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複合現実（MR）を用いた工作機械の扱い方に関する教材の開発と評価
林田 剛一（福井工業高等専門学校教育研究支援センター）

HAYASHIDA Koichi : Development and Evaluation of Instructional Material about Machine Tools Handling Using
Mixed Reality
In this research, we created Instructional materials about machine tools handling using Mixed Reality (MR). Made 3D hologram andMR education system, also each students practical training about 15 minutes and survey by questionnaire after training. As a result, interest
holograms and industrial products were enhanced by the using MR. However, it was found that they would prefer to conduct practicaltraining using actual objects rather than MR. Also, the content of the practical training needs to be carefully examined what students withlittle or no background knowledge of machinery.

ことは ICT 人材育成・ICT 教育環境の整備を求める文

1. 研究背景・目的
工作機械とは工業製品を生み出すための機械であり，科省の方針とも一致する 2)．

工業系においては全ての分野で必要不可欠なものといえる．したがって工作機械の原理・動作について学ぶ
ことは工業製品の設計や構造把握に役立ち，全てのエンジニアにとって有益であるといえ，工業系の教育機

2. 開発した教材について教材開発は以下の(1)～(2)に沿って行った．
（1）工作機械のホログラムの製作

関では工作機械の操作実習等がカリキュラムに含まれ本研究で開発する教材に用いるホログラムを製作している 1).しかしながら，工作機械に関する教育の殆どた．ホログラム製作用ソフトウェアは Unity(㈱Unity)をは機械系学科の学生にのみ行われているのが現状であ使用し，製作対象はボール盤(KDT-410:㈱Kitagawa)としる．この理由として，①工作機械を扱う実習は刃物やた．また実物に可能な限り近い精巧なホログラムにす回転体を用いることから非常に危険が伴い，安全教育るため，3D スキャナ(Artec3D Eva：㈱Artec3D)を用いや実習指導等に人的・時間的コストが大きくかかる．

た実物のスキャンに加え，高精度レンダリングソフト②多数の学生に対応するためには工作機械を増設する(3DS MAX:㈱AUTODESK)を使用した編集も行った．

必要があり，場所の確保や購入費用を捻出する必要がなお，MR デバイスとなる HMD には Hololens2(㈱ある．などが挙げられ，現状，工業系の学生全てに工Microsoft)を使用した．図 1 に製作したボール盤のホロ作機械の扱いに関する教育を行えてはいない．

グラムを示す．モデルは実物のボール盤と同スケール

以上の背景より，本研究では複合現実(Mixed Reality:で製作されており，ハンドル・主軸・テーブルといっ

以下 MR)を用いて，機械系外の学生や身体に障害を持た要素をほぼ正確に再現できている．また，5000 ポリ

つ方を対象とし，短時間かつ安全に工作機械の扱い方ゴン程度で構成されており，Hololens2 上でも問題なくを学ぶことのできる教材を開発することを目的とした．

処理や動作が可能である．

この技術を用いてホログラムの工作機械を扱えるようになることで，①工作機械の購入が不要になる．②怪我の心配がない．③実習をオンラインで複数人同時に受講することやオンデマンド形式での実施が可能．な
どの利点が挙げられ，平易な内容に関してならば広く・安価に・安全に・短時間で教育を行うことが可能となる．また，MR は Society5.0 のキーテクノロジーともされており，教育実習を通して学生が複合現実に触れる

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生理学・生物学技研報

図 1. 製作したボール盤のホログラム

2023

（2）教育用システムの製作（1）で製作したホログラムに教育を行うためのシステ
ムを設ける．内容は，①ボール盤の概要，②ボール盤の各部名称，③ボール盤の扱い方とした．理解の促進を促すため，手指などを用いて直接ホログラムを扱うことが可能となる MRTK(MixedRealityToolKit：Unity 上の機能)を用いた手指や視線の入力処理も可能なシステムとした．以下詳細を示す．
①ボール盤の概要
図 3. ③に関する受講者からの視界

説明する内容は，“ボール盤とは何か”“ボール盤の種類”“ボール盤で行える加工の種類”の 3 つとした．
今回は機械系外の学生を対象とした教材としていることから，平易な内容をピックアップした．また本教材はオンデマンド型の教育を目指したため，多めに補足する文書を書き，受講者 1 人で学習可能なものとした．

3. アンケート調査
2 章で製作したシステムを用いて，実際にボール盤の教育実習を行った．実習時間は被験者の身体的負荷も考慮し，１人あたり 15 分程度とした．対象者は福井工業高等専門学校の機械系学科の学生 4 名，土木・建②ボール盤の各部名称

築系学科の学生 6 名の計 10 名とした．実習後，アンケ

図 2 に受講者から見たボール盤の各部名称説明の様ートを用いて教育効果の確認を行った．アンケートは子を示す．同図に示すように，ボール盤の主要部（主主に 4 択の選択式とし，ボール盤や MR に対する背景軸・テーブル・ハンドル・変速機構）の横に説明用の知識，実習の理解度，MR を用いた授業についての意

ボタンを出し，それを指で押すことで説明のディスプ見，身体的負担に関して質問を行った．また，理解度レイが空間上に表示されるというシステムを構築した．

を定量的に測るため，簡単なテストも 7 問設けた．

各主要部の近くにボタンを配置することで，それらのアンケート結果についてまとめると，ホログラム自位置を把握することを促し，説明文を読むことで各主体は実部の特徴をよくとらえており，MR を教育で用要部の詳細を理解できるようにしている．

いることに学生は抵抗が少ないこと．MR に対する知識がない学生でも簡単な説明を交えることで操作を支障なく行えることが分かった．しかしながら，教材の内容としては「実物と違い音や感触が分からない」「動かす体験が出来ない」という意見があり，システム面の改善が必要であるといえる．
今後はホログラムとシステムの改良を行い，「ホログラムを用いた加工体験」を行えるようにしていきたい．
これによって実物のボール盤を扱うことに近い体験ができるといえ，教育効果の改善が見込まれる．その後

図 2. ②に関する受講者からの視界

再びアンケートを取り，今回の結果と比較を行いたい．

②ボール盤の扱い方
図 3 に受講者から見たボール盤の扱い方説明の様子を示す．説明の内容はアルミの角材に穴を空ける方法についてとした．ディスプレイ上の文章に加え，実際謝辞
本研究は JSPS 科研費 JP21H04024 の助成を受けたものです．に作業をしている風景の動画を横で流すことで，“どこを触ればどうなるのか”等を学ぶことが出来るととも

参考文献に，ホログラムのボール盤を見ることでより実技に近1) 文部科学省，高等学校学習指導要領 工業編（2018)

いイメージを持つことが可能であるといえる．

2) 文部科学省，Society5.0 に向けた人材育成について，
行政説明資料（2018）

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