１１から送られてきた全体画像データは、訓練シミュレータ用計算機１の通信処理部１ａを介して、データ蓄積部５１の全体画像記録部５５に保存される。
【００４２】
また、図７及び図８において、訓練者９には、その主要箇所（頭部、肩部、腰部、手部、足部等）に変位センサ１０１が取り付けられている。この変位センサ１０１は、訓練者の主要箇所の相対的又は絶対的な変位方向又は変位距離を検出する。変位センサ１０１のデータは訓練シミュレータ用計算機１に設けられた位置検出処理部１ｋに送出される。位置検出処理１ｋは、変位センサ１０１から送られてくるデータに基づいて、訓練者９の技能取得対象物７ａに対する相対位置又は絶対位置を検出して、データ蓄積部５１の位置検出記録部５６に記録する。
【００４３】
データ蓄積部５１内の全体画像記録部５５のデータと位置検出記録部５６のデータは、必要時において仮想空間生成部１Ｍに送出される。そして、仮想空間生成部１Ｍは、位置検出処理部１ｋで検出された訓練者９の位置情報に基づいて訓練者９の仮想画像を生成すると共に、全体画像取得装置２０で取得した作業現場での全体映像に前記訓練者９の仮想画像を重ね合わせる。そして、仮想空間表示用端末１Ｌにおいて、訓練者９が現場熟練作業者Ａに成り代わって作業を行っている様子を仮想空間画像として写し出す。
【００４４】
図９は実施の形態４による仮想空間を生成した例を示す概略図である。図９では、作業現場において、熟練作業者Ａ、熟練作業者Ｂ、熟練作業者Ｃ、熟練作業者Ｄ、熟練作業者Ｅ、熟練作業者Ｆが共同作業を行っている。そして、訓練者９は、まず熟練作業者Ａについての作業を本発明のシステムで体感型訓練を行う。この時、全体画像取得装置２０により熟練作業者６人分の共同作業の全体画像が取得される。前記体感型訓練が終了した後、訓練者９は仮想空間表示用端末により、熟練作業者Ｂ、熟練作業者Ｃ、熟練作業者Ｄ、熟練作業者Ｅ、熟練作業者Ｆの５人分の映像に加え、訓練者９の動作をもとに生成した熟練作業者Ａに成り代った訓練者９自身の映像を、仮想空間１１２上で見る。すなわち、訓練者９は熟練作業者に混じって共同作業を行っている様子を仮想空間上で見ることができ、訓練者自身と熟練作業者との技能の差をより客観的に認識することができる。
【００４５】
以上のように実施の形態４によれば、作業現場映像に訓練者の動きを取り込み、訓練者が熟練作業者に成り代わって作業を行っている様子を仮想空間上で実現するようにしたので、訓練者は自身の作業技能をより客観的に認識することができる。
【００４６】
実施の形態５．
実施の形態５は、実施の形態１の体感型訓練システムにおいて、訓練者が現場熟練作業者に成り代わって作業を行っている様子を仮想空間上で実現するようにする。
【００４７】
図１０はこの発明の実施の形態５による体感型訓練システムを示す概略構成図であり、図１１は実施の形態５による仮想空間を生成するための主要構成を示す図である。
【００４８】
図１０において、作業現場２０００では、複数の熟練作業者が共同作業を行っており、そのうちの少なくとも２人には画像取得手段である画像取得装置１２と、作業感覚取得手段である感覚取得装置１３ａ又は平衡感覚取得装置１３ｂを身に付けている。図１０の例では、熟練作業者Ａと熟練作業者Ｂとが、作業対象物１７ａである円筒形重量物を共同で吊り上げる作業を行っており、熟練作業者Ａ及びＢは、画像取得装置１２である小型カメラと、感覚取得装置１３ａ及び平衡感覚取得装置１３ｂを身に付けている。そして、各画像取得装置１２、各感覚取得装置１３ａ、各平衡感覚取得装置１３ｂが取得したデータは、現場データ収集用計算機１１の画像取得処理部１１ｆ、感覚取得処理部１１ｄ、平衡感覚取得処理部１１ｅで収集されデータ処理されて、通信処理部１１ｈ及びデータ通信網２１を介して訓練シミュレータ用計算機１に送られる。
【００４９】
図１０及び図１１において、現場データ収集用計算機１１から送られてきた前記データは、訓練シミュレータ用計算機１の通信処理部１ａを介して、データ蓄積部５１に保存される。特に、画像取得処理部１１ｆから送られてきた画像データは、データ蓄積部５１の画像記録部５７に記録される。
【００５０】
また、図１０及び図１１において、訓練者９には、その主要箇所（頭部、肩部、腰部、手部、足部等）に変位センサ１０１が取り付けられている。この変位センサ１０１は、訓練者の主要箇所の相対的又は絶対的な変位方向及び変位距離を検出する。変位センサ１０１のデータは訓練シミュレータ用計算機１に設けられた位置検出処理部１ｋに送出される。位置検出処理１ｋは、変位センサ１０１からのデータに基づいて、訓練者９の技能取得対象物７ａに対する相対位置又は絶対位置を検出して、データ蓄積部５１の位置検出記録部５８に記録する。
【００５１】
データ蓄積部５１内の画像記録部５７のデータと位置検出記録部５８のデータは、必要時において仮想空間生成部１Ｐに送出される。次に、仮想空間生成部１Ｐは、位置検出処理部１ｋで検出された訓練者９の位置情報に基づいて訓練者９の仮想画像を生成すると共に、画像取得装置１２で取得された作業現場の映像に前記訓練者９の仮想画像を重ね合わせる。そして、端末表示処理部１ｂを介して訓練者用端末表示器２に送出し、訓練者用端末表示器２において訓練者９が現場熟練作業者に成り代わって作業を行っている様子を仮想空間画像として写し出す。
【００５２】
