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JP7608239B2 - Technology transfer tracing system and technology transfer tracing method - Google Patents
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JP7608239B2 JP2021056389A JP2021056389A JP7608239B2 JP 7608239 B2 JP7608239 B2 JP 7608239B2 JP 2021056389 A JP2021056389 A JP 2021056389A JP 2021056389 A JP2021056389 A JP 2021056389A JP 7608239 B2 JP7608239 B2 JP 7608239B2
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Description

本発明は、建設現場などの特定作業における作業者の技術伝承トレースシステム及び技術伝承トレース方法に関する。 The present invention relates to a system and method for tracing the transfer of skills of workers in specific tasks, such as at construction sites.

例えば、建設現場などにおける各種作業を未熟練者が行う場合、熟練者の直接的な指導を受けながら作業することが望ましい。しかしながら、実際の現場に熟練者が常にいるとは限らず、未熟練者が単独で作業しなければならない状況も想定される。 For example, when unskilled workers perform various tasks at a construction site, it is desirable for them to work under the direct guidance of an experienced worker. However, experienced workers are not always present at the actual site, and there may be situations where unskilled workers must work alone.

例えば特許文献1では、使用者の外界の視野像と人工的な像とを重ね合わせて同時に見ることが可能なヘッドマウントディスプレイ装置を用いた動作教示装置について開示されている。特許文献1では、予め熟練者の所定動作に関する動画を用意しておき、当該動画をヘッドマウントディスプレイ装置上で使用者の外界の視野像と重ね合わせてみることが可能である。 For example, Patent Document 1 discloses a motion teaching device that uses a head-mounted display device that allows the user to simultaneously view an image of the external world superimposed on an artificial image. In Patent Document 1, a video of a specific motion performed by an expert is prepared in advance, and the video can be superimposed on the user's image of the external world on the head-mounted display device.

また、特許文献2では、熟練作業者の動作を未習熟作業者に対してコンピュータで指図する作業指図システムについて開示されている。特許文献2では、工具を用いた所定作業における熟練作業者の動作がセンサで検知され、動作データとして処理装置に転送される。処理装置は、出力装置において動作データを3DCGの虚像として立体的に表示する。これにより、未習熟作業者は、虚像を見ながら所定作業を行うことが可能である。 Patent Document 2 also discloses a work instruction system that uses a computer to instruct an unskilled worker on the actions of a skilled worker. In Patent Document 2, the actions of a skilled worker performing a specified task using a tool are detected by a sensor and transferred to a processing device as action data. The processing device displays the action data three-dimensionally as a 3DCG virtual image on an output device. This allows an unskilled worker to perform the specified task while looking at the virtual image.

特開平7-333550号公報Japanese Patent Application Publication No. 7-333550 特開2001-393188公報JP 2001-393188 A

しかしながら、事前に用意した熟練者の画像は、必ずしも実際の作業者の視野画像に一致するものとは限らず、熟練者の技術を後世に伝承する観点からすれば、その精度向上には改善の余地があった。 However, the images of the expert prepared in advance did not necessarily match the actual visual field image of the worker, and from the perspective of passing on the skills of the expert to future generations, there was room for improvement in accuracy.

本発明は係る点に鑑みてなされたものであり、より高精度に熟練者の技術を後世に伝承可能な技術伝承システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above points, and aims to provide a technology transfer system that can transfer the skills of experts to future generations with greater accuracy.

本発明の一つの態様の技術伝承トレースシステムは、作業者に対する熟練者の技術の伝承を支援する技術伝承トレースシステムであって、対象者の姿勢及び状態を検出する状態検出装置と、対象者の周囲環境を撮像する撮像装置と、熟練者の所定作業において、予め状態検出装置及び撮像装置から取得した出力に基づいて熟練者の所定作業に関する動作モデルデータを生成する情報処理装置と、を備え、情報処理装置は、作業者の所定作業において、状態検出装置及び撮像装置から取得した出力に基づいて作業者の実動作に対応した実動作データを生成し、動作モデルデータと、実動作データと、を比較し、動作モデルデータを実動作データに対応した形式に変換して表示装置に表示させる。 The technology transfer tracing system of one embodiment of the present invention is a technology transfer tracing system that supports the transfer of skills of an expert to a worker, and includes a state detection device that detects the posture and state of a subject, an imaging device that images the subject's surrounding environment, and an information processing device that generates motion model data related to a specified task of the expert based on outputs previously acquired from the state detection device and the imaging device during the specified task of the expert. The information processing device generates actual motion data corresponding to the actual motion of the worker based on outputs acquired from the state detection device and the imaging device during the specified task of the worker, compares the motion model data with the actual motion data, converts the motion model data into a format corresponding to the actual motion data, and displays it on a display device.

また、本発明の一つの態様の技術伝承トレース方法は、作業者に対する熟練者の技術の伝承を支援する技術伝承方法であって、熟練者の所定作業において、予め対象者の姿勢及び状態を検出する状態検出装置及び対象者の周囲環境を撮像する撮像装置から取得した出力に基づいて熟練者の所定作業に関する動作モデルデータを生成するステップと、作業者の所定作業において、状態検出装置及び撮像装置から取得した出力に基づいて作業者の実動作に対応した実動作データを生成するステップと、動作モデルデータと、実動作データと、を比較するステップと、動作モデルデータと実動作データとの比較結果に基づいて動作モデルデータを実動作データに対応した形式に変換して表示装置に表示させるステップと、を備える。 In addition, a technique transfer tracing method according to one aspect of the present invention is a technique transfer method for supporting the transfer of an expert's technique to a worker, and includes the steps of: generating motion model data for a prescribed task performed by an expert based on outputs acquired in advance from a state detection device that detects the posture and state of the subject and an imaging device that images the subject's surrounding environment; generating actual motion data corresponding to the actual motion of the worker based on outputs acquired from the state detection device and the imaging device during the prescribed task performed by the worker; comparing the motion model data with the actual motion data; and converting the motion model data into a format corresponding to the actual motion data based on the comparison result between the motion model data and the actual motion data, and displaying the converted data on a display device.

本発明によれば、より高精度に熟練者の技術を後世に伝承することができる。 The present invention makes it possible to pass on the skills of experts to future generations with greater precision.

実施形態に係る技術伝承システムの一例を示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram showing an example of a technology transfer system according to an embodiment. 実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ装置の機能構成の一例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an example of a functional configuration of the head mounted display device according to the embodiment. 実施形態に係る所定作業の一例を示す概念図である。FIG. 13 is a conceptual diagram illustrating an example of a predetermined task according to the embodiment. 実施形態に係る熟練者の動作モデル作成フローを例示する図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a flow of creating an expert motion model according to the embodiment; 実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ装置の画像表示フローを例示する図である。1 is a diagram illustrating an image display flow of a head mounted display device according to an embodiment. FIG. 実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ装置の画像表示例を示す図である。1A to 1C are diagrams illustrating an example of an image display of a head mounted display device according to an embodiment. 実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ装置の画像表示例を示す図である。1A to 1C are diagrams illustrating an example of an image display of a head mounted display device according to an embodiment. 実施形態に係る情報処理装置及びサーバ装置を実現するためのコンピュータのハードウェア構成を例示する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a hardware configuration of a computer for realizing an information processing device and a server device according to the embodiment.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、複数の図面において対応する要素には同一の符号を付す。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Note that the same reference numerals are used to designate corresponding elements in multiple drawings.

