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重機の遠隔操作高効率化に向けた認知心理学の知見に基づく映像提示手法の構築

Research Project

Project/Area Number 19J14129
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Review Section Basic Section 61020:Human interface and interaction-related
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

佐藤 隆哉  早稲田大学, 理工学術院, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2019-04-25 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Keywords外部カメラの最適・好適配置 / AR / Cognitive Tunneling
Outline of Research at the Start

災害現場には二次災害の危険があるため,遠隔地からカメラ映像を見ながら災害現場の重機を操縦する重機の遠隔操作が導入されている.しかし,操作者が現場を3次元的に把握することが困難であるため,遠隔操作の作業効率は搭乗操作の約50%程度まで低下する.操作者の現場把握が困難な要因として五感の欠落があげられるが,ヒトは情報の70%以上を視覚から得ており,かつ,視覚は作業の計画・判断に最も重要である.そのため,操作者への視覚支援手法の構築を行う.

Outline of Annual Research Achievements

①実機を用いた手先作業時における熟練者の外部カメラ最適・好適配置導出,②ARを用いたプランニングリマインダの開発,②特定の映像のみに着目し他の映像を無視してしまう現象であるCognitive Tunneling(CT)を低減可能な視覚提示手法の構築を行った.
①では,掘削時のパン角の最適・好適配置は,90°(60-90°),チルト角は45°(45-90°),配置時におけるパン角の最適・好適配置は,45°(45-135°),チルト角は90°(60-90°)となった.この成果を用いた現場適応として,例えば掘削時において障害物が無いような場合であれば,最適な位置にカメラを設置し,障害物があるような場合であれば,好適配置にカメラを設置することができる.
②では,(1)連続的な作業状態の変化に対応可能,かつ(2)低認知負荷なリマインドが可能なプランニングリマインダを開発した.(1)を実現するため,作業状態により必要な情報が異なることから,その情報をARで表示した.(2)を実現するため,ヒトの認知可能な時間には限界があり,また高認知負荷では記憶が困難であることから,操作者が記憶可能な時間内かつ低認知負荷である時にARを提示した.実験の結果,提案手法の有用性が示唆された.
③では,CTの発生原因は,大きく(1)映像間の視線遷移の容易さを表す Visual Momentum(VM)が低いこと,(2)視覚的顕著性を表す Visual Saliency(VS)の高い映像のみに着目してしまうこと,の2つに大別できるため,それぞれに対応した.(1) VMは映像間で同じ物体を提示することで向上可能であることから,各映像内に作業状態に応じて有用な物体を提示した.(2)有効視野内の振動物体には注意を向けやすいことから,外部カメラ映像を有効視野内に振動提示した.実験の結果,提案手法の有用性が示唆された.

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Report

(1 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2019

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (4 results)

  • [Journal Article] Experimental derivation of the optimum and suitable range in sideways views for digging and releasing in unmanned construction2019

    • Author(s)
      佐藤隆哉,亀﨑允啓,山田充,橋本毅,菅野重樹,岩田浩康
    • Journal Title

      Transactions of the JSME (in Japanese)

      Volume: 85 Issue: 876 Pages: 19-00066-19-00066

    • DOI

      10.1299/transjsme.19-00066

    • NAID

      130007695480

    • ISSN
      2187-9761
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cognitive Untunneling Multi-View System for Teleoperators of Heavy Machines Based on Visual Momentum and Saliency2019

    • Author(s)
      Ryuya Sato, Mitsuhiro Kamezaki, Satoshi Niuchi, Shigeki Sugano, Hiroyasu Iwata
    • Journal Title

      Automation in Construction

      Volume: 110 Pages: 1-9

    • DOI

      10.1016/j.autcon.2019.103047

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 無人化施工における奥行感の把握が必要な手先作業時における外部カメラの最適・好適配置の実験的導出2019

    • Author(s)
      佐藤隆哉
    • Organizer
      第19回建設ロボットシンポジウム
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 重機の遠隔操作における作業状態の変化に適応可能な拡張現実技術を用いた低認知負荷リマインド手法の構築2019

    • Author(s)
      佐藤隆哉
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 重機の遠隔操作性向上のためのマルチカメラ最適配置に関する研究- 第三報 搭乗操作熟練者における掘削・配置作業でのパン・チルト角が及ぼす作業効率への影響の実験的検証ー2019

    • Author(s)
      佐藤隆哉
    • Organizer
      第37回日本ロボット学会学術講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 二重課題を用いた無人化施工におけるCognitive Tunnelingを低減可能な視覚提示手法における認知負荷改善検証2019

    • Author(s)
      佐藤隆哉
    • Organizer
      第20回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report

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Published: 2019-05-29   Modified: 2024-03-26  

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