(57)【要約】【課題】目的は、意識バランスの改善に好適なシミュレーション装置を提供すること。【解決手段】シミュレーション装置は、仮想的な身体４２を仮想空間内に計算する身体計算部３３と、仮想的な身体４２の画像１４を表示する表示部１１と、制御部３１とを備える。身体計算部３３は、作業者５の身体５３の位置情報５７から身体５３の移動を示す移動量ベクトルＸを計算し、移動量ベクトルＸから所定の移動量変換規則を用いて仮想的な身体４２の移動を示す移動量ベクトルＹ（ｎ）を計算し、移動量ベクトルＹ（ｎ）を反映させて仮想的な身体４２を計算する。表示部１１は、仮想的な身体４２を示す光が作業者５と身体５３とを結ぶ作業者５の視線上を作業者５に向かって進むように画像１４を表示する。制御部３１は、移動量変換規則の設定を変更する。移動量変換規則の設定が変更されることで、作業者は自己の心理状態を認識し、意識バランスを改善することができる。【選択図】図２
2007304973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業者の現実の身体の位置情報を検出する位置検出部と、
仮想的な身体を仮想空間内に計算する身体計算部と、
前記仮想的な身体を含む前記仮想空間の画像を表示する表示部と、
制御部と
を具備し、
前記身体計算部は、前記位置情報から前記現実の身体の移動を示す第１移動量ベクトルを計算し、前記第１移動量ベクトルから所定の移動量変換規則を用いて前記仮想的な身体の移動を示す第２移動量ベクトルを計算し、前記第２移動量ベクトルを反映させて前記仮想的な身体を計算し、
前記表示部は、前記画像の中の前記仮想的な身体を示す光が前記作業者と前記現実の身体とを結ぶ前記作業者の視線上を前記作業者に向かって進むように前記画像を表示し、
前記制御部は、前記移動量変換規則の設定を変更する
シミュレーション装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記仮想的な身体が移動する速さと前記現実の身体が移動する速さとの対応関係が変化するように、又は、前記仮想的な身体が移動する方向と前記現実の身体が移動する方向との対応関係が変化するように、前記設定を変更する
請求項１のシミュレーション装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第１移動量ベクトルの大きさと前記第２移動量ベクトルの大きさの比を変化させるように前記設定を変更する
請求項１又は２のシミュレーション装置
【請求項４】
前記制御部は、前記第１移動量ベクトルが第１変化をする第１タイミングと前記第２移動量ベクトルが前記第１変化に応答した第２変化をする第２タイミングとのタイミング差を変化させるように前記設定を変更する
請求項１乃至３のいずれかに１項に記載のシミュレーション装置。
【請求項５】
前記視線上に配置されたハーフミラーを具備し、
前記表示部は、前記ハーフミラーに向けて前記光を出力する
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシミュレーション装置。
【請求項６】
前記作業者の生体情報を検出する生体情報検出部を具備する
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のシミュレーション装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記生体情報の所定の変化に応答して前記設定を変更する
請求項６のシミュレーション装置。
【請求項８】
前記生体情報を記憶する記憶部を具備し、
前記表示部は、前記記憶部に記憶された前記生体情報を表示する
請求項６又は７のシミュレーション装置。
【請求項９】
仮想的な物体を前記仮想空間内に計算する物体計算部と、
前記仮想的な物体と接触している前記仮想的な身体の接触部位に対応した前記現実の身体の部位に触覚刺激を与える触覚刺激部と
を具備し、
前記画像は前記仮想的な物体を含み、
前記物体計算部は、前記仮想的な物体が前記仮想的な身体に接触する運動をするように前記仮想的な物体を計算する
請求項１乃至８のいずれか１項に記載のシミュレーション装置。
【請求項１０】
作業者に仮想空間内の仮想的な身体を自己の現実の身体であると錯覚させるステップと、
前記錯覚させるステップの後に、前記作業者に前記仮想空間内で所定の作業をさせるステップと
を具備し、
前記錯覚させるステップ及び前記作業をさせるステップは、
前記現実の身体の位置情報を検出するステップと、
前記位置情報から前記現実の身体の移動を示す第１移動量ベクトルを計算するステップと、
前記第１移動量ベクトルから所定の移動量変換規則を用いて前記仮想的な身体の移動を示す第２移動量ベクトルを計算するステップと、
前記第２移動量ベクトルを反映させて前記仮想的な身体を前記仮想空間内に計算するステップと、
表示部が、前記仮想的な身体を含む前記仮想空間の画像を表示するステップと
を備え、
前記表示部は、前記仮想的な身体を示す光が前記作業者と前記現実の身体とを結ぶ前記作業者の視線上を前記作業者に向かって進むように前記画像を表示し、
前記作業をさせるステップは、
前記移動量変換規則の設定を変更するステップ
を備える
シミュレーション方法。
【請求項１１】
前記設定を変更するステップにおいては、前記仮想的な身体が移動する速さを遅くするように前記設定を変更する
請求項１０のシミュレーション方法。
【請求項１２】
前記設定を変更するステップにおいては、前記第１移動量ベクトルの大きさと前記第２移動量ベクトルの大きさの比を変化させるように前記設定を変更する
請求項１０又は１１のシミュレーション方法。
【請求項１３】
前記設定を変更するステップにおいては、前記第１移動量ベクトルが第１変化をする第１タイミングと前記第２移動量ベクトルが前記第１変化に応答した第２変化をする第２タイミングとのタイミング差を変化させるように前記設定を変更する
請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載のシミュレーション方法。
【請求項１４】
前記作業をさせるステップは、
仮想的な第１物体を前記仮想空間内に計算するステップと、
前記仮想的な第１物体を含む前記画像を表示するステップと、
前記仮想的な身体の少なくとも一部が、前記仮想的な第１物体を含むように前記仮想空間内に設定された領域に入った場合に、前記仮想的な身体が所定の運動をするように前記仮想的な身体を計算する身体強制運動ステップとを備え、
前記身体強制運動ステップにおいては、前記仮想的な身体は前記位置情報に基づかないで計算される
請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載のシミュレーション方法。
【請求項１５】
前記作業をさせるステップは、
前記仮想空間内における前記仮想的な身体及び前記領域の位置に基づいて、前記仮想的な身体から前記領域を見る方向への前記仮想的な身体の移動を示す強制移動量ベクトルを生成するステップと、
前記強制移動量ベクトルを反映させて前記仮想的な身体を前記仮想空間内に計算するステップを備える
請求項１０乃至１４のいずれか１項に記載のシミュレーション方法。
【請求項１６】
前記作業をさせるステップは、
前記作業者の生体情報を検出するステップを備える
請求項１０乃至１５のいずれか１項に記載のシミュレーション装置。
【請求項１７】
前記設定を変更するステップにおいては、前記生体情報の所定の変化に応答して前記設定を変更する。
請求項１６のシミュレーション方法。
【請求項１８】
前記作業をさせるステップは、前記作業をさせるステップにおいて検出された前記生体情報を記憶するステップを備え、
前記作業をさせるステップの後に、前記作業をさせるステップにおいて検出された前記生体情報を表示するステップを備える
請求項１６又は１７のシミュレーション方法。
【請求項１９】
前記錯覚させるステップは、
仮想的な第２物体が前記仮想空間内で前記仮想的な身体に接触する第２運動をするように前記仮想的な第２物体を仮想空間内に計算するステップと、
前記仮想的な第２物体を含む前記画像を表示するステップと、
前記仮想的な第２物体と接触している前記仮想的な身体の接触部位に対応する前記現実の身体の部位に触覚刺激を与えるステップとを備える
請求項１０乃至１８のいずれか１項に記載のシミュレーション装置。
【請求項２０】
作業者の現実の身体の位置情報を検出する位置検出部と、
仮想的な身体を仮想空間内に計算する身体計算部と、
仮想的な物体を前記仮想空間内に計算する物体計算部と、
前記仮想的な身体と前記仮想的な物体とを含む前記仮想空間の画像を表示する表示部と、
前記現実の身体を前記作業者の視界から隠す遮蔽物と、
制御部と
前記仮想的な物体と接触している前記仮想的な身体の接触部位に対応した前記現実の身体の部位に触覚刺激を与える触覚刺激部と