図1は、実施形態に係る技術伝承トレースシステムの一例を示す概略構成図である。本実施の形態に係る技術伝承トレースシステム100(以下、単にシステム100と呼ぶ)は、建設現場などの所定の作業現場における作業者が、所定の作業を行う際に、熟練者の作業を容易にトレースすることを実現するものである。例えば、システム100は、熟練作業者(熟練者と呼ばれてもよい)の技術を比較的未熟な作業者(以下、単に作業者と呼ぶ)に伝承することを支援する。なお、本実施の形態では、建設現場における所定作業を例にして説明するが、これに限定されず、適宜変更が可能である。例えば、作業現場は、道路工事などの工事現場や介護施設における介護現場であってもよい。 Figure 1 is a schematic diagram showing an example of a technology transfer tracing system according to an embodiment. The technology transfer tracing system 100 according to this embodiment (hereinafter simply referred to as system 100) enables a worker at a specific work site, such as a construction site, to easily trace the work of an expert when performing a specific task. For example, system 100 supports the transfer of skills of an expert worker (which may also be called an expert) to a relatively unskilled worker (hereinafter simply referred to as a worker). Note that, in this embodiment, a specific task at a construction site is described as an example, but this is not limited to this and can be changed as appropriate. For example, the work site may be a construction site such as road construction or a care site at a care facility.

図1に示すように、システム100は、所定の作業者が装着可能なヘッドマウントディスプレイ装置10(以下、HMD装置10と呼ぶ)と、熟練者の所定作業に関する動作モデルデータを体系的に記憶・管理するサーバ装置20と、を含んで構成される。HMD装置10とサーバ装置20は、ネットワークを介して相互に通信が可能である。HMD装置10とサーバ装置20は、有線及び/又は無線(例えば、LTE(Long Term Evolution)、NR(New Radio)、Wi-Fi(登録商標)など)を介して、ネットワーク(インターネットなど)と通信してもよい。 As shown in FIG. 1, the system 100 includes a head mounted display device 10 (hereinafter referred to as HMD device 10) that can be worn by a specific worker, and a server device 20 that systematically stores and manages motion model data related to specific tasks performed by skilled workers. The HMD device 10 and the server device 20 can communicate with each other via a network. The HMD device 10 and the server device 20 may communicate with a network (such as the Internet) via wired and/or wireless (e.g., LTE (Long Term Evolution), NR (New Radio), Wi-Fi (registered trademark), etc.).

HMD装置10は、人の頭部に装着されるタイプのディスプレイ装置で構成される。HMD装置10は、目を完全に覆う非透過型や、現実の視覚に画面を通して画像(動画などのバーチャル画像)を重ね合わせる透過型のディスプレイ装置であってもよい。また、HMD装置10は、ウェアラブル端末と呼ばれてもよい。なお、HMD装置10の詳細については後述する。 The HMD device 10 is composed of a display device that is worn on a person's head. The HMD device 10 may be a non-transparent type that completely covers the eyes, or a transparent type display device that overlays an image (a virtual image such as a video) through a screen onto the real visual field. The HMD device 10 may also be called a wearable terminal. Details of the HMD device 10 will be described later.

また、HMD装置10を装着する対象者は、上記のように、建設現場や工場などの現場で作業を行う作業者の他に、介護施設で生活する要介護者(被介護者)を介護する介護者が挙げられる。なお、本実施の形態では、対象者が作業者又は熟練者と呼ばれてもよい。 In addition, subjects who wear the HMD device 10 include workers who work at construction sites, factories, and other such sites, as described above, as well as caregivers who care for people in need of care (care recipients) who live in care facilities. In this embodiment, the subject may also be called a worker or an expert.

サーバ装置20は、作業現場における熟練者の所定作業に関する動作モデルデータを作業種別や時系列毎に体系的に記憶する。動作モデルデータについては後述する。なお、サーバ装置20の機能は、HMD装置10に内蔵されてもよい。 The server device 20 systematically stores motion model data related to specific tasks performed by skilled workers at a work site by task type and time series. The motion model data will be described later. The functions of the server device 20 may be built into the HMD device 10.

図2は、実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ装置の機能構成の一例を示すブロック図である。図2に示すように、HMD装置10は、状態検出装置1、撮像装置2、情報処理装置3、表示装置4、及びヘルメット5(図3参照)を含んで構成される。状態検出装置1、撮像装置2、情報処理装置3、及び表示装置4の各種構成は、作業者が被るヘルメット5に搭載される。 Fig. 2 is a block diagram showing an example of the functional configuration of a head mounted display device according to an embodiment. As shown in Fig. 2, the HMD device 10 includes a state detection device 1, an imaging device 2, an information processing device 3, a display device 4, and a helmet 5 (see Fig. 3). The various components of the state detection device 1, the imaging device 2, the information processing device 3, and the display device 4 are mounted on the helmet 5 worn by the worker.

状態検出装置1は、HMD装置10を装着した作業者の状態や姿勢を検出するものである。作業者の「状態」とは、所定の動作(例えば歩行)の状態を表し、作業者の「姿勢」とは、作業者の現在の姿勢又はその変化(例えば直立姿勢や着座姿勢等)を表している。 The state detection device 1 detects the state and posture of a worker wearing the HMD device 10. The "state" of the worker represents the state of a specific movement (e.g., walking), and the "posture" of the worker represents the current posture of the worker or changes thereto (e.g., standing posture, sitting posture, etc.).

具体的に状態検出装置1は、ジャイロセンサや加速度センサなど、対象者の動作に応じた検出値を出力するセンサ11と、メモリ12とを備え、対象者が作業している間、センサ11から出力される検出値を繰り返しメモリ12に記憶させる。 Specifically, the condition detection device 1 includes a sensor 11, such as a gyro sensor or acceleration sensor, that outputs detection values corresponding to the subject's movements, and a memory 12. While the subject is working, the detection values output from the sensor 11 are repeatedly stored in the memory 12.

また、状態検出装置1は、センサ11の検出値を例えば撮像装置2、又は情報処理装置3に出力(送信)する。なお、検出値の出力(送信)は、常時実施されてもよく、所定時間毎に実施されてもよい。詳細は後述するが、センサ11から出力される検出値は、作業者の状態や姿勢を推定する場合に使用されるものとする。 The condition detection device 1 also outputs (transmits) the detection value of the sensor 11 to, for example, the imaging device 2 or the information processing device 3. The detection value may be output (transmitted) continuously or at predetermined time intervals. The detection value output from the sensor 11 is used to estimate the condition and posture of the worker, as will be described in detail later.

撮像装置2は、作業者の周囲環境を撮像するものであり、作業者の体、または、作業者の体以外の任意の場所に取り付けられる。例えば、撮像装置2が作業者の体に取り付けられる場合、撮像装置2は、上記したように、作業者が被るヘルメット5に取り付けられる。また、撮像装置2が対象者の体以外の任意の場所に取り付けられる場合、撮像装置2は、建設現場内や工場内や介護施設内の任意の場所に設置されたり、ドローンやロボットなどの無人移動体に搭載されたりしてもよい。 The imaging device 2 captures images of the worker's surrounding environment and is attached to the worker's body or any other location than the worker's body. For example, when the imaging device 2 is attached to the worker's body, the imaging device 2 is attached to the helmet 5 worn by the worker, as described above. When the imaging device 2 is attached to any other location than the subject's body, the imaging device 2 may be installed at any location within a construction site, factory, or care facility, or may be mounted on an unmanned mobile object such as a drone or robot.

また、撮像装置2は、カメラ21と、メモリ22とを備える。なお、撮像装置2が対象者の体に取り付けられる場合、カメラ21は、アクションカメラや360度カメラなどであって、対象者の視界方向または対象者の周囲の画像(静止画像または動画像)を撮像し、その撮像した画像をメモリ22に記憶させる。また、撮像装置2が対象者の体以外の任意の場所に設置される場合、カメラ21は、建設現場や工場や介護施設に予め設置されている固定監視カメラ、または、無人移動体が備えるカメラなどであって、対象者を含む建設現場内や工場内や介護施設内の画像を撮像し、その撮像した画像をメモリ22に記憶させる。 The imaging device 2 also includes a camera 21 and a memory 22. When the imaging device 2 is attached to the subject's body, the camera 21 is an action camera, a 360-degree camera, or the like, which captures images (still images or moving images) in the subject's field of view or around the subject, and stores the captured images in the memory 22. When the imaging device 2 is installed in any location other than the subject's body, the camera 21 is a fixed surveillance camera that is installed in advance at a construction site, factory, or nursing facility, or a camera equipped on an unmanned mobile object, which captures images of the construction site, factory, or nursing facility, including the subject, and stores the captured images in the memory 22.

