JP3310086B2 - Work environment evaluation device and work environment evaluation method - Google Patents
Work environment evaluation device and work environment evaluation methodInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、3次元モデル等を用い
て表現された作業環境の評価を行う作業環境評価装置及
び作業環境評価方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a work environment evaluation apparatus and a work environment evaluation method for evaluating a work environment expressed using a three-dimensional model or the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、発電所や工場の監視や制御を行う
監視室、ワードプロセッサなどを多用するオフィス、C
Tスキャナなどの医用機器の操作室、あるいはエレベー
タやエスカレータなどの公共の場所に設置される移動物
体などの設計は、デザイナーが机や椅子、什器などを配
置した室内の様子を種々の視点から描いたスケッチ画を
もとに行っていた。2. Description of the Related Art Conventionally, monitoring rooms for monitoring and controlling power plants and factories, offices that frequently use word processors, etc.
The design of operating rooms for medical equipment such as T-scanners, or moving objects installed in public places such as elevators and escalators, draws from various perspectives the interior of the room where designers arrange desks, chairs, and fixtures. I was going based on the sketch drawings.
【0003】その際のチェックポイントとしては、監視
・制御室では、操作員が監視卓に座ったとき、監視卓に
遮られることなく壁の大スクリーンを見ることができる
か、居住感はどうなるかなどがある。また、医用機器の
操作室でのチェックポイントとしては、操作員が患者の
様子を見ながら操作できるか、医者が撮像内容を操作員
の操作を邪魔せずに見ることができるかなどがある。[0003] As a check point at that time, in the monitoring / control room, when an operator sits at the monitoring desk, he can see the large screen on the wall without being obstructed by the monitoring desk, and what is the feeling of living? and so on. The check points of the medical equipment in the operation room include whether the operator can operate while observing the state of the patient, whether the doctor can view the imaged contents without disturbing the operation of the operator, and the like.
【0004】デザイナは、これらのチャックポイントを
考慮しながら、スケッチ画を描くことになる。しかし、
操作員や監視員等の作業者の身長が違う場合など(特に
医用機器の操作では男性だけでなく女性も操作すること
から、150cmの身長から180cmを越える身長ま
で対応しなければならない)に対処するには、任意の視
点から見る必要がある。しかしながら、スケッチ画によ
るチェックではこのような任意の視点からのチェックを
行うことはほとんど不可能であった。[0004] The designer draws a sketch picture in consideration of these chuck points. But,
Dealing with cases where the heights of operators such as operators and observers are different (especially when operating medical equipment, not only men but also women must operate, so it is necessary to handle heights from 150 cm to more than 180 cm) To do so, you need to look from any perspective. However, it is almost impossible to perform a check from an arbitrary viewpoint by checking with a sketch image.
【0005】また、移動物体などの設計の場合にも、従
来のスケッチ画による検討では、エレベータの行き先階
のボタンを子供でも、大人でも、あるいは車椅子使用者
にも問題なく押すことができるか、あるいはエレベータ
のある位置まで、門から車椅子使用者の障害になるよう
な段差はないかなどをチェックすることはできなかっ
た。さらに、エスカレータに子供だけが乗っているとき
に下から確認できるかどうかについても、スケッチによ
る方法ではチェックできなかった。あるいは、下りのエ
スカレータに車椅子使用者が乗った時に、通常に比べて
傾斜が急になる程度はどのくらいか、それがどのような
恐怖感を与えるかなどを確認することも、従来のスケッ
チ画では検討できなかった。[0005] Also, in the case of designing a moving object or the like, according to the conventional sketch drawing, whether a button on a destination floor of an elevator can be pressed without any problem by a child, an adult, or a wheelchair user is considered. Or, it was not possible to check whether there was a step from the gate to the position where the elevator would be in the way of a wheelchair user. In addition, it was not possible to check whether or not the escalator could be checked from below when only children were riding on the escalator using the sketch method. Alternatively, when a wheelchair user rides on a descending escalator, it is also possible to check how much the steepness is steeper than usual and what kind of fear it gives Could not consider.
【0006】これ以外にも、例えば、子供や車椅子使用
者の立場で、エレベータなどの行き先階表示は見えるの
か、混んだエレベータや電車などで子供や背の低い乗客
はどのような不便さ(他人の背中や長い髪の毛に顔が押
しつけられるなど)を忍んでいるのかなど、スケッチ画
では容易に確認できないが、設計上検討することが重要
な項目が多々ある。[0006] In addition, for example, from the standpoint of a child or a wheelchair user, is it possible to see the destination floor display of an elevator or the like, or what is the inconvenience of a child or short passenger in a crowded elevator or train, etc. (E.g., face pressed against back or long hair) can not be easily confirmed in sketch drawings, but there are many items that are important to consider in design.
【0007】このようなスケッチ画による設計チェック
の問題点を改良するために、近年コンピュータ・グラフ
ィックスによる設計チェックが行われるようになってき
た。コンピュータ・グラフィックスによる設計チェック
ではスケッチ画のかわりにCADなどを使い入力した監
視卓や机、椅子などの3次元モデルを3次元空間に配置
する。コンピュータ・グラフィックスでは3次元空間を
任意の視点から透視投影図として見ることができる。こ
の点を利用して任意の視点から設計のチェックを行うこ
とができる。さらにデータグローブのように指の形状と
手の3次元位置を指示できるデバイスを用いて、コンピ
ュータ・グラフィックスで作られた3次元空間に配置さ
れた物体の位置を変更するなどの仮想現実感(VR-Virtu
al Reality) 技術の応用も検討されている。[0007] In order to improve the problem of the design check based on the sketch image, the design check has been recently performed by computer graphics. In a design check using computer graphics, a three-dimensional model such as a monitoring desk, a desk, or a chair, which is input using CAD or the like instead of a sketch picture, is arranged in a three-dimensional space. In computer graphics, a three-dimensional space can be viewed as a perspective projection view from any viewpoint. By utilizing this point, the design can be checked from any viewpoint. Furthermore, using a device that can indicate the shape of the finger and the three-dimensional position of the hand, such as a data glove, virtual reality (such as changing the position of an object placed in a three-dimensional space created by computer graphics) ( VR-Virtu
al Reality).
【0008】このような仮想現実感による配置変更で
は、例えば任意の位置に監視卓や机を移動できるが、移
動して得られた代替案がどのような点で他の案に対して
優れているの明確でなかった。絵として表示された透視
投影図を見て定性的にそれぞれの案を比較評価するしか
なかった。In such an arrangement change based on virtual reality, for example, the monitoring desk or desk can be moved to an arbitrary position, but the alternative obtained by moving is superior to other alternatives in what way. It was not clear. There was no other way but to qualitatively compare and evaluate each plan by looking at the perspective projection view displayed as a picture.
【0009】また、実際に1/10スケールのモックア
ップを作成し、CCDカメラにより、モックアップの中
を撮像し、実際にどのように見えるかを検証する方法も
とられている。しかし、このような方法では、任意に視
点の移動が行えず、また、模型であるため、大スクリー
ンに表示される図面などは紙に出力した物で模擬したり
するために、視認性評価を行えなかった。このため、コ
ンピュータ画面に関しては、別途画面評価のシミュレー
ションをコンピュータ上に作成し、評価することが行わ
れていた。このように、コンピュータ画面での作業と実
際の作業環境とは切り離された評価されていた。Another method has been proposed in which a 1/10 scale mock-up is actually created, the inside of the mock-up is imaged by a CCD camera, and what it looks like actually is verified. However, in such a method, the viewpoint cannot be arbitrarily moved, and since the model is a model, a drawing or the like displayed on a large screen is simulated with an output on paper. I couldn't do it. For this reason, regarding the computer screen, a screen evaluation simulation was separately created on a computer and evaluated. In this way, the evaluation on the work on the computer screen and the actual work environment were separated.
【0010】一方作業の評価などは人間工学(Human Fa
ctors あるいはErgonomics) の分野で、現場に出向き、
作業者を観察し、作業者の動き方を動線として記録し、
分析する方法がある。このような方法ではある作業者に
特定した動作は解析できる。しかし、同じ作業を身長の
低い作業者が行った場合、監視卓が邪魔になって大スク
リーンを見るために立ったり座ったりする回数が増える
ことになるといった身長など身体計測値に起因する動作
の違いまで予測することはできなかった。さらにこれか
ら設計する作業環境に対しては、このような分析手法は
実際の作業環境が存在していないために、適用すること
ができなかった。また、実寸の作業環境を作って実験す
る実寸シミュレーションも一部で行われているが、種々
の身体計測値の被験者を集めて実験せねばならないた
め、非常に経費がかかった。このため、大規模な設計で
は実施しても、キッチンの設計など小規模の設計では実
施されることがほとんどなかった。また、医用機器の操
作環境では、医師が多忙であることから実寸シミュレー
ションへの参加によって意見或いは提案をもらうことも
難しかった。あるいは、車椅子使用者や子供などに、実
寸シミュレーションを加わって、意見をもらうことも難
しかった。On the other hand, ergonomics (Human Fa
ctors or Ergonomics)
Observe the worker and record the movement of the worker as a flow line,
There is a way to analyze. With such a method, an operation specified for a certain worker can be analyzed. However, if the same task is performed by a short stature worker, the height of the movement caused by physical measurements such as height may increase the number of times the user stands and sits to look at the large screen when the monitor is in the way. The difference could not be predicted. Furthermore, such an analysis method could not be applied to a work environment to be designed because there is no actual work environment. In addition, some actual-scale simulations in which a real-size working environment is created to perform experiments are also performed. However, since it is necessary to collect subjects who have various physical measurement values and perform experiments, it is very expensive. For this reason, even if it is implemented in a large-scale design, it is hardly implemented in a small-scale design such as a kitchen design. Further, in the operating environment of the medical device, it is difficult for the doctor to receive opinions or suggestions by participating in the full-scale simulation because the doctor is busy. Or, it was also difficult to give a wheelchair user or a child an opinion by adding a full-scale simulation.
【0011】また、人間工学の分野では非常に熟練した
操作者がキーを打鍵する場合の所要時間を予測するキー
ストローク・レベル・モデル(Card, S.K., Moran, T.
P., and Newell, A.(1980), "The keystroke-level mod
el for user performance timewith interactive syste
ms,"Communications of the ACM, 23, pp.396-410)
や、テキストの編集を行うときのユーザの行動を予測す
るモデルとしてGOMSモデル(Card, S.K., Moran, T.
P.,and Newell, A.(1983ZZ), "The Psycology of Human
Computer Interaction," Hillsdale,NJ: Erlbaum)があ
る。In the field of ergonomics, a keystroke level model (Card, SK, Moran, T., et al.) For predicting the time required for a highly skilled operator to hit a key.
P., and Newell, A. (1980), "The keystroke-level mod
el for user performance timewith interactive syste
ms, "Communications of the ACM, 23, pp.396-410)
And a GOMS model (Card, SK, Moran, T. et al.) As a model for predicting user behavior when editing text.
P., and Newell, A. (1983ZZ), "The Psycology of Human
Computer Interaction, "Hillsdale, NJ: Erlbaum).
【0012】これらは、コンピュータに向かって行う作
業の一部に関する非常に限定されたモデルや評価方法で
ある。作業環境の配置に関する代替案を比較評価するに
は、コンピュータに向かって行う作業だけでなく、コン
ピュータの脇で行う書類処理作業や、身体の移動を伴う
作業など、作業環境全体での評価モデル、評価手法が必
要である。従って、従来のモデルや評価方法では、作業
環境の配置に関する代替案を評価する事はできなかっ
た。[0012] These are very limited models and evaluation methods for some of the tasks performed on the computer. In order to compare and evaluate alternatives related to the layout of the work environment, evaluation models for the entire work environment, such as paper processing work performed by the computer and work involving physical movement, as well as work performed toward the computer, An evaluation method is needed. Therefore, the conventional model and the evaluation method cannot evaluate the alternative regarding the arrangement of the work environment.
【0013】また、コンピュータ画面のどのような点に
注目して作業を行っているかをアイーマークレコーダの
ようなデバイスを使って、物理的な視点移動を記録し、
解析したり、あるいは使用後に生理的な疲労をフリッカ
テストなどにより、計測する方法などが用いられてい
る。このように折角収集された疲労データは、実験デー
タにとどまり、実際の設計の評価データとして再利用さ
れることはほとんどなかった。[0013] Also, by using a device such as an eye-mark recorder, the physical viewpoint movement is recorded by using a device such as an eye mark recorder to determine what point of the computer screen is being focused on.
A method of analyzing or measuring physiological fatigue after use by a flicker test or the like is used. The fatigue data collected in this way was limited to experimental data, and was hardly reused as evaluation data for an actual design.
【0014】[0014]
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のスケッチ画やコンピュータ・グラフィックス、仮想現
実感の技術では、作業環境の配置代替案を定量的に評価
できなかった。また、実際に作業するときに生じる不都
合、不快感などを評価することもできなかった。As described above, the conventional techniques of sketching, computer graphics, and virtual reality cannot quantitatively evaluate alternative work environment arrangements. In addition, it was not possible to evaluate the inconvenience, discomfort, and the like generated when actually working.
【0015】また、人間工学の分野で使われているモデ
ルは、コンピュータに向かって行う作業に限定されてい
た。コンピュータに向かって行う作業だけではなく、コ
ンピュータの脇で行われる書類処理や、身体の移動を伴
う作業などを含めた作業環境全体としての作業を考慮
し、かつ作業者の種々の身体計測値や立場の違いなどに
基づいて、作業環境の配置代替案を定量的に評価するこ
とはできなかった。Models used in the field of ergonomics are limited to operations performed on a computer. Considering not only the work to be done toward the computer, but also the work environment as a whole, including the processing of documents performed beside the computer and the work involving the movement of the body, etc. It was not possible to quantitatively evaluate alternative work environment arrangements based on differences in positions.
【0016】さらに、分析手法は実際の作業環境での作
業者が対象であり、これから作られる作業環境(まだ存
在していない)に対して用いることはできなかった。ま
た、実寸の作業環境を作って、動作分析を行う場合には
身体計測値が異なる多数の被験者を集め、実験を行わな
ければならず、非常に労力と経費がかかるものとなっ
た。さらに多忙な医師等を対象とした実寸シミュレーシ
ョンを行うことはほとんど不可能であった。Furthermore, the analysis method is intended for a worker in an actual work environment, and cannot be used for a work environment to be created (which does not yet exist). In addition, when a full-scale working environment is created and motion analysis is performed, it is necessary to collect a large number of subjects with different physical measurement values and perform experiments, which is extremely labor-intensive and costly. Further, it was almost impossible to perform a full-scale simulation for a busy doctor or the like.
【0017】また、折角収集された疲労データはあくま
でも実験データであり、機器の配置の違いによりどのよ
うな動作が生じるかわからないため、動作の頻度・継続
時間により生じる疲労感の推測などに積極的に利用でき
なかった。Also, the fatigue data collected is merely experimental data, and it is not clear what kind of operation will occur due to the difference in the arrangement of the devices. Therefore, it is necessary to actively estimate the fatigue caused by the frequency and duration of the operation. Was not available to
【0018】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、作業者及び作業環境に係る条件を適切に与えること
により作業環境を定量的に評価することのできる作業環
境評価装置及び作業環境評価方法を提供することを目的
とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a work environment evaluation apparatus and a work environment evaluation device capable of quantitatively evaluating a work environment by appropriately giving conditions relating to a worker and a work environment. The aim is to provide a method.