を具備し、
前記物体計算部は、前記仮想的な物体が前記仮想的な身体に接触する運動をするように前記仮想的な物体を計算し、
前記身体計算部は、前記位置情報から前記現実の身体の移動を示す第１移動量ベクトルを計算し、前記第１移動量ベクトルから所定の移動量変換規則を用いて前記現実の身体の移動を示す第２移動量ベクトルを計算し、前記第２移動量ベクトルを反映させて前記仮想的な身体を計算し、
前記制御部は、前記移動量変換規則を変更する
シミュレーション装置。
【請求項２１】
作業者に仮想空間内の仮想的な身体を自己の現実の身体であると錯覚させるステップと、
前記錯覚させるステップの後に、前記作業者に前記仮想空間内で所定の作業をさせるステップと
を具備し、
前記錯覚させるステップ及び前記作業をさせるステップは、
前記現実の身体の位置情報を検出するステップと、
前記位置情報から前記現実の身体の移動を示す第１移動量ベクトルを計算するステップと、
前記第１移動量ベクトルから所定の移動量変換規則を用いて前記仮想的な身体の移動を示す第２移動量ベクトルを計算するステップと、
前記第２移動量ベクトルを反映させて前記仮想的な身体を前記仮想空間内に計算するステップと、
表示部が、前記仮想的な身体を含む前記仮想空間の画像を表示するステップと
を備え、
前記錯覚させるステップは、
仮想的な物体が前記仮想空間内で前記仮想的な身体に接触する運動をするように前記仮想的な物体を仮想空間内に計算するステップと、
前記仮想的な物体を含む前記画像を表示するステップと、
前記仮想的な物体と接触している前記仮想的な身体の接触部位に対応する前記現実の身体の部位に触覚刺激を与えるステップとを備え、
前記作業をさせるステップは、
前記移動量変換規則の設定を変更するステップ
を備える
シミュレーション方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シミュレーション装置及びシミュレーション方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
企業及び関連官庁の努力により、労働災害による死亡者数は昭和３６年の６７１２人をピークに減少し、平成１６年には１６２０人（就業者数約６０００万人のうちの０．００３％）となった。しかしながら、一度に３人以上が被災する重大災害はついては、昭和６０年の１４１件から増加する傾向にあり、平成１６年は２７３件と昭和６０年の２倍近い件数となった。このような状況を踏まえ、厚生労働省は平成１８年４月より労働安全衛生法の一部を改正し、各企業に対し“より一層の安全への配慮”を“自主的に”求めることとした。
【０００３】
労働災害では“はさまれ・巻き込まれ”に関連するものの頻度が高い。その原因は、機械に挟まっているものをその機械を停止せずに取り除こうとしたり、自ら危険箇所に身をさらしてしまったという“うっかりミス”、すなわちヒューマンエラーに関するものが多い。
【０００４】
労働災害数は長期的には減少しているが、近年その減少率が鈍化している。その理由としては、ヒューマンエラーを原因とする労働災害への対策が設備面での安全対策に比較して不十分であった可能性がある。
【０００５】
人間が何らかの作業をする場合には、自分自身を客観的に把握するメタ認知機能を働かせていると考えられる。具体的には、（１）作業に対する意識、（２）その作業で発生する危険に対する意識、（３）外界の変化を察知する意識がある。これらの意識のバランス（以下安全バランス）は人それぞれで、ある人は（１）７０％、（２）２５％、（３）５％であったり、別の人は（１）６０％、（２）３０％、（３）１０％であったりする。このような安全バランスは、その人の経験、知識、性格などから意識の配分が決定されていると考えられる。
【０００６】
例えば、新人はその作業自体をよく理解していないために、安易な行動をとってしまったり、逆に恐る恐る作業してしまったりと、その作業が持つ危険に対するバランス感覚が悪い。逆に熟練者では、その作業に合わせて、危険に対する意識を増減しているものと考えられる。すなわち作業に慣れるということは、作業手順を理解し、技能を習得することのみならず、これらの安全バランスを適正に保てるようになることであるといえる。
【０００７】
安全バランスが適正である場合には事故が発生しないと考えられるが、安全バランスは非常に崩れやすい。例えば作業に集中し過ぎた場合や別なことを考えている場合、邪魔が入った場合などは、危険に対する注意力が散漫になる。そしてヒューマンエラーはこの安全バランスが大きく崩れた時に発生すると考えられる。これらの要因により安全バランスが大きく崩れた場合には、熟練者といえどもヒューマンエラーを発生させてしまう可能性がある。すなわちヒューマンエラーとは、誰しもが起こしうるものであり、かつ労働災害の防止にはこの安全バランスの制御が重要であると考えられる。
【０００８】
従来の安全教育では、心理テストを実施して作業者のエラー傾向を判定することが行われてきた。発明者は、従来の心理テストは事務所内での筆記テストに基づいて評価をするものであるため、従来の心理テストにおいては実作業現場でのヒューマンエラーに影響を及ぼす重要な要因である作業集中度、騒音、トラブルなどが排除されてしまっていることに気がついた。
【０００９】
そこで発明者は、より現実に近い作業状態を再現し、その中でヒューマエラーを起こすような状況を意図的に作り出し、その時の自らの行動、心理状態を作業者に客観的に把握させることが可能なシミュレーション装置が必要であることを認識した。
【００１０】
一方、知覚心理学の領域における最近の研究は、人間の身体感覚がこれまで考えられていたよりも簡単に変化する可変なものであり、必ずしも現実との対応を持たない仮想的なものであることを明らかにしつつある。
【００１１】
Ｂｏｔｖｉｎｉｃｋらは、被験者にゴム手袋を自分の手であるかのように錯覚させる方法を報告している。この方法においては、被験者をテーブルに向かって座らせ、テーブル上に遮蔽物を設置する。被験者の右手を被験者の視界から隠れるように遮蔽物の後へまわし、ゴム手袋を被験者から見えるように遮蔽物の前に置く。以上の準備をおこなったのちに、助手がゴム手袋と被験者の右手の同じ部位に同じタイミングでランダムに接触刺激を与える。すると、被験者は、理性では「作り物」とわかっているゴム手袋を「自分の手」であるかのように実感していく。この現象は、早ければ数秒で起こるとされている。
【００１２】
特許文献１は、Ｂｏｔｖｉｎｉｃｋらの方法において、現実のゴム手袋に現実に触れるかわりに、仮想的な手に仮想的に触れる映像を被験者に見せることで仮想的な手が自分の手であるかのような感覚にさせる「視覚及び触覚を利用した感覚呈示装置」を開示している。
【００１３】
【特許文献１】特開２００３−３３０５８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、意識バランスの改善に好適なシミュレーション装置及びシミュレーション方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
以下に、（発明を実施するための最良の形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための最良の形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１６】
本発明によるシミュレーション装置は、作業者（５）の現実の身体（５３）の位置情報（５７）を検出する位置検出部（２２）と、仮想的な身体（４２）を仮想空間内に計算する身体計算部（３３）と、前記仮想的な身体を含む前記仮想空間の画像（１４）を表示する表示部（１１）と、制御部（３１）とを具備している。前記身体計算部は、前記位置情報から前記現実の身体の移動を示す第１移動量ベクトル（Ｘ）を計算し、前記第１移動量ベクトルから所定の移動量変換規則を用いて前記仮想的な身体の移動を示す第２移動量ベクトル（Ｙ（ｎ））を計算し、前記第２移動量ベクトルを反映させて前記仮想的な身体を計算する。前記表示部は、前記画像の中の前記仮想的な身体を示す光が前記作業者と前記現実の身体とを結ぶ前記作業者の視線上を前記作業者に向かって進むように前記画像を表示する。前記制御部は、前記移動量変換規則の設定を変更する。
【００１７】
移動量変換規則の設定が変更されることで、作業者は自己の心理状態を認識し、意識バランスを改善することができる。
【００１８】
本発明によるシミュレーション装置においては、前記制御部は、前記仮想的な身体が移動する速さと前記現実の身体が移動する速さとの対応関係が変化するように、又は、前記仮想的な身体が移動する方向と前記現実の身体が移動する方向との対応関係が変化するように、前記設定を変更する。
【００１９】
本発明によるシミュレーション装置においては、前記制御部は、前記第１移動量ベクトルの大きさと前記第２移動量ベクトルの大きさの比を変化させるように前記設定を変更する。