撮像装置2は、カメラ21により撮像された画像をメモリ22から読み出し、その読み出した画像を情報処理装置3に出力(送信)する。なお、画像の出力(送信)は、常時実施されてもよく、所定時間毎に実施されてもよい。 The imaging device 2 reads out the image captured by the camera 21 from the memory 22, and outputs (transmits) the read image to the information processing device 3. Note that the output (transmission) of the image may be performed continuously or at predetermined time intervals.

情報処理装置3は、上記した状態検出装置1及び撮像装置2の出力に基づいて所定のデータを生成し、後述する表示装置3の表示制御を実施するコンピュータで構成される。情報処理装置3は、作業者の状態・姿勢等を推定し、推定した状態・姿勢を画像として画面上に重ね合わせて表示させる。具体的に情報処理装置3は、機能ブロックとして、抽出部31と、推定部32と、統合部33と、比較部34と、を含んでいる。抽出部31、推定部32、統合部33、及び比較部34は、総じて制御部と呼ばれてもよい。なお、情報処理装置3は、これらの機能ブロックに限らず、他の機能ブロックを有してもよい。 The information processing device 3 is composed of a computer that generates predetermined data based on the output of the above-mentioned state detection device 1 and imaging device 2, and controls the display of the display device 3, which will be described later. The information processing device 3 estimates the state, posture, etc. of the worker, and displays the estimated state and posture as an image superimposed on the screen. Specifically, the information processing device 3 includes, as functional blocks, an extraction unit 31, an estimation unit 32, an integration unit 33, and a comparison unit 34. The extraction unit 31, the estimation unit 32, the integration unit 33, and the comparison unit 34 may be collectively referred to as a control unit. Note that the information processing device 3 is not limited to these functional blocks, and may also have other functional blocks.

抽出部31は、撮像装置2から送信される画像に基づいて、当該画像中の所定のオブジェクトを抽出・分析する。ここでオブジェクトとは、画像中に含まれる構造物として、例えば図3に示す「床」、「柱」、「階段」、及び「手摺」等が挙げられる。また、抽出部31は、抽出したオブジェクトに対応した環境3次元データを生成してもよい。環境3次元データとは、所定作業中における作業者の周囲の環境を示す3次元データであり、上記したオブジェクトを3次元化したデータも含むものとする。抽出部31は、任意の3次元空間において「床」、「柱」、「階段」、及び「手摺」等にそれぞれ対応するオブジェクトを抽出し、各オブジェクトに対応した環境3次元データを所定時間における時系列毎に生成してもよい。 The extraction unit 31 extracts and analyzes a specific object in an image transmitted from the imaging device 2 based on the image. Here, the object refers to a structure contained in the image, such as a "floor," "pillar," "stairs," and "handrail" shown in FIG. 3. The extraction unit 31 may also generate three-dimensional environmental data corresponding to the extracted object. The three-dimensional environmental data is three-dimensional data that indicates the environment around the worker during a specific task, and includes data in which the above-mentioned objects are three-dimensionalized. The extraction unit 31 may extract objects that respectively correspond to a "floor," "pillar," "stairs," and "handrail" in an arbitrary three-dimensional space, and generate three-dimensional environmental data corresponding to each object for each time series at a specific time.

推定部32は、状態検出装置1から送信される所定時間分の検出値と、撮像装置2から送信される所定時間分の画像とに基づいて、所定時間における作業者の動作(姿勢)を示す骨格3次元データを生成する。すなわち、推定部32は、所定時間における作業者の状態・姿勢を推定する。ここで、骨格3次元データとは、任意の3次元空間において作業者が所定の作業を行っているときの作業者の骨格やその骨格の軌跡を示す3次元データである。骨格3次元データは、動作3次元データと呼ばれてもよい。 The estimation unit 32 generates three-dimensional skeleton data indicating the movement (posture) of the worker at a specified time based on the detection values for a specified time transmitted from the state detection device 1 and the images for a specified time transmitted from the imaging device 2. That is, the estimation unit 32 estimates the state and posture of the worker at a specified time. Here, the three-dimensional skeleton data is three-dimensional data indicating the skeleton of the worker and the trajectory of the skeleton when the worker is performing a specified task in an arbitrary three-dimensional space. The three-dimensional skeleton data may also be called three-dimensional movement data.

図3は、実施形態に係る所定作業の一例を示す概念図である。図3に示すように、例えば建設現場において作業者が、所定作業として階段の手摺を溶接する作業を行っている場合を想定する。この場合、推定部32は、作業者がしゃがんで溶接作業を行っている際の動作を示す骨格3次元データを生成する。推定部32は、作業者の状態に基づくデータ(状態データ)と作業者の姿勢に基づくデータ(姿勢データ)とを統合して、骨格3次元データを所定時間における時系列毎に生成してもよい。なお、図3では、所定作業として、階段の手すりの溶接を例示して説明したが、これに限定されず、適宜変更が可能である。所定作業は、例えば他に、ねじ止め、板金の切断など、各種作業が例示できる。 FIG. 3 is a conceptual diagram showing an example of a predetermined task according to the embodiment. As shown in FIG. 3, for example, a worker at a construction site is assumed to be performing a task of welding a handrail of a staircase as a predetermined task. In this case, the estimation unit 32 generates 3D skeleton data showing the motion of the worker while crouching and performing welding. The estimation unit 32 may integrate data based on the state of the worker (state data) and data based on the posture of the worker (posture data) to generate 3D skeleton data for each time series at a predetermined time. Note that, in FIG. 3, welding of a handrail of a staircase is described as an example of a predetermined task, but this is not limited thereto and can be changed as appropriate. Other examples of the predetermined task include various tasks such as screwing and cutting sheet metal.

統合部33は、上記のオブジェクト(又は環境3次元データ)と骨格3次元データとを統合して、動作モデルデータを生成する。動作モデルデータは、予めHMD装置10を装着した熟練者に所定の作業を実施させ、状態検出装置1及び撮像装置2の出力に基づいて生成される。生成された動作モデルデータは、情報処理装置3内の記憶領域に記憶されてもよく、後述するサーバ装置20のデータベース上に作業毎に体系的に記憶(保存)されてもよい。また、統合部33は、作業者の所定作業において、状態検出装置1及び撮像装置2から取得した出力に基づいて実動作データを生成する。 The integration unit 33 integrates the above-mentioned object (or environmental 3D data) and skeletal 3D data to generate motion model data. The motion model data is generated based on the output of the state detection device 1 and the imaging device 2 by having a skilled person wearing the HMD device 10 perform a specified task in advance. The generated motion model data may be stored in a storage area within the information processing device 3, or may be systematically stored (saved) for each task in a database of the server device 20 described later. The integration unit 33 also generates actual motion data based on the output obtained from the state detection device 1 and the imaging device 2 during the specified task performed by the worker.

比較部34は、熟練者の動作モデルデータと作業者の実動作データとを比較・照合して、上記のように生成された熟練者の動作モデルデータを前記実動作データに対応した形式に変換する。例えば比較部34は、動作モデルデータをMR(Mixed Reality)技術を用いて表示装置4に表示するための複合現実データに変換する。 The comparison unit 34 compares and collates the expert's motion model data with the worker's actual motion data, and converts the expert's motion model data generated as described above into a format corresponding to the actual motion data. For example, the comparison unit 34 converts the motion model data into mixed reality data for display on the display device 4 using MR (Mixed Reality) technology.

なお、情報処理装置3の各機能構成は、後述するサーバ装置20で実現されてもよい。 Note that each functional configuration of the information processing device 3 may be realized by the server device 20 described below.