【0019】[0019]
【課題を解決するための手段】本発明は、3次元モデル
に基づいて仮想的に作業環境を評価するための作業環境
評価装置において、3次元モデル中に仮想的に配置する
複数の物体の各々についての、該物体を識別するデー
タ、該物体の3次元的な形状を示すデータ及び該物体を
配置する位置の3次元座標を示すデータ、並びに該3次
元モデル中において複数の物体を順次注視する仮想的な
作業をさせる作業者の身体計測値を示すデータ及び該作
業者を配置する位置の3次元座標を示すデータを含む作
業環境情報を記憶する第1の記憶手段と、前記3次元モ
デル中で前記作業者が注視すべき複数の物体を識別する
データ及びそれら物体を注視すべき順番を示すデータを
含む作業手順情報を記憶する第2の記憶手段と、前記作
業者の目、首及び腰の限界回転角度及び限界移動距離を
示すデータを含む動作限界情報を記憶する第3の記憶手
段と、前記作業環境情報、前記作業手順情報及び前記動
作限界情報に基づいて、前記作業者から前記注視すべき
複数の物体の各々への視野コーンをそれぞれ求める手段
と、求められた各々の前記視野コーンについて、当該視
野コーンの内部に、前記作業者が当該視野コーンに係る
当該注視対象物体を注視するのに邪魔になる物体が存在
するか否か判定する手段と、前記判定結果に基づいて、
少なくとも1つの視野コーンについて邪魔になると判定
された物体及び該物体が邪魔になると判定された回数を
含む評価結果情報を求める手段と、前記物体及び前記作
業者が配置された3次元モデルを表示画面に表示すると
ともに、前記評価結果情報を前記邪魔になると判定され
た物体に関連付けて該表示画面上で提示するための手段
とを備えたことを特徴とする。好ましくは、前記邪魔に
なると判定された物体についての提示は、前記表示画面
において該物体の色を変えて表示することによって行う
ようにしてもよい。好ましくは、前記邪魔になると判定
された回数についての提示は、前記表示画面において表
示されている該当物体の画像に重ねて、該回数を示す所
定の画像を表示することによって行うようにしてもよ
い。好ましくは、前記3次元モデル中で前記作業者が注
視する物体とその順番をポインティング・デバイスによ
り指定するための手段を更に備えるようにしてもよい。
好ましくは、前記3次元モデル中における前記物体の配
置をポインティング・デバイスにより変更するための手
段を更に備えるようにしてもよい。好ましくは、前記身
体計測値を異ならせた複数種類の前記作業者について、
前記評価結果情報を求め、提示するようにしてもよい。
好ましくは、前記作業者が前記順番で前記複数の物体を
注視したときの該作業者の動作を求める手段と、求めら
れた前記動作に関する所定の提示を行う手段とを更に備
えるようにしてもよい。また、本発明は、3次元モデル
に基づいて仮想的に作業環境を評価するための作業環境
評価装置における作業環境評価方法において、3次元モ
デル中に仮想的に配置する複数の物体の各々について
の、該物体を識別するデータ、該物体の3次元的な形状
を示すデータ及び該物体を配置する位置の3次元座標を
示すデータ、並びに該3次元モデル中において複数の物
体を順次注視する仮想的な作業をさせる作業者の身体計
測値を示すデータ及び該作業者を配置する位置の3次元
座標を示すデータを含む作業環境情報を第1の記憶手段
に記憶するステップと、前記3次元モデル中で前記作業
者が注視すべき複数の物体を識別するデータ及びそれら
物体を注視すべき順番を示すデータを含む作業手順情報
を第2の記憶手段に記憶するステップと、前記作業者の
少なくとも目、首及び腰の回転動作に関する動作限界を
示すデータを含む動作限界情報を第3の記憶手段に記憶
するステップと、前記作業環境情報、前記作業手順情報
及び前記動作限界情報に基づいて、前記作業者から前記
注視すべき複数の物体の各々への視野コーンをそれぞれ
求めるステップと、求められた各々の前記視野コーンに
ついて、当該視野コーンの内部に、前記作業者が当該視
野コーンに係る当該注視対象物体を注視するのに邪魔に
なる物体が存在するか否か判定するステップと、前記判
定結果に基づいて、少なくとも1つの視野コーンについ
て邪魔になると判定された物体及び該物体が邪魔になる
と判定された回数を含む評価結果情報を求めるステップ
と、前記評価結果情報を前記3次元モデル中の前記邪魔
になると判定された物体に関連付けて表示画面上で提示
するステップとを有することを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a work environment evaluation apparatus for virtually evaluating a work environment based on a three-dimensional model, wherein each of a plurality of objects virtually arranged in the three-dimensional model is provided. , Data indicating the three-dimensional shape of the object, data indicating the three-dimensional coordinates of the position where the object is arranged, and a plurality of objects in the three-dimensional model are sequentially watched. First storage means for storing work environment information including data indicating a physical measurement value of a worker who performs a virtual work and data indicating three-dimensional coordinates of a position where the worker is arranged; Second storage means for storing work procedure information including data for identifying a plurality of objects to be watched by the worker and data indicating the order in which the workers should be watched, and eyes, neck and waist of the worker. A third storage unit that stores operation limit information including data indicating a limit rotation angle and a limit movement distance, and the worker performs the gaze based on the work environment information, the work procedure information, and the operation limit information. Means for respectively determining a view cone for each of the plurality of objects to be obtained, and for each of the determined view cones, the operator gazes at the gaze target object related to the view cone inside the view cone. Means for determining whether or not there is an object that interferes, based on the determination result,
Means for obtaining an object determined to be in the way of at least one visual field cone and evaluation result information including the number of times the object has been determined to be in the way; and a display screen displaying the three-dimensional model in which the object and the worker are arranged And means for presenting the evaluation result information on the display screen in association with the object determined to be in the way. Preferably, the presentation of the object determined to be in the way may be performed by changing the color of the object on the display screen. Preferably, the presentation of the number of times determined to be in the way may be performed by displaying a predetermined image indicating the number of times on the image of the object displayed on the display screen. . Preferably, the information processing apparatus may further include means for designating, by a pointing device, objects to be watched by the worker in the three-dimensional model and their order.
Preferably, the apparatus may further include means for changing an arrangement of the object in the three-dimensional model by a pointing device. Preferably, for a plurality of types of the workers having different body measurement values,
The evaluation result information may be obtained and presented.
Preferably, the information processing apparatus may further include means for obtaining an action of the worker when the worker gazes at the plurality of objects in the order, and means for performing a predetermined presentation regarding the obtained action. . Further, the present invention provides a work environment evaluation method for a work environment evaluation device for virtually evaluating a work environment based on a three-dimensional model, wherein each of a plurality of objects virtually arranged in the three-dimensional model is provided. Data for identifying the object, data indicating the three-dimensional shape of the object, data indicating the three-dimensional coordinates of the position where the object is arranged, and virtual data for sequentially gazing at a plurality of objects in the three-dimensional model. Storing in a first storage means work environment information including data indicating a body measurement value of an operator performing a complicated work and data indicating three-dimensional coordinates of a position where the worker is arranged; Storing in a second storage means work procedure information including data for identifying a plurality of objects to be watched by the worker and data indicating an order in which the objects should be watched; Storing, in a third storage unit, operation limit information including data indicating an operation limit relating to at least the rotation of the eyes, neck, and waist of the worker, based on the work environment information, the work procedure information, and the operation limit information; Determining the field of view cones from the operator to each of the plurality of objects to be watched, and for each of the determined field of view cones, inside the field of view cones, Determining whether there is an object that hinders the gaze of the gaze target object; and, based on the determination result, the object determined to be hindered with respect to at least one field of view cone and the object Obtaining evaluation result information including the number of times that it is determined that the evaluation result is to be obtained. The evaluation result information is an obstacle to the three-dimensional model. Characterized by a step of presenting on the display screen in association with the determined object.
【0020】[0020]
【0021】[0021]
【0022】[0022]
【0023】[0023]
【0024】[0024]
【0025】[0025]
【0026】[0026]
【0027】[0027]
【0028】[0028]
【0029】[0029]
【0030】[0030]
【0031】[0031]
【0032】[0032]
【作用】本発明では、作業者の視野に作業環境内の物体
があるか否かを判定し、注視点を遮る物体を判定し、ど
の物体が作業手順、身体計測値に対して、どのくらい遮
っているかを計数して、その結果を提示する。作業者の
身体計測値を変化させた場合、作業環境内の物体の配置
を変更した場合、作業手順を変更させた場合、それぞれ
に対して、どの物体が作業環境を悪化させているかを一
目で比較することができる。本発明によれば、作業環境
内に配置される物体、作業者、作業者が物体を注視する
業手順などの条件に応じて、作業者からの注視対象物体
への視認性に着目した作業環境を評価することができ
る。According to the present invention, it is determined whether or not there is an object in the working environment in the field of view of the worker, the object that blocks the point of regard is determined, and how much the object blocks the work procedure and the body measurement value. Is counted and the result is presented. At a glance, you can see at a glance which object is deteriorating the work environment when you change the physical measurements of the worker, change the arrangement of objects in the work environment, or change the work procedure. Can be compared. According to the present invention, an object placed in a work environment, a worker, a work environment focusing on the visibility of a worker to a gaze target object according to conditions such as a work procedure in which the worker gazes at the object. Can be evaluated.
【0033】[0033]
【0034】[0034]
【0035】[0035]
【0036】[0036]
【0037】[0037]
【0038】[0038]
【0039】[0039]
【0040】[0040]
【0041】[0041]
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0042】(第1の実施例)まず、本発明の第1の実
施例に係る作業境環評価装置について説明する。(First Embodiment) First, a working environment evaluation apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described.
【0043】図1は、本実施例の作業境環評価装置の概
略の構成を示したブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the working environment evaluation apparatus of the present embodiment.
【0044】図1を参照するに、本実施例の作業境環評
価装置は、情報管理部1に入力部3が接続され、この入
力部3を介して入力された作業環境及び作業手順等の条
件が、情報管理部1に接続される、作業環境記憶部5と
作業手順記憶部7にそれぞれ記憶される。また、情報管
理部1には動作算出部11を介して動作限界記憶部9が
接続され、視野算出部13及び提示部15も接続され
る。Referring to FIG. 1, in the working environment evaluation apparatus according to the present embodiment, an input unit 3 is connected to an information management unit 1, and a work environment, a work procedure, and the like input through the input unit 3. The conditions are stored in a work environment storage unit 5 and a work procedure storage unit 7 connected to the information management unit 1, respectively. Further, the information management unit 1 is connected to the operation limit storage unit 9 via the operation calculation unit 11, and also connected to the visual field calculation unit 13 and the presentation unit 15.
【0045】以下、それぞれを作用と共に説明する。ま
ず、入力部3は作業環境を構成する監視制御卓や、机、
椅子、コンピュータ・モニタなどの物体を3次元ACD
などを使い、作成された3次元形状を、任意のフォーマ
ット(例えば、業界標準のdfx ファイル・フォーマッ
ト)に従って記述されたファイルなどを読み込んだり、
読み込んだ物体を3次元空間のどこに配置するかを指定
したり、コンピュータ画面を使って行う作業や作業空間
全体で行う作業の手順を入力したりするための、例えば
キーボードやマウスなどのポインティング・デバイス
や、あるいはフロッピーディスクドライバなどからなる
外部記憶媒体読みとり装置や、あるいはイーサネット、
ケーブルなどの外部のネットワークとのコネクタなどか
らなる。Hereinafter, each of them will be described together with the operation. First, the input unit 3 comprises a monitoring console, desk,
3D ACD for objects such as chairs and computer monitors
Use, etc., or read a three-dimensional shape that has been created, any format (for example, the industry standard of df x file format), and the like files that have been described in accordance with,
A pointing device, such as a keyboard or mouse, for specifying where to place the read object in the three-dimensional space, or for inputting work procedures using a computer screen or work in the entire workspace. Or an external storage medium reading device such as a floppy disk driver, or Ethernet,
It consists of connectors to external networks such as cables.
【0046】作業環境記憶部5は、前記入力部3より入
力された3次元形状とその位置、あるいは作業者の位置
と身長や座高などの身体計測値を、例えば、図2のよう
な記憶形式で記憶する。同じく、作業手順記憶部7は、
前記入力部3より入力された作業手順を、例えば作業者
がどこに注目して作業を行うべきかを明確にした、図3
のような形状で記憶する。動作限界記憶部9は、人間が
動作するときの、首の上下左右の回転の限界回転角度
や、中座など腰の移動による垂直・水平方向の限界移動
距離などを、例えば図4のような形式で記憶している。The work environment storage unit 5 stores the three-dimensional shape and its position input from the input unit 3 or the position of the worker and the body measurement values such as height and sitting height, for example, in a storage format as shown in FIG. Remember. Similarly, the work procedure storage unit 7
FIG. 3 clarifies the work procedure input from the input unit 3, for example, where the worker should pay attention to work.
Is stored in a shape like The motion limit storage unit 9 stores, for example, the limit rotation angles of the rotation of the neck in the vertical and horizontal directions due to the movement of the waist such as the middle seat as shown in FIG. It is stored in a format.
【0047】動作算出部11は、作業環境記憶部5に記
憶された3次元物体の位置と形状、および入力部3より
入力された作業者の初期位置と身長などの人体計測値を
もとに、作業手順記憶部7に記憶された手順を、動作限
界記憶部9に記憶された人間の動作の限界回転角度や限
界移動距離に基づいて、例えば図6のような処理の流れ
に沿って、一連の作業を実施するときの作業者の動作シ
ーケンスを算出する。視野算出部13は、動作算出部1
1により算出された動作に従って、例えば、図7のよう
な処理の流れに沿って作業者の視野の変化を算出する。The motion calculation unit 11 is based on the position and shape of the three-dimensional object stored in the work environment storage unit 5 and the human body measurement values such as the initial position and height of the worker input from the input unit 3. The procedure stored in the work procedure storage unit 7 is converted based on the limit rotation angle and the limit travel distance of the human motion stored in the operation limit storage unit 9 according to, for example, a processing flow as shown in FIG. An operation sequence of an operator when performing a series of operations is calculated. The field-of-view calculating unit 13 includes the motion calculating unit 1
For example, a change in the visual field of the worker is calculated according to the operation calculated in step 1 in accordance with the flow of processing as shown in FIG.
【0048】提示部15は、作業環境記憶部5に記憶さ
れた作業環境や、視野算出部13により算出された作業
者の視野の変化を表示するための、CRTディスプレイ
などからなる。The presentation unit 15 includes a CRT display for displaying the work environment stored in the work environment storage unit 5 and the change in the worker's visual field calculated by the visual field calculation unit 13.
【0049】情報管理部1は入力部3、作業環境記憶部
5、作業手順記憶部7、動作算出部11、動作限界記憶
部9、提示部15及び視野算出部13の間のデータのや
り取りや処理の制御を行うためのものである。The information management unit 1 exchanges data between the input unit 3, the work environment storage unit 5, the work procedure storage unit 7, the operation calculation unit 11, the operation limit storage unit 9, the presentation unit 15, and the visual field calculation unit 13. This is for controlling the processing.
【0050】図2は作業環境記憶部5における物体デー
タの記憶例である。作業環境記憶部5に記憶されるテー
ブルには、各物体ごとの名称(「モニタA」「入力パネ
ル」など)と、それらを作業の際、注目するときに中心
となる中心座標と、3次元の形状に外接する直方体(バ
ウンディング・ボックスと呼ぶ)の6つの頂点座標、お
よび実際の3次元形状データが格納されている場所を示
すポインタが記憶されている。3次元形状は、入力部3
より入力されたフォーマット(例えばdxfフォーマッ
ト)のままである場合もあるが、多くの場合は提示部1
5で表示したときに高速に書換が行えるような形式に変
換されている。バウンディング・ボックスの頂点座標
は、入力部3より入力することも可能であるが、多くの
場合は、入力部3より入力された3次元形状に外接する
直方体を情報管理部1にて、算出し、その頂点座標を、
図2に示すように記憶する。FIG. 2 shows an example of storage of object data in the work environment storage unit 5. The table stored in the work environment storage unit 5 includes names of the respective objects (“monitor A”, “input panel”, etc.), center coordinates at which the objects are focused on when working, and three-dimensional coordinates. The coordinates of six vertices of a rectangular parallelepiped (referred to as a bounding box) circumscribing the shape and the pointer indicating the location where the actual three-dimensional shape data is stored are stored. The three-dimensional shape is input unit 3
In some cases, the format (for example, the dxf format) remains the same, but in many cases, the presentation unit 1
5 is converted into a format that enables high-speed rewriting when displayed. The vertex coordinates of the bounding box can be input from the input unit 3, but in many cases, the information management unit 1 calculates a cuboid circumscribing the three-dimensional shape input from the input unit 3. , Its vertex coordinates,
It is stored as shown in FIG.
【0051】図3は、作業手順記憶部7における作業手
順の記憶例である、手順ごとに注視すべき対象の物体の
名称(作業環境記憶部5に記憶されている物体の名称に
対応している)が記憶されている。実際の作業手順の入
力は図9の例のように、提示部15に表示されている作
業環境に対して、入力部3のマウスなどのポインティン
グ・デバイスを操作して、注目する対象物体を順に指示
する。FIG. 3 is an example of a work procedure stored in the work procedure storage unit 7. The names of objects to be watched for each procedure (corresponding to the names of the objects stored in the work environment storage unit 5). Is stored). The input of the actual work procedure is performed by operating a pointing device such as a mouse of the input unit 3 with respect to the work environment displayed on the presentation unit 15 in order, as shown in the example of FIG. To instruct.
【0052】情報管理部1は入力部3により指示された
位置にもっとも近い物体を作業環境記憶部5に記憶され
ている物体より検索する(例えば、入力部3より指示さ
れた3次元座標値を包含するバウンディング・ボックス
を探す)。その物体の名称を図2の形式の名称より読み
とり、その名称を図3に書き込む。これを順次繰り返せ
ば、図3に示したように各手順で注目する物体名称が入
力できる。The information management unit 1 searches for an object closest to the position specified by the input unit 3 from the objects stored in the work environment storage unit 5 (for example, the three-dimensional coordinate value specified by the input unit 3 is searched). Find the bounding box to include). The name of the object is read from the name in the format of FIG. 2, and the name is written in FIG. By sequentially repeating this, the object name of interest in each procedure can be input as shown in FIG.
【0053】あるいは図3のような形式で記憶されてい
るファイルを読みだして、入力部3のキーボードを用い
て、直接ファイルを編集することにより作成することも
可能である。図3の例では、各手順で注目すべき物体の
名称を記憶しているが、必ずしもこれに限定されるもの
ではない。Alternatively, a file stored in a format as shown in FIG. 3 can be read out and edited by directly editing the file using the keyboard of the input unit 3. In the example of FIG. 3, the names of the objects to be noted in each procedure are stored, but the names are not necessarily limited thereto.