【００２０】
本発明によるシミュレーション装置においては、前記制御部は、前記第１移動量ベクトルが第１変化をする第１タイミングと前記第２移動量ベクトルが前記第１変化に応答した第２変化をする第２タイミングとのタイミング差を変化させるように前記設定を変更する。
【００２１】
本発明によるシミュレーション装置は、前記視線上に配置されたハーフミラー（１２ａ）を具備する。前記表示部は、前記ハーフミラーに向けて前記光を出力する。
【００２２】
本発明によるシミュレーション装置は、前記作業者の生体情報（５９、６０）を検出する生体情報検出部（２４、６１）を具備している。
【００２３】
本発明によるシミュレーション装置においては、前記制御部は、前記生体情報の所定の変化に応答して前記設定を変更する。
【００２４】
本発明によるシミュレーション装置は、前記生体情報を記憶する記憶部（３６）を具備している。前記表示部は、前記記憶部に記憶された前記生体情報を表示する。
【００２５】
本発明によるシミュレーション装置は、仮想的な物体（４１、４１１〜４１５）を前記仮想空間内に計算する物体計算部（３２）と、前記仮想的な物体と接触している前記仮想的な身体の接触部位に対応した前記現実の身体の部位に触覚刺激を与える触覚刺激部（２２）とを具備している。前記画像は前記仮想的な物体を含んでいる。前記物体計算部は、前記仮想的な物体が前記仮想的な身体に接触する運動をするように前記仮想的な物体を計算する。
【００２６】
本発明によるシミュレーション方法は、作業者（５）に仮想空間内の仮想的な身体（４２）を自己の現実の身体（５３）であると錯覚させるステップ（Ｓ１）と、前記錯覚させるステップの後に、前記作業者に前記仮想空間内で所定の作業をさせるステップ（Ｓ２）とを具備している。前記錯覚させるステップ及び前記作業をさせるステップは、前記現実の身体の位置情報（５７）を検出するステップと、前記位置情報から前記現実の身体の移動を示す第１移動量ベクトル（Ｘ）を計算するステップと、前記第１移動量ベクトルから所定の移動量変換規則を用いて前記仮想的な身体の移動を示す第２移動量ベクトル（Ｙ（ｎ））を計算するステップと、前記第２移動量ベクトルを反映させて前記仮想的な身体を前記仮想空間内に計算するステップと、表示部（１１）が、前記仮想的な身体を含む前記仮想空間の画像（１４）を表示するステップとを備えている。前記表示部は、前記仮想的な身体を示す光が前記作業者と前記現実の身体とを結ぶ前記作業者の視線上を前記作業者に向かって進むように前記画像を表示する。前記作業をさせるステップは、前記移動量変換規則の設定を変更するステップを備えている。
【００２７】
本発明によるシミュレーション方法における前記設定を変更するステップにおいては、前記仮想的な身体が移動する速さを遅くするように前記設定を変更する。
【００２８】
本発明によるシミュレーション方法における前記設定を変更するステップにおいては、前記第１移動量ベクトルの大きさと前記第２移動量ベクトルの大きさの比を変化させるように前記設定を変更する。
【００２９】
本発明によるシミュレーション方法における前記設定を変更するステップにおいては、前記第１移動量ベクトルが第１変化をする第１タイミングと前記第２移動量ベクトルが前記第１変化に応答した第２変化をする第２タイミングとのタイミング差を変化させるように前記設定を変更する。
【００３０】
本発明によるシミュレーション方法において前記作業をさせるステップは、仮想的な第１物体（４１２）を前記仮想空間内に計算するステップと、前記仮想的な第１物体を含む前記画像を表示するステップと、前記仮想的な身体の少なくとも一部が、前記仮想的な第１物体を含むように前記仮想空間内に設定された領域に入った場合に、前記仮想的な身体が所定の運動をするように前記仮想的な身体を計算する身体強制運動ステップとを備えている。ここで、前記身体強制運動ステップにおいては、前記仮想的な身体は前記位置情報に基づかないで計算される。
【００３１】
本発明によるシミュレーション方法において前記作業をさせるステップは、前記仮想空間内における前記仮想的な身体及び前記領域の位置に基づいて、前記仮想的な身体から前記領域を見る方向への前記仮想的な身体の移動を示す強制移動量ベクトルを生成するステップと、前記強制移動量ベクトルを反映させて前記仮想的な身体を前記仮想空間内に計算するステップを備える。
【００３２】
本発明によるシミュレーション方法において前記作業をさせるステップは、前記作業者の生体情報（５９、６０）を検出するステップを備えている。
【００３３】
本発明によるシミュレーション方法の前記設定を変更するステップにおいては、前記生体情報の所定の変化に応答して前記設定を変更する。
【００３４】
本発明によるシミュレーション方法において前記作業をさせるステップは、前記作業をさせるステップにおいて検出された前記生体情報を記憶するステップを備えている。本発明によるシミュレーション方法は、前記作業をさせるステップの後に、前記作業をさせるステップにおいて検出された前記生体情報を表示するステップ（Ｓ３）を備えている。
【００３５】
本発明によるシミュレーション方法おいて前記錯覚させるステップは、仮想的な第２物体（４１１）が前記仮想空間内で前記仮想的な身体に接触する第２運動をするように前記仮想的な第２物体を仮想空間内に計算するステップと、前記仮想的な第２物体を含む前記画像を表示するステップと、前記仮想的な第２物体と接触している前記仮想的な身体の接触部位に対応する前記現実の身体の部位に触覚刺激を与えるステップとを備えている。
【００３６】
本発明によるシミュレーション装置は、作業者（５）の現実の身体（５３）の位置情報（５７）を検出する位置検出部（２２）と、仮想的な身体（４２）を仮想空間内に計算する身体計算部（３３）と、仮想的な物体（４１、４１１〜４１５）を前記仮想空間内に計算する物体計算部（３２）と、前記仮想的な身体と前記仮想的な物体とを含む前記仮想空間の画像（１４）を表示する表示部（１１）と、前記現実の身体を前記作業者の視界から隠す遮蔽物（１２ａ）と、制御部（３１）と、前記仮想的な物体と接触している前記仮想的な身体の接触部位に対応した前記現実の身体の部位に触覚刺激を与える触覚刺激部（２１）とを具備している。前記物体計算部は、前記仮想的な物体が前記仮想的な身体に接触する運動をするように前記仮想的な物体を計算する。前記身体計算部は、前記位置情報から前記現実の身体の移動を示す第１移動量ベクトル（Ｘ）を計算し、前記第１移動量ベクトルから所定の移動量変換規則を用いて前記現実の身体の移動を示す第２移動量ベクトル（Ｙ（ｎ））を計算し、前記第２移動量ベクトルを反映させて前記仮想的な身体を計算しする。前記制御部は、前記移動量変換規則を変更する。
【００３７】
本発明によるシミュレーション方法は、作業者（５）に仮想空間内の仮想的な身体（４２）を自己の現実の身体（５３）であると錯覚させるステップ（Ｓ１）と、前記錯覚させるステップの後に、前記作業者に前記仮想空間内で所定の作業をさせるステップ（Ｓ２）とを具備している。前記錯覚させるステップ及び前記作業をさせるステップは、前記現実の身体の位置情報（５７）を検出するステップと、前記位置情報から前記現実の身体の移動を示す第１移動量ベクトル（Ｘ）を計算するステップと、前記第１移動量ベクトルから所定の移動量変換規則を用いて前記仮想的な身体の移動を示す第２移動量ベクトル（Ｙ（ｎ））を計算するステップと、前記第２移動量ベクトルを反映させて前記仮想的な身体を前記仮想空間内に計算するステップと、表示部（１１）が、前記仮想的な身体を含む前記仮想空間の画像（１４）を表示するステップとを備えている。前記錯覚させるステップは、仮想的な物体（４１、４１１〜４１５）が前記仮想空間内で前記仮想的な身体に接触する運動をするように前記仮想的な物体を仮想空間内に計算するステップと、前記仮想的な物体を含む前記画像を表示するステップと、前記仮想的な物体と接触している前記仮想的な身体の接触部位に対応する前記現実の身体の部位に触覚刺激を与えるステップとを備えている。前記表示部は、前記仮想的な身体を示す光が前記作業者と前記現実の身体とを結ぶ前記作業者の視線上を前記作業者に向かって進むように前記画像を表示する。前記作業をさせるステップは、前記移動量変換規則の設定を変更するステップを備えている。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、意識バランスの改善に好適なシミュレーション装置及びシミュレーション方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
添付図面を参照して、本発明によるシミュレーション装置及びシミュレーション方法を実施するための最良の形態を以下に説明する。
【００４０】