表示装置4は、ヘルメット5の正面下部に設けられたディスプレイで構成される。表示装置4は、例えば透過型のディスプレイで構成され、作業者の現実の視野像に対して上記の動作モデルデータ(複合現実データ)を重畳表示するように構成されている。また、表示装置4は、撮像装置2で撮像した画像を映像(動画)として表示してもよい。なお、本実施の形態では、表示装置4がヘルメット5に搭載されたいわゆるヘッドマウントディスプレイ装置の一構成である場合について説明するが、これに限らず適宜変更が可能である。例えば表示装置4は、スマートフォンやタブレット端末などのモバイル機器またはパーソナルコンピュータなどにより構成されてもよい。 The display device 4 is configured as a display provided at the bottom front of the helmet 5. The display device 4 is configured as, for example, a transmissive display, and is configured to superimpose the above-mentioned motion model data (mixed reality data) on the actual visual field image of the worker. The display device 4 may also display the image captured by the imaging device 2 as a video (video). Note that in this embodiment, the display device 4 is described as being part of a so-called head-mounted display device mounted on the helmet 5, but is not limited to this and can be modified as appropriate. For example, the display device 4 may be configured as a mobile device such as a smartphone or tablet terminal, or a personal computer.

サーバ装置20は、上記したように、作業現場における熟練者の所定作業に関する動作モデルデータを作業種別や時系列毎に体系的に記憶するデータベースを有している。
例えば、熟練者の所定作業に関する動作モデルデータは、
(1)作業名称(例えば溶接、ねじ止め、部品位置決め、等)
(2)作業順序(Step1、Step2、等)
(3)作業時間(**時間、**分、**秒、等)
の項目が所定作業毎及び時系列毎に設定されている。
As described above, the server device 20 has a database that systematically stores motion model data relating to predetermined tasks of skilled workers at a work site by task type and time series.
For example, the motion model data for a specific task of an expert is
(1) Name of the work (e.g. welding, screwing, part positioning, etc.)
(2) Work order (Step 1, Step 2, etc.)
(3) Working time (*** hours, *** minutes, *** seconds, etc.)
The items are set for each predetermined task and for each time series.

このデータベースには、複数の作業について、各作業に対応した動作モデルデータが体系的に保存されている。これらの動作モデルデータは、実際の作業者が所定作業を行っている際に、正しい手順に沿って作業が実施されているか否かを判定するために基準データ(閾値)として用いられる。なお、動作モデルデータには、上記(1)-(3)以外に、例えば所定作業のコツや注意を要するポイントに関する情報を含めてもよい。 This database systematically stores motion model data corresponding to each task for multiple tasks. This motion model data is used as reference data (thresholds) to determine whether or not a task is being performed according to the correct procedure when an actual worker is performing a specified task. Note that the motion model data may also include, in addition to the above (1)-(3), information on tips for the specified task and points requiring attention.

ところで、建設現場などにおける各種作業を未熟練者が行う場合、熟練者の直接的な指導を受けながら作業することが望ましい。しかしながら、実際の現場に熟練者が常にいるとは限らず、未熟練者が単独で作業しなければならない状況も想定される。 When unskilled workers perform various tasks at construction sites, etc., it is desirable for them to work under the direct guidance of an experienced worker. However, experienced workers are not always present at actual work sites, and situations may arise where unskilled workers must work alone.

例えばこれまでは、作業者が紙のマニュアルを見ながら、または、OJT(On the Job Training)などで熟練者の口頭による指示などをもとに、作業者が試行錯誤を繰り返しながら作業を学んでいく手法が一般的であった。 For example, until now, it was common for workers to learn tasks through trial and error, either by looking at a paper manual or by listening to verbal instructions from an expert during on-the-job training (OJT).

一方で、昨今では、現場で作業者が見ている映像を遠隔地にいるベテラン(熟練者)などのオペレーターと共有することで、指示を受けながら作業をすることもある。また、作業工程を映像などに記録し、映像を見ることで作業者の作業内容を理解する取り組みが行われている。 Nowadays, on-site workers can share the video they are watching with a veteran (experienced) operator in a remote location, and work while receiving instructions. There are also efforts being made to record the work process on video, etc., and to understand what the workers are doing by watching the video.

しかしながら、従来の技術では、新米の作業者が熟練者と同じような作業レベル・スピード・品質に達するまでには時間を要している。また、誤った作業を実施したことによる手戻り(作業のやり直し)の発生は、その後の工程(スケジュール)に影響を及ぼす要因となっている。 However, with conventional technology, it takes time for a novice worker to reach the same level of work, speed, and quality as an experienced worker. In addition, rework (redoing work) due to incorrect work execution is a factor that affects subsequent processes (schedules).

そこで本件発明者は、比較的未熟な作業者であっても、熟練者の直接的な指導を受けることなく効果的に作業を学習することを目的として、本発明に想到した。例えば、本実施の形態では、予め熟練者にHMD装置10を装着させた状態で所定の作業を行わせ、熟練者の動作モデルデータを生成してデータベースに保存する。そして、実際の作業者は、HMD装置10を装着した状態で実施する。このとき、HMD装置10は、カメラ映像やセンサデータから数秒後の作業者自身の姿勢及び動作(状態)を推定しつつ、熟練者の動作モデルデータに基づいて熟練者の正しい動作画像(バーチャルデータ)をディスプレイ上に表示する。 The inventors of the present invention therefore came up with the aim of enabling even relatively inexperienced workers to effectively learn tasks without receiving direct instruction from an expert. For example, in this embodiment, an expert is made to wear the HMD device 10 in advance and perform a specified task, and motion model data of the expert is generated and stored in a database. The actual worker then performs the task while wearing the HMD device 10. At this time, the HMD device 10 estimates the worker's own posture and motion (state) several seconds later from camera footage and sensor data, and displays an image (virtual data) of the expert's correct motion on the display based on the motion model data of the expert.

これにより、実際の作業者は、特定の作業における熟練者の動作(正しい動作)を作業実空間に重畳表示された画像として見ることで、熟練者の正しい手順を確認しながら作業ができる。この結果、効率的かつ正確な作業が実現可能となる。また、作業者が熟練者の動きを実際にトレースしながら作業を行うことにより、作業の学習効率や技術習得スピードを上げると共に、比較的未熟な作業者であっても熟練者と同等の品質の作業を実現可能である。すなわち、熟練者の技術をより高精度に後世へと伝承することが可能である。 This allows an actual worker to see the movements (correct movements) of an expert in a particular task as an image superimposed on the real work space, allowing the worker to check the correct procedure of the expert while working. As a result, efficient and accurate work can be achieved. Furthermore, by having the worker actually trace the movements of the expert while working, the efficiency of learning the task and the speed of skill acquisition can be increased, and even relatively unskilled workers can achieve work of the same quality as an expert. In other words, it is possible to pass on the skills of an expert to future generations with greater precision.

より具体的に、本実施の形態に係るシステム100は、作業者に対する熟練者の技術の伝承を支援するものであり、対象者の姿勢及び状態を検出する状態検出装置1と、対象者の周囲環境を撮像する撮像装置2と、熟練者の所定作業において、予め状態検出装置1及び撮像装置2から取得した出力に基づいて熟練者の所定作業に関する動作モデルデータを生成する情報処理装置3と、を備える。情報処理装置3は、作業者の所定作業において、状態検出装置1及び撮像装置2から取得した出力に基づいて作業者の実動作に対応した実動作データを生成し、動作モデルデータと実動作データとを比較し、動作モデルデータを実動作データに対応した形式に変換して表示装置4に表示させる。これにより、作業者は、画面上に重畳表示された熟練者の動作を確認しながら作業が可能であり、作業者の学習効率を高めることが可能である。 More specifically, the system 100 according to this embodiment supports the transfer of the skills of an expert to a worker, and includes a state detection device 1 that detects the posture and state of a subject, an imaging device 2 that images the subject's surrounding environment, and an information processing device 3 that generates motion model data related to a specified task of the expert based on the output previously acquired from the state detection device 1 and the imaging device 2 during the specified task of the expert. The information processing device 3 generates actual motion data corresponding to the actual motion of the worker based on the output acquired from the state detection device 1 and the imaging device 2 during the specified task of the worker, compares the motion model data with the actual motion data, converts the motion model data into a format corresponding to the actual motion data, and displays it on the display device 4. This allows the worker to work while checking the motion of the expert superimposed on the screen, and improves the learning efficiency of the worker.

