2013 Fiscal Year Research-status Report
作業の身体負担評価の自動化と最適作業条件探索のための手法の開発
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25350449
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
瀬尾 明彦 首都大学東京, システムデザイン研究科, 教授 (80206606)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 人間工学 / 作業姿勢 |
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| Research Abstract |
本年度は、まず姿勢生成に必要な作業場面と作業条件の選定を行った．最近の人間工学で姿勢評価が必要になる場面としては、従来の重量物の取り扱い作業や全身を大きく動かす作業よりも、スイッチやタッチパネルの操作で簡単に操作できる機器が広まっている。姿勢を決める作業要因として、操作物の位置（高さ・水平距離・方位）は特に全身の大まかな姿勢を決める要因である。軽作業の場合は、操作時間、頻度、操作速度、作業精度が手および上肢の肢位に影響を与える。
そこで、一般的な機器操作場面を想定してタッチパネル操作を行い、その操作物の位置と操作回数を変えた実験を実施した。その結果、操作位置に応じて作業者が姿勢を変えることは従来通り観察されたが、それ以外に操作面の傾き角と操作回数が、手関節・肘関節・肩関節のすべてに影響あたえることが確認できた。これは特に作業位置が腰の高さにあって姿勢の取り方の自由度が高い条件で明らかであった。本実験での姿勢はモーションキャプチャで記録し、それから平均の関節角度データを求めてテンプレート姿勢を作成し、姿勢の自動生成に利用できるようにした。この操作面角度と操作回数を考慮した姿勢テンプレートと従来の姿勢テンプレートとを比較し、その特徴を分析した。
同様に軽い操作力を与える場合の姿勢も、反復を前提としないごく短時間の操作時間の場合と、持続的な力発揮をする場合との実験も行い、姿勢の特徴を分析と姿勢自動生成への利用を可能とした。なお、作業時の体の体幹の部分の動きに関しては、モーションキャプチャだけではその特性が十分に解析できないことが判明したため、仰臥位作業を例に体圧分布計を用いて姿勢生成の法則を解明する研究も行った。
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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
姿勢生成に影響を与える要因の検討に関しては、多くの文献により適切な要因抽出ができて十分に達成できた。姿勢の要因を検討する実験は、タッチパネル操作と力発揮に関する実験を計画し、学内委員会での倫理審査を受けるのにやや時間がかかったが、実験はおおむね予定通り実施することができた。実験に基づく姿勢テンプレートの生成とそのデータ補間を利用した姿勢生成と評価値の表示に関しても予定どおりの達成度であった。これらの内容の概要については、平成26年度に開催される２つの学会で発表することは既に決まっている。
操作物の位置を姿勢とともに記録する磁気式の位置測定装置については、当初予定していた機器よりも広い計測レンジと高いサンプリングレートが得られる装置が入手できた。そのため、計測システムの改良に時間が取られた。ただし結果的には、計測システムを位置測定だけでなく次年度に使用する操作力センサとの併用が可能なように拡張することができたので、一部は次年度の部分を先取りして実施することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究は、当初の計画にそった内容通りで進める予定である。すなわち、初年度に構築したシステムを利用し、一般的な通常作業場面からやや特殊ではあるがニーズの高い保守作業と福祉場面への適用拡大を図る．
保守作業は、設備による作業空間やアプローチの制約が多いため、不自然な姿勢となりやすい。このような場面で通常の姿勢生成法を用いると、空間制限が考慮されない負担の少ない姿勢が生成されてしまうなどの問題が生じる。あるいは、設備との衝突検出に計算時間を取られ、リアルタイムに条件検討をすることが困難になる場合もある。そこで、本研究では、保守場面で最も日常的に見られる作業姿勢である最大リーチ動作としゃがみ姿勢における姿勢生成を検討する。最大リーチ動作では，肩甲骨，体幹，頸が同時に回旋する複雑な姿勢変化を示し，肩，腰，頸への負担が特に高くなる．しゃがみ姿勢は，保守する場所が床に近い位置にある場面に取る姿勢であるが，立ち座りの頻度，作業時間，押し引き力の有無などにより，負担のかかる部位が変わるために人がとる姿勢が変わる．こういった作業と姿勢の特性を想定し，その負担評価のための姿勢の自動生成と評価の手法を検討する．
福祉場面も，作業現場のユニバーサルデザインを推進するうえで重要である．特に想定しているのは車いす利用者である．車いす利用時も含めた座位姿勢では、下肢の自由度が制限され、上半身は座面とアームレストで主に支えられ、立位よりも下肢による姿勢保持機能が利用しにくい。その上で、上肢で作業をした場合、上肢がアームレスト等で制限を受けてリーチが制限されるだけでなく、姿勢保持のために体幹が利用される。これらの挙動に配慮して姿勢を生成する必要がある。
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Research Products
(2 results)