図１は、本発明の実施形態に係るシミュレーション装置の構成を示している。シミュレーション装置は、支持構造１と、支持構造１が支持する表示部１１及びカバー１２と、作業者５が座る椅子１３と、作業者５の手に装着されたインターフェースとしてのデータグローブ２と、コンピュータ３と、音声出力部１５とを具備している。なお、図１（ａ）においては、コンピュータ３は省略されており、図１（ｃ）においては、作業者５、データグローブ２、及び椅子１３は省略されている。
【００４１】
なお、立ち作業を想定し、作業者５が椅子１３に座らないで立って作業することとしてもよい。
【００４２】
図１（ｂ）に示すように、箱形状のカバー１２は、開口部を作業者５に向けており、その上面はハーフミラー１２ａとされている。作業者５は、データグローブ２を装着した手をカバー１２の開口部からカバー１２の中に入れている。データグローブ２はインターフェースとして機能する。ハーフミラー１２ａは、作業者５がデータグローブ２を装着した自分の手を見る視線を遮るように、且つ、表示部１１の表示面１１ａが表示する画像を作業者５の目の方向へ反射するように設置されている。また、カバー１２の内側には、照明装置１２ｂが設けられ、仮想的な面１２ｃが示されている。照明装置１２ｂは、データグローブ２を装着した作業者５の手に照明を当てるため、ハーフミラー１２ａに対して表示面１１ａと異なる側に設置されている。表示面１１ａと仮想的な面１２ｃとは、ハーフミラー１２ａに対して平面対称である。
【００４３】
ここで、表示面１１ａが表示する画像が暗く、照明装置１２ｂが作業者５のデータグローブ２を装着した手に当てる照明が明るければ、作業者５にはデータグローブ２を装着した自分の手がハーフミラー１２ａ越しにはっきりと見える。逆に、表示面１１ａが表示する画像が明るく、照明装置１２ｂがデータグローブ２を装着した作業者５の手に当てる照明が暗ければ、作業者５にはデータグローブ２を装着した自分の手はハーフミラー１２ａに遮蔽されて見えず、表示面１１ａが表示する画像がはっきりと見える。すなわち、表示面１１ａが表示する画像の明るさと、照明装置１２ｂが作業者５のデータグローブ２を装着した手に当てる照明の明るさとを相対的に変化させることで、作業者５に対して画像又は自分の手が選択的に提示される。
【００４４】
図２は、本発明の実施形態に係るシミュレーション装置の機能ブロック図を示している。
【００４５】
データグローブ２は、触覚刺激部２１と、位置検出部２２と、姿勢検出部２３と、ＧＳＲ検出部２４とを備えており、作業者５の身体５３（手）に装着されている。触覚刺激部２１は、身体５３に圧迫感を与える圧力素子、振動を与える振動素子、熱感を与える熱感素子や冷感を与える冷感素子といった触覚刺激発生器を備え、触覚刺激指令４４が指定する身体５３の部位に触覚刺激指令４４が指定する内容の触覚刺激２５を与える。位置検出部２２は、身体５３の位置情報５７を検出し、位置検出信号２６として出力する。ここで位置情報５７は、例えば、カバー１２を基準とした身体５３の位置情報を含んでいる。姿勢検出部２３は、身体５３の姿勢情報５８を検出し、姿勢検出信号２７として出力する。ここで姿勢情報５８は、身体５３の関節の開き角度のような姿勢情報を含んでいる。ＧＳＲ検出部２４は、身体５３からＧＳＲ情報５９を検出し、ＧＳＲ検出信号２８として出力する。ここで、ＧＳＲ（ｇａｌｖａｎｉｃ  ｓｋｉｎ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ）は、精神的動揺により起こる発汗活動と皮膚電位の変化とを意味する。ＧＳＲは、ＰＧＲ（ｐｓｙｃｈｏｇａｌｖａｎｉｃ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ）とも言われ、うそ発見器に利用されている。
【００４６】
本発明の実施形態に係るシミュレーション装置は、心拍数検出器６１を具備している。心拍数検出器６１は、身体５３から心拍数（脈拍数）情報６０を検出し、心拍数検出信号６２として出力する。
【００４７】
ＧＳＲ検出器２８及び心拍数検出器６１は、作業者５から作業者５の心理状態を示す生体情報（５９、６０）を検出して生体情報検出信号（２８、６２）を出力する生体情報検出器である。生体情報検出器としては、光トポグラフィー装置を利用しても良い。
【００４８】
コンピュータ３は、制御部３１と、物体計算部３２と、身体計算部３３と、画像情報生成部３４と、触覚刺激指令生成部３５、記憶部３６とを備えている。制御部３１は、仮想的な物体４１及び仮想的な身体４２の情報と、ＧＳＲ検出信号２８と、心拍数検出信号６２とが入力され、物体運動指令４５と、身体運動指令４７と、音声出力指令６３と、汚れ情報６４と、画像情報生成指令６５と、照明強度指令６６と、ヒューマンエラー誘引プログラム情報６７と、得点情報６８とを出力する。物体計算部３２は、物体運動指令４５が入力され、仮想的な物体４１が物体運動指令４５に基づいて運動するように、仮想的な物体４１を仮想空間内に計算する。身体計算部３３は、位置検出信号２６と、姿勢検出信号２７と、身体運動指令４７とが入力され、これらに基づいて仮想的な身体４２を仮想空間内に計算する。このとき身体計算部３３は、仮想的な身体４２が位置検出信号２６及び姿勢検出信号２７に基づいて運動するように、仮想的な身体４２を計算する。画像情報生成部３４は、仮想的な物体４１及び仮想的な身体４２の情報と、汚れ情報６４と、画像情報生成指令６５と、作業記録情報７１とが入力され、これらに基づいて画像１４を表示させるための画像情報４３を生成し、画像情報４３を表示部１１に対して出力する。触覚刺激指令生成部３５は、仮想的な物体４１及び仮想的な身体４２の情報が入力され、仮想的な物体４１と仮想的な身体４２との接触状態に対応する触覚刺激指令４４を生成し、触覚刺激部２１に対して出力する。ここで、触覚刺激指令４４は、仮想的な物体４１と接触している仮想的な身体４２の接触部位に対応した身体５３の部位を示す情報と、仮想的な身体４２が仮想的な物体４１から受けている接触刺激の内容についての情報とを含んでいる。ここで、接触刺激の内容についての情報とは、振動の強弱、硬軟、冷熱、接触圧の強弱などである。記憶部３６は、画像情報４３と、ＧＳＲ検出信号２８と、心拍数検出信号６２と、ヒューマンエラー誘引プログラム情報６７と、得点情報６８とが入力され、これらが示す情報を時間によって相互に関連付けて作業記録テーブル７０に記憶する。また記憶部３６は、作業記録テーブル７０に記憶した情報を読み出して作業記録情報７１として画像情報生成部３４に対して出力する。
【００４９】
表示部１１は、画像情報４３が入力され、画像１４を作業者５に対して表示する。音声出力部１５は、音声出力指令６３が入力され、音声出力指令６３が指定する音声を出力する。照明装置１２ｂは、照明強度指令６６が入力され、照明強度指令６６にしたがって照明の明るさを調節する。
【００５０】
作業者５は、図２に示すように、目５１と、脳５２と、身体５３とを有するシステムとして把握され得る。目５１は、画像１４を視覚情報５４として脳５２に伝える。身体５３は、身体感覚情報５５を脳５２に伝える。身体感覚情報５５は、身体５３が受けている触覚刺激２５や身体５３の位置情報５７及び姿勢情報５８を含んでいる。
【００５１】
図６に示されるように、制御部３１は、仮想的な身体４２の移動量を計算するための係数として、変換係数ｋ１と、割増・割引係数ｋ２と、時定数係数ｋ３と、強制移動係数ｋ４とを設定し、これらを示す情報を含む身体運動指令４７を出力する。また、制御部３１は、仮想空間内の領域としての危険エリアを設定する。危険エリアは、例えば、後述する汚泥脱水機の回転部分４１２を含むように設定される。制御部３１は、危険エリアの仮想空間内の位置を示す危険エリアの位置ベクトルＰｋと、仮想的な身体４１の仮想空間内の位置を示す仮想的な身体の位置べクトルＰｃとについての情報を含む身体運動指令４７を出力する。
【００５２】
図７に示されるように、身体計算部３３は、身体運動指令４７に基づいて、移動量ベクトルＹ（ｎ）を式（１）のように計算し、仮想的な身体４２が移動量ベクトルＹ（ｎ）に従って仮想空間内を移動するように仮想的な身体４２を計算する。
Ｙ（ｎ）＝ｋ１・ｋ２・ｋ３・Ｘ＋（１−ｋ３）・Ｙ（ｎ−１）＋ｋ４・（Ｐｋ−Ｐｃ）…（１）