また、本実施の形態において、情報処理装置3は、実動作データと変換後の動作モデルデータとを比較して作業者の所定作業が正しいか否かを判定する。この構成によれば、作業者の実動作と熟練者の動作との差分を明確に認識することができ、作業者の学習効率を更に高めることが可能である。 In addition, in this embodiment, the information processing device 3 compares the actual movement data with the converted movement model data to determine whether the specified work of the worker is correct. With this configuration, the difference between the actual movement of the worker and the movement of an expert can be clearly recognized, and the learning efficiency of the worker can be further improved.

また、本実施の形態において、情報処理装置3は、対象者の周囲環境の撮像画像から周囲環境に関するオブジェクトを抽出し、対象者の姿勢及び状態に基づいて対象者の骨格に関する骨格3次元データを生成し、オブジェクトと骨格3次元データとを統合して動作モデルデータ又は実動作データを生成する。この構成によれば、複数のデータから作業者の実際の動作を推定したデータを生成することが可能である。 In addition, in this embodiment, the information processing device 3 extracts objects related to the surrounding environment from the captured image of the subject's surrounding environment, generates 3D skeletal data related to the subject's skeleton based on the subject's posture and state, and integrates the objects and 3D skeletal data to generate motion model data or actual motion data. With this configuration, it is possible to generate data that estimates the actual motion of the worker from multiple data.

また、本実施の形態において、状態検出装置1、撮像装置2、情報処理装置3、及び表示装置4により、対象者が装着可能なHMD装置10(ウェアラブル端末)が構成される。これらの構成が1つの装置で実現されることにより、作業者の作業を妨げることなく、簡易な構成で熟練者の動作を学習することが可能である。 In addition, in this embodiment, the state detection device 1, the imaging device 2, the information processing device 3, and the display device 4 constitute an HMD device 10 (wearable terminal) that can be worn by the subject. By realizing these configurations in a single device, it is possible to learn the movements of an expert with a simple configuration without interfering with the work of the worker.

また、本実施の形態において、システム100は、複数の所定作業毎に動作モデルデータを体系的に記憶するサーバ装置20を更に備える。この構成により、作業現場のあらゆる作業を体系的に管理することが可能である。 In addition, in this embodiment, the system 100 further includes a server device 20 that systematically stores operation model data for each of a number of predetermined tasks. This configuration makes it possible to systematically manage all tasks at a work site.

次に、図4から図7を参照して、本実施の形態に係る技術伝承トレース方法について説明する。図4は、実施形態に係る熟練者の動作モデル作成フローを例示する図である。図5は、実施形態に係るHMD装置の画像表示フローを例示する図である。図6及び図7は、実施形態に係るHMD装置の画像表示例を示す図である。なお、以下に示すフローにおいては、特に明示がない限り、動作の主体は情報処理装置3(制御部)とする。なお、以下に示すフローはあくまで一例を示すものであり、必要に応じて他の処理を追加してもよい。また、各処理(ステップ)は、矛盾が生じない限り順序を変更することが可能である。 Next, the technology transfer tracing method according to the present embodiment will be described with reference to Figs. 4 to 7. Fig. 4 is a diagram illustrating an example of an expert's behavior model creation flow according to the embodiment. Fig. 5 is a diagram illustrating an example of an image display flow of the HMD device according to the embodiment. Figs. 6 and 7 are diagrams illustrating example image displays of the HMD device according to the embodiment. In the flow shown below, unless otherwise specified, the subject of the operation is the information processing device 3 (control unit). Note that the flow shown below is merely an example, and other processes may be added as necessary. Also, the order of each process (step) can be changed as long as no contradiction occurs.

本実施の形態に係る技術伝承トレース方法は、作業者に対する熟練者の技術の伝承を支援する技術伝承方法であって、以下のステップを備える。
(1)熟練者の所定作業において、予め対象者の姿勢及び状態を検出する状態検出装置1及び対象者の周囲環境を撮像する撮像装置2から取得した出力に基づいて熟練者の所定作業に関する動作モデルデータを生成するステップ(図4のステップST101-104)。
(2)作業者の所定作業において、状態検出装置1及び撮像装置2から取得した出力に基づいて作業者の実動作に対応した実動作データを生成するステップ(図5のステップST201-204)。
(3)動作モデルデータと実動作データとを比較するステップ(図5のステップST205)。
(4)動作モデルデータと実動作データとの比較結果に基づいて動作モデルデータを実動作データに対応した形式に変換して表示装置に表示させるステップ(図5のステップST206)。
(5)実動作データと変換後の動作モデルデータとを比較して作業者の所定作業が正しいか否かを判定するステップ(図5のステップST207)。
The technique transfer tracing method according to the present embodiment is a technique transfer method for supporting the transfer of techniques from an expert to a worker, and includes the following steps.
(1) A step of generating motion model data for a specified task of an expert based on outputs acquired in advance from a state detection device 1 that detects the posture and state of a subject and an imaging device 2 that images the subject's surrounding environment (steps ST101-104 in FIG. 4).
(2) A step of generating actual action data corresponding to an actual action of a worker based on outputs obtained from the state detection device 1 and the imaging device 2 during a predetermined task performed by the worker (steps ST201-204 in FIG. 5).
(3) A step of comparing the behavior model data with the actual behavior data (step ST205 in FIG. 5).
(4) A step of converting the behavior model data into a format corresponding to the actual behavior data based on the result of comparison between the behavior model data and the actual behavior data, and displaying the converted behavior model data on a display device (step ST206 in FIG. 5).
(5) A step of comparing the actual action data with the converted action model data to determine whether or not the predetermined action of the worker is correct (step ST207 in FIG. 5).

先ず、熟練者の動作モデル作成フローについて説明する。当該フローは、予めサーバ装置20に所定作業に応じた熟練者の動作モデルデータを生成して用意しておくものである。この場合、熟練者がHMD装置10を装着した状態で所定の作業を実施するものとする。 First, the flow for creating an expert movement model will be described. In this flow, expert movement model data corresponding to a specified task is generated and prepared in advance in the server device 20. In this case, the expert performs the specified task while wearing the HMD device 10.

図4に示すように、先ずステップST101において、情報処理装置3は、各種データを取得する。具体的に情報処理装置3は、状態検出装置1から熟練者の所定作業における姿勢・状態に関するデータを取得し、撮像装置2から熟練者の周囲環境に対応した画像データ(撮像画像)を取得する。 As shown in FIG. 4, first, in step ST101, the information processing device 3 acquires various data. Specifically, the information processing device 3 acquires data related to the posture and state of the skilled worker during a specified task from the state detection device 1, and acquires image data (captured image) corresponding to the surrounding environment of the skilled worker from the imaging device 2.

次のステップST102において、情報処理装置3は、撮像装置2の撮像画像から現場環境に対応した所定のオブジェクト(A)を時系列毎に抽出する。例えば、情報処理装置3は、撮像装置2に記録された熟練者の身体の動画像と、熟練者の周囲を映した動画像の双方に着目し、作業中に何のオブジェクト(例:柱・梁・工具等)がどのタイミングで関与しているかを抽出する。なお、オブジェクトの抽出にあたっては、予め現場の各オブジェクトを学習したAIモデルを活用することが可能である。 In the next step ST102, the information processing device 3 extracts a predetermined object (A) corresponding to the work site environment from the images captured by the imaging device 2 in chronological order. For example, the information processing device 3 focuses on both the moving image of the skilled worker's body recorded by the imaging device 2 and the moving image showing the skilled worker's surroundings, and extracts which objects (e.g. pillars, beams, tools, etc.) are involved during the work and at what point in time. Note that when extracting objects, it is possible to utilize an AI model that has previously learned each object at the work site.