【0054】図4は動作限界記憶部5における記憶例で
ある。人間が動作を行うときに要となる人体各部(例え
ば、首、腰、肩などの関節)において、最高どこまで回
転・移動できるかをx軸、y軸、z軸それぞれについ
て、個人差、例えば性差、年齢差、運動歴差等毎に記憶
している。FIG. 4 shows an example of storage in the operation limit storage unit 5. In each part of the human body (for example, a joint such as a neck, a waist, and a shoulder) which is necessary when a human performs an operation, the maximum rotation / movement is determined for each of the x-axis, y-axis, and z-axis by individual differences, for example, gender differences. , Age difference, exercise history difference, and the like.
【0055】首に関しては、例えば、図5に示すように
上下(x軸まわり)の回転、左右(y軸まわりとz軸ま
わり)の回転を別にわけて記憶している。それぞれのx
軸、y軸、z軸方向の移動は首はできないので、これら
の値は0になっている。腰に関しても同様に記憶されて
いる。実際の値は、Morgan, C.T., Cook, J.S., Hacpan
is, A., and Jund, M.W.の「人間工学データブック−機
器設計の人間工学指針」(コロナ社刊)などの人体の計
測値を参考にした値を記憶する。As for the neck, for example, as shown in FIG. 5, the rotation in the vertical direction (around the x axis) and the rotation in the left and right directions (around the y axis and around the z axis) are separately stored. Each x
Since the neck cannot be moved in the directions of the axis, the y axis, and the z axis, these values are 0. The waist is similarly stored. Actual values are Morgan, CT, Cook, JS, Hacpan
Stores values that refer to measured values of the human body such as is, A., and Jund, MW, "Ergonomics Data Book-Ergonomics Guidelines for Equipment Design" (Corona).
【0056】ここでは仮に首のx軸まわりの回転は上方
(頭部屈曲背側)20度、下方(頭部屈曲腹側)45
度、y軸まわりの回転左右(頭部屈曲)41度、z軸ま
わりの回転の左右(頭部回転)50度を採用する。Here, suppose that the rotation of the neck about the x-axis is 20 degrees upward (bending back of the head) and 45 degrees downward (bending abdomen of the head).
Degrees, rotation left and right around the y-axis (head bending) 41 degrees, and rotation around the z-axis left and right (head rotation) 50 degrees.
【0057】また、目に関しては首などの運動をまった
く行わずに眼球運動だけで瞬時に情報を抽出できる角度
を記憶している。実際の値は、畑田のデータ(人間工
学、Vol. 22, No.2 (’86))よる(図8参照)。つま
りx軸回りの回転は上方8度、下方12度、y軸回りの
回転は左右15度である。また、運動を伴わずにみるこ
とのできる距離は作業者の視力に依存するが、デフォル
ト値(明確な入力がなかったときに使われる値)として
Σが図4の例では記憶されている。Further, with respect to the eyes, an angle at which information can be instantly extracted by eye movement alone without any movement of the neck or the like is stored. Actual values are based on Hatada's data (Ergonomics, Vol. 22, No. 2 ('86)) (see FIG. 8). That is, rotation about the x axis is 8 degrees upward and 12 degrees downward, and rotation about the y axis is 15 degrees left and right. In addition, although the distance that can be seen without exercise depends on the visual acuity of the worker, Σ is stored in the example of FIG. 4 as a default value (a value used when there is no clear input).
【0058】次に動作算出部11の動作について図6の
処理の流れに沿って、説明する。入力部1より入力され
た作業者の位置が(X1 ,Y1 ,Z1 )、身長はLcm、
椅子の高さがMcmとする。Lcmの身長の人が座って仕事
をする場合の座高は身長のk%、座った姿勢に対する目
の位置がe%(Morganのデータブックによればkとして
は52程度の値、eとしては87程度の値)である。両
眼の視差はdcm(dは約8程度)とする。椅子の高さが
Mcmであるので、目のy座標の位置は、 Ye =Y1 +M+keL/10000 となる。左右両目のx座標の位置は(x軸に対して平行
に位置していると仮定して)、 Xe =X1 ±(d/2) となる。z座標は Ze =Z1 である。Next, the operation of the operation calculating section 11 will be described with reference to the flow of processing in FIG. The position of the worker input from the input unit 1 is (X 1 , Y 1 , Z 1 ), the height is Lcm,
The height of the chair is Mcm. When a person with a height of Lcm is sitting and working, the sitting height is k% of the height and the eye position relative to the sitting posture is e% (According to Morgan's data book, k is a value of about 52, and e is 87%. Value of degree). The parallax of both eyes is dcm (d is about 8). Since the height of the chair is Mcm, the position of the eyes of the y-coordinate becomes Y e = Y 1 + M + keL / 10000. The position of the x coordinate of the left and right eyes (assuming that they are located parallel to the x axis) is as follows: X e = X 1 ± (d / 2). z coordinates are Z e = Z 1.
【0059】図6を参照するに、動作算出部4はステッ
プS1で作業手順記憶部3の次の注視点を読みとる。図
3の例では第1の注視点はモニタAである。モニタAの
中心座標を作業環境記憶部5より読みだし(ステップS
3)、これに対して、ステップS5で現在の視点位置と
の距離と角度を算出する。Referring to FIG. 6, the motion calculation unit 4 reads the next point of interest in the work procedure storage unit 3 in step S1. In the example of FIG. 3, the first point of interest is the monitor A. The center coordinates of the monitor A are read from the work environment storage unit 5 (step S
3) On the other hand, a distance and an angle to the current viewpoint position are calculated in step S5.
【0060】距離Lは図2の例により、The distance L is calculated according to the example shown in FIG.
【0061】[0061]
【数1】 x軸まわりの角度λは sinλ=(y0 −Ye )/L y軸まわりの角度θは sinθ=(x0 −Xe )/L となる(図20参照)。(Equation 1) The angle λ about the x axis is sin λ = (y 0 −Y e ) / L The angle θ about the y axis is sin θ = (x 0 −X e ) / L (see FIG. 20).
【0062】次にステップS7に進み、目、顔など人間
各部の左右・上下限界回転角度を動作限界記憶部9から
読み出す。Next, the process proceeds to step S7, in which the left / right / up / down limit rotation angles of various parts of the human body such as eyes and face are read from the operation limit storage unit 9.
【0063】ステップS9ではθとλが動作限界記憶部
9に記憶されている値、つまり図4の目に関する限界角
度より小さいか否かを判定する。小さければ、視野内に
あるので、回転や移動などの動作は行わずに、目の動き
だけで作業対象をみることができる。小さくなければ、
視野内にないので、まず目の次の部分(図4の例では首
になる)の回転で注視点が視野に入るかを判定する。In step S9, it is determined whether or not θ and λ are smaller than the values stored in the operation limit storage unit 9, that is, the limit angles for the eyes in FIG. If it is small, it is within the field of view, so that the operation target can be seen only by the movement of the eyes without performing operations such as rotation and movement. If not small,
Since it is not in the field of view, it is first determined whether or not the gazing point enters the field of view by rotation of the next part of the eye (the neck in the example of FIG. 4).
【0064】視野に入れば、その部位の回転を行う。入
らなければ、ステップS11で中腰等による限界移動距
離を動作限界記憶部から読出し、その部位の移動を行う
(ステップS13)。首の場合には限界距離が0なの
で、さらに次の部位の回転(図4の例では腰)の回転で
視野に入るかを順次調べる(ステップS11,S13,
S15)。このようにして注視点が視野内に入るまで、
図4の部位を順に判定していく。その場で立っただけで
は視野内に入らなければ、さらに歩行する。歩行の場合
には、作業環境内での移動経路をあらかじめ、決めてお
くことにより、対処する。あるいは作業環境内の物体に
ぶつからないように後述の干渉判定により、移動経路を
算出することで対処する。When it enters the field of view, the part is rotated. If not, in step S11, the limit movement distance due to the waist and the like is read from the operation limit storage unit, and the part is moved (step S13). In the case of the neck, since the limit distance is 0, it is sequentially examined whether or not the rotation of the next part (the waist in the example of FIG. 4) enters the field of view (steps S11, S13, S13).
S15). In this way, until the point of interest is in view,
The parts in FIG. 4 are sequentially determined. If you cannot stand within the field of view just by standing on the spot, walk further. In the case of walking, it is dealt with by previously determining a moving route in the work environment. Alternatively, a measure is taken to avoid collision with an object in the work environment by calculating a movement route by interference determination described later.
【0065】ステップS17では動作により、作業者の
視点が変化しているので、視点の再計算を行う。以降、
再計算された視点位置に対して、視野に入っているか否
かの判定を行うことはいうまでもない。In step S17, since the viewpoint of the operator has changed due to the operation, the viewpoint is recalculated. Or later,
It is needless to say that it is determined whether or not the recalculated viewpoint position is in the visual field.
【0066】ステップS19では、視野の表示を提示部
15に情報管理部1を通じて、指示する。In step S 19, the display of the visual field is instructed to the presentation unit 15 through the information management unit 1.
【0067】視野算出部13では、図7に示すような処
理の流れに沿って、視野の提示を行う。まず、ステップ
S21では視点位置座標を読みだし、ステップS23で
は注視点(今の場合は(x0 ,y0 ,z0 )を読みだ
し、ステップS25では視点位置座標を原点として視野
コーンを提示する。視野コーンの限界角度は動作限界記
憶部9に記憶されている目の限界角度になっている(図
8参照)。The visual field calculation unit 13 presents a visual field according to the flow of processing as shown in FIG. First, in step S21, the viewpoint position coordinates are read, in step S23, the gazing point (in this case, (x 0 , y 0 , z 0 ) is read, and in step S25, the view cone is presented with the viewpoint position coordinates as the origin. The limit angle of the visual field cone is the limit angle of the eye stored in the operation limit storage unit 9 (see FIG. 8).
【0068】この視野コーンを作業環境の提示にあわせ
て提示部15で提示すると、例えば、図9のようにな
る。図9はある作業を完了するまでの作業者の視野をす
べて提示した例になっている。When this viewing cone is presented by the presentation unit 15 in accordance with the presentation of the working environment, for example, the result is as shown in FIG. FIG. 9 shows an example in which all the fields of view of the worker until completion of a certain work are presented.
【0069】図9の視野コーン(作業者の視点から物体
に対して伸びている円錐をここではこう呼ぶ)は図8に
示されているような人間が頭を動かさずに、かつ特定情
報を雑音情報より瞬時に抽出できる有効視野の角度(左
右約15度、下約12度、上約8度)になるように形成
されている。図9の例では左右約15度の有効視野角を
再現しているが、上下方向には左右ほどの有効視野がな
いので、これを考慮にいれて上下に偏平した視野コーン
により、作業者の正確な有効視野を提示することも可能
である。The visual field cone shown in FIG. 9 (a cone extending from an operator's viewpoint to an object is referred to as a cone here) is such that a human does not move his head as shown in FIG. It is formed so that the effective visual field angle (about 15 degrees left and right, about 12 degrees below and about 8 degrees above) can be instantaneously extracted from the noise information. In the example of FIG. 9, an effective viewing angle of about 15 degrees in the left and right direction is reproduced. It is also possible to present an accurate effective field of view.
【0070】ただし、実際に人間の目には、情報の識別
はできないが存在は判定できる誘導視野(左右約50
度、下約45度、上約40度)の範囲がある。この誘導
視野は大スクリーンなどの臨場感を受ける範囲である。
さらに急激な運動があると検出できる補助視野は左右1
00度以上、垂直で85度以上にも及ぶ。誘導視野は焦
点を結ばない画像にして、補助視野はさらに焦点がぼや
け、さらに色のない画像にして、図9の有効視野コーン
の周囲に誘導視野コーンや補助視野コーンを形成して、
色別に表示することも可能である。誘導視野コーンによ
り、臨場感ある表示するための情報が正しく作業者に見
えているかをチェックすることができる。さらに補助視
野コーンによれば、警報装置の点滅などが、作業者の補
助視野内にあるかどうかなどをチェックすることができ
る。However, the visual field (approximately 50 to the left and right) that the human eye cannot actually identify the information but can determine the presence.
Degrees, about 45 degrees below and about 40 degrees above). This guided visual field is a range where a sense of realism such as a large screen is received.
The auxiliary visual field that can be detected when there is more rapid movement is 1 left and right
It extends over 00 degrees and over 85 degrees vertically. The guided visual field is an out-of-focus image, the auxiliary visual field is further defocused, and the image is colorless. The guided visual field cone and the auxiliary visual field cone are formed around the effective visual field cone in FIG.
It is also possible to display by color. The guided visual field cone makes it possible to check whether or not the information for realistic display is correctly seen by the operator. Further, according to the auxiliary visual field cone, it is possible to check whether or not the blinking of the alarm device is in the auxiliary visual field of the operator.
【0071】図10は、立場の異なる作業者たちがある
時点で何をみているかを比較できるように提示している
例である。FIG. 10 is an example in which workers in different positions are presented so that they can compare what they are looking at at a certain point in time.
【0072】提示方法は図9と図10に限定されるもの
でなく、2人の作業者の視野だけをトレースしたり、1
人の作業者の視野をトレースしていき、適宜他の作業者
の視野も参考提示したりすることも可能である。The presentation method is not limited to those shown in FIGS. 9 and 10, but only traces the visual fields of two workers,
It is also possible to trace the field of view of a human worker and appropriately present the field of view of another worker.
【0073】また、入力部1より種々の身体計測値や、
椅子や机の高さなどを異ならせたりして、身長や什器な
どの違いによる視野の違いを簡単に知ることができる。Further, various body measurement values,
By changing the height of chairs and desks, etc., it is easy to know the difference in the field of view due to differences in height and fixtures.
【0074】本実施例では身体計測値を入力部1より指
定しているが、例えばMorganのデータブックにあるよう
な身体計測値(例えば、5パーセンタイルから95パー
センタイルの値)を、あらかじめ入力して作業環境記憶
部2に記憶しておき、ほとんど自動的に種々の身体計測
値に対する動作を算出することも可能である。In the present embodiment, the body measurement value is specified from the input unit 1. However, for example, a body measurement value (for example, a value from the 5th percentile to the 95th percentile) such as that in Morgan's data book is input in advance. It is also possible to memorize in the working environment storage unit 2 and calculate the operation for various body measurement values almost automatically.
【0075】図6の処理では中心点のみが視野に入って
いるかを判定しているが、必ずしもこれに限定されるも
のではない。例えば、モニタ面の面全体が視野に入って
いなければならない場合には、図2の中心座標の代わり
に、見るべき面の頂点座標を記憶することにより対処で
きる。また、患者さんの全体像が視野に入っていなけれ
ばならない場合には図2のバウンディング・ボックスの
頂点座標に対して判定を行うことにより、対処できる。
これらの種別(見るべき対象が物体の中心点だけか、面
か、全体か)をするフラグを別途記憶することにより、
対象ごとに見るべきかを特定できる。In the process of FIG. 6, it is determined whether only the center point is in the field of view, but the present invention is not necessarily limited to this. For example, when the entire surface of the monitor surface must be in the field of view, it can be dealt with by storing the vertex coordinates of the surface to be viewed instead of the center coordinates of FIG. Also, when the whole image of the patient must be in the field of view, it can be dealt with by making a determination on the vertex coordinates of the bounding box in FIG.
By separately storing flags indicating these types (whether the object to be viewed is only the center point of the object, the surface, or the whole),
You can specify what to look at for each object.
【0076】(第2の実施例)次に、本発明の第2の実
施例に係る作業境環評価装置について説明する。(Second Embodiment) Next, a working environment evaluation apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described.
【0077】図11は、本実施例の作業境環評価装置の
概略の構成を示したブロック図である。この作業環境評
価装置は、情報管理部1に入力部3が接続され、この入
力部3を介して入力された作業環境及び作業手順等の条
件が、情報管理部1に接続される、作業環境記憶部5と
作業手順記憶部7にそれぞれ記憶される。また、情報管
理部1には動作算出部11を介して動作限界記憶部9、
干渉判定部17及び動作計数部21が接続され、この干
渉判定部17には干渉計数部19が接続される。さらに
情報管理部1には視野算出部13及び提示部15も接続
される。FIG. 11 is a block diagram showing a schematic configuration of the working environment evaluation apparatus of this embodiment. In this work environment evaluation device, an input unit 3 is connected to an information management unit 1, and conditions such as a work environment and a work procedure input through the input unit 3 are connected to the information management unit 1. They are stored in the storage unit 5 and the work procedure storage unit 7, respectively. The information management unit 1 also has an operation limit storage unit 9 via an operation calculation unit 11,
The interference determining unit 17 and the operation counting unit 21 are connected, and the interference determining unit 17 is connected to an interference counting unit 19. Further, the information management unit 1 is also connected to a visual field calculation unit 13 and a presentation unit 15.
【0078】以下、それぞれを作用と共に説明する。ま
ず、干渉判定部17は視野内に物体があって、作業対象
を見るのに邪魔になっていないかを判定する。干渉計数
部19は邪魔になった物体ごとにその回数をカウントす
る。動作計数部21は動作算出部11が算出した動作を
カウントする。図11の構成では、画面の一部に作業者
に見えている視野を提示する手段がない構成になってい
るが、これを付加することも可能である。Hereinafter, each of them will be described together with the operation. First, the interference determination unit 17 determines whether there is an object in the field of view and does not hinder the view of the work target. The interference counting unit 19 counts the number of times for each obstructed object. The operation counting unit 21 counts the operations calculated by the operation calculation unit 11. Although the configuration of FIG. 11 has a configuration in which there is no means for presenting the visual field visible to the operator on a part of the screen, it is also possible to add this.