移動量ベクトルＹ（ｎ）は、右辺第１項のベクトルと、右辺第２項のベクトルと、右辺第３項のベクトルとの和として表現されている。右辺第１項のベクトルは、身体計算部３３が位置検出信号２６に基づいて計算した身体５３の移動を示す移動量ベクトルＸと、変換係数ｋ１と、割増・割引係数ｋ２と、時定数係数ｋ３との積である。右辺第２項のベクトルは、身体計算部３３が前回計算した仮想的な身体４２の移動量ベクトルＹ（ｎ−１）と（１−ｋ３）との積である。右辺第３項のベクトルは、仮想的な身体４２から危険エリアを見る方向のベクトル（Ｐｋ−Ｐｃ）と強制移動係数ｋ４の積である。変換係数ｋ１は、割増・割引係数ｋ２、及び時定数係数ｋ３が１に設定され、強制移動係数ｋ４がゼロに設定されている場合に、作業者５から見た身体５３の移動量ベクトルと作業者５から見た画像１４に表示された仮想的な身体４２の移動量ベクトルとが、始点、方向、大きさにおいて一致するように設定されている。ここで、表示部１１が画像１４を表示することは画像１４を示す光を表示面１１ａから出力することである。したがって、変換係数ｋ１の設定を別の言葉で表現すれば、変換係数ｋ１は、割増・割引係数ｋ２、及び時定数係数ｋ３が１に設定され、強制移動係数ｋ４がゼロに設定されている場合に、表示部１１から出力され、ハーフミラー１２ａによって反射された画像１４の中の仮想的な身体４２を示す光が、作業者５が身体５３を見る視線を逆方向に進むように設定されている。なお、割増・割引係数ｋ２は、正の値をとる。時定数係数ｋ３は、ゼロより大きく１以下の値をとる。強制移動係数ｋ４は、ゼロ以上の値をとる。
【００５３】
図３は、本発明の実施形態に係るシミュレーション方法についてのフローチャートを示している。本発明の実施形態に係るシミュレーション装置を使用するこのシミュレーション方法は、作業者５に仮想空間内の仮想的な身体４２を自己の身体であると錯覚させるステップＳ１と、作業者５に仮想空間内で所定の作業をさせるステップＳ２と、ステップＳ２において行った作業に関する評価を表示するステップＳ３とを有している。作業者５は、予めステップＳ１において仮想的な身体４２を自己の身体５３であるかのように錯覚しているため仮想的な身体４２を自己の身体５３と認識した状態でステップＳ２における作業をすることとなる。
【００５４】
図４に示すように、ステップＳ１は、ステップＳ１１と、ステップＳ１２と、ステップＳ１３と、ステップＳ１４とを有している。
【００５５】
ステップＳ１１〜ステップＳ１４においては、制御部３１は、割増・割引係数ｋ２及び時定数係数ｋ３を１に設定し、強制移動係数ｋ４をゼロに設定している。
【００５６】
ステップＳ１１は、準備をするステップである。作業者５は、椅子１３に座り、データグローブ２を装着した身体５３（手）をカバー１２の開口部からカバー１２の中に入れ、ハーフミラー１２ａ越しに身体５３を見る。
【００５７】
ステップＳ１２は、表示部１１が身体５３の位置及び姿勢にリアルタイムで追従する仮想的な身体４２を含む画像１４の表示を開始するステップである。位置検出部２２は位置情報５７を検出して位置検出信号２６を出力し、姿勢検出部２３は姿勢情報５８を検出して姿勢検出信号２７を出力する。身体計算部３３は、身体運動指令４７、位置検出信号２６、及び姿勢検出信号２７が入力され、位置情報５７及び姿勢情報５８が反映された仮想的な身体４２を仮想空間内に計算する。画像情報生成部３４は、仮想的な身体４２を含む仮想空間の画像１４を示す画像情報４３を生成して出力する。表示部１１は、画像情報４３に基づいて画像１４を作業者５に対して表示する。このとき、画像１４として表示されている仮想的な身体４２は、身体５３の位置及び姿勢にリアルタイムで追従して運動する。
【００５８】
ステップＳ１３は、照明と画像の明るさを調節するステップである。制御部３１は、画像１４を時間の経過とともに徐々に明るくさせるための画像情報生成指令６５を出力し、照明装置１２ｂが身体５３に当てている照明を時間の経過とともに徐々に暗くさせるための照明強度指令６６を出力する。画像情報生成部３４は、画像情報生成指令６５に応答して、画像１４が時間の経過とともに徐々に明るくなるように画像情報４３を生成する。照明装置１２ｂは、照明強度指令６６に応答して身体５３に当てている照明を時間の経過とともに徐々に暗くする。このようにすることで、身体５３が作業者５の視界から隠され、身体５３の位置及び姿勢が反映された仮想的な身体４２が画像１４として作業者５に示される。このとき、作業者５は、自己の身体５３があるべき位置に表示され、且つ、身体動作指令５６のとおりに動作する仮想的な身体４２を、自己の身体５３であるかのように錯覚する。
【００５９】
ステップＳ１４は、仮想的な身体４２に物体が繰り返し接触する画像１４を表示し、画像１４に同期した触覚刺激２５を身体５３に与えるステップである。物体計算部３２は、仮想空間内に仮想的な物体４１としての第１物体４１１を計算する。ここで、制御部３１は、第１物体４１１及び仮想的な身体４２の情報に基づいて、第１物体４１１を仮想的な身体４２に繰り返し接触させるための物体運動指令４５を生成して物体計算部３２に対して出力する。物体計算部３２は、物体運動指令４５が規定する運動をするように第１物体４１１を計算する。したがって、表示部１１は、第１物体４１１が仮想的な身体４２に繰り返し接触する画像１４を表示する。一方、触覚刺激指令生成部３５は、第１物体４１１と仮想的な身体４２とが接触したタイミングで、接触の部位及び接触刺激の内容を示す触覚刺激指令４４を生成して出力する。触覚刺激部２１は、触覚刺激指令４４に対応する触覚刺激２５を身体５３に与える。ここで、身体５３が触覚刺激部２１から受ける触覚刺激２５と、目５１が表示部１１から受ける画像１４とでは、接触の部位、強弱等の接触刺激の内容、接触のタイミングとが一致するため、作業者５は、画像１４として表示された仮想的な身体４２を、自己の身体５３であるかのように更に強く錯覚する。
【００６０】
なお、作業者５から見た身体５３の移動量ベクトルと作業者５から見た画像１４に表示された仮想的な身体４２の移動量ベクトルとが、始点、方向、大きさにおいて一致するようになされていない場合であっても、ステップＳ１４によって作業者５に仮想的な身体４２を自己の身体５３であるかのように錯覚させることは可能である。この場合、ハーフミラー１２ａのような遮蔽物によって身体５３が作業者５の視界から隠されていることが好ましい。
【００６１】
ステップＳ２においては、作業者５は、画像１４として表示される仮想的な身体４２を自己の身体５３であると錯覚した状態で、所定の作業を仮想的に行う。ここでは、汚泥脱水機に付着した汚れを清掃する作業を例として説明する。
【００６２】
仮想的な物体４１としての汚泥脱水機は、回転をしている回転部分４１２と、それ以外の部分である清掃対象部分４１３とを有している。作業者５は、回転部分４１２に巻きこまれないように注意しながら清掃対象部分４１３に付着した汚れ４１４を仮想的な物体４１としてのウエス４１５を用いて拭き取る。
【００６３】
図６に示されるように、制御部３１は、汚れに関する情報３１０を設定することで汚れ４１４を発生させる。汚れに関する情報３１０は、清掃対象部分４１３上の位置と、汚れが付着している清掃対象部分４１３上の範囲と、汚れの程度と、汚れの落ち易さと、汚れを落とすことにより加算される得点とを設定している。ここで、汚れの程度としては、汚れの色を指定する数値又は汚れの透過度を指定するアルファ値のような所定の数値が設定されている。落ち易さとしては、汚れの程度を示す数値を減少させる単位減少分が設定されている。汚れを落とすことにより加算される得点は、例えば、回転部分４１２に近い汚れ４１４では高く、回転部分４１２から遠い汚れ４１４では低く、ただし回転部分４１２を含むように設定された危険エリア内の汚れ４１４では減点となるように設定することが可能である。
【００６４】
ステップＳ２においては、物体計算部３２は、仮想的な物体４１としての回転部分４１２、汚れ４１４が付着した清掃対象部分４１３、及びウエス４１５を仮想空間内に計算する。物体運動指令４５は、回転部分４１２の回転運動を規定している。また、制御部３１は、仮想的な身体４２がウエス４１５の位置で掴む姿勢をとっている場合は、ウエス４１５が仮想的な身体４２と一体となって動くことを規定する物体運動指令４５を生成して出力する。制御部３１は、汚れに関する情報３１０を設定した場合には、汚れに関する情報３１０において設定されている汚れ４１４の位置、範囲、及び程度を指定する汚れ情報６４を画像情報生成部３４に対して出力する。画像情報生成部３４は、汚れ情報６４が指定する汚れ４１４が付着した清掃対象部分４１３を含む画像１４を示す画像情報４３を生成する。制御部３１は、仮想的な物体４１としてのウエス４１５と仮想的な物体４１としての汚れ４１４との位置が重なっている場合において両者が相対的に移動したときに汚れに関する情報３１０に設定されている汚れの程度を示す数値を汚れの落ち易さを示す単位減少分だけ減少させる。したがって、作業者５は、仮想的な身体４２がウエス４１５の位置にくるように身体５３を動かし、さらに、掴む姿勢をとるように身体５３を動かすことで、仮想的な身体４２でウエス４１５を掴むことができる。そして、作業者５が、ウエス４１５で汚れ４１４をこするように身体５３を動かせば、そのたびに汚れに関する情報３１０に設定されている汚れの程度を示す数値が減少し、汚れ４１４がウエス４１５で拭き取られていくかのような画像１４が表示される。ここで、制御部３１は、汚れに関する情報３１０に設定されている汚れの程度を示す数値が所定の値（例えばゼロ）以下にまで減少した場合は、汚れに関する情報３１０の設定を取り消す。なお、制御部３１は、同時に複数の汚れに関する情報３１０を設定することで複数の異なる汚れ４１４を発生させることが可能である。