次のステップST103において、情報処理装置3は、熟練者の所定作業における状態・姿勢を推定した骨格3次元データ(B)を生成する。例えば、情報処理装置3は、撮像装置2に記録された熟練者の身体の動画像と、熟練者の周囲を映した動画像の双方に着目し、熟練者の3次元姿勢(例:直立・しゃがむ・寝そべり等)を推定する。また、情報処理装置3は、先の動画像及びセンサ11からのデータに着目し、熟練者の3次元状態(例:歩行・昇降・転倒等)を推定する。 In the next step ST103, the information processing device 3 generates three-dimensional skeletal data (B) that estimates the state and posture of the skilled worker during the specified task. For example, the information processing device 3 focuses on both the moving image of the skilled worker's body recorded in the imaging device 2 and the moving image showing the skilled worker's surroundings, and estimates the skilled worker's three-dimensional posture (e.g. standing upright, crouching, lying down, etc.). The information processing device 3 also focuses on the previous moving image and data from the sensor 11, and estimates the skilled worker's three-dimensional state (e.g. walking, ascending and descending, falling, etc.).

次のステップST104において、情報処理装置3は、オブジェクト(A)と骨格3次元データ(B)とを統合して熟練者の動作モデルデータ(A+B)を生成する。生成された動作モデルデータは、所定の記憶領域(情報処理装置3又はサーバ装置20)に記憶される。 In the next step ST104, the information processing device 3 integrates the object (A) and the three-dimensional skeleton data (B) to generate motion model data (A+B) of an expert. The generated motion model data is stored in a predetermined storage area (the information processing device 3 or the server device 20).

次に画面表示フローについて説明する。なお、図5のステップST201-204においては、図4のステップST101-104の「熟練者」を「作業者」に読み替え、「動作モデルデータ」を「実動作データ」に読み替えたものと同じである。 Next, the screen display flow will be described. Note that steps ST201-204 in FIG. 5 are the same as steps ST101-104 in FIG. 4, except that "expert" is replaced with "operator" and "action model data" is replaced with "actual action data."

図5に示すように、先ずステップST201において、情報処理装置3は、各種データを取得する。具体的に情報処理装置3は、状態検出装置1から作業者の所定作業における姿勢・状態に関するデータを取得し、撮像装置2から作業者の周囲環境に対応した画像データ(撮像画像)を取得する。 As shown in FIG. 5, first, in step ST201, the information processing device 3 acquires various data. Specifically, the information processing device 3 acquires data related to the posture and state of the worker during a specified task from the state detection device 1, and acquires image data (captured image) corresponding to the surrounding environment of the worker from the imaging device 2.

次のステップST202において、情報処理装置3は、撮像装置2の撮像画像から現場環境に対応した所定のオブジェクト(C)を時系列毎に抽出する。例えば、情報処理装置3は、撮像装置2に記録された作業者の身体の動画像と、作業者の周囲を映した動画像の双方に着目し、作業中に何のオブジェクト(例:柱・梁・工具等)がどのタイミングで関与しているかを抽出する。なお、オブジェクトの抽出にあたっては、予め現場の各オブジェクトを学習したAIモデルを活用することが可能である。 In the next step ST202, the information processing device 3 extracts a predetermined object (C) corresponding to the work site environment from the images captured by the imaging device 2 in chronological order. For example, the information processing device 3 focuses on both the moving image of the worker's body recorded by the imaging device 2 and the moving image showing the worker's surroundings, and extracts which objects (e.g. pillars, beams, tools, etc.) are involved during the work and at what point in time. Note that when extracting objects, it is possible to utilize an AI model that has previously learned each object at the work site.

次のステップST203において、情報処理装置3は、作業者の所定作業における状態・姿勢を推定した骨格3次元データ(D)を生成する。例えば、情報処理装置3は、撮像装置2に記録された作業者の身体の動画像と、作業者の周囲を映した動画像の双方に着目し、作業者の3次元姿勢(例:直立・しゃがむ・寝そべり等)を推定する。また、情報処理装置3は、先の動画像及びセンサ11からのデータに着目し、作業者の3次元状態(例:歩行・昇降・転倒等)を推定する。 In the next step ST203, the information processing device 3 generates three-dimensional skeletal data (D) that estimates the state and posture of the worker during the specified task. For example, the information processing device 3 focuses on both the moving image of the worker's body recorded by the imaging device 2 and the moving image showing the worker's surroundings, and estimates the worker's three-dimensional posture (e.g. standing upright, crouching, lying down, etc.). The information processing device 3 also focuses on the previous moving image and data from the sensor 11, and estimates the worker's three-dimensional state (e.g. walking, ascending and descending, falling, etc.).

次のステップST204において、情報処理装置3は、オブジェクト(C)と骨格3次元データ(D)とを統合して作業者の実動作データ(C+D)を生成する。 In the next step ST204, the information processing device 3 integrates the object (C) and the three-dimensional skeleton data (D) to generate actual movement data (C+D) of the worker.

次のステップST205において、情報処理装置3は、サーバ装置20から熟練者の動作モデルデータを読み出し、作業者の実動作データと比較・照合する。 In the next step ST205, the information processing device 3 reads out the movement model data of the expert from the server device 20 and compares and collates it with the actual movement data of the worker.

次のステップST206において、情報処理装置3は、熟練者の動作モデルデータを作業者の状態(実動作データ)に応じて変換し、画面に重畳表示する。熟練者と作業者の作業現場は必ずしも一致するものではなく、実際の作業者の動作を熟練者の動作モデルデータに反映することにより、教示データ(変換後の動作モデルデータ)の現実空間における再現性を高めることが可能である。 In the next step ST206, the information processing device 3 converts the expert's motion model data according to the worker's state (actual motion data) and displays it superimposed on the screen. The work sites of the expert and the worker do not necessarily coincide, and by reflecting the actual worker's motion in the expert's motion model data, it is possible to improve the reproducibility of the teaching data (motion model data after conversion) in real space.

次のステップST207において、情報処理装置3は、変換後の動作モデルデータと実動作データとの比較結果を画面に重畳表示する。これにより、作業者の動作が熟練者と一致しているか否かがフィードバックされ、作業者の動作の正確性を作業者が視覚的に認識することが可能である。例えば情報処理装置3は、変換後の動作モデルデータと実動作データとの画面上でのズレ量が所定閾値内であるか否かに基づいて、その作業が正しい動作に基づくものか否かを判定してもよい。 In the next step ST207, the information processing device 3 superimposes on the screen the comparison result between the converted action model data and the actual action data. This provides feedback on whether the worker's actions match those of an expert, allowing the worker to visually recognize the accuracy of the worker's actions. For example, the information processing device 3 may determine whether the work is based on correct actions based on whether the amount of deviation on the screen between the converted action model data and the actual action data is within a predetermined threshold.

