視線情報に基づく構造物点検技能の形式知化・標準化：VR技術による知の加速度的継承
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20H02225
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 22010:Civil engineering material, execution and construction management-related
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| Research Institution | Nagaoka National College of Technology |
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Principal Investigator |
村上 祐貴 長岡工業高等専門学校, 環境都市工学科, 教授 (70509166)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井林 康 長岡工業高等専門学校, 環境都市工学科, 教授 (10321415)
池田 富士雄 長岡工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (30353337)
土田 泰子 長岡工業高等専門学校, 一般教育科, 教授 (30455125)
外山 茂浩 長岡工業高等専門学校, 電子制御工学科, 教授 (60342507)
上村 健二 長岡工業高等専門学校, 電子制御工学科, 准教授 (80708090)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
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| Keywords | 構造物点検 / 技能の可視化 / 技能の標準化 / 技能継承 |
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| Outline of Research at the Start |
構造物の点検技能の継承は極めて重要であるが、属人化された暗黙知である点検技能の継承について体系的に取り組まれた研究事例は極めて少ない。本研究では構造物の定期点検の熟達者を発掘し【課題１】、①構造物の損傷状態の把握、②状態把握に基づく対策区分判定における熟達者の暗黙知を視線情報に基づいて形式知へ変換（可視化）し、自己組織化マップ（SOM）を用いて知の標準化を図る【課題2、3】。そして、仮想現実（VR）を用いて標準知を加速度的に継承する方法を確立する【課題4】。これら4課題を解決し、未踏領域である熟達点検者（伝承者）から非熟達点検者（継承者）へのシームレスかつ迅速な構造物の点検技能継承を実現する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では構造物の定期点検の熟達者を発掘し【課題1】、①構造物の損傷状態の把握、②状態把握の情報に基づく対策区分判定における熟達者の暗黙知を、視線情報を利用して形式知へ変換し、データマイニング手法を用いて知の標準化を図る【課題2、3】。そして、仮想現実(VR)を用いて標準知を加速度的に継承する方法を確立する【課題4】。これら4課題を解決し、未踏領域である熟達点検者(伝承者)から非熟達点検者(継承者)へのシームレスかつ迅速な構造物の点検技能継承を実現する。
令和4年度では、【課題2】に継続して取り組みながら、【課題3】、【課題4】に本格的に取り組んだ。その結果、主に以下の知見が得られた。
【点検技能の形式知化・標準化について】経験年数の浅い点検者は変状を探索する際に一定の距離で目視を行っているのに対して、経験年数の長い点検者は点検時に対象物から離れて俯瞰する目視と近接して確認する目視を使い分けていると考えられる。また、変状探索時の見落としの原因の一つとして、変状を正面から確認していない点検者が確認された。
【VRを用いた形式知の継承法について】
デジタル一眼レフカメラ(約2400万画素)と360°カメラ(約6000万画素)を用いて撮影した画像520枚をSfM/MVS技術を用いて3Dモデルを生成し、VR空間に投影が可能となった。また、投影した既存構造物の3Dモデルを対象にVR空間内で近接目視点検を実施し、近接目視点検時の視線情報や頭部座標を取得するシステムも構築した。システム検証として、橋梁点検業務に従事している勤続年数10年以上の熟達点検者1名と経験年数0.5年、1年、2年、4年の初学者4名の計5名を対象に、VR空間上で近接目視点検を実施した結果、実構造物と同様の点検結果を得られ、VR空間上での目視点検の再現性が確認された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の目的は、仮想現実（VR）を用いて熟達者に共通する技能から抽出した標準知を加速度的に継承する方法を確立するシステムの構築である。これに向けたシステムは令和4年度の時点で概ね完成しており、昨年度、5名の実務経験者を対象に試行的な検証を行ったところ、現場での目視点検結果と同様の傾向が確認された。さらに、VR上での視線情報の測定についても、試行錯誤を経て比較的高精度な測定が可能となり、視線情報から経験年数によって目視の方法に違いがあることが明らかになった。また、本システムについて被験者にヒアリングを実施したところ、高い評価を得られた。以上のことから研究の進捗状況は概ね順調に進展しているとした。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は、【課題2】【課題3】と【課題4】に引き続き取り組む。【課題2】、【課題3】では、VR上に投影する構造物の種類を増やして計測を行い、更なる標準知の拡充を図る。一方、【課題4】では、システムの基本構造は既に概ね完成しているため、トレーニング内容についての検討を進める予定である。トレーニングの方針としては、【課題3】で標準化された熟練者の目視点検技能のプロファイルと自身のプロファイルを比較しながら、繰り返し訓練を行い、点検スキルを向上させる。具体的なアプローチとしては、トレーニングの反復回数、熟練者によるコーチング、目視点検の工程を細分化して部分練習法の確立、被験者のスキルレベルに応じたトレーニング内容のカスタマイズ等について検討を行う予定である。
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Report
(3 results)
Research Products
(4 results)
