MR（複合現実）を活用した大型コンクリート構造物の内部状態診断法学習システム開発

• Project/Area Number: 23H05205
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: 2160:Civil engineering, architecture, building engineering, aerospace engineering, marine and maritime engineering, social systems engineering, safety engineering, disaster prevention engineering, and related fields
• Research Institution: Fukushima National College of Technology
• Principal Investigator: SUZUKI Maya 福島工業高等専門学校, その他部局等, 工業高等専門学校技術専門職員
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥480,000 (Direct Cost: ¥480,000); Fiscal Year 2023: ¥480,000 (Direct Cost: ¥480,000)
• Keywords: MR / 教材開発 / コンクリート劣化診断 / 橋梁 / 3Dモデリング

Outline of Research at the Start

高度経済成長期に建設されたビルや橋梁等の膨大なコンクリート構造物が劣化期を迎え、社会インフラの保全・維持管理を担う劣化診断技術者の養成が急務となっている。劣化診断では、予め周囲の環境条件や内部の鉄筋・鋼部材の力学的構造等を把握した上で劣化原因の究明や状態診断を行う総合的技術力が求められ、高専等の教育機関で取扱うには難易度が高い。そこで、実際の橋梁から劣化部分を切り出したコンクリート構造物の実物教材に、MR技術を用いて内部構造や劣化を表現する3Dモデルデータをオーバーラップさせ、初学者でも構造物内部を透視しているように可視化して観察しながら劣化診断手法の理解を深められる教材開発を行うこととした。

Outline of Final Research Achievements

本研究では、老朽化等により撤去や架け替えとなった橋梁の一部を切り出した実物教材に、MR（Mixed Reality）デバイスを用いて内部構造を表現した3Dモデルや学習を補助する技術情報等をオーバーラップさせ、視覚的に初学者や若手技術者の劣化診断手法の理解を促す教材開発を試みた。入手した現況調査時の復元図面や環境条件の資料をもとに3Dモデル化し、MRデバイスに投影した。また、タブレット端末に学習者の視点を映し出し、投影の様子を遠隔地の指導者や複数の学習者で共有できる仕様とした。今後は、初学者を対象に試用体験を実施し、アンケート調査や体験後の確認テスト等によってコンテンツの効果検証を進めていく。

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年、建設業界におけるデジタル変革（DX）の推進が加速化し、MR機器等のバーチャル技術を活用した土木技術者育成や教材開発に注目が集まっている。MR機器は、比較的高価であることから、主に企業向けの開発が多く、MR技術を高専等の工学教育へ導入するノウハウが不足している。また、高度経済成長期に建設された膨大な社会インフラが劣化期を迎え、保全・維持管理を担う劣化診断技術者の養成が急務となっている。MR教材は、内部を可視できない橋梁等の大規模なコンクリート構造物を取扱う土木工学分野に適しており、高度な技術力が求められる劣化診断技術を学ぶ上で初学者の想像や理解を促進させる学習法としても効果が期待できる。