図１２は実施の形態５による仮想空間を生成する手順を示す概略図である。図１２において、作業（１）、作業（２）、作業（３）の３人チームで実施する作業があるとする。そして作業現場２０００では、熟練作業者Ａ、熟練作業者Ｂ、熟練作業者Ｃが、それぞれ作業（１）、作業（２）、作業（３）を行うものとする。訓練者９は、まず熟練作業者Ａについての作業（１）を前記実施の形態のシステムで体感型訓練を行う。この時、熟練作業者Ａによる作業（１）、熟練作業者Ｂによる作業（２）、熟練作業者Ｃによる作業（３）のデータが、訓練シミュレータ用計算機１のデータ蓄積部５１に記録される。また同時に、訓練者９による作業（１）の位置検出データもデータ蓄積部５１の位置検出記録部５８に記録される。
【００５３】
次に、訓練者９は熟練作業者Ｃについての作業（３）を前記実施の形態のシステムで体感型訓練を行う。この時、仮想空間生成部１Ｐは、位置検出処理部１ｋで検出された訓練者９の訓練作業（１）の位置検出情報に基づいて仮想画像を生成すると共に、熟練作業者Ｃの画像取得装置１２で取得された作業現場の映像に前記訓練者９の仮想画像を重ね合わせる。そして、訓練者用端末表示器２は、訓練者９が熟練作業者Ａに成り代わって作業を行っている様子を仮想空間画像として写し出す。すなわち、訓練者９は自分自身の記録データである作業（１）の映像と、熟練作業者Ｂの作業（２）の映像が表示された訓練用端末表示器２を見ながら作業（３）の仮想訓練を行う。
【００５４】
以上のように実施の形態５によれば、訓練者は熟練作業者に混じって共同作業を行っている自分自身の作業の様子を仮想空間上で見ながら、更に体感型訓練を行うことができるので、訓練者自身の技能を実際の仮想訓練においてより客観的に認識することができる。
【００５５】
【発明の効果】
この発明は、作業現場に、現場データ収集用計算機、作業現場の映像を取得する画像取得手段、熟練作業者の作業感覚を取得する作業感覚取得手段、熟練作業者に対する作業対象手段、前記作業対象手段の物理量を測定する物理量測定手段を備え、訓練室に、訓練シミュレータ用計算機、作業現場映像が映し出される訓練者用端末表示手段、訓練者に対して作業感覚を印加する作業感覚印加手段、訓練者に対する技能取得対象手段、前記技能取得対象手段に対して物理量を発生する物理量発生手段を備え、現場データ収集用計算機が、画像取得手段、作業感覚取得手段、及び物理量測定手段により取得・測定したデータを収集して、訓練用シミュレータ用計算機に送出すると共に、訓練シミュレータ用計算機は、訓練者用端末表示手段、作業感覚印加手段及び物理量発生手段に、作業現場映像、熟練作業者の作業感覚及び物理量発生を再現するようにしたので、熟練作業者による熟練作業を体感で学び、かつ体感で真似することができ、現場熟練作業者の作業技能的なノウハウを取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による体感型訓練システムを示す概略構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による体感型訓練システムのデータフロー図である。
【図３】この発明の実施の形態２による体感型訓練システムを示す概略構成図である。
【図４】この発明の実施の形態２による体感型訓練システムのデータフロー図である。
【図５】この発明の実施の形態３による体感型訓練システムを示す概略構成図である。
【図６】この発明の実施の形態３による熟練作業者と訓練者の作業感覚のデータを示す図である。
【図７】この発明の実施の形態４による体感型訓練システムを示す概略構成図である。
【図８】この発明の実施の形態４による仮想空間を生成するための主要構成を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態４による仮想空間を生成した例を示す概略図である。
【図１０】この発明の実施の形態５による体感型訓練システムを示す概略構成図である。
【図１１】この発明の実施の形態５による仮想空間を生成するための主要構成を示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態５による仮想空間を生成するデータフローを示す図である。
【符号の説明】
１  訓練シミュレータ用計算機、１ａ  通信処理部、１ｂ  端末表示処理部、１ｃ  音再生処理部、１ｄ  風発生処理部、１ｅ  温度調整処理部、１ｆ  トルク発生器処理部、１ｇ  平衡感覚発生処理部、１ｆ  感覚印加処理部、２  訓練者用端末表示器、３ａ  感覚印加装置、３ｂ  平衡感覚発生器、４  空調機、５風発生装置、６  スピーカー、７ａ  技能取得対象物、７ｂ  技能取得工具、８  トルク発生器、９  訓練者、１１  現場データ収集用計算機、１１ａ  温度測定処理部、１１ｂ  風速測定処理部、１１ｃ  音計測処理部、１１ｄ  感覚取得処理部、１１ｅ  平衡感覚取得処理部、１１ｆ  画像取得処理部、１１ｇ  トルク測定処理部、１１ｈ  通信処理部、１２  画像取得装置、１３ａ  感覚取得装置、１３ｂ  平衡感覚取得装置、１４  温度測定装置、１５  風速測定装置、１６  音計測装置、１７ａ  作業対象物、１７ｂ  作業工具、１８  トルク計、１９  現場熟練作業者、２１  データ通信網、５１  データ蓄積部、５２  訓練モード切替部、５４  作業感覚記録部、２０  全体画像取得装置、１１ｋ  全体画像取得処理部、１０１  変位センサ、１ｋ  位置検出処理部、５５  全体画像記録部、５６  位置検出処理部、１Ｍ  仮想空間生成部、１Ｌ  仮想空間表示用端末、１Ｐ  仮想空間生成部。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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