【0079】動作算出部11での処理の流れも一部、図
12のように変わる。具体的には回転動作を行うことが
決定されると、どの部位でのどのような回転動作である
かをステップS31で検出し、動作計数部21がステッ
プS33でカウントする。同様に移動動作に関しても、
どの部位の動作であるかをステップS35で検出し、動
作計数部”1がステップS37でカウントする。さらに
視野内に注視点が入ったとき、このときステップS39
で干渉判定部17が視野内に邪魔になっている物体がな
いかをチェックする。このとき、干渉チェックを高速化
するため、視野コーンと物体のバウンディング・ボック
ス(作業環境記憶部5に記憶されている)との干渉を判
定する。A part of the flow of the processing in the operation calculating section 11 also changes as shown in FIG. Specifically, when it is determined that the rotation operation is to be performed, what kind of rotation operation is performed in which part is detected in step S31, and the operation counting unit 21 counts in step S33. Similarly, regarding the movement operation,
Which part of the motion is detected in step S35, and the motion counting unit "1" counts in step S37. Further, when the point of interest is in the field of view, at this time step S39
Then, the interference determination unit 17 checks whether there is any object in the field of view. At this time, in order to speed up the interference check, the interference between the visual field cone and the bounding box of the object (stored in the work environment storage unit 5) is determined.
【0080】干渉する物体がある時には、ステップS4
1で、その物体の色をかえて、どの物体が邪魔になって
いるかをわかるようにするとともに、物体ごとに邪魔に
なった回数を干渉計数部19がステップS43でカウン
トとする。When there is an interfering object, step S4
In step 1, the color of the object is changed so that it is possible to know which object is in the way, and the number of times the object is obstructed is counted by the interference counting unit 19 in step S43.
【0081】これらの動作計数部21と干渉計数部19
との計数結果を例えば図13のように作業環境に重ねて
棒グラフなどで、表示することによりどの物体が邪魔に
なって、動作が増えているかを一目で見ることができ
る。図13のように作業にどの物体が邪魔になっている
かが、一目でわかるように提示すると、ステップS45
で配置の代替案を検討するときに、邪魔になっている物
体の位置を変更すればよいことがわかるので、容易に代
替案を作成できる。The operation counting section 21 and the interference counting section 19
For example, by superimposing the counting result on the work environment as shown in FIG. 13 in a bar graph or the like as shown in FIG. 13, it is possible to see at a glance which objects are in the way and the number of operations is increasing. As shown in FIG. 13, which objects are obstructing the work can be seen at a glance.
When examining an alternative in the arrangement, it is understood that the position of the obstructing object should be changed, so that the alternative can be easily created.
【0082】邪魔になっている物体の位置や形状などを
変化させたり、手順を変更した場合などの代替案を、種
々の身体計測値の作業者に対して、図13のような表示
にすることにより、技術に関する知識がなくても、容易
に代替案の善し悪しを判断することができる。FIG. 13 shows alternatives such as changing the position or shape of an obstructing object, changing the procedure, etc., for the operator of various body measurement values. Thus, it is possible to easily judge whether the alternative is good or not without any technical knowledge.
【0083】統計値の提示は図13のような表示に限定
されるものではない。計数値だけ、作業環境とは別に提
示することも可能である。ただし、図13のように作業
環境に重ねて提示すると、入力部1より、直接、邪魔に
なっている物体を指示して、位置を変更したりすること
ができるので、操作が非常に容易になる。The presentation of the statistics is not limited to the display as shown in FIG. Only the count value can be presented separately from the work environment. However, as shown in FIG. 13, if the object is presented over the work environment, the input unit 1 can directly indicate the obstructing object and change the position, so that the operation is very easy. Become.
【0084】(第3の実施例)次に、本発明の第3の実
施例に係る作業境環評価装置について説明する。(Third Embodiment) Next, a working environment evaluation apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described.
【0085】図14は、本実施例の作業境環評価装置の
概略の構成を示したブロック図である。FIG. 14 is a block diagram showing a schematic configuration of the working environment evaluation apparatus of this embodiment.
【0086】作業者が動作算出部23で算出された動作
に沿って、動的に動く様子を提示するための動作提示部
23が第1の実施例に付加されている。勿論、第1の実
施例や、第2の実施例に動作提示部23が付加された構
成も可能である。A motion presentation unit 23 for presenting a state in which a worker dynamically moves in accordance with the motion calculated by the motion calculation unit 23 is added to the first embodiment. Of course, a configuration in which the operation presentation unit 23 is added to the first embodiment or the second embodiment is also possible.
【0087】第1の実施例では、作業者は動かず、結果
の視野だけが提示されていた。また第2の実施例では、
作業者は動作せず、動作した結果の統計値のみが提示さ
れていた。これに対し、第3の実施例では、実際に作業
者が動作するので、作業手順に従って、作業者の動線を
トレースすることができる。つまり、第1の動作から、
第2の動作に移る過程での不具合の発見など、手順間の
推移にともなう分析を行うことができるのである。In the first embodiment, the operator does not move, and only the visual field of the result is presented. In the second embodiment,
The worker did not move, and only the statistics of the result of the movement were presented. On the other hand, in the third embodiment, since the worker actually operates, the flow line of the worker can be traced according to the work procedure. That is, from the first operation,
It is possible to perform analysis according to transition between procedures, such as finding a defect in the process of moving to the second operation.
【0088】動作提示部23は動作算出部11より、算
出した各部位の回転角度と移動距離を情報管理部1を通
して受けとる。動作提示部23は、受け取った値に従っ
て、人体の各部の補間を行って、動画として例えば図1
5乃至図19に示すように提示する。The motion presentation unit 23 receives the calculated rotation angle and moving distance of each part from the motion calculation unit 11 through the information management unit 1. The motion presentation unit 23 performs interpolation of each part of the human body according to the received value, and generates a moving image as shown in FIG.
5 to 19 are presented.
【0089】すなわち、図15に示す所定の状態から、
図16に示す位置に注視点が設定されると、目の動きだ
けでは視野に十分に入らないことが分かり、図17に示
すように身体を捻り注視点の方に身体を向けて、当該注
視点を見るようにする。また、図18に示すように、反
対側に注視点が設定されると、現在の身体の向きでは視
野に入らないので、図19に示すように身体を元の位置
に戻し注視点の方に身体を向けて、当該注視点を見るよ
うにする。これらの動作が図9及び図13上で行われる
ことにより、より視覚的な判断が容易になる。That is, from the predetermined state shown in FIG.
When the gazing point is set at the position shown in FIG. 16, it is understood that the eye movement alone does not sufficiently enter the visual field, and the body is twisted as shown in FIG. Look at the viewpoint. Also, as shown in FIG. 18, if the gazing point is set on the opposite side, the body does not enter the field of view with the current body orientation, so the body is returned to the original position as shown in FIG. Turn your body and look at the point of interest. By performing these operations on FIG. 9 and FIG. 13, visual judgment becomes easier.
【0090】また、以上の実施例では作業環境記憶部5
に記憶する物体は実際に環境内に存在するものであった
が、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、
モニタをメニューやウインドウなどの単位に分割して、
その単位に作業環境記憶部5に位置を記憶する。それと
ともに、作業手順記憶部7でもその単位に手順を記憶す
れば、コンピュータに向かって行う作業をさらに詳細に
動作分析を行うことができる。In the above embodiment, the work environment storage unit 5
Although the object stored in the memory actually exists in the environment, the object is not necessarily limited to this. For example,
Divide the monitor into units such as menus and windows,
The position is stored in the work environment storage unit 5 in the unit. At the same time, if the work procedure storage unit 7 also stores the procedure in that unit, the work performed toward the computer can be analyzed in more detail.
【0091】また、作業を実施するのに必要な視点から
の距離を作業手順記憶部7に記憶することにより、その
距離以下になるまで、作業者が歩行などにより移動する
ように動作算出部11が計算する事ができる。また歩行
の際に邪魔になる物体に関して、干渉判定部11が判定
し、干渉計数部19が計数して、図13にあわせて表示
する事も可能である。By storing the distance from the viewpoint necessary for performing the work in the work procedure storage section 7, the movement calculating section 11 can move the worker by walking or the like until the distance becomes equal to or less than the distance. Can be calculated. It is also possible for the interference determination unit 11 to determine an object that becomes a hindrance when walking, to count by the interference counting unit 19, and to display it according to FIG.
【0092】また、作業手順記憶部7に手や足などの動
作対象を合わせて記憶し、動作限界記憶部9に手や足の
各関節の回転や移動に関する限界値を記憶することによ
り、視野だけでなく、実際の操作動作についても動作を
算出・計数する事ができる。Also, the work procedure storage unit 7 stores an object to be operated such as a hand or a foot, and the operation limit storage unit 9 stores a limit value related to rotation or movement of each joint of the hand or the foot. In addition, the operation can be calculated and counted for the actual operation.
【0093】上述してきたように、上記各実施例によれ
ば、作業環境を構成する物体の3次元形状と位置を、お
よび作業者の位置と身長などの身体計測値を持つことに
より、手順入力手段より入力された手順に従って、作業
者の動作を求め、作業者の身体計測値を変化させた場
合、作業環境内の物体の配置を変更した場合、作業手順
を変更させた場合、それぞれに対して動作を計数するこ
とにより、種々の代替案の優劣を比較できる。As described above, according to each of the above embodiments, the procedure input is performed by having the three-dimensional shape and position of the object constituting the work environment and the body position and height of the worker. According to the procedure input from the means, the movement of the worker is obtained, the body measurement value of the worker is changed, the arrangement of the object in the work environment is changed, and the work procedure is changed. By counting operations, the advantages and disadvantages of various alternatives can be compared.
【0094】また、作業手順に従って作業している作業
者の視野を算出し、立場の異なる作業者(技師と医師、
患者、あるいは監視員と監視員長、見学者)の視野、身
体計測値の異なる作業者の視野を、全体の作業環境と対
比させて、その問題点を容易に把握できる。Further, the field of view of the worker who is working according to the work procedure is calculated, and the workers (technical staff, doctor,
The problem can be easily grasped by comparing the visual field of the patient or the observer and the observer's chief, the observer) and the visual field of the worker with different physical measurement values with the overall work environment.
【0095】もし、作業者の視野を遮る物体を判定し、
どの物体が作業手順、身体計測値に対して、どのくらい
遮っているかを計数し、作業者の身体計測値を変化させ
た場合、作業環境内の物体の配置を変更した場合、作業
手順を変更させた場合、それぞれに対して、どの物体が
作業環境を悪化させているかを一目で比較することがで
きる。If an object that blocks the field of view of the worker is determined,
Count which objects obstruct the work procedure and body measurements and how much, change the worker's body measurements, change the arrangement of objects in the work environment, and change the work procedure. In this case, it is possible to compare at a glance which object deteriorates the working environment.
【0096】また、作業者に動作を付けて提示できるの
で、作業状態をより現実感をもって比較・評価できるだ
けでなく、作業手順の流れの不具合も容易にチェックで
きる。Further, since it is possible to present the worker with an action, it is possible not only to compare and evaluate the work state with a more realistic feeling, but also to easily check the trouble in the flow of the work procedure.
【0097】(第4の実施例)次に、本発明の第4の実
施例に係る作業境環評価装置について説明する。(Fourth Embodiment) Next, a working environment evaluation apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will be described.
【0098】図21は、本実施例の作業環境評価装置の
概略構成を示すブロック図である。図21に示すよう
に、本実施例の作業環境評価装置は、入力部31、作業
環境記憶部32、仮想被験者記憶部33、可到達範囲記
憶部34、包含判定部35、描画部36、出力部37お
よび情報管理部38を備えている。FIG. 21 is a block diagram showing a schematic configuration of the working environment evaluation apparatus of this embodiment. As shown in FIG. 21, the work environment evaluation device of the present embodiment includes an input unit 31, a work environment storage unit 32, a virtual subject storage unit 33, an reachable range storage unit 34, an inclusion determination unit 35, a drawing unit 36, an output unit A unit 37 and an information management unit 38 are provided.
【0099】入力部31は、作業環境を構成する机、椅
子、コンピュータ・モニタなどの物体を3次元CADな
どを使い作成された3次元形状を所定のフォーマット
(例えば、業界標準のdfx ファイル・フォーマット)
に従って記述したファイルなどを読み込んだり、読み込
んだ物体を3次元空間のどこに配置するかを指定したり
するための、例えばキーボードやマウスなどのポインテ
ィング・デバイスや、あるいはフロッピーディスクドラ
イバなどからなる外部記憶媒体読みとり装置や、あるい
はイーサネット・ケーブルなどの外部のネットワークと
のコネクタなどからなる。[0099] The input unit 31, a desk constituting the working environment, a chair, a computer monitor, etc. objects used with a three-dimensional CAD creating three-dimensional shape a predetermined format (e.g., industry-standard df x file format)
An external storage medium, such as a pointing device such as a keyboard or a mouse, or a floppy disk driver for reading a file or the like described in accordance with the above or specifying where to place the read object in a three-dimensional space. It consists of a reading device or a connector to an external network such as an Ethernet cable.
【0100】作業環境記憶部32は、前記入力部31よ
り入力された3次元形状とその位置を、例えば図22の
ような形式で記憶する。同じく、仮想被験者記憶部33
は、前記入力部31より入力された仮想被験者の3次元
形状や位置などを記憶する。また、可到達範囲記憶部3
4は、仮想被験者の部位毎の可到達範囲などを、例えば
図23のような形式で記憶する。The work environment storage unit 32 stores the three-dimensional shape and its position input from the input unit 31, for example, in a format as shown in FIG. Similarly, the virtual subject storage unit 33
Stores the three-dimensional shape and position of the virtual subject input from the input unit 31. The reachable range storage unit 3
4 stores, for example, the reachable range of each part of the virtual subject in a format as shown in FIG.
【0101】包含判定部35は、前記入力部31より指
示された操作対象の物体が前記可到達範囲記憶部34に
記憶された可動範囲に包含されているかを判定する。The inclusion determining section 35 determines whether or not the operation target object specified by the input section 31 is included in the movable range stored in the reachable range storage section 34.
【0102】描画部36は、前記作業環境記憶部32に
記憶された作業環境と、この作業環境内で動作する、前
記仮想被験者記憶部33に記憶された仮想被験者と、前
記可到達範囲記憶部34に記憶された可動範囲を仮想被
験者ごとに見えるような形式に変換する。The drawing unit 36 includes a work environment stored in the work environment storage unit 32, a virtual subject stored in the virtual subject storage unit 33 operating in the work environment, and the reachable range storage unit. The movable range stored in 34 is converted into a format that can be seen for each virtual subject.
【0103】出力部37は、前記描画部36の描画結果
を表示するための、例えばCRTなどからなる。The output unit 37 comprises, for example, a CRT for displaying the drawing result of the drawing unit 36.
【0104】情報管理部38は、入力部31、作業環境
記憶部32、仮想被験者記憶部33、可到達範囲記憶部
34、包含判定部35および描画部36の間のデータや
指示のやり取りを管理するためのものである。The information management unit 38 manages exchange of data and instructions among the input unit 31, the work environment storage unit 32, the virtual subject storage unit 33, the reachable range storage unit 34, the inclusion determination unit 35, and the drawing unit 36. It is for doing.
【0105】図22は、作業環境記憶部32の記憶形式
の一例である。物体毎にその中心座標と、干渉チェック
などのときに使用するバウンディングボックス(物体の
外接直方体)の頂点座標と、3次元形状データが実際の
格納されている記憶領域へのポインタが格納されてい
る。FIG. 22 shows an example of the storage format of the work environment storage section 32. The center coordinates of each object, the vertex coordinates of a bounding box (circumscribed cuboid of the object) used for interference check, and the like, and a pointer to a storage area where the three-dimensional shape data is actually stored are stored. .