このような画面表示フローによれば、例えば図6及び図7に示すように、画面上に作業者の実動作データに基づく画像が実線で表示され、熟練者の変換後の動作モデルデータが二点鎖線で表示されている。画面の左上には、作業順序や作業時間が表示されている。また、図7に示すように、変換後の動作モデルデータと実動作データとの画面上でのズレ量が所定閾値内である場合、その作業は正しい動作に基づくものとして、「OK!」のメッセージが表示されている。例えば変換後の動作モデルデータと実動作データとの画面上でのズレ量が所定閾値を超える場合、その作業は正しい動作に基づくものではないとして、「NG!」のメッセージを表示してもよい。このようなメッセージ(アラート)は、画面上に表示される場合に限らず、音声によって報知されてもよい。また、情報処理装置3は、図6のStep1の作業でOKの判定が出た場合に次の図7に示すStep2に進むように画像表示を制御してもよい。 According to such a screen display flow, for example, as shown in FIG. 6 and FIG. 7, an image based on the actual movement data of the worker is displayed on the screen with a solid line, and the converted movement model data of the expert is displayed with a two-dot chain line. The work order and work time are displayed in the upper left of the screen. Also, as shown in FIG. 7, if the deviation amount on the screen between the converted movement model data and the actual movement data is within a predetermined threshold, the work is based on a correct movement and a message "OK!" is displayed. For example, if the deviation amount on the screen between the converted movement model data and the actual movement data exceeds a predetermined threshold, the work is not based on a correct movement and a message "NG!" may be displayed. Such a message (alert) may not only be displayed on the screen, but may also be notified by voice. Also, the information processing device 3 may control the image display so that when the work in Step 1 in FIG. 6 is judged to be OK, the process proceeds to Step 2 shown in FIG. 7.

以上説明したように、本実施の形態によれば、予め取得した熟練者の所定作業における動作モデルデータを現実の作業者の視覚空間に合わせて変換して画面に表示することにより、実際の作業者の学習効率を高めることが可能である。 As described above, according to this embodiment, the learning efficiency of actual workers can be improved by converting previously acquired motion model data for a specific task performed by an expert to match the visual space of the actual worker and displaying it on the screen.

図8は、情報処理装置3又はサーバ装置20を実現するためのコンピュータの一例を示す図である。説明の便宜上、情報処理装置3とサーバ装置20とで共通の符号を付して説明する。 Figure 8 is a diagram showing an example of a computer for implementing the information processing device 3 or the server device 20. For ease of explanation, the information processing device 3 and the server device 20 will be described using the same reference numerals.

図8に示すコンピュータ70は、プロセッサ71と、メモリ72と、記憶装置73と、読取装置74と、通信インタフェース75と、入出力インタフェース76とを備える。なお、プロセッサ71、メモリ72、記憶装置73、読取装置74、通信インタフェース75、及び入出力インタフェース76は、バス77を介して互いに接続されている。 The computer 70 shown in FIG. 8 includes a processor 71, a memory 72, a storage device 73, a reader 74, a communication interface 75, and an input/output interface 76. The processor 71, the memory 72, the storage device 73, the reader 74, the communication interface 75, and the input/output interface 76 are connected to each other via a bus 77.

プロセッサ71は、シングルプロセッサまたはマルチプロセッサまたはマルチコアなどにより構成される。また、プロセッサ71は、記憶装置73に格納されているプログラムを読み出し、メモリ72を利用して、図4、5に示すフローチャートの手順を記述したプログラムを実行することにより、制御部(例えば抽出部31、推定部32、統合部33、及び制御部34)の一部または全部の機能を提供する。 The processor 71 is configured with a single processor, a multiprocessor, a multicore, etc. The processor 71 also reads out a program stored in the storage device 73 and uses the memory 72 to execute a program that describes the procedures of the flowcharts shown in Figures 4 and 5, thereby providing some or all of the functions of the control unit (e.g., the extraction unit 31, the estimation unit 32, the integration unit 33, and the control unit 34).

メモリ72は、半導体メモリなどであり、RAM(Random Access Memory)領域およびROM(Read Only Memory)領域を含んでいてよい。 Memory 72 may be a semiconductor memory or the like, and may include a RAM (Random Access Memory) area and a ROM (Read Only Memory) area.

記憶装置73は、ハードディスクやフラッシュメモリなどの半導体メモリ、または、外部記憶装置である。 The storage device 73 is a semiconductor memory such as a hard disk or flash memory, or an external storage device.

読取装置74は、プロセッサ71の指示に従って着脱可能記憶媒体78にアクセスする。着脱可能記憶媒体78は、半導体デバイス、磁気的作用により情報が入出力される媒体、光学的作用により情報が入出力される媒体などにより実現される。なお、半導体デバイスは、USB(Universal Serial Bus)メモリなどである。また、磁気的作用により情報が入出力される媒体は、磁気ディスクなどである。光学的作用により情報が入出力される媒体は、CD(Compact Disc)-ROM、DVD(Digital Versatile Disk)、Blu-ray Disc(Blu-rayは登録商標)などである。 The reader 74 accesses the removable storage medium 78 according to instructions from the processor 71. The removable storage medium 78 is realized by a semiconductor device, a medium where information is input and output by magnetic action, a medium where information is input and output by optical action, etc. An example of a semiconductor device is a USB (Universal Serial Bus) memory, etc. An example of a medium where information is input and output by magnetic action is a magnetic disk, etc. An example of a medium where information is input and output by optical action is a CD (Compact Disc)-ROM, a DVD (Digital Versatile Disc), a Blu-ray Disc (Blu-ray is a registered trademark), etc.

通信インタフェース75は、プロセッサ71の指示に従って、他の装置と通信する。例えば、情報処理装置3は、通信インタフェース75を介して状態検出装置1、撮像装置2及びサーバ装置20から情報を収集する。 The communication interface 75 communicates with other devices according to instructions from the processor 71. For example, the information processing device 3 collects information from the state detection device 1, the imaging device 2, and the server device 20 via the communication interface 75.

入出力インタフェース76は、例えば、入力装置および出力装置との間のインタフェースである。入力装置は、対象者や複合現実データ、拡張現実データ、又は仮想現実データを確認する管理者からの指示を受け付けるキーボード、マウス、タッチパネルなどのデバイスである。出力装置は、ディスプレイなどの表示装置、または、スピーカなどの音声装置である。 The input/output interface 76 is, for example, an interface between an input device and an output device. The input device is a device such as a keyboard, mouse, or touch panel that accepts instructions from a subject or an administrator who checks the mixed reality data, augmented reality data, or virtual reality data. The output device is a display device such as a display, or an audio device such as a speaker.

実施形態に係る各プログラムは、例えば、下記の形態で情報処理装置3に提供される。
(1)記憶装置73に予めインストールされている。
(2)着脱可能記憶媒体78により提供される。
(3)プログラムサーバなどのサーバから提供される。
Each program according to the embodiment is provided to the information processing device 3 in the following form, for example.
(1) It is pre-installed in the storage device 73.
(2) Provided by a removable storage medium 78.
(3) Provided from a server such as a program server.

なお、図8を参照して述べた情報処理装置3又はサーバ装置20を実現するためのコンピュータ70のハードウェア構成は例示であり、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、上述の構成の一部が、削除されてもよく、また、新たな構成が追加されてもよい。また、別の実施形態では、例えば、上述の情報処理装置3の一部または全部の機能がFPGA、SoC(System-on-a-Chip)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、または、PLDなどによるハードウェアとして実装されてもよい。 The hardware configuration of the computer 70 for realizing the information processing device 3 or the server device 20 described with reference to FIG. 8 is an example, and the embodiment is not limited to this. For example, part of the above-mentioned configuration may be deleted, or new configuration may be added. In another embodiment, for example, part or all of the functions of the above-mentioned information processing device 3 may be implemented as hardware such as an FPGA, a System-on-a-Chip (SoC), an Application Specific Integrated Circuit (ASIC), or a PLD.

以上において、実施形態が説明される。しかしながら、実施形態は上記の実施形態に限定されるものではなく、上述の実施形態の各種変形形態および代替形態を包含するものとして理解されるべきである。例えば、各種実施形態は、その趣旨および範囲を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できることが理解されよう。また、前述した実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより、種々の実施形態が実施され得ることが理解されよう。更には、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除して、または実施形態に示される構成要素にいくつかの構成要素を追加して種々の実施形態が実施され得ることが当業者には理解されよう。 The above describes the embodiments. However, the embodiments are not limited to the above embodiments, and should be understood to include various modified and alternative forms of the above embodiments. For example, it will be understood that the various embodiments can be embodied by modifying the components without departing from the spirit and scope of the embodiments. It will also be understood that various embodiments can be implemented by appropriately combining multiple components disclosed in the above-mentioned embodiments. Furthermore, it will be understood by those skilled in the art that various embodiments can be implemented by deleting some components from all the components shown in the embodiments, or by adding some components to the components shown in the embodiments.

