2014 Fiscal Year Research-status Report
機関室ウォークスルーシミュレータの開発と船員教育での応用
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25871046
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| Research Institution | Yuge National College of Maritime Technology |
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Principal Investigator |
向瀬 紀一郎 弓削商船高等専門学校, その他部局等, 准教授 (60408721)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 商船学 / 仮想現実感技術 / ｅラーニング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
商船高等専門学校や海運会社における，機関系の船舶職員（機関長や機関士）の教育訓練システムを，より効果的かつ効率的なものへと発展させること，また，外洋を航海中の船舶における，機関系のアクシデントやインシデントへの対応を陸上よりサポートする安全管理システムを，より迅速かつ的確なものへと高度化することを目的とし，低コストで現実感に富む機関室シミュレータの開発に取り組んだ。
弓削商船高専の運用する練習船「弓削丸」に加えて，広島商船高専の運用する練習船「広島丸」の，機関室内の実写画像を収集し，その画像データと仮想現実感（VR）技術を応用して，機関室を歩き回るかのような体験を再現するシミュレータの開発に取り組んだ。また，そのシミュレータの画面表示に，機関室内の各機器の名称や説明文などの教育コンテンツを盛り込み，学生の自学自習にも活用できるような教材となるよう工夫に取り組んだ。
その成果物をインターネットで公開した。これによって，船舶職員を目指す商船学科の学生たちが寮や自宅から，家庭用の一般的なパソコンを使って，練習船実習の予習復習を自由に試すことのできる環境を，低コストで実現した。また弓削商船高専商船学科の学生１５３名を対象としてデモンストレーションを実施し，アンケート調査によって教育効果と適合性を測定した。
さらに，多数の画像データをコンピュータによって比較することで，被写体の位置や撮影の視点を，統計的最適化の手法によって逆算し，機関室内の機器の3次元の座標を高い精度で仮想空間に再構成することに取り組んだ。
また，実写画像データを高密度かつ高効率に収集するため，自動撮影ロボットの開発に取り組んだ。まずは，自動撮影ロボットを構成する要素のひとつである自動回転ジンバルを導入し，活用した。これはカメラの視点を固定しつつ方向を変えながら，複数の画像を自動的に撮影するための装置である。
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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
画像データの収集とシミュレータの開発は順調に進んでいる。また，シミュレータのデモンストレーションとアンケート調査については，当初の予定よりも多くの学生を対象として実施することができている。
一方で，自動撮影ロボットの開発は少し遅れており，その構成要素の一つである自動走行ドリーを構築する作業が，当初の計画において予定していた段階に達していないと考えている。ただし，今後の作業の中で取り戻すことのできる程度の遅れと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
自動撮影ロボットの開発と製作には，弓削商船高専の技術職員と，専攻科生3名の協力も得ながら取り組む。また必要に応じて，高専ロボットコンテストに関わっている教員たちにも助言を依頼する。すでに活用中の自動回転ジンバルに加えて，開発中の自動走行ドリーを組み合わせることにより，自動撮影ロボットを完成させ，それを用いて撮影の地点を自動的に移動させ，高密度な視点からの大量の画像データを効率よく収集する。完成した自動撮影ロボットを携えて，他の高専の運用する練習船を訪問し，それらの機関室の撮影作業を，弓削の専攻科生による補助を得ながら実施する。
また，シミュレータのプログラム部分の精度と機能の向上にも取り組む。多数の画像データをコンピュータによって比較することで，被写体の位置や撮影の視点を，統計的最適化の手法によって逆算し，機関室内の機器の3次元の座標を高い精度で仮想空間に再構成する。これにより，機関室内の細部の名称や，隠れた配管等の形状を示す図や，機器の動作の様子を示すアニメーションを，実写画像に正確に重ねて表示する機能を実装し，シミュレータの教育効果を高める。
改良されたシミュレータの最新版は常に，ウェブアプリケーションとしてインターネットで公開し，学生が寮や自宅のパソコンから利用できるようにする。また，引き続き弓削商船高専の授業や実習の中の，より幅広い場面で，タブレットコンピュータ等を用いてシミュレータを活用し，その教育効果を無記名のアンケートによって測定し，その結果に応じてシミュレータを改良していく。この開発と運用のPDCAサイクルによって，船舶職員の教育訓練システムへの，機関室シミュレータの適合性の向上方法について，効果的に研究を進めていく。
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| Causes of Carryover |
他の高専の運用する練習船の機関室での画像データ収集作業を，その練習船が整備のために近隣のドックに入る機会を利用して実施することができたため，予定していた旅費の支出を行わなかった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
他の高専の運用する練習船での画像データ収集作業を，今後はさらに範囲を広げて実施する予定であるため，旅費の支出を計画している。
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