【0106】図23は、可到達範囲記憶部34に記憶さ
れている可到達範囲の記憶形式の一例である。腕の到達
可能な範囲はMorgan, C.T., Cool, J.S., Hacpanis,
A., and Jund, M.W.の「人間工学データブックー機器設
計の人間工学指針」(コロナ社刊)に出ているように直
接その長さを用いる形式もある。しかし、この方法では
仮想被験者の身体条件が変更になったときに、スムーズ
に対応するのが難しい。そこで、図23にあるように
「人間工学データブック」に記載されているデータを参
考に割り出した関節での角度を使用する。腕が到達可能
な範囲は肩関節を中心とした回転角度になる。この値は
「人間工学ハンドブック」にあるように、姿勢(立位か
座位など)によって異なる。それぞれの姿勢に対して、
図24に示すように、身体の正面を中心に回転可能な角
度を「人間工学ハンドブック」より割り出し、記憶して
いる。例えば、腕の可到達可能範囲は肩を頂点とし腕の
長さを径とした図23に記憶されている角度の円錐形に
なる。同様に手の可到達範囲は、手首を頂点として、手
の長さを径とした図23に記憶されている角度の円錐形
になる。なお、実際は、回転方向によって回転可能な角
度が異なっているので、可到達範囲を示す円錐形は歪ん
だ形になる。以下、円錐形といった場合、歪んだ円錐形
も含むものとする。FIG. 23 shows an example of a storage format of the reachable range stored in the reachable range storage unit 34. The reachable range of the arm is Morgan, CT, Cool, JS, Hacpanis,
There is also a format that uses the length directly, as described in A., and Jund, MW, "Ergonomics Data Book-Ergonomics Guidelines for Device Design" (Corona). However, with this method, it is difficult to respond smoothly when the physical condition of the virtual subject changes. Therefore, as shown in FIG. 23, the angle at the joint determined using the data described in the “ergonomic data book” as a reference is used. The range that the arm can reach is the rotation angle around the shoulder joint. This value depends on the posture (standing or sitting), as described in the Ergonomics Handbook. For each posture,
As shown in FIG. 24, an angle rotatable around the front of the body is determined from the “Ergonomics Handbook” and stored. For example, the reachable range of the arm is a cone of the angle stored in FIG. 23 with the shoulder at the top and the arm length as the diameter. Similarly, the reachable range of the hand is a cone having the wrist as the apex and the angle stored in FIG. 23 with the length of the hand as the diameter. Actually, since the rotatable angle differs depending on the rotation direction, the conical shape indicating the reachable range has a distorted shape. Hereinafter, a conical shape includes a distorted conical shape.
【0107】描画部36は、図23のような形式で可到
達範囲記憶部34に記憶された可到達範囲を、例えば作
業環境と仮想被験者の位置関係の視覚化に影響を与えな
いように、アルファブレンディングなどの機能を用い
て、例えば図25(a)のような肩を頂点とし、腕と手
の長さを合わせた径を持つ円錐形(精密に表示すれば歪
んだ円錐形)を半透明で表示する。あるいは図25
(b)のように、肩を頂点とし、腕の長さを径とした円
錐形と、その先の手の部分の円錐形とを別々に表示する
方法もある。またその他にも種々の方法が考えられ、例
えば腕を上腕と下腕にわけて、肩を頂点とし、上腕の長
さを径とする円錐形と、肘を頂点とし下腕の長さを径と
する円錐形と、手首を頂点とし手の長座を径とする円錐
形の3つに分けた表示や、あるいは肩と肘を頂点とする
2つの円錐形に分けた表示も可能である。The drawing unit 36 converts the reachable range stored in the reachable range storage unit 34 in a format as shown in FIG. 23 so as not to affect the visualization of the positional relationship between the work environment and the virtual subject, for example. Using a function such as alpha blending, a cone having a shoulder as shown in FIG. 25 (a) as a vertex and having a diameter corresponding to the length of an arm and a hand (a distorted cone when accurately displayed) is cut in half. Display transparent. Or FIG.
As shown in (b), there is also a method of separately displaying a conical shape having a shoulder as a vertex and the length of an arm as a diameter, and a conical shape of a hand portion ahead. In addition, various other methods are conceivable.For example, the arm is divided into an upper arm and a lower arm, and a shoulder is used as a vertex, and a conical shape whose diameter is the upper arm, and an elbow is a vertex and the length of the lower arm is used as a diameter. And a conical shape with the wrist as the apex and the long seat of the hand as the diameter, or two cones with the shoulder and the elbow as vertices are also possible.
【0108】次に、本実施例の動作例について、図26
の処理の流れ図にもとづいて説明する。なお、図26の
ステップS67で行う包含判定部の処理手順の具体例を
図28に示す。Next, an operation example of this embodiment will be described with reference to FIG.
The process will be described with reference to the flowchart of FIG. FIG. 28 shows a specific example of the processing procedure of the inclusion determination unit performed in step S67 of FIG.
【0109】まず、入力部31より、どの物体を操作す
べきか、また、その物体に到達可能か否かを判定するか
どうかについて指定する(ステップS61)。図25の
ように出力部37上に表示されている物体を直接指示す
る形式、あるいは現在の作業環境内に存在する物体のリ
ストから該当物体を選択する形式など種々の指示形式が
可能である。今、入力パネルが操作対象として、指示さ
れたとする。入力パネルの中心座標は、作業環境記憶部
32に記憶された値から(図22参照)、(x2 ,y2
,z2 )であることなどがわかる。First, the input unit 31 specifies which object is to be operated and whether to determine whether the object can be reached or not (step S61). Various instruction formats are possible, such as a format for directly instructing an object displayed on the output unit 37 as shown in FIG. 25, or a format for selecting a relevant object from a list of objects existing in the current work environment. Now, it is assumed that the input panel is instructed as an operation target. The center coordinates of the input panel are calculated from the values stored in the work environment storage unit 32 (see FIG. 22), (x2, y2
, Z2).
【0110】次に、仮想被験者の位置、向き、姿勢、身
体条件を、入力部31より指示する(ステップS6
3)。位置の指示方法は、出力部37上を直接指示する
形式、あるいは座標値を数字で直接指示する形式などが
可能である。特別に指示されない場合は、現在の位置を
踏襲しても良いし、あるいはデフォルトの座標位置を初
期条件とすることも可能である。ここでは、位置座標は
p=(px ,py ,pz )が指示されたものとする。身
体の向きも同様に直接指示、あるいは出力部37上での
指示が可能であり、現在の向きを踏襲、あるいはデフォ
ルトを初期条件とすることができる。ここでは、法線ベ
クトル(単位ベクトル)n=(nx ,ny 、nz )が指
示されたとする。Next, the position, orientation, posture, and physical condition of the virtual subject are instructed from the input unit 31 (step S6).
3). The position can be indicated by a method of directly indicating on the output unit 37 or a method of directly indicating a coordinate value by a numeral. If no special instruction is given, the current position may be followed, or a default coordinate position may be used as an initial condition. Here, it is assumed that p = (px, py, pz) is designated as the position coordinates. Similarly, the direction of the body can be directly instructed or can be instructed on the output unit 37, and the current direction can be followed or the default can be set as the initial condition. Here, it is assumed that a normal vector (unit vector) n = (nx, ny, nz) is specified.
【0111】姿勢は、特別に指示されなければ、出力部
37上に表示されている現在の姿勢を踏襲しても良い
し、あるいは立位を初期条件とするようにしておくこと
も可能である。ここでは、仮に立位が指示されたとす
る。身体条件も同様に、特別に指示されなければ、現在
の身体条件を踏襲しても良いし、あるいは標準の身体条
件を初期条件とするようにしておくことができる。この
場合、身長Lcmが指定されたとする。仮想被験者記憶
部32には、「人間工学データブック」の値をもとに、 などが記憶されている。If the posture is not specified, the current posture displayed on the output unit 37 may be followed, or the standing position may be set as the initial condition. . Here, it is assumed that the standing position is instructed. Similarly, the physical condition may be the same as the current physical condition unless otherwise specified, or the standard physical condition may be set as the initial condition. In this case, it is assumed that the height Lcm is specified. In the virtual subject storage unit 32, based on the value of the “ergonomic data book”, Are stored.
【0112】これらの値をもとに、仮想被験者記憶部3
3から仮想被験者の形状データを読みだし、仮想被験者
を生成するとともに、仮想被験者の肩の位置など主要部
位の位置を情報管理部38は算出する。Based on these values, the virtual subject storage unit 3
The information management unit 38 reads the shape data of the virtual subject from Step 3 and generates a virtual subject, and calculates the position of a main part such as the shoulder position of the virtual subject.
【0113】例えば、肩と同じ高さにある首の位置座標
は、立位であり、中心位置より肩の高さL・su 分だけ
y軸方向に高くなるので、(px ,py +L・su 、p
z )となる。右肩の位置は、これから、法線ベクトルn
と垂直方向に肩幅の半分だけずれた位置になるので、q
=(px −L・hw /2・nz 、py +L・su +L・
hw /2・ny 、pz +L・hw /2・nx )となる。
同様に左肩などの位置も求めることができる。生成され
た仮想被験者データは、描画部36に送られ、出力部3
7上に表示される。For example, the position coordinates of the neck at the same height as the shoulder are standing, and are higher than the center position by the shoulder height L · su in the y-axis direction, so that (px, py + L · su) , P
z). The position of the right shoulder is now the normal vector n
Is shifted vertically by half the shoulder width, so q
= (Px-L.hw / 2.nz, py + L.su + L.
hw / 2 · ny, pz + L · hw / 2 · nx).
Similarly, the position of the left shoulder and the like can be obtained. The generated virtual subject data is sent to the drawing unit 36 and output to the output unit 3.
7 is displayed.
【0114】次に、ステップS65では、生成された仮
想被験者の肩関節の位置をもとに、可到達範囲を算出す
る。例えば仮想被験者を右ききとすると、右肩の位置q
を頂点とし、腕と手を合わせた長さL・(au +ad +
h)を径とし、中心角α1uの円錐形を可到達範囲とな
る。その結果が描画部36に送られ、出力部37上に、
図25(a)のように半透明の円錐形として表示され
る。Next, in step S65, the reachable range is calculated based on the generated position of the shoulder joint of the virtual subject. For example, if the virtual subject is right-handed, the position q of the right shoulder
And the length L · (au + ad +
h) is a diameter, and a conical shape with a central angle α1u is the reachable range. The result is sent to the drawing unit 36, and is output on the output unit 37.
It is displayed as a translucent conical shape as shown in FIG.
【0115】ステップS67では、ステップS65で算
出された可到達範囲に対象物体が包含されているか否か
を判定する。ここでは、例えば次のような方式で判定す
る。In step S67, it is determined whether or not the target object is included in the reachable range calculated in step S65. Here, for example, the determination is made in the following manner.
【0116】図27に示すように可到達範囲の頂点座
標、この場合qと、操作対象の中心座標、この場合(x
2 ,y2 ,z2 )との間の距離lを算出し(図28のス
テップS81)、これが可到達範囲の径(この場合L・
(au +ad +h))より小さいか、つまり可到達範囲
の径内に操作対象の中心座標が存在するかを調べる(図
28のステップS83)。noであれば、noを判定結果と
する。As shown in FIG. 27, the vertex coordinates of the reachable range, in this case q, and the center coordinates of the operation target, in this case (x
, Y2, z2) (step S81 in FIG. 28), which is the diameter of the reachable range (in this case, L ·
It is checked whether (au + ad + h)), that is, whether the center coordinates of the operation target exist within the reachable range diameter (step S83 in FIG. 28). If no, the result is no.
【0117】yes であれば、頂点座標と操作対象の中心
座標がなす角度θを算出する(図28のステップS8
5)。そして、θが可到達範囲の中心角の1/2(この
場合α1u/2)より小さいか、つまり、可到達範囲の円
錐形内に操作対象の中心座標が含まれているかを判定す
る(図28のステップS87)。含まれていればyes 、
含まれていなければnoを判定結果とする。If yes, the angle θ between the vertex coordinates and the center coordinates of the operation target is calculated (step S8 in FIG. 28).
5). Then, it is determined whether θ is smaller than 1 / (in this case, α1u / 2) of the central angle of the reachable range, that is, whether the center coordinate of the operation target is included in the cone of the reachable range (FIG. 28, step S87). Yes if included,
If not included, no is determined as the determination result.
【0118】包含判定部35の判定結果がyes であれ
ば、可到達と判定する(図26のステップS69)。一
方、noであれば、到達不可であり(ステップS71)、
そのことがわかるように例えば、描画部36に到達不可
と判定された操作対象の色を変更(例えば、赤などに)
して表示する旨が情報管理部38より送られ、出力部3
7の表示が変更される。ユーザは、出力部37の操作対
象の入力パネルの色が、例えば赤になったことから、到
達不可であることを一目で知ることができる。If the judgment result of the inclusion judgment unit 35 is yes, it is judged that reachability is reached (step S69 in FIG. 26). On the other hand, if no, it is unreachable (step S71),
As can be seen, for example, the color of the operation target determined to be unreachable to the drawing unit 36 is changed (for example, to red).
Sent from the information management unit 38 to the output unit 3
7 is changed. The user can know at a glance that the input panel to be operated on the output unit 37 is unreachable because the color of the input panel has become red, for example.
【0119】包含判定部35の判定方法は、必ずしも図
28のような処理である必要はなく、操作対象のバウン
ディングボックスと可到達範囲の円錐形に関して干渉チ
ェックを行い、干渉しているかいないかを直接判定する
方式も可能である。あるいはバウンディングボックスと
可到達範囲の円錐形の間の和と排他的論理和(exclusiv
e or)を求め、包含関係を判定し、到達可能性の可否を
判定する方式も可能である。The judgment method of the inclusion judgment unit 35 does not necessarily have to perform the processing as shown in FIG. 28, but performs an interference check on the bounding box to be operated and the cone of the reachable range, and determines whether or not there is interference. A direct determination method is also possible. Alternatively, the sum between the bounding box and the reachable cone and the exclusive or (exclusiv
e or) is determined, the inclusion relation is determined, and the possibility of reachability is determined.
【0120】また、操作の対象となる物体が可到達範囲
に入っていても、その途中に別の物体があるために、手
を伸ばすとぶつかるという場合がある。これは、作業環
境記憶部32に記憶された物体に対して、図28の処理
を同様に行う。可到達範囲に含まれていれば、じゃまな
物体として、出力部37上でその物体の表示色をかえた
り、あるいは表示を点滅させることで、操作のじゃまに
なりそうな物体を発見できる。Also, even if an object to be operated is within the reachable range, another object may be present in the middle of the reachable area, so that it may hit when reaching. In this case, the processing of FIG. 28 is similarly performed on the object stored in the work environment storage unit 32. If the object is included in the reachable range, by changing the display color of the object on the output unit 37 or blinking the display as an obstructive object, it is possible to find an object that is likely to interfere with the operation.
【0121】このように、本実施例によれば、種々の身
体条件の仮想被験者を用いて設計の早い段階で、操作が
できる位置に操作対象が設置されているかを検証するこ
とが可能である。また、機器の配置を変更した場合で
も、仮想被験者の身長を変更した(子供にしたり、車椅
子使用者にしたり)場合でも、容易に確認できる。As described above, according to the present embodiment, it is possible to verify whether an operation target is set at a position where an operation can be performed at an early stage of design using virtual subjects under various body conditions. . In addition, even when the arrangement of the devices is changed, or when the height of the virtual subject is changed (to be a child or a wheelchair user), it can be easily confirmed.
【0122】さらに可到達範囲を表示するだけでなく、
可到達範囲内に操作対象が含まれているか否かを干渉チ
ェックにより確認するので、個々の操作対象に対して、
その操作の可否を正確にチェックすることができる。In addition to displaying the reachable range,
Since it is checked by an interference check whether the operation target is included in the reachable range, for each operation target,
It is possible to accurately check whether the operation is possible.
【0123】(第5の実施例)次に、本発明の第5の実
施例に係る作業環境評価装置について説明する。(Fifth Embodiment) Next, a working environment evaluation apparatus according to a fifth embodiment of the present invention will be described.
【0124】通常は、ボタンやタッチスクリーンなどの
多くの物体は操作すべき面が決まっている。そこで、第
4の実施例のようにバウンディングボックスが可到達範
囲に含まれているかいなかを判定する代わりに、この操
作すべき面が可到達範囲に含まれているか否かを判定す
れば、さらに正確に、操作ができる位置に操作対象が設
置されているかを検証することができると考えられる。Normally, many objects such as buttons and touch screens have predetermined surfaces to be operated. Therefore, instead of determining whether the bounding box is included in the reachable range as in the fourth embodiment, if it is determined whether the surface to be operated is included in the reachable range, It is considered that it is possible to accurately verify whether the operation target is installed at a position where the operation can be performed.
【0125】つまり、バウンディングボックスが可到達
範囲に含まれているかいなかを判定する場合、可到達範
囲判定の基準が厳しすぎて、正解(到達可)もふるい落
とされてしまうこと、あるいはその逆に、バウンディン
グボックスが可到達範囲に含まれていても操作すべき面
が可到達範囲の円錐形の外側に位置していて、向きが逆
になっている場合には、距離的には届くが、操作面に手
が届かず操作できない場合もある。具体的にはタッチス
クリーンがついたモニタの後ろ側に立っていて、手を伸
ばした範囲にタッチスクリーンはあるが、モニタの後ろ
の部分がじゃまになって届かないということが生じる。
そこで、本実施例では、第4の実施例の構成に、物体ご
とに操作すべき面を操作範囲として記憶する操作範囲記
憶部39を付加して、上記点を改良しているものであ
る。That is, when it is determined whether or not the bounding box is included in the reachable range, the criterion for determining the reachable range is too strict and the correct answer (reachable) is eliminated, or vice versa. However, if the bounding box is included in the reach and the surface to be operated is located outside the reachable cone and the orientation is reversed, it will reach the distance, In some cases, the operation surface cannot be reached and cannot be operated. Specifically, while standing behind the monitor with the touch screen, the touch screen is in the area where the hand reaches, but the part behind the monitor is obstructed and cannot reach.
Therefore, in the present embodiment, the above point is improved by adding an operation range storage unit 39 for storing a surface to be operated for each object as an operation range to the configuration of the fourth embodiment.