【００６５】
ステップＳ２においては、触覚刺激指令生成部３５は、仮想的な物体４１としての清掃対象部分４１３と仮想的な身体４２とが接触している場合、触覚刺激部２１に振動としての触覚刺激２５を身体５３に与えさせる触覚刺激指令４４を出力してもよい。汚泥脱水機の振動が身体５３に伝わるために現実感が高まる。
【００６６】
図５に示すように、ステップＳ２は、ステップＳ２１と、ステップＳ２２と、ステップＳ２３と、ステップＳ２４と、ステップＳ２５と、ステップＳ２６とを有している。
【００６７】
ステップＳ２１、ステップＳ２２、ステップＳ２５においては、制御部３１は、ヒューマンエラー誘引プログラムが実行されていないときの設定として、割増・割引係数ｋ２及び時定数係数ｋ３を１に設定し、強制移動係数ｋ４をゼロに設定している。
【００６８】
ステップＳ２１は、１台目の汚泥脱水機の清掃作業をするステップである。制御部３１は、汚れに関する情報３１０を設定することで汚れ４１４を発生させる。作業者５は、汚れ４１４をウエス４１５で拭き取る汚泥脱水機の清掃作業を仮想的に実行する。ステップＳ２１においては、作業者５を仮想的な清掃作業に慣れさせることが目的であり、清掃作業に対して制限時間は設けられていない。また、作業中に事故は発生せず、事故の発生しやすい状況を意図的につくるためのヒューマンエラー誘引プログラムも実行されない。
【００６９】
ステップＳ２２は、２台目の汚泥脱水機の清掃作業を実行するステップである。制御部３１は、汚れに関する情報３１０を設定することで汚れ４１４を発生させる。作業者５は、汚れ４１４をウエス４１５で拭き取る汚泥脱水機の清掃作業を仮想的に実行する。制御部３１は、回転部分４１２を含むように危険エリアを設定し、仮想的な身体４２又は仮想的な身体４２が保持しているウエス４１５が危険エリアに入らないか監視する。
【００７０】
ステップＳ２２においては、本発明の実施形態に係るシミュレーション装置は、ヒューマンエラー誘引プログラムを実行する。
【００７１】
図８は、ヒューマンエラー誘引プログラムを示している。
【００７２】
作業への集中過多によるミスを誘引しようとするヒューマンエラー誘引プログラムは、作業者５に手元ばかりを見させるような、つまり画像１４の中の仮想的な身体４２の近くだけを見させるような演出を行うものである。具体的には、汚れを落とすごとに得点を加算すること、作業者５の視覚を制限すること、若しくは得点が一定値を超えた場合に汚れを落ちにくくするとともに汚れの発生位置を危険エリアに近づけること、又はこれらを組み合わせたものを実行する。
【００７３】
汚れを落とすごとに得点を加算するため、制御部３１は、汚れ４１４が拭き取られて汚れに関する情報３１０で設定されている汚れの程度を示す数値が所定の値以下になった場合に、汚れに関する情報３１０で設定されている得点分だけ加算した総得点を計算する。そして制御部３１は、総得点が画像１４の中に表示される画像情報４３を画像情報生成部３４に生成させるための画像情報生成指令６５を画像情報生成部３４に対して出力する。したがって、表示部１１は、画像１４中に総得点を表示する。
【００７４】
作業者５の視覚を制限するため、制御部３１は、画像１４を暗くさせる画像情報４３、又は、画像１４中に仮想的な身体４２の近傍だけをはっきりと表示させる画像情報４３を、画像情報生成部３４に生成させるための画像情報生成指令６５を出力する。したがって、表示部１１は、相対的に暗い画像１４、又は、仮想的な身体４２の近傍だけがはっきりと表示された画像１４を表示する。
【００７５】
総得点が一定値を超えた場合には、汚れを落ちにくくするとともに汚れの発生位置を危険エリアに近づけるため、制御部３１は、汚れに関する情報３１０を設定して汚れ４１４を発生させるときに、汚れの落ち易さを示す単位減少分を小さく設定し、汚れの位置を危険エリアの近くに設定する。
【００７６】
作業者５は、作業への集中過多によるミスを誘引しようとするヒューマンエラー誘引プログラムが実行された状況で作業を行うことにより、集中過多であることを自覚できるようになり、メタ認知による注意配分を改善することができる。
【００７７】
見た目判断によるミスを誘引しようとするヒューマンエラー誘引プログラムは、作業環境に対して作業者５が持った第一印象と現在の作業環境とにずれを生じさせる演出を行うものである。具体的には、注意をそらすような表示をしている間に汚れを危険エリアに移動させること、若しくは仮想的な身体４２を危険エリアの方に移動させる場合に作業者５が意図するよりも大きく移動させること、又はこれらを組み合わせたものを実行する。
【００７８】
注意をそらすような表示をしている間に汚れを危険エリアに移動するため、制御部３１は、汚れに関する情報３１０を設定して危険エリア外に汚れ４１４を発生させる。その後制御部３１は、作業者５の注意をそらせるような所定の表示を含む画像１４の画像情報４３を画像情報生成部３４に生成させるための画像情報生成指令６５を出力する。そして制御部３１は、表示部１１が作業者５の注意をそらせるような所定の表示をしている間に汚れに関する情報３１０における汚れの位置の設定を危険エリア内となるように変更する。したがって、作業者５が所定の表示に気を取られているあいだに汚れ４１４の位置が危険エリア内に変更される。
【００７９】
仮想的な身体４２を危険エリアの方に移動させる場合に作業者５が意図するよりも大きく移動させるため、制御部３１は、移動量ベクトルＹ（ｎ−１）と同じ方向を向く単位ベクトルと仮想的な身体４２から危険エリアを見る方向を示す単位ベクトルとの内積が所定の値より大きい場合に、割増・割引係数ｋ２を１より大きい値に設定する。したがって、作業者５が仮想的な身体４２を危険エリアの方に動かそうとする場合には、仮想的な身体４２は作業者５が意図するよりも大きく移動する。
【００８０】
作業者５は、見た目判断によるミスを誘引しようとするヒューマンエラー誘引プログラムが実行された状況で作業を行うことにより、第一印象に対する信頼度を低減してメタ認知による注意配分を改善することができる。
【００８１】
パニック状態によるミスを誘引しようとするヒューマンエラー誘引プログラムは、所定の異音を大音量で発生させる演出を行うものである。具体的には、サイレンの音、衝突音、爆発音のような危険を連想させる音を発生すること、若しくは悲鳴を発生すること、又はこれらを組み合わせたものを実行する。
【００８２】
制御部３１は、危険を連想させる所定の音、又は、所定の悲鳴を発生させるための音声出力指令６３を音声出力部１５に対して出力する。音声出力部１５は、音声出力指令６３に従って、危険を連想させる所定の音、又は所定の悲鳴を大音量で発生する。
【００８３】
集中力欠如によるミスを誘引しようとするヒューマンエラー誘引プログラムは、作業者５の視覚情報５４と身体感覚情報５５とにずれを生じさせる演出を行うものである。具体的には、身体５３の移動とは無関係に仮想的な身体４２を移動させて仮想的な身体４２を危険エリアに近づけること、雑音・騒音などの所定の効果音を発生すること、画像１４の端に作業とは無関係の所定のメッセージを一瞬だけ表示すること、若しくは作業中にウエスの大きさを変化させること、又はこれらを組み合わせたものを実行する。
【００８４】
身体５３の移動とは無関係に仮想的な身体４２を移動させて仮想的な身体４２を危険エリアに近づけるために、制御部３１は、強制移動係数ｋ４を正の値に設定する。したがって仮想的な身体４２は、作業者５の意思が反映された身体５３の移動とは無関係に危険エリアに接近する。
【００８５】
雑音・騒音などの所定の効果音を発生するために、制御部３１は、所定の効果音を発生させるための音声出力指令６３を音声出力部１５に対して出力する。音声出力部１５は、音声出力指令６３に従って、所定の効果音を発生する。
【００８６】
画像１４の端に作業とは無関係の所定のメッセージを一瞬だけ表示させるため、制御部３１は、画像１４の端に所定のメッセージが一時的に表示される画像情報４３を画像情報生成部３４に生成させるための画像情報生成指令６５を出力する。したがって表示部１１は、画像１４の端に作業とは無関係なメッセージを一時的に表示する。
【００８７】
作業中にウエス４１５の大きさを変化させるため、物体計算部３２は、サイズが大きく又は小さくなるようにウエス４１５を計算する。
【００８８】
作業者５は、集中力欠如によるミスを誘引しようとするヒューマンエラー誘引プログラムが実行された状況で作業を行うことにより、技能ベースの作業における身体感覚と視覚情報のずれを認識し、メタ認知による意識配分を改善することができる。
【００８９】