100 技術伝承トレースシステム
1 状態検出装置
2 撮像装置
3 情報処理装置
4 表示装置
5 ヘルメット
10 ヘッドマウントディスプレイ装置(ウェアラブル端末)
11 センサ
12 メモリ
21 カメラ
22 メモリ
31 抽出部
32 推定部
33 統合部
34 比較部
100 Technology transfer tracing system 1 State detection device 2 Imaging device 3 Information processing device 4 Display device 5 Helmet 10 Head-mounted display device (wearable terminal)
11 Sensor 12 Memory 21 Camera 22 Memory 31 Extraction section 32 Estimation section 33 Integration section 34 Comparison section

Claims (6)

作業者に対する熟練者の技術の伝承を支援する技術伝承トレースシステムであって、
対象者の姿勢及び状態を検出する状態検出装置と、
前記対象者の周囲環境を撮像する撮像装置と、
前記熟練者の所定作業において、予め前記撮像装置から取得した前記対象者の周囲環境の撮像画像から、前記熟練者の周囲環境に関するオブジェクトを抽出し、予め前記状態検出装置から取得した前記対象者の姿勢及び状態に基づいて、前記熟練者の骨格に関する骨格3次元データを生成し、前記熟練者の周囲環境に関するオブジェクトと前記熟練者の骨格に関する骨格3次元データとを統合して、前記熟練者の前記所定作業に関する動作モデルデータを生成する情報処理装置と、を備え、
前記情報処理装置は、前記作業者の前記所定作業において前記撮像装置から取得した前記対象者の周囲環境の撮像画像から、前記作業者の周囲環境に関するオブジェクトを抽出し、前記状態検出装置から取得した前記対象者の姿勢及び状態に基づいて、前記作業者の骨格に関する骨格3次元データを生成し、前記作業者の周囲環境に関するオブジェクトと前記作業者の骨格に関する骨格3次元データとを統合して、前記作業者の実動作に対応した実動作データを生成し、前記動作モデルデータと、前記実動作データと、を比較し、前記動作モデルデータを前記実動作データに対応した形式に変換して表示装置に表示させる、技術伝承トレースシステム。
A technology transfer tracing system that supports the transfer of skills of an expert to a worker,
A state detection device that detects the posture and state of a subject;
an imaging device that captures an image of the subject's surroundings;
an information processing device for extracting objects related to the expert's surrounding environment from an image of the subject's surrounding environment previously acquired from the imaging device during a predetermined task by the expert, generating three-dimensional skeleton data related to the skeleton of the expert based on the posture and state of the subject previously acquired from the state detection device, and integrating the objects related to the expert's surrounding environment and the three-dimensional skeleton data related to the skeleton of the expert to generate motion model data related to the predetermined task by the expert,
the information processing device extracts objects related to the worker's surrounding environment from an image of the subject's surrounding environment acquired from the imaging device during the specified task of the worker, generates three-dimensional skeletal data related to the worker's skeleton based on the posture and state of the subject acquired from the state detection device, integrates the objects related to the worker's surrounding environment and the three-dimensional skeletal data related to the worker's skeleton to generate actual movement data corresponding to the actual movement of the worker, compares the movement model data with the actual movement data, converts the movement model data into a format corresponding to the actual movement data, and displays it on a display device.
前記情報処理装置は、前記実動作データと変換後の前記動作モデルデータとを比較して前記作業者の前記所定作業が正しいか否かを判定する、請求項1に記載の技術伝承トレースシステム 2. The technology transfer tracing system according to claim 1 , wherein the information processing device compares the actual action data with the converted action model data to determine whether the predetermined work of the worker is correct. 前記状態検出装置、前記撮像装置、前記情報処理装置、及び前記表示装置により、対象者が装着可能なウェアラブル端末が構成される、請求項1又は請求項2に記載の技術伝承トレースシステム。 The technology transfer tracing system according to claim 1 or 2 , wherein the state detection device, the imaging device, the information processing device, and the display device constitute a wearable terminal that can be worn by a subject person. 複数の前記所定作業毎に前記動作モデルデータを体系的に記憶するサーバ装置を更に備える、請求項1から請求項のいずれかに記載の技術伝承トレースシステム。 4. The technology transfer tracing system according to claim 1 , further comprising a server device that systematically stores said behavior model data for each of said plurality of predetermined operations. 作業者に対する熟練者の技術の伝承を支援する技術伝承トレース方法であって、
前記熟練者の所定作業において対象者の周囲環境を撮像する撮像装置から予め取得した前記対象者の周囲環境の撮像画像から、前記熟練者の周囲環境に関するオブジェクトを抽出するステップと、
前記熟練者の所定作業において、前記対象者の姿勢及び状態を検出する状態検出装置から予め取得した前記対象者の姿勢及び状態に基づいて、前記熟練者の骨格に関する骨格3次元データを生成するステップと、
前記熟練者の周囲環境に関するオブジェクトと前記熟練者の骨格に関する骨格3次元データとを統合して、前記熟練者の前記所定作業に関する動作モデルデータを生成するステップと、
前記作業者の前記所定作業において前記撮像装置から取得した前記対象者の周囲環境の撮像画像から、前記作業者の周囲環境に関するオブジェクトを抽出するステップと、
前記作業者の前記所定作業において、前記状態検出装置から取得した前記対象者の姿勢及び状態に基づいて、前記作業者の骨格に関する骨格3次元データを生成するステップと、
前記作業者の周囲環境に関するオブジェクトと前記作業者の骨格に関する骨格3次元データとを統合して、前記作業者の実動作に対応した実動作データを生成するステップと、
前記動作モデルデータと、前記実動作データと、を比較するステップと、
前記動作モデルデータと前記実動作データとの比較結果に基づいて前記動作モデルデータを前記実動作データに対応した形式に変換して表示装置に表示させるステップと、
を情報処理装置が実行する、技術伝承トレース方法。
A technique transfer tracing method for supporting the transfer of a technique of an expert to a worker, comprising the steps of:
extracting an object related to the surrounding environment of the expert from a captured image of the surrounding environment of the expert , the captured image having been acquired in advance from an imaging device that captures an image of the surrounding environment of the expert, during a predetermined task performed by the expert;
generating three-dimensional skeleton data relating to the skeleton of the expert based on a posture and a state of the expert, the posture and the state of the expert being acquired in advance from a state detection device that detects a posture and a state of the expert during a predetermined task performed by the expert;
A step of integrating objects related to the surrounding environment of the expert and three-dimensional skeleton data related to the skeleton of the expert to generate motion model data related to the predetermined task of the expert;
extracting an object related to a surrounding environment of the worker from a captured image of the surrounding environment of the subject acquired from the imaging device during the predetermined task of the worker;
generating three-dimensional skeleton data regarding a skeleton of the worker based on a posture and a state of the subject acquired from the state detection device during the predetermined task of the worker;
generating actual movement data corresponding to an actual movement of the worker by integrating objects related to the surrounding environment of the worker and three-dimensional skeleton data related to the skeleton of the worker ;
comparing the motion model data with the actual motion data;
a step of converting the behavior model data into a format corresponding to the actual behavior data based on a comparison result between the behavior model data and the actual behavior data, and displaying the converted behavior model data on a display device;
The above-mentioned method for tracing technology transfer is executed by an information processing device .
前記実動作データと変換後の前記動作モデルデータとを比較して前記作業者の前記所定作業が正しいか否かを判定するステップを、前記情報処理装置が更に実行する、請求項に記載の技術伝承トレース方法。 6. The technology transfer tracing method according to claim 5 , further comprising the step of: comparing the actual action data with the converted action model data to determine whether the predetermined work performed by the worker is correct.
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