【0126】図29には、このような本実施例の作業環
境評価装置の概略構成を示す。ここで、付加した操作範
囲記憶部39は、例えば図30のような形式で、物体ご
とに操作範囲を記憶している。FIG. 29 shows a schematic configuration of such a working environment evaluation apparatus of this embodiment. Here, the added operation range storage unit 39 stores an operation range for each object in, for example, a format as shown in FIG.
【0127】本実施例では、図22の物体の中心座標の
かわりに、操作範囲の中心座標となる操作中心座標と、
図22の物体のバウンディングボックスのかわりに、操
作範囲の頂点と、操作面がどの方向を向いているかを示
すための操作面の法線ベクトルである操作面ベクトルと
を記憶しており、包含判定部35は、中心座標の代わり
に、操作中心座標あるいは操作範囲のすべての頂点座標
に対して、図28の処理に沿った判定を行い、操作範囲
が可到達範囲に包含されているかを判定する。In the present embodiment, instead of the center coordinates of the object shown in FIG.
Instead of the bounding box of the object in FIG. 22, the vertex of the operation range and the operation surface vector which is the normal vector of the operation surface for indicating the direction of the operation surface are stored, and inclusion judgment is performed. The unit 35 performs the determination according to the processing of FIG. 28 on the operation center coordinates or all the vertex coordinates of the operation range instead of the center coordinates, and determines whether the operation range is included in the reachable range. .
【0128】このようにすれば、操作範囲が必ず可到達
範囲に含まれているので、過剰に判定することなく、か
つ、操作すべき面が可到達範囲と逆向きになっているこ
とはないので、より正確な可到達性の判定が可能とな
る。In this way, since the operation range is always included in the reachable range, the surface to be operated does not face the reachable range without excessive determination. Therefore, it is possible to more accurately determine reachability.
【0129】なお、操作範囲の記憶は図30のように、
図22の物体記憶と必ずしも別個に記憶されている必要
はなく、例えば図31のように、図22と図30を併せ
て記憶する形式も可能である。Note that the operation range is stored as shown in FIG.
It is not always necessary to store the object storage separately from the object storage shown in FIG. 22. For example, as shown in FIG. 31, a form in which FIG. 22 and FIG. 30 are stored together is also possible.
【0130】(第6の実施例)次に、本発明の第6の実
施例に係る作業境環評価装置について説明する。(Sixth Embodiment) Next, a working environment evaluation apparatus according to a sixth embodiment of the present invention will be described.
【0131】図32は、本実施例の作業環境評価装置の
概略構成を示すブロック図である。図32に示すよう
に、本実施例の作業環境評価装置は、入力部31、作業
環境記憶部32、仮想被験者記憶部33、可到達範囲記
憶部34、描画部36、出力部37、情報管理部38、
動作生成部41、動作計測部42、疲労度算出部43、
疲労データ記憶部44を備えている。FIG. 32 is a block diagram showing a schematic configuration of the working environment evaluation apparatus of this embodiment. As shown in FIG. 32, the work environment evaluation device of the present embodiment includes an input unit 31, a work environment storage unit 32, a virtual subject storage unit 33, a reachable range storage unit 34, a drawing unit 36, an output unit 37, an information management Part 38,
An operation generation unit 41, an operation measurement unit 42, a fatigue degree calculation unit 43,
A fatigue data storage unit 44 is provided.
【0132】上記の入力部31、作業環境記憶部32、
仮想被験者記憶部33、可到達範囲記憶部34、描画部
36、出力部37、情報管理部38は、前述した第4の
実施例と同様であるので、ここでの詳細な説明は省略す
る。The input unit 31, the work environment storage unit 32,
The virtual subject storage unit 33, the reachable range storage unit 34, the drawing unit 36, the output unit 37, and the information management unit 38 are the same as those in the above-described fourth embodiment, and a detailed description thereof will be omitted.
【0133】作業手順記憶部40は、入力部31より入
力された作業手順を、例えば図33のような形式で記憶
する。The work procedure storage section 40 stores the work procedure input from the input section 31 in a format as shown in FIG. 33, for example.
【0134】動作生成部41は、作業手順記憶部40に
記憶された作業に従って、仮想被験者を動作させるた
め、例えば図34のような処理の流れで動作を生成する
ものである。The operation generating section 41 generates an operation in accordance with the operation stored in the operation procedure storing section 40 in order to operate the virtual subject, for example, in a processing flow as shown in FIG.
【0135】動作計測部42は、動作生成部41が生成
した動作の種別毎にその頻度と継続時間を計測する。The operation measuring section 42 measures the frequency and duration for each type of operation generated by the operation generating section 41.
【0136】疲労データ記憶部44は、人体各部の疲労
データを、例えば図35のような形式で記憶する。The fatigue data storage unit 44 stores the fatigue data of each part of the human body, for example, in a format as shown in FIG.
【0137】疲労度算出部43は、疲労データ記憶部4
4に記憶された疲労データと動作計測部42が計測した
仮想被験者の動作種別毎の頻度と継続時間をもとに、仮
想被験者の作業による疲労度を算定する。The fatigue degree calculating section 43 stores the data in the fatigue data storing section 4.
Based on the fatigue data stored in 4 and the frequency and duration of each virtual subject's motion type measured by the motion measuring unit 42, the degree of fatigue of the virtual subject's work is calculated.
【0138】作業手順は例えば、図33のように各作業
の時に注視するものと操作するものの組で記憶されてい
る。図33では物体の名称が記憶されている。この物体
の名称から、作業環境記憶部32に記憶されている図2
2のような作業環境データより各物体の中心座標を、あ
るいは図31のような形式で記憶されているデータより
操作中心座標を読みだして、仮想被験者が注視あるいは
そうすべき対象物体とその位置がわかるようになってい
る。For example, as shown in FIG. 33, the work procedure is stored as a set of what to watch and what to operate at each work. In FIG. 33, the names of the objects are stored. From the name of this object, FIG.
The center coordinates of each object are read out from the work environment data as shown in FIG. 2, or the operation center coordinates are read out from the data stored in a format as shown in FIG. Can be understood.
【0139】図34は、動作生成部41における動作生
成処理の流れの内、注視点に応じて、動作する場合につ
いて説明したものである。なお、図6のような操作点に
応じた動作生成も同様に行うこうが可能である。FIG. 34 illustrates the flow of the motion generation processing in the motion generation unit 41, in which the motion is performed according to the point of regard. It should be noted that the operation generation according to the operation point as shown in FIG. 6 can be similarly performed.
【0140】動作生成部41は、まず作業手順記憶部4
0に、例えば図33のような形式で記憶されている作業
手順より、次の注視点を読み出す(ステップS91)。
注視点の中心座標を、作業環境記憶部32に、例えば図
22あるいは図31のような形式で記憶されている作業
環境データより読み出す(ステップS93)。現在の視
点位置は仮想被験者記憶部3に記憶されており、その視
点位置と読みだした注視点座標との距離・角度を算出す
る(ステップS95)。首関節の到達角度を、可到達範
囲記憶部34に、例えば図23の様な形式で記憶されて
いるデータより読み出す(ステップS97)。読みだし
た角度内に注視点座標が入るか否かを判別する(ステッ
プS99)。該角度内に注視点座標が入れば、首関節を
回転させる(ステップS107)。The operation generation unit 41 firstly stores the work procedure storage unit 4
For example, the next point of gaze is read out from the work procedure stored in the format as shown in FIG. 33 (step S91).
The center coordinates of the gazing point are read from the work environment data stored in the work environment storage unit 32, for example, in a format as shown in FIG. 22 or 31 (step S93). The current viewpoint position is stored in the virtual subject storage unit 3, and the distance / angle between the viewpoint position and the read gazing point coordinates is calculated (step S95). The arrival angle of the neck joint is read from the data stored in the reachable range storage unit 34, for example, in a format as shown in FIG. 23 (step S97). It is determined whether or not the coordinates of the gazing point fall within the read angle (step S99). If the coordinates of the gazing point fall within the angle, the neck joint is rotated (step S107).
【0141】一方、該角度内に注視点座標が入らなけれ
ば、上位の関節(首の上位は腰)の到達角度を読み出す
(ステップS101)。首の場合と同様に判別を行い
(ステップS103)、入らなければステップS10
1、ステップS103の処理を繰り返す。そして、入っ
た時点でその関節の動作を生成する(ステップS10
5)。このとき、すべての到達角度の限度いっぱい回転
運動させずに、微調整を下位の関節で行い(ステップS
107)、より自然な動作を生成する。次の注視点の処
理も同様に行う(ステップS109)。On the other hand, if the coordinates of the gazing point do not fall within the angle, the arrival angle of the upper joint (the upper part of the neck is the waist) is read (step S101). A determination is made in the same manner as in the case of the neck (step S103).
1. Step S103 is repeated. Then, the motion of the joint is generated at the time of entry (step S10).
5). At this time, the fine adjustment is performed by the lower joint without performing the rotational movement to the full extent of all the reaching angles (step S
107), generating a more natural motion. The processing of the next gazing point is similarly performed (step S109).
【0142】図35は、疲労データの記憶形式の一例で
ある。疲労度として明確な指標が確立されているわけで
はない。例えば、目の疲労はフリッカテスト(見分けら
れる点滅周波数を計測)で計測される周波数、手や足の
疲労はエネルギー代謝量や心拍数や筋電図などが主に用
いられている。FIG. 35 shows an example of the storage format of fatigue data. No clear index has been established for the degree of fatigue. For example, eye fatigue mainly uses a frequency measured by a flicker test (measuring a blinking frequency that can be recognized), and hand and foot fatigue mainly uses energy metabolism, heart rate, electromyogram, and the like.
【0143】ここでは、関節毎に疲労を感じる限界の角
度、及びその角度に対して何分以上あるいは何回以上動
作をしたら疲労を感じるかの限界時間と限界頻度、その
結果生じる症状、それを指数に置き換えた疲労度の組み
合わせで記憶している。Here, the limit angle at which fatigue is felt for each joint, the limit time and frequency at which the user feels fatigue after operating for more than a few minutes or more times at that angle, the resulting symptoms, and It is memorized by the combination of the degree of fatigue replaced by the index.
【0144】つまり、腰がf1 度以上かがんだ状態で、
t1 分以上作業するとしびれる。その結果、仮想被験者
の動作が鈍くなるので、その影響を可到達範囲記憶部3
4に記憶されている腰の到達限界角度をφ1 度減じるこ
とにより表現する。この症状を指数に置き換えた疲労度
も記憶されている。同様に、腰が現在の状態からさらに
f1 度以上かがんだ状態でn1 回以上作業しても同様の
影響が出る場合は、図35のような形式で記憶してい
る。In other words, with the waist bent over f1 degrees,
I get numb if I work for more than t1 minutes. As a result, the motion of the virtual test subject becomes dull, and the effect is reduced.
It is expressed by reducing the waist reaching limit angle stored in No. 4 by φ1 degrees. The degree of fatigue obtained by replacing this symptom with an index is also stored. Similarly, when the same effect is exerted even when the waist is bent more than f1 degrees from the current state and n1 times or more, it is stored in a format as shown in FIG.
【0145】また、継続動作(ある角度で腰を曲げたま
までいる状態)と瞬発動作(現在の状態から腰を回転さ
せる動作)とでは疲労状態は当然違ってくるので、それ
ぞれ異なる角度に対して継続時間と限界頻度を記憶する
ことも可能である。f1 度より大きな角度f2 度以上で
t2 分以上あるいはn2 回以上作業したときは、腰が痛
くなり作業できない(No active)状態になる。同様に、
他の関節に対しても、同様に記憶している。The fatigue state of the continuous operation (the state in which the hips are bent at a certain angle) and the instantaneous operation (the operation of rotating the hips from the current state) naturally differ from each other. It is also possible to store the duration and the limit frequency. When the work is performed at an angle f2 degree or more greater than f1 degree and at least t2 minutes or at least n2 times, the lower back is hurt and the work cannot be performed (No active). Similarly,
The other joints are similarly stored.
【0146】これらの限界角度や限界頻度は、姿勢によ
って異なった値を記憶するようになっている。これらの
値は人間工学会編集の「人間工学ハンドブック」に掲載
されているデータや、臼居らの「長時間拘束直立姿勢保
持における下肢筋の機能評価」、人間工学、Vol.20, N
o.4, pp.213-222(1984)などの実験結果を参考にしたも
のである。These limit angles and limit frequencies are designed to store different values depending on the posture. These values are based on data published in the Ergonomics Handbook, edited by the Ergonomics Society, and Usui et al., "Evaluation of lower limb muscle function during long-term restrained upright posture maintenance," Ergonomics, Vol. 20, N
o.4, pp.213-222 (1984).
【0147】図36は、動作計測部42が作業手順記憶
部40に記憶された作業手順に従って、動作生成部41
が生成した動作を計測した結果の一例を示すものであ
る。身長lcm、椅子hcmに座ってモニタをみての操
作を行ったときの各関節の回転角度毎の継続時間と頻度
が計測されている。ここでは説明がしやすいように、図
35に記憶されている疲労データの角度に合わせた集計
になっている。また、これに限定されるわけではなく、
例えば5度毎に細かく集計をとるといったことも可能で
ある。FIG. 36 shows that the operation measuring section 42 performs the operation generation section 41 according to the operation procedure stored in the operation procedure storage section 40.
5 shows an example of the result of measuring the operation generated by the. The duration and frequency of each joint rotation angle when an operation is performed while looking at the monitor while sitting on a height lcm and a chair hcm are measured. Here, for ease of explanation, the tabulation is based on the angle of the fatigue data stored in FIG. Also, it is not limited to this,
For example, it is also possible to take a detailed count every 5 degrees.
【0148】以下、本実施例の動作について図37の処
理の流れに沿って説明する。図37は、腰や膝などの関
節ごとに判断する場合の流れの一例である。ここでは各
関節に関して随時処理していくことを想定しているが、
これに限定されるものではない。図32とは異なり動作
計測部42と疲労度算出部43を関節ごとに対応させて
設け、各関節を並列して処理することも可能である。Hereinafter, the operation of this embodiment will be described with reference to the flow of processing in FIG. FIG. 37 is an example of a flow in the case of making a determination for each joint such as the waist and the knee. Here, it is assumed that processing is performed for each joint as needed.
It is not limited to this. Unlike FIG. 32, the motion measuring unit 42 and the fatigue degree calculating unit 43 can be provided corresponding to each joint, and the joints can be processed in parallel.
【0149】図37の処理は、図36のような動作の計
測結果が得られると開始する。The processing in FIG. 37 is started when the measurement result of the operation as shown in FIG. 36 is obtained.
【0150】まず、姿勢に応じた該当する関節の疲労デ
ータを疲労データ記憶部44から読み出す(ステップS
111)。図36から、腰の疲労を算出する場合を例に
とると、この場合は座位なので、図35のような形式で
記憶されている座位のデータを読み出す。First, the fatigue data of the corresponding joint corresponding to the posture is read from the fatigue data storage section 44 (step S).
111). Taking the case of calculating the waist fatigue from FIG. 36 as an example, in this case, the sitting position is read, so the sitting position data stored in the format as shown in FIG. 35 is read.
【0151】次に、疲労データの算出の限界角の中で最
大の値について、その角度を超える動作が行われたかを
調べる(ステップS113)。図35の例ではf2 が最
大角であるので、f2 を超える動作が行われたかを調べ
る。図36では、該当する動作が存在するので、次の限
界時間を判定するステップS115に進む。図36では
時間は0.5分で、限界時間t2 を超えていないので、
ステップS119に進む。もし、限界時間t2 を超えて
いれば、ステップS117で図35に記憶されている疲
労度を算出実施する。計算の結果、図35の例では疲労
度は4となる。Next, it is checked whether an operation exceeding the maximum value of the limit angles for calculating the fatigue data has been performed (step S113). Since f2 is the maximum angle in the example of FIG. 35, it is checked whether an operation exceeding f2 has been performed. In FIG. 36, since the corresponding operation exists, the process proceeds to step S115 for determining the next limit time. In FIG. 36, the time is 0.5 minutes and does not exceed the limit time t2.
Proceed to step S119. If the time exceeds the limit time t2, the fatigue level stored in FIG. 35 is calculated and executed in step S117. As a result of the calculation, the degree of fatigue is 4 in the example of FIG.
【0152】一方、ステップS119では、限界頻度を
超えているかを判定する。3回は限界頻度n2 回より小
さいので、ステップS121に進む。ステップS121
では、ここまでで判定した限界角より小さい角度がある
かを調べる。図35では、f2 より小さいf1 があるの
で、次のステップS123に進む。ステップS123で
は、限界角を超える動作があるかを判定する。図36の
例では限界角を超える動作があるので、ステップS11
5に進む。ステップS115では動作時間が限界時間を
超えているかの判定を行う。図36の例では、f1 から
f2 の間の動作時間は5分であるが、f2 以上の動作時
間0.5分も合わせた5.5分について、限界時間t1
分を超えているかを判定する。ここでは限界時間を超え
ていないので、ステップS119に進む。そして、ステ
ップS119で、限界頻度を超えているかを判定する。
図36の例では、f1 からf2 の間の動作回数は6回で
あるが、f2 以上の回数は3回であり、両者を合わせる
と9回になるので、限界頻度n1 回を超えているものと
する。したがって、限界頻度超えているのでステップS
117に進み、図35の疲労度を算出する。この場合、
疲労度は2になっている。この値は情報管理部38に送
られ、出力部7に表示される。On the other hand, in step S119, it is determined whether the frequency exceeds the limit frequency. Since three times are smaller than the limit frequency n2 times, the process proceeds to step S121. Step S121
Then, it is checked whether there is an angle smaller than the limit angle determined so far. In FIG. 35, since there is f1 smaller than f2, the process proceeds to the next step S123. In step S123, it is determined whether there is an operation exceeding the limit angle. In the example of FIG. 36, since there is an operation exceeding the limit angle, step S11 is performed.