慌てることによるミスを誘引しようとするヒューマンエラー誘引プログラムは、作業者５を慌てさせる演出を行うものである。具体的には、制限時間を設けること、若しくは作業を急がせるような所定のメッセージを表示すること、又はこれらを組み合わせたものを実行する。
【００９０】
制御部３１は、制限時間を設定し、画像１４中に残り時間が表示される画像情報４３を画像情報生成部３４に生成させるための画像情報生成指令６５を出力する。したがって表示部１１は、画像１４中に残り時間を表示する。
【００９１】
作業を急がせるような所定のメッセージを表示させるため、制御部３１は、画像１４中に所定のメッセージが表示される画像情報４３を画像情報生成部３４に生成させるための画像情報生成指令６５を出力する。したがって、表示部１１は、画像１４中に所定のメッセージを表示する。
【００９２】
イライラ（ストレス）によるミスを誘引しようとするヒューマンエラー誘引プログラムは、作業者をイライラさせるような演出を行うものである。具体的は、仮想的な身体４２を汚れ４１４の方へ移動させる場合に作業者５が意図するよりも小さく移動させること、汚れ４１４を落ちにくくすること、若しくは作業者５をイライラさせる（作業者５にストレスを与えるような）表示をすること、又はこれらを組み合わせたものを実行する。
【００９３】
仮想的な身体４２を汚れ４１４の方へ移動させる場合に作業者５が意図するよりも小さく移動させるため、制御部３１は、移動量ベクトルＹ（ｎ−１）と同じ方向を向く単位ベクトルと仮想的な身体４２から汚れ４１４を見る方向を示す単位ベクトルとの内積が所定の値より大きい場合に、割増・割引係数ｋ２を１より小さい値に設定する。したがって、作業者５が仮想的な身体４２を汚れ４１４の方に動かそうとする場合には、仮想的な身体４２は作業者５が意図するよりも小さく移動する。
【００９４】
汚れ４１４を落ちにくくするため、制御部３１は、汚れに関する情報３１０を設定して汚れ４１４を発生させるときに、汚れの落ち易さを示す単位減少分を小さく設定する。あるいは、制御部３１は、ウエス４１５と汚れ４１４との位置が重なっている場合において両者が相対的に移動したときに汚れに関する情報３１０に設定されている汚れの程度を示す数値を汚れの落ち易さを示す単位減少分だけ減少させるか否かをランダムに選択する。したがって、汚れ４１４をウエス４１５で拭いたときに、汚れ４１４が少ししか落ちなくなり、又は、汚れ４１４が全く落ちない場合が生じる。
【００９５】
作業者５をイライラさせるような表示をするため、制御部３１は、画像１４中に所定の表示、例えば作業が遅いことを非難する表示がなされる画像情報４３を画像情報生成部３４に生成させるための画像情報生成指令６５を出力する。したがって、表示部１１は、画像１４中にこの表示を表示する。
【００９６】
ここで、制御部３１は、生体情報検出器としてのＧＳＲ検出部２４及び心拍数検出器６１が出力したＧＳＲ検出信号２８及び心拍数検出信号６２に基づいて、イライラ（ストレス）によるミスを誘引しようとするヒューマンエラー誘引プログラムを実行するタイミングを決定してもよく、又は、仮想的な身体４２を汚れ４１４の方へ移動させる場合に作業者５が意図するよりも小さく移動させること、汚れ４１４を落ちにくくすること、若しくは作業者５をイライラさせる（作業者５にストレスを与えるような）表示をすること、又はこれらを組み合わせたものを実行すること、のいずれを行うかを選択してもよい。ここで「ＧＳＲ検出信号２８及び心拍数検出信号６２に基づいて」とは、例えば、ＧＳＲ検出信号２８及び心拍数検出信号６２が示す数値が所定の閾値をまたいで変化したことに応答してヒューマンエラー誘引プログラムを実行すること、又は、実行すべきヒューマンエラー誘引プログラムの具体的内容をＧＳＲ検出信号２８及び心拍数検出信号６２が示す数値又は数値の変化に対応させて予め設定しておいてその内容を実行することである。ＧＳＲ検出信号２８及び心拍数検出信号６２に基づいてイライラ（ストレス）によるミスを誘引しようとするヒューマンエラー誘引プログラムを実行することとすれば、作業者５を確実にイライラさせることができる。
【００９７】
ステップＳ２３は、制御部３１がステップＳ２２において、仮想的な身体４２又は仮想的な身体４２に保持されたウエス４１５が危険エリアに入ったことを検出し、又は、汚れ４１４が全て拭き取られて作業が終了したことを検出するステップである。ステップＳ２３において制御部３１が危険エリアに入ったことを検出した場合はステップＳ２４に進み、作業が終了したことを検出した場合にはステップＳ２５に進む。
【００９８】
ステップＳ２４においては、制御部３１は、ウエス４１５及び仮想的な身体４２が回転部分４１２に巻きこまれたときのウエス４１５及び仮想的な身体４２の運動をそれぞれ指定する物体運動指令４５及び身体運動指令４７を出力する。身体運動指令４７が指定する運動は、巻きこまれによる身体の変形、身体の位置の変化、又はその両者を含むものとする。身体計算部３３は、仮想的な身体４２が身体運動指令４７が指定する運動をするように仮想的な身体４２を計算する。このとき身体計算部は、位置情報５７及び姿勢情報５８がまったく反映されないように仮想的な身体４２を計算してもよく、部分的に反映されるように計算してもよい。
【００９９】
また、ステップＳ２４においては、触覚刺激指令生成部３５は触覚刺激指令４４を出力しなくても良いが、出力した場合には作業者５は仮想的な身体４２の身体運動指令４７に基づく運動に高度の現実感を覚える。ここで、触覚刺激指令生成部３５が仮想的な身体４２と仮想的な物体４１とに基づいて触覚刺激指令４４を出力するときには、触覚刺激２５が所定の強度を超えないように触覚刺激部２１が調整されていることが望ましい。
【０１００】
作業者５は、画像１４中に表示される仮想的な身体４２を自己の身体５３であると錯覚しているため、事故が現実に起きたときと同様の身体感覚情報５５が脳５２に入力されない場合であっても、脳５２に入力される仮想的な身体４２の事故による運動という視覚情報５４によって、現実に事故を経験しているかのような感覚に襲われる。
【０１０１】
ステップＳ２４が終了するとステップＳ３に進む。
【０１０２】
ステップＳ２５は、３台目の汚泥脱水機の清掃作業を実行するステップである。制御部３１は、汚れに関する情報３１０を設定することで汚れ４１４を発生させる。作業者５は、汚れ４１４をウエス４１５で拭き取る汚泥脱水機の清掃作業を仮想的に実行する。制御部３１は、回転部分４１２を含むように危険エリアを設定し、仮想的な身体４２又は仮想的な身体４２が保持しているウエス４１５が危険エリアに入らないか監視する。
【０１０３】
ステップＳ２５においては、本発明の実施形態に係るシミュレーション装置は、ステップＳ２２と同様にヒューマンエラー誘引プログラムを実行する。このとき、ヒューマンエラー誘引プログラムを実行する頻度を増加すること等により、作業をより難しくすることが可能である。
【０１０４】
ステップＳ２６は、制御部３１がステップＳ２５において、仮想的な身体４２又は仮想的な身体４２に保持されたウエス４１５が危険エリアに入ったことを検出し、又は、汚れ４１４が全て拭き取られて作業が終了したことを検出するステップである。ステップＳ２６において制御部３１が危険エリアに入ったことを検出した場合はステップＳ２４に進み、作業が終了したことを検出した場合にはステップＳ３に進む。
【０１０５】
ステップＳ２においては、特にステップＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２５においては、記憶部３６は、画像情報４３と、ＧＳＲ検出信号２８と、心拍数検出信号６２と、ヒューマンエラー誘引プログラム情報６７と、得点情報６８とが入力され、これらが示す情報を記憶部３６に入力された時（又はこれらが生成された時）によって相互に関連付けて作業記録テーブル７０に記憶する。ステップＳ２において、制御部３１は、ヒューマンエラー誘引プログラムを実行したときにその内容を示すヒューマンエラー誘引プログラム情報６７を出力し、汚れ４１４を拭き取ったことにより得点を加算したときにその加算した得点と加算後の総得点とを示す得点情報６８を出力する。
【０１０６】
本実施形態に係るシミュレーション装置は、ステップＳ２２及びステップＳ２５において、以下に示す３つの処理を実行してもよい。
【０１０７】
第１の処理として、制御部３１は、１に設定されていた時定数係数ｋ３を１より小さい値に設定する。すると、仮想的な身体４２が移動する速さが遅くなる。同様にして仮想的な身体４２の姿勢が変化する速さも遅くすることができる。つまり、仮想的な身体４２が動く速さを遅くすることができる。このとき作業者５は、自己の身体５３が突然重たくなったかのように感じる。
【０１０８】
