建築構造物の完成形状を２次元図面からAR技術で可視化する体験型教育システムの構築
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22K02867
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 09070:Educational technology-related
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| Research Institution | Meisei University |
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Principal Investigator |
西澤 秀喜 明星大学, 建築学部, 教授 (40648987)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉田 競人 名古屋女子大学, 家政学部, 教授 (70648914)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
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| Keywords | 3DCGホログラム / ２次元図面の可視化 / AR・VR / 図面読取りスキル / 建築構造物の３次元完成形状 / 建築構造物の施工手順 / 体験型教育システム / ハンズフリー / ホログラム / 3DCG / 技能継承 / 体験型教育訓練システム / AR（拡張現実）技術 / ２次元図面の立体視 / プロジェクションマッピング |
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| Outline of Research at the Start |
２次元図面の立体視は、建設業就業者が習得すべき重要なスキルである。本研究は、空間に実物大のホログラムを投影するプロジェクション・マッピングと、身体に装着するHMD(ヘッドマウント・ディスプレイ)を併用して、初学者が構造物の完成形状を眼前に見ながら作業を行うことで、２次元図面の立体視をはじめ、建設施工の技能・技術を効率的に習得・継承する「体験型教育システム」を構築し、その効果を検証する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
２次元図面に描かれた建築構造物の平面図・立面図・断面図等を見ると、熟練の技術者や技能者は、頭の中に３次元の完成形状を思い描くことができる。また、概略の施工手順までもイメージできる。これを「図面読取りのスキル」を呼ぶが、初学者には困難である。このスキルを習得するためには、建築の専門教育や、建築現場での実務経験を何年間か積む必要がある。
本研究のテーマは、AR（拡張現実）技術を活用して、２次元図面上の構造物を可視化し、初学者が３次元の完成形状を容易に把握できる仕組みを構築しようとするものである。そのために、２次元図面に描かれた建築構造物の3DCGや施工手順動画を制作し、３次元ホログラムを表示すれば、初学者の「図面読取りスキル」を大幅に向上させることができる。
令和５年度においては、合計７つの建築構造物について3DCGと施工手順動画をそれぞれ制作した。内訳は、①木造軸組構法２階建の建物、②鉄骨造２階建の建物（詳細表示）、③鉄骨造８階建（３節構造）の建物、④模型製作課題「軽井沢の山荘」、⑤模型製作課題「白の家」、⑥模型製作課題「住吉の長屋」、⑦鉄筋コンクリート構造の教科書内の図を3DCGと施工手順動画で詳細に説明するコンテンツの７種類である。
これらのコンテンツを「3DCGホログラム表示装置」に変換・転送することで、初学者が建築構造物の３次元完成形状や施工手順を容易に視認することができるようになった。従来はスマートフォンやタブレットのARアプリを利用して、３次元の完成形状を２次元図面上に重畳表示していたが、今回開発した方式により携帯端末無しで裸眼で視認でき、しかも複数人が同時に3DCGホログラムを視認することが可能になった。
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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
「3DCGホログラム表示装置」を導入した。これは、所属先の大学の戦略的投資予算の適用による。この装置に開発・制作してきた７種類のコンテンツを変換・転送することで、初学者が裸眼で建築構造物の完成形状や施工手順を容易に視認できるようになった。
3DCGホログラムの効果は絶大であり、初学者が２次元図面からでは把握が困難な３次元完成形状や施工手順を、容易に視認できるようになった。
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| Strategy for Future Research Activity |
２次元図面を可視化して、建築構造物の完成形状や施工手順を初学者が容易に把握できる体験型教育システムがほぼ完成した。また、空中ディスプレイまたは空間ディスプレイと呼ばれる３次元ホログラム表示装置の追加導入を予定している。
令和６年度は、採択テーマのまとめとして、構築した体験型教育システムの効果を検証する。具体的には、２次元図面のみを参照して建築構造物（実物大または模型）を組立てる場合と、3DCGホログラム表示（体験型教育システム）を参照して建築構造物（実物大または模型）を組立てる場合との比較検証実験を行い、その効果を明確にする。
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Report
(2 results)
Research Products
(3 results)