Go to 5. In step S115, it is determined whether the operation time has exceeded the limit time. In the example of FIG. 36, the operation time between f1 and f2 is 5 minutes. However, for 5.5 minutes including the operation time of f2 or more and 0.5 minutes, the limit time t1
Determine if the minutes are exceeded. Here, since the time has not exceeded the limit time, the process proceeds to step S119. Then, in a step S119, it is determined whether or not the frequency exceeds the limit frequency.
In the example of FIG. 36, the number of operations between f1 and f2 is six, but the number of operations above f2 is three, and the total of both is nine. And Therefore, since the limit frequency has been exceeded, step S
Proceeding to 117, the degree of fatigue in FIG. 35 is calculated. in this case,
The degree of fatigue is 2. This value is sent to the information management unit 38 and displayed on the output unit 7.
【0153】疲労度が算出されると、疲労度算出部43
の処理は終了する。When the fatigue level is calculated, the fatigue level calculating section 43
Is terminated.
【0154】一方、ステップS119で限界頻度を超え
ていなければ、次の限界角度があるかを再度調べる(ス
テップS121)。図35の例では、f1 より小さい限
界角度がないので、この場合は終了する。On the other hand, if the limit frequency is not exceeded in step S119, it is checked again whether there is a next limit angle (step S121). In the example of FIG. 35, since there is no limit angle smaller than f1, the process is terminated.
【0155】このように、本実施例によれば、機器の位
置の変更により生じる動作の違いに基づいて疲労度の違
いを推測することができるので、眼性疲労、腰痛対策な
ど機器配置や機器使用により問題なる種々の疲労問題に
事前に対処できる。As described above, according to this embodiment, the difference in the degree of fatigue can be estimated based on the difference in operation caused by the change in the position of the device. Various fatigue problems that are problematic due to use can be dealt with in advance.
【0156】(第7の実施例)次に、本発明の第7の実
施例に係る作業境環評価装置について説明する。(Seventh Embodiment) Next, a working environment evaluation apparatus according to a seventh embodiment of the present invention will be described.
【0157】図39は、本実施例の作業環境評価装置の
概略構成を示すブロック図である。本実施例の作業環境
評価装置は、図32に示す第6の実施例の構成に、疲労
度反映部45を付加したものとなっている。第6の実施
例では疲労度を算出しているが、本実施例ではさらに、
算出された疲労を動作に反映するための疲労度反映部4
5を具備し、算出した疲労が動作に与える影響を視覚化
することができる。FIG. 39 is a block diagram showing a schematic configuration of the working environment evaluation apparatus of this embodiment. The working environment evaluation apparatus of the present embodiment is obtained by adding a fatigue degree reflecting unit 45 to the configuration of the sixth embodiment shown in FIG. In the sixth embodiment, the degree of fatigue is calculated.
Fatigue degree reflecting unit 4 for reflecting the calculated fatigue on the operation
5, the effect of the calculated fatigue on the operation can be visualized.
【0158】疲労度反映部45の処理は、疲労度算出部
43の疲労度算出のステップの後に、図35のように記
憶されている症状を適用し、視覚化を行うものである
(図38のステップS125)。つまり、先の腰の動作
の例では疲労度が2であることが、ステップS117で
算出されたが、疲労度反映部45は、図35の症状に到
達角度をΦ度減じることが記憶されているので、これに
基づいて可到達範囲記憶部34に記憶されている腰の限
界角度をΦ度減じることを情報管理部38に送る。情報
管理部38は可到達記憶部34の腰の限界角度を一時的
にΦ度減じる。この結果、次に生成される動作は可到達
限界角度が小さくなるため、動く範囲が小さくなる。こ
れはしびれて腰の動作がにぶくなる状態を視覚化するも
のである。疲労の症状がひとたび動作に反映されると、
疲労度反映部45の処理は終了する。The processing performed by the fatigue degree reflecting section 45 performs visualization by applying the symptoms stored as shown in FIG. 35 after the fatigue degree calculating step of the fatigue degree calculating section 43 (FIG. 38). Step S125). That is, in the example of the waist movement described above, the fact that the fatigue degree is 2 was calculated in step S117, but the fatigue degree reflecting unit 45 stores that the arrival angle is reduced by Φ degrees to the symptom of FIG. Therefore, the information management unit 38 is informed that the limit angle of the waist stored in the reachable range storage unit 34 is reduced by Φ degrees based on this. The information management unit 38 temporarily reduces the limit angle of the waist of the reachable storage unit 34 by Φ degrees. As a result, in the operation to be generated next, the reachable angle is reduced, so that the moving range is reduced. This is to visualize a state in which the waist movements are numb and numb. Once the symptoms of fatigue are reflected in movement,
The processing of the fatigue degree reflecting unit 45 ends.
【0159】同様に腰の疲労度が4のときは、図35か
らNo activeなので、疲労度反映部45は情報
管理部38に動作生成停止の指示をおくる。情報管理部
38は動作生成部41の処理を一時訂正する。Similarly, when the degree of waist fatigue is 4, since it is No active from FIG. 35, the fatigue degree reflecting unit 45 sends an instruction to stop operation generation to the information management unit 38. The information management unit 38 temporarily corrects the processing of the operation generation unit 41.
【0160】疲労度反映部45の処理結果による、以上
のような可到達範囲の角度の減少や動作生成の停止は、
限界時間の所定倍(例えば3倍)時間が経過すると解除
される。解除の方法は、所定時間経過後に元の値に戻
し、動作生成を一挙に開始するようにしたり、ステップ
関数や線形関数あるいは対数でもとの値に戻るようにす
るなどの種々の方式が可能である。ようするに、筋肉疲
労の取れ方に合うように関数により近似すれば良い。According to the processing result of the fatigue degree reflecting unit 45, the decrease in the angle of the reachable range and the stop of the motion generation as described above are as follows.
It is released when a predetermined time (for example, three times) of the limit time elapses. There are various methods of releasing, such as returning to the original value after a lapse of a predetermined time and starting operation generation at once, or returning to the original value by a step function, linear function or logarithm. is there. In this case, the function may be approximated by a function so as to match the method of reducing muscle fatigue.
【0161】ここでは図35のように可到達範囲の角度
を減少させるような方式で症状を記憶しているが、必ず
しもこれに限定されるものではない。例えば、しびれれ
ば動作の速度が遅くなるように、動作生成の速度に影響
を与えるような変数を症状として記憶し、これに基づ
き、疲労度反映部45が動作生成の速度を減じることも
可能である。Here, the symptoms are stored in such a manner as to reduce the angle of the reachable range as shown in FIG. 35, but the present invention is not necessarily limited to this. For example, a variable that affects the speed of motion generation is stored as a symptom so that the speed of motion is reduced if numbness occurs, and based on this, the fatigue degree reflecting unit 45 can reduce the speed of motion generation. It is.
【0162】(第8の実施例)次に、本発明の第8の実
施例に係る作業境環評価装置について説明する。(Eighth Embodiment) Next, a working environment evaluation apparatus according to an eighth embodiment of the present invention will be described.
【0163】図40は、本実施例の作業環境評価装置の
概略構成を示すブロック図である。図40に示すよう
に、本実施例の作業環境評価装置は、形状データの入力
や視野の切り替えの指示をするための入力部31と、入
力部31から入力された形状データや配置を記憶するた
めの作業環境記憶部32と、仮想被験者の形状データや
属性を記憶するための仮想被験者記憶部33と、仮想被
験者の首などの各関節の可到達範囲を記憶する可到達範
囲記憶部34と、各仮想被験者の視野を算出するための
視野算出部46と、視野算出部46が算出した視野を表
示するための視野表示47と、視野や作業環境、仮想被
験者を描画するための描画部36と、出力部37とから
構成されている。FIG. 40 is a block diagram showing a schematic configuration of the working environment evaluation apparatus of this embodiment. As shown in FIG. 40, the working environment evaluation device of the present embodiment stores an input unit 31 for inputting shape data and instructing switching of the visual field, and stores shape data and arrangement input from the input unit 31. Environment storage unit 32, a virtual subject storage unit 33 for storing the shape data and attributes of the virtual subject, and a reachable range storage unit 34 for storing the reachable range of each joint such as the neck of the virtual subject. A visual field calculating unit 46 for calculating the visual field of each virtual subject, a visual field display 47 for displaying the visual field calculated by the visual field calculating unit 46, and a rendering unit 36 for rendering the visual field, the working environment, and the virtual subject. And an output unit 37.
【0164】視野算出部46は、各仮想被験者の視点
(図27の点qに相当)と注視点(図27の(x2 ,y
2 ,z2 )に相当)とを結び、視野錐(図27の円錐に
相当)に含まれる部分を算出する。その結果を、視野表
示部47が表示する。The visual field calculation unit 46 determines the viewpoint (corresponding to the point q in FIG. 27) and the gazing point ((x2, y in FIG. 27) of each virtual subject.
2, z2)) to calculate the portion included in the viewing cone (corresponding to the cone in FIG. 27). The visual field display unit 47 displays the result.
【0165】例えば、図41のようにエレベータの前に
3人の仮想被験者(A,B,C)が待っているときの視
野のシミュレーションを例として説明する。図41
(a)は、作業環境全体を示す画面例である。For example, a simulation of the visual field when three virtual subjects (A, B, C) are waiting in front of the elevator as shown in FIG. 41 will be described as an example. FIG.
(A) is a screen example showing the entire work environment.
【0166】ユーザが入力部31より、出力部38上に
表示されている仮想被験者Aを直接指示し、仮想被験者
Aの視野の表示が指示されたとする。指示は情報管理部
38を介して視野算出部46に送られ、視野算出部46
が仮想被験者Aの視野を算出する。その結果、仮想被験
者Aは身長が低いので、視野算出部46が算出した視野
が出力部38に、例えば図41(b)のように表示され
る。仮想被験者Bがじゃまになって、エレベータの現在
の階数表示盤が覆われて見えないことがわかる。図41
(a)の代わりに、図41(b)のみが表示されること
も、あるいは図41(a)のうえに図41(b)が一部
重なるように表示されることも可能である。It is assumed that the user directly instructs the virtual subject A displayed on the output unit 38 from the input unit 31, and instructs the display of the visual field of the virtual subject A. The instruction is sent to the visual field calculation unit 46 via the information management unit 38, and the visual field calculation unit 46
Calculates the visual field of the virtual subject A. As a result, since the virtual subject A is short, the visual field calculated by the visual field calculation unit 46 is displayed on the output unit 38 as shown in FIG. 41B, for example. It can be seen that the virtual subject B is obstructed and the current floor display of the elevator is covered and cannot be seen. FIG.
Instead of (a), only FIG. 41 (b) may be displayed, or it may be displayed so that FIG. 41 (b) partially overlaps FIG. 41 (a).
【0167】次に同様にして、仮想被験者Bの視野の表
示が指示されると、図41(c)のように、仮想被験者
Bの視野が表示される。仮想被験者Bは身長が高いの
で、前に仮想被験者Cがいても、十分、階数表示盤を見
ることができることがわかる。Next, when the display of the visual field of the virtual subject B is instructed in the same manner, the visual field of the virtual subject B is displayed as shown in FIG. Since the virtual subject B is tall, it can be seen that the floor display panel can be sufficiently viewed even if the virtual subject C is in front.
【0168】複数の仮想被験者の視野を同時に表示する
ことも可能である。It is also possible to simultaneously display the visual fields of a plurality of virtual subjects.
【0169】このように、本実施例によれば、作業環境
内の複数の仮想被験者の視点で自由に切り替えて機器配
置などを確認できるので、背の低い人が体験する不快感
などを事前にチェックし、問題点を除去できる。As described above, according to the present embodiment, it is possible to freely switch from the viewpoints of a plurality of virtual subjects in the work environment and check the arrangement of the devices, so that the discomfort experienced by a short person can be determined in advance. Check and eliminate problems.
【0170】ここで、上記第4〜第8の実施例では、仮
想披験者の動作内容・操作内容等は、ユーザーが入力部
から対話的に逐次入力する例を用いて説明を行ったが、
本発明はこれに限らず、第1〜第3の実施例のように、
予め仮想披験者の動作内容・操作内容等のシナリオを設
定しておき、このシナリオに沿って、環境評価を行うこ
とも可能である。また、仮想披験者に対して可到達範囲
を設定して各環境評価を行ったが、その代わりに環境内
の物体の方に可到達範囲を設定して環境評価を行っても
良い。Here, in the fourth to eighth embodiments, the contents of the operation and the operation of the virtual tester have been described by using an example in which the user interactively and sequentially inputs from the input unit.
The present invention is not limited to this, and as in the first to third embodiments,
It is also possible to set in advance a scenario such as the operation content and operation content of the virtual performer, and to evaluate the environment according to this scenario. Further, the reachability range is set for the virtual testee and each environment evaluation is performed. Instead, the reachability range may be set for an object in the environment and the environment evaluation may be performed.
【0171】以上各実施例を用いて説明したきたよう
に、本発明によれば、3次元環境の作成は初期入力には
コストがかかるが、データの再利用が可能なので、実被
験者による作業環境評価に比較すると、仮想被験者は非
常に安価に、かつ種々の身体条件の被験者を容易に集め
て評価できる。かつ子供や車椅子使用者など実被験者を
集めた評価が難しい場合も、仮想被験者では非常に容易
に対処できる。As described above with reference to each embodiment, according to the present invention, the creation of a three-dimensional environment requires a cost for initial input, but since data can be reused, the working environment of a real subject can be improved. Compared to the evaluation, the virtual subject can be collected and evaluated at a very low cost and easily with subjects of various physical conditions. Also, when it is difficult to evaluate the actual subjects, such as children and wheelchair users, it is very easy to deal with the virtual subjects.
【0172】さらに複数人をむりやり押し詰めた環境で
の評価や長時間かかり非常に疲れる作業の評価など、実
被験者に肉体的に無理をしてもらわないといけず、身体
管理が困難で、留意が必要な評価も、仮想被験者ではそ
のような心配なく容易に評価できる点、非常に効果があ
る。Furthermore, it is necessary to have the physical subject physically challenged, such as evaluation in an environment where multiple people are forced into each other and evaluation of work that takes a long time and become very tired, and physical management is difficult. Is very effective in that a virtual subject can easily evaluate without such a concern.
【0173】また、本発明は上述した各実施例に限定さ
れるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々
変形して実施することができる。The present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be implemented in various modifications without departing from the scope of the invention.
【0174】[0174]
【発明の効果】本発明によれば、作業環境内に配置され
る物体、作業者、作業者が物体を注視する業手順などの
条件に応じて、作業者からの注視対象物体への視認性に
着目した作業環境を評価することができる。According to the present invention, the visibility of an object to be watched by an operator according to conditions such as an object placed in a work environment, an operator, and a work procedure in which the operator watches the object. It is possible to evaluate the work environment focusing on.
【0175】[0175]
【0176】[0176]
【0177】[0177]
【0178】[0178]
【0179】[0179]
【図1】本発明の第1の実施例に係る作業環境評価装置
の概略構成を示すブロック図FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a working environment evaluation device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】同実施例の作業環境記憶部に記憶される3次元
物体の記憶形式の一例を示す図FIG. 2 is a view showing an example of a storage format of a three-dimensional object stored in a work environment storage unit of the embodiment.
【図3】同実施例の作業手順記憶部に記憶される作業手
順の記憶形式の一例を示す図FIG. 3 is an exemplary view showing an example of a storage format of a work procedure stored in a work procedure storage unit according to the embodiment;
【図4】同実施例の作業手順記憶部に記憶される作業手
順の記憶形式の一例を示す図FIG. 4 is a diagram showing an example of a storage format of a work procedure stored in a work procedure storage unit of the embodiment.
【図5】同実施例の動作記憶変数を説明するための図FIG. 5 is a diagram for explaining an operation storage variable according to the embodiment;
【図6】同実施例の動作算出部における処理手順を説明
するためのフローチャートFIG. 6 is a flowchart for explaining a processing procedure in an operation calculation unit according to the embodiment;
【図7】同実施例の視野算出部における処理手順を説明
するためのフローチャートFIG. 7 is a flowchart illustrating a processing procedure in a visual field calculation unit according to the embodiment.
【図8】同実施例の視野算出部が使用する視野データを
説明するための図FIG. 8 is a view for explaining visual field data used by the visual field calculation unit of the embodiment.
【図9】同実施例の画面例を示す図FIG. 9 is a view showing an example of a screen according to the embodiment.
【図10】同実施例の他の画面例を示す図FIG. 10 is a view showing another example of the screen of the embodiment.