第２の処理として、制御部３１は、１に設定されていた割増・割引定数ｋ２を１より大きい値に設定する。または、第２の処理として、制御部３１は、ゼロに設定されていた強制移動係数ｋ４を正の値に設定する。作業者５が意図するよりも仮想的な身体４２が大きく移動するため、作業者５は自己の身体５３が何かに引っ張られて移動したかのように感じる。第２の処理においては、移動量ベクトルＸの大きさと移動量ベクトルＹ（ｎ）の大きさとの比が変化する。
【０１０９】
第３の処理として、制御部３１は、割増・割引定数ｋ２及び時定数係数ｋ３を変化させる。また、第３の処理として、制御部３１は、割増・割引定数ｋ２、時定数係数ｋ３、及び強制移動係数ｋ４を時間や条件に応じて変化させる。このとき、移動量ベクトルＸが変化するタイミングと、この変化に応答して移動量ベクトルＹ（ｎ）が変化するタイミングとのタイミング差が変化する。つまり、身体５３の動きが変化するタイミングと、この動きの変化に応答して仮想的な身体４２の動きが変化するタイミングとのタイミング差が変化する。第３の処理によりこのタイミング差を大きくすれば、作業者５は、今まで身体５３であると錯覚していた仮想的な身体４２が突然に身体動作指令５６に応答しなくなるため、これまで仮想的な身体４２に誘発されていた身体感覚が自己の身体５３に戻る。これにより、作業者５に身体感覚がずれていたことを気づかせることができる。
【０１１０】
ステップＳ３は、ステップＳ２で実行した作業についての作業者５の評価を表示するステップである。制御部３１は、作業についての作業者５の評価を表示する画像１４の画像情報４３を画像情報生成部３４に生成ささるための画像情報生成指令６５を出力する。画像情報生成部３４は、記憶部３６が出力した作業記録テーブル７０に記録されたステップＳ２における作業中の画像情報４３、ＧＳＲ検出信号２８、心拍数検出信号６２、ヒューマンエラー誘引プログラム情報６７、及び得点情報６８を示す作業記録情報７１に基づいて画像情報４３を生成する。したがって表示部１１は、作業についての作業者５の評価を表示する画像１４を表示する。このとき画像１４は、ステップＳ２における作業中の場面を示す画像と、得点と、作業中に実行されたヒューマンエラー誘引プログラムの内容と、作業者５の心理状態を示す生体情報としてのＧＳＲ情報５９及び心拍数情報６０とを、これらについての時間情報とともに表示するものであってもよい。
【０１１１】
作業者５は、ステップＳ３により作業中の自身の行動と心理状態とを客観的に把握することができる。
【０１１２】
作業者５は、ステップＳ２２及びステップＳ２５において、現実さながらの緊張感を感じつつ高度の集中力を発揮して仮想的な作業を実行する。したがって、作業者５は、この仮想的な作業によって現実の作業をしたのと同じような経験を積むことができる。
【０１１３】
また、本実施形態に係るシミュレーション装置を使用すれば、危険な作業のトレーニングも安全かつ効果的に行なうことができる。また、このシミュレーション装置は、作業者の能力や適正の評価に利用しても良い。
【０１１４】
本実施形態に係るシミュレーション装置は、機械の清掃のみならず、外科手術等を含む様々な作業の訓練及び作業者の評価に利用することができるが、自己の安全を確保しながら作業しなければならない場合に特に好適である。
【０１１５】
本実施形態に係るシミュレーション装置は、データグローブ２の代わりとなる全身を覆うデータスーツとゴーグル型の表示部１１とを作業者５に装着することで、全身を使う作業に対しても適用できる。
【０１１６】
また、図９に示すように、データグローブ２の代わりに触覚刺激部２１及びＧＳＲ検出部２４が組み込まれたマウス２’を使用してもよい。マウス２’は、ボールによる移動検出手段、又は、光学式移動検出手段を位置検出部２２として備えている。この場合、姿勢検出部２３としてのマウス２’の左ボタン又は右ボタンが押されているときに身体（手）５３が物を掴む姿勢であることが検出される。従来のマウスを改造したマウス２’をインターフェースとして用いれば、本実施形態に係るシミュレーション装置を低コストで製造できる。
【０１１７】
また、図９に示すように、データグローブ２の代わりにタブレット式マウス２’’をインターフェースとして使用してもよい。タブレット式マウス２’’は、マウスの形状をしているマウス形状体２０１と、位置検出板２０２とを備えている。マウス形状体２０１は、通常のマウスのような左ボタン及び右ボタンを備えている。マウス形状体２０１は、ボール式又は光学式による位置検出手段を備える代わりに位置指示器２０１ａを備え、さらに、触覚刺激部２１及びＧＳＲ検出部２４を備えている。位置検出板２０２は、平面２０２ａに沿って配列された多数のセンサを備えている。位置検出部２２としての位置指示器２０１ａ及び位置検出板２０２は、両者の間の電磁波の授受により、位置情報５７を平面２０２ａ上の２次元座標情報として検出する。この場合、姿勢検出部２３としてのマウス形状体２０１の左ボタン又は右ボタンが押されているときに身体（手）５３が物を掴む姿勢であることが検出される。タブレット式マウス２’’は、位置検出板とペンとからなる公知のタブレットにおいてはペンに装備される位置指示器をマウス形状体２０１に装備したものとして理解することも可能である。タブレット式マウス２’’は、マウス２’と同様に本実施形態に係るシミュレーション装置の低コスト化に貢献するが、身体（手）５３の絶対座標を検出できる点がマウス２’よりも優れている。
【０１１８】
なお、平面２０２ａを仮想的な面１２ｃの位置に配置し、マウス２’又はマウス形状体２０１を平面２０２ａに沿って移動させることとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るシミュレーション装置の構成を示す図である。図１（ａ）は、シミュレーション装置の側面図である。図１（ｂ）は、シミュレーション装置の側面図であって、表示部と、ハーフミラーと、作業者の手に装着されたデータグローブとの空間的配置を示す。図１（ｃ）は、シミュレーション装置の正面図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係るシミュレーション装置の機能ブロック図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係るシミュレーション方法を示すフローチャートである。
【図４】図４は、作業者に仮想空間内の身体を自己のものと錯覚させるステップについて示すフローチャートである。
【図５】図５は、作業者に仮想空間内で作業をさせるステップについて示すフローチャートである。
【図６】図６は、制御部が設定する情報について説明するための図である。
【図７】図７は、身体計算部が仮想的な身体の移動量を計算する式について説明するための図である。
【図８】図８は、ヒューマンエラー誘引プログラムを示す図である。
【図９】図９は、マウス及びタブレット式マウスについて示す図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１…支持構造
１１…表示部
１１ａ…表示面
１２…カバー
１２ａ…ハーフミラー
１２ｂ…照明装置
１２ｃ…仮想的な面
１３…椅子
１４…画像
１５…音声出力部
２…データグローブ（インターフェース）
２’…マウス（インターフェース）
２’’…タブレット式マウス（インターフェース）
２０１…マウス形状体
２０１ａ…位置指示器
２０２…位置検出板
２０２ａ…平面
２１…触覚刺激部
２２…位置検出部
２３…姿勢検出部
２４…ＧＳＲ検出部
２５…触覚刺激
２６…位置検出信号
２７…姿勢検出信号
２８…ＧＳＲ検出信号
３…コンピュータ
３１…制御部
３１０…汚れに関する情報
３２…物体計算部
３３…身体計算部
３４…画像情報生成部
３５…触覚刺激指令生成部
３６…記憶部
４１…仮想的な物体
４１１…第１物体
４１２…回転部分
４１３…清掃対象部分
４１４…汚れ
４１５…ウエス
４２…仮想的な身体
４３…画像情報
４４…触覚刺激指令
４５…物体運動指令
４７…身体運動指令
５…作業者
５１…目
５２…脳
５３…身体（手）
５４…視覚情報
５５…身体感覚情報
５６…身体動作指令
５７…位置情報
５８…姿勢情報
５９…ＧＳＲ情報
６０…心拍数（脈拍）情報
６１…心拍数（脈拍）検出器
６２…心拍数（脈拍）検出信号
６３…音声出力指令
６４…汚れ情報
６５…画像情報生成指令
６６…照明強度指令
６７…ヒューマンエラー誘引プログラム情報
６８…得点情報
７０…作業記録テーブル
７１…作業記録情報
【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】
2007304973.tif 000009
【図８】
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【図９】
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