【図11】本発明の第2の実施例に係る作業環境評価装
置の概略構成を示すブロック図FIG. 11 is a block diagram showing a schematic configuration of a working environment evaluation device according to a second embodiment of the present invention.
【図12】同実施例の動作算出部における処理手順を説
明するためのフローチャートFIG. 12 is a flowchart for explaining a processing procedure in an operation calculation unit according to the embodiment;
【図13】同実施例の画面例を示す図FIG. 13 is a view showing an example of a screen according to the embodiment.
【図14】本発明の第3の実施例に係る作業環境評価装
置の概略構成を示すブロック図FIG. 14 is a block diagram showing a schematic configuration of a working environment evaluation device according to a third embodiment of the present invention.
【図15】同実施例における動作例を示す図FIG. 15 is a diagram showing an operation example in the embodiment.
【図16】同実施例における動作例を示す図FIG. 16 is a diagram showing an operation example in the embodiment.
【図17】同実施例における動作例を示す図FIG. 17 is a diagram showing an operation example in the embodiment.
【図18】同実施例における動作例を示す図FIG. 18 is a diagram showing an operation example in the embodiment.
【図19】同実施例における動作例を示す図FIG. 19 is a diagram showing an operation example in the embodiment.
【図20】視野判定を説明するための図FIG. 20 is a diagram for explaining field of view determination.
【図21】本発明の第4の実施例に係る作業環境評価装
置の概略構成を示すブロック図FIG. 21 is a block diagram showing a schematic configuration of a working environment evaluation device according to a fourth embodiment of the present invention.
【図22】同実施例の作業環境記憶部における3次元物
体の記憶例を示す図FIG. 22 is a diagram showing a storage example of a three-dimensional object in a work environment storage unit of the embodiment.
【図23】同実施例の可到達範囲記憶部における到達範
囲の記憶例を示す図FIG. 23 is a diagram showing a storage example of a reachable range in the reachable range storage unit of the embodiment.
【図24】同実施例の可到達範囲の部位と角度の関係図FIG. 24 is a diagram showing a relationship between a part in an attainable range and an angle in the embodiment.
【図25】同実施例の出力部での可到達範囲の表示の一
例を示す図FIG. 25 is a diagram showing an example of display of a reachable range on the output unit according to the embodiment.
【図26】可到達範囲判定の処理手順を説明するための
フローチャートFIG. 26 is a flowchart for explaining a reachable range determination processing procedure;
【図27】可到達範囲と操作対象の関係図FIG. 27 is a diagram illustrating a relationship between a reachable range and an operation target.
【図28】同実施例の包含判定部の手順を説明するため
のフローチャートFIG. 28 is a flowchart for explaining the procedure of an inclusion determining unit according to the embodiment;
【図29】本発明の第5の実施例に係る作業環境評価装
置の概略構成を示すブロック図FIG. 29 is a block diagram showing a schematic configuration of a working environment evaluation device according to a fifth embodiment of the present invention.
【図30】同実施例における操作範囲の記憶例FIG. 30 is a storage example of an operation range in the embodiment.
【図31】同実施例における3次元物体と操作範囲の記
憶例を示す図FIG. 31 is a diagram showing a storage example of a three-dimensional object and an operation range in the embodiment.
【図32】本発明の第6の実施例に係る作業環境評価装
置の概略構成を示すブロック図FIG. 32 is a block diagram showing a schematic configuration of a working environment evaluation device according to a sixth embodiment of the present invention.
【図33】同実施例の作業指示記憶部の記憶例を示す図FIG. 33 is a diagram showing a storage example of a work instruction storage unit of the embodiment.
【図34】同実施例の動作生成部の処理手順を説明する
ためのフローチャートFIG. 34 is a flowchart for explaining the processing procedure of the operation generation unit according to the embodiment;
【図35】同実施例の疲労データ記憶部の記憶例を示す
図FIG. 35 is a diagram showing a storage example of a fatigue data storage unit of the embodiment.
【図36】同実施例の動作計測部の計測結果例を示すFIG. 36 shows an example of measurement results of the operation measurement unit of the embodiment.
【図37】同実施例の疲労度算出部の処理手順を説明す
るためのフローチャートFIG. 37 is a flowchart for explaining a processing procedure of a fatigue degree calculating unit of the embodiment.
【図38】同実施例の疲労度反映部の処理手順を説明す
るためのフローチャートの流れ図FIG. 38 is a flowchart of a flowchart for explaining a processing procedure of a fatigue degree reflecting unit of the embodiment.
【図39】本発明の第7の実施例に係る作業環境評価装
置の概略構成を示すブロック図FIG. 39 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a working environment evaluation device according to a seventh embodiment of the present invention.
【図40】本発明の第8の実施例に係る作業環境評価装
置の概略構成を示すブロック図FIG. 40 is a block diagram showing a schematic configuration of a working environment evaluation device according to an eighth embodiment of the present invention.
【図41】同実施例の画面例を示す図FIG. 41 is an exemplary view showing a screen example of the embodiment.
1…情報管理部 3…入力部 5…作業環境記憶部 7…作業手
順記憶部 9…動作限界記憶部 11…動作算
出部 13…視野算出部 15…提示部 17…干渉判定部 19…干渉計
数部 21…動作計数部 23…動作提
示部 31…入力部 32…作業環
境記憶部 33…仮想被験者記憶部 34…可到達
範囲記憶部 35…包含判定憶部 36…描画部 37…出力部 38…情報管
理部 39…操作範囲記憶部 40…作業手
順記憶部 41…動作生成部 42…動作計
測部 43…疲労度算出部 44…疲労デ
…タ記憶部 45…疲労度反映部 46…視野算
出部 47…視野表示部DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Information management part 3 ... Input part 5 ... Work environment storage part 7 ... Work procedure storage part 9 ... Operation limit storage part 11 ... Operation calculation part 13 ... Field-of-view calculation part 15 ... Presentation part 17 ... Interference determination part 19 ... Interference count Unit 21: Motion counting unit 23: Motion presentation unit 31: Input unit 32: Work environment storage unit 33: Virtual subject storage unit 34 ... Reachable range storage unit 35 ... Inclusion determination storage unit 36 ... Drawing unit 37 ... Output unit 38 ... Information management unit 39 Operation range storage unit 40 Work procedure storage unit 41 Operation generation unit 42 Operation measurement unit 43 Fatigue degree calculation unit 44 Fatigue data Data storage unit 45 Fatigue degree reflection unit 46 Field of view calculation unit 47… field of view display
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 伸子 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 松田 敬吾 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 原島 高広 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝研究開発センター内 (56)参考文献 特開 平5−45184(JP,A) 特開 昭59−164034(JP,A) 特開 平2−236704(JP,A) 待場浩,電子力発電プラントのエンジ ニアリングにおけるコンピュータグラフ ィックの応用,東芝レビュー,株式会社 東芝,1992年12月1日,第47巻 第12 号,P.914−917 好永俊昭,原子力発電プラントコンス トラクションCAEシステム,日立論 評,株式会社日立,1990年10月25日,第 72巻 第10号,p.27−38 望月亮,バーチャル・リアリティの応 用の現状と展望,テレビジョン学会技術 報告,社団法人テレビジョン学会,1992 年12月16日,第16巻第80号,p.25−30 相沢博夫 他,図説エルゴノミクス, 財団法人日本規格協会,1990年2月14 日,第1版,p.106−107,124−125, 614−617 服部等作,快適性のデザイン,日本音 響学会誌,日本音響学会,1990年11月1 日,第46巻第11号,p.920−928 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06F 17/60 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Nobuko Kato 1 Toshiba-cho, Komukai, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture (72) Keigo Matsuda Inventor Keigo Matsuda Komukai-Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa No. 1 Toshiba R & D Center Co., Ltd. (72) Inventor Takahiro Harashima No. 1 Komukai Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Toshiba R & D Center Co., Ltd. (56) References JP-A-5-45184 (JP, A JP-A-59-164034 (JP, A) JP-A-2-236704 (JP, A) Hiroshi Machiba, Application of computer graphics in the engineering of electronic power plants, Toshiba Review, Toshiba Corporation, 1992 December 1, Vol. 47, No. 12, p. 914-917 Toshiaki Yoshinaga, Nuclear Power Plant Construction CAE System, Hitachi Review, Hitachi, Ltd., October 25, 1990, Vol. 72, No. 10, p. 27-38 Ryo Mochizuki, Current Status and Prospects of Application of Virtual Reality, Technical Report of the Institute of Television Engineers of Japan, The Institute of Television Engineers of Japan, December 16, 1992, Vol. 16, No. 80, p. 25-30 Hiroo Aizawa et al., Illustrated Ergonomics, Japan Standards Association, February 14, 1990, 1st edition, p. 106-107, 124-125, 614-617 Hattori, etc., Comfort Design, Journal of the Acoustical Society of Japan, The Acoustical Society of Japan, November 1, 1990, Vol. 46, No. 11, p. 920-928 (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G06F 17/60
Claims (8)
を評価するための作業環境評価装置において、 3次元モデル中に仮想的に配置する複数の物体の各々に
ついての、該物体を識別するデータ、該物体の3次元的
な形状を示すデータ及び該物体を配置する位置の3次元
座標を示すデータ、並びに該3次元モデル中において複
数の物体を順次注視する仮想的な作業をさせる 作業者の
身体計測値を示すデータ及び該作業者を配置する位置の
3次元座標を示すデータを含む作業環境情報を記憶する
第1の記憶手段と、前記3次元モデル中で前記作業者が注視すべき複数の物
体を識別するデータ及びそれら物体を注視すべき順番を
示すデータを含む 作業手順情報を記憶する第2の記憶手
段と、前記作業者の目、首及び腰の限界回転角度及び限界移動
距離を示すデータを含む動作限界情報を記憶する第3の
記憶手段と、 前記作業環境情報、前記作業 手順情報及び前記動作限界
情報に基づいて、前記作業者から前記注視すべき複数の
物体の各々への視野コーンをそれぞれ求める手段と、 求められた各々の前記視野コーンについて、当該視野コ
ーンの内部に、前記作業者が当該視野コーンに係る当該
注視対象物体を注視するのに邪魔になる物体が存在する
か否か判定する 手段と、前記判定結果に基づいて、少なくとも1つの視野コーン
について邪魔になると判定された物体及び該物体が邪魔
になると判定された 回数を含む評価結果情報を求める手
段と、前記物体及び前記作業者が配置された3次元モデルを表
示画面に表示するとともに、前記評価結果情報を前記邪
魔になると判定された物体に関連付けて該表示画面上で
提示するための手段とを備えたことを特徴とする作業環
境評価装置。1. A virtual work environment based on a three-dimensional model.
In a work environment evaluation apparatus for evaluating the object, each of a plurality of objects virtually arranged in a three-dimensional model
Data for identifying the object, three-dimensional
Showing the shape of the object and the three-dimensional position of the object
Data indicating the coordinates, and duplicates in the three-dimensional model.
The worker makes a virtual task of successively watch the object number
The data indicating the physical measurement value and the position of the worker
Storing working environment information including data indicating a three-dimensional coordinate
First storage means, and a plurality of objects to be watched by the worker in the three-dimensional model
Data identifying the body and the order in which those objects should be watched
Second storage means for storing work procedure information including data indicating a limit rotation angle and a limit movement of the eyes, neck and waist of the worker.
A third method for storing operation limit information including data indicating a distance.
Storage means, the work environment information, the work procedure information, and the operation limit
Based on the information, a plurality of to be the attention from the operator
Means for determining a field cone for each of the objects, and for each field cone determined, the field cone
Inside the field, the worker
There is an object that hinders gaze at the target object
Means for determining whether or not there is at least one visual field cone based on the determination result.
Object determined to be in the way of
A means for obtaining evaluation result information including the number of times that the object is determined to be obtained, and a three-dimensional model in which the object and the worker are arranged.
Display screen, and the evaluation result information
In association with the determined to be the object becomes magic working environment evaluation apparatus characterized by comprising a means for presenting on said display screen.
の提示は、前記表示画面において該 物体の色を変えて表
示することによって行うことを特徴とする請求項1に記
載の作業環境評価装置。 2. An object determined to be an obstacle
Table changing the color of the object presented in the display screen of the
2. The method according to claim 1, wherein
Work environment evaluation device.
の提示は、前記表示画面において表示されている該当物
体の画像に重ねて、該回数を示す所定の画像を表示する
ことによって行うことを特徴とする請求項1に記載の作
業環境評価装置。 3. The number of times determined to be in the way
Of the relevant item displayed on the display screen
Display a predetermined image indicating the number of times over the body image
2. The method according to claim 1, wherein
Industrial environment evaluation device.
る物体とその順番をポインティング・デバイスにより指
定するための手段を更に備えたことを特徴とする請求項
1に記載の作業環境評価装置。 4. The operator gazes in the three-dimensional model.
The objects to be moved and their order with a pointing device.
Claims further comprising means for determining
2. The work environment evaluation device according to 1.
置をポインティング・デバイスにより変更するための手
段を更に備えたことを特徴とする請求項1に記載の作業
環境評価装置。 5. An arrangement of the object in the three-dimensional model.
For changing the position with a pointing device
The work of claim 1, further comprising a step.
Environmental evaluation device.
記作業者について、前記評価結果情報を求め、提示する
ことを特徴とする請求項1に記載の作業環境評価装置。 6. A plurality of types having different body measurement values.
Request and present the evaluation result information for the worker
The work environment evaluation device according to claim 1, wherein:
注視したときの該作業者の動作を求める手段と、 求められた前記動作に関する所定の提示を行う手段とを
更に備えたことを特徴とする請求項1に記載の作業環境
評価装置。 7. The method according to claim 1, wherein the operator is configured to remove the plurality of objects in the order.
Means for obtaining the operation of the worker when gazing, and means for performing a predetermined presentation regarding the obtained operation.
The work environment according to claim 1, further comprising:
Evaluation device.
を評価するための作業環境評価装置における作業環境評
価方法において、 3次元モデル中に仮想的に配置する複数の物体の各々に
ついての、該物体を識別するデータ、該物体の3次元的
な形状を示すデータ及び該物体を配置する位置の3次元
座標を示すデータ、並びに該3次元モデル中において複
数の物体を順次注視する仮想的な作業をさせる作業者の
身体計測値を示すデータ及び該作業者を 配置する位置の
3次元座標を示すデータを含む作業環境情報を第1の記
憶手段に記憶するステップと、 前記3次元モデル中で前記作業者が注視すべき複数の物
体を識別するデータ及びそれら物体を注視すべき順番を
示すデータを含む作業手順情報を第2の記憶手段に記憶
するステップと、 前記作業者の少なくとも目、首及び腰の回転動作に関す
る動作限界を示すデータを含む動作限界情報を第3の記
憶手段に記憶するステップと、 前記作業環境情報、前記作業手順情報及び前記動作限界
情報に基づいて、前記作業者から前記注視すべき複数の
物体の各々への視野コーンをそれぞれ求めるステップ
と、 求められた各々の前記視野コーンについて、当該視野コ
ーンの内部に、前記作業者が当該視野コーンに係る当該
注視対象物体を注視するのに邪魔になる物体が存在する
か否か判定するステップと、 前記判定結果に基づいて、少なくとも1つの視野コーン
について邪魔になると判定された物体及び該物体が邪魔
になると判定された回数を含む評価結果情報を求めるス
テップと、 前記評価結果情報を前記3次元モデル中の前記邪魔にな
ると判定された物体に関連付けて表示画面上で提示する
ステップとを有することを特徴とする作業環境評価方
法。 8. A virtual work environment based on a three-dimensional model.
Environment Evaluation in a Work Environment Evaluation System for Evaluating Work
In the cost method, each of a plurality of objects virtually arranged in a three-dimensional model is
Data for identifying the object, three-dimensional
Showing the shape of the object and the three-dimensional position of the object
Data indicating the coordinates, and duplicates in the three-dimensional model.
Of a worker who performs a virtual task of gazing at a number of objects sequentially
The data indicating the physical measurement value and the position of the worker
Work environment information including data indicating three-dimensional coordinates is stored in a first
Storing a plurality of objects in the three-dimensional model to be watched by the operator.
Data identifying the body and the order in which those objects should be watched
Work procedure information including data to be indicated is stored in the second storage means.
And rotating at least the eyes, neck and waist of the worker.
Operating limit information including data indicating the operating limit
Storing the work environment information, the work procedure information, and the operation limit
Based on the information, a plurality of
The step of finding the field-of-view cone for each of the objects
And for each of the determined visual field cones,
Inside the field, the worker
There is an object that hinders gaze at the target object
Determining whether, based on the determination result, at least one field of view cone
Object determined to be in the way of
To obtain evaluation result information including the number of times that
Step and the evaluation result information as the obstacles in the three-dimensional model.
Present on the display screen in association with the object determined to be
Work environment evaluation method characterized by having steps
Law.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP34930393A JP3310086B2 (en) | 1993-03-31 | 1993-12-28 | Work environment evaluation device and work environment evaluation method |
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|---|---|---|---|
| JP5-74716 | 1993-03-31 | ||
| JP7471693 | 1993-03-31 | ||
| JP34930393A JP3310086B2 (en) | 1993-03-31 | 1993-12-28 | Work environment evaluation device and work environment evaluation method |
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Also Published As
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