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VR/AR技術を用いた学習者適応型ものづくり技能学習システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K04827
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 教科教育学
研究機関広島工業大学

研究代表者

寺西 大  広島工業大学, 情報学部, 准教授 (50237004)

研究分担者 松本 慎平  広島工業大学, 情報学部, 准教授 (30455183)
竹野 英敏  広島工業大学, 情報学部, 教授 (80344828)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード技能学習 / 技能伝承 / 技術教育 / 自己組織化特徴マップ / クラスタリング / モーション解析 / VR / AR / 個人特徴 / 機械学習 / SOM / 暗黙知 / 運動解析 / AR/VR / 可視化
研究成果の概要

鉄工やすりがけの技能学習を題材に、学習者の工具の動作を接触計測して、学習者が気づきやすい形で「クセ」を特徴抽出し、これを自己組織化特徴マップ(SOM)によって分類・可視化を適応的に行う技能学習支援システムを開発した。
また、動画視聴に基づく学習について、これを主体的に進めるため、タイミングに合わせて、CGによる擬人化応答で学習者にむけて関連情報を発話し、学習者の理解を促進する学習支援エージェントキャラクタを合成した低コストVR/AR環境による学習支援エージェント提示システムの基礎機能を開発した。実験の結果、同システムの機能が学習者間のインタラクションや学習意欲の向上に有効なことが確認された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

我が国の技術者養成を支えるイノベーターとしての資質を育み、学んだ知識と技能を社会に役立てようとする意欲を高めるために,小・中学生の段階からものづくり教育の充実が求められている。しかし現状では、そのための効果的な技能学習システムを欠いている。そのために、新しい観点や技術によるものづくり技能学習システムの開発が急務である。本研究ではこの要請に応えるべく、①高度熟練者の作業を運動解析し、学習者と比較することで、形式知と暗黙知(勘やコツ・クセ)の抽出システムを開発した。また、②視覚・聴覚情報を用いた仮想現実(VR)ならびに拡張現実(AR)の技術を導入した学習者適応型の技能学習システムを開発した。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 8件)

  • [雑誌論文] 技能学習における動作センシングデータのVR提示と機械学習による特徴分類2019

    • 著者名/発表者名
      寺西 大、松本 慎平、竹野 英敏
    • 雑誌名

      日本設計工学会誌

      巻: 54

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Examining Efficient Instructional Methods for Computer Aided Brush Coating Skill Training System in Elementary and Secondary Education2017

    • 著者名/発表者名
      Nobuto Fujimoto,Shimpei Matsumoto, Masaru Teranishi, Hidetoshi Takeno, Tatsushi Tokuyasu
    • 雑誌名

      Journal of Artificial Life and Robotics

      巻: 22 号: 2 ページ: 265-275

    • DOI

      10.1007/s10015-017-0355-4

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Peculiarity Classification of Flat Finishing Motion Based on Tool Trajectory by Using Self-organizing Maps Part 2: Improvement of Clustering Performance based on Codebook Vector Density2019

    • 著者名/発表者名
      Masaru Teranishi, Shinpei Matsumoto, Nobuto Fujimoto and Hidetoshi Takeno
    • 学会等名
      16th International Conference on Distributed Computing and Artificial Intelligence (DCAI'19)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Peculiarity Classification of Flat Finishing Skill Training by using Torus type Self-Organizing Maps with Cluster Maps2019

    • 著者名/発表者名
      Masaru Teranishi, Shimpei Matsumoto and Hidetoshi Takeno
    • 学会等名
      4th International Conference on Business Management of Technology (BMOT 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Comparative Research on SOM with Torus and Sphere Topologies for Peculiarity Classification of Flat Finishing Skill Training2019

    • 著者名/発表者名
      Masaru Teranishi, Shimpei Matsumoto and Hidetoshi Takeno
    • 学会等名
      28th International Conference on Artificial Neural Networks (ICANN19)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 鉄工やすり平面仕上げ技能習得支援のための無境界型SOMによる学習者の動作特徴分類2019

    • 著者名/発表者名
      寺西 大,松本慎平,竹野英敏
    • 学会等名
      2019年 電気学会 電子・情報・システム部門大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Comparative Research on SOM with Automatic Clusterings for Peculiarity Classification of Flat Finishing Skill Training2019

    • 著者名/発表者名
      Masaru Teranishi, Shimpei Matsumoto and Hidetoshi Takeno
    • 学会等名
      SICE Annual Conference 2019 (SICE 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 平面仕上げ技能習得のための鉄工やすり速度に基づく学習者特徴の無境界型SOM を用いた分類2019

    • 著者名/発表者名
      寺西 大,松本慎平,竹野英敏
    • 学会等名
      計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会2019 (SSI2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] STEAMによる学習教材のためのロボットシミュレータを課題としたプログラミング学習環境の構築2019

    • 著者名/発表者名
      神垣智大, 岩本朋也, 松本慎平
    • 学会等名
      教育システム情報学会2018年度学生研究会発表会講演
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 主体的な動画学習のためのエージェント提示システムの基礎開発2019

    • 著者名/発表者名
      谷山明日希, 関涼佑, 松本慎平
    • 学会等名
      教育システム情報学会2018年度学生研究会発表会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 鉄工やすり平面仕上げ動作学習における工具姿勢に基づく個人特徴分類2018

    • 著者名/発表者名
      寺西 大, 松本 慎平, 竹野英敏
    • 学会等名
      第62回システム制御情報学会研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Peculiarity Classification of Flat Finishing Motion based on Tool Trajectory by using Self-Organizing Maps2018

    • 著者名/発表者名
      Masaru Teranishi, Shinpei Matsumoto, Nobuto Fujimoto and Hidetoshi Takeno
    • 学会等名
      15th International Conference on Distributed Computing and Artificial Intelligence (DCAI'18)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Flat Finishing Skill Training System based on Personal Peculiarity Classification of Tool Trajectory2018

    • 著者名/発表者名
      Masaru Teranishi, Shinpei Matsumoto, Nobuto Fujimoto and Hidetoshi Takeno
    • 学会等名
      3rd International Conference on Business Management of Technology (BMOT 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 鉄工やすり平面仕上げ技能習得支援のための工具軌道の個人特徴分類2018

    • 著者名/発表者名
      寺西 大, 松本 慎平, 竹野英敏
    • 学会等名
      平成30年 電気学会 電子・情報・システム部門大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] トーラス形自己組織化特徴マップを用いたやすりがけ技能学習時の動作傾向分類2018

    • 著者名/発表者名
      寺西 大, 松本 慎平, 竹野英敏
    • 学会等名
      計測自動制御学会 システム・情報部門 学術講演会 2018(SSI2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] トーラス型自己組織化特徴マップを用いたやすりがけ技能学習時の工具軌跡に基づく特徴分類2018

    • 著者名/発表者名
      寺西 大, 松本 慎平, 竹野英敏
    • 学会等名
      第19回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 人工知能技術と研究活動との接点2018

    • 著者名/発表者名
      松本慎平
    • 学会等名
      HiBiS AI・IoT研究部会平成30年度第1回部会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] IoTの現状と広島県で考えられる方向性2018

    • 著者名/発表者名
      松本慎平
    • 学会等名
      広島県情報産業協会 第1回技術委員会IoT研究部会講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 主体的な動画学習のためのエージェント利用に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      関涼佑, 松本慎平
    • 学会等名
      2018 IEEE SMC Hiroshima Chapter 若手研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 動画学習でのエージェント利用に関する実験方法の検討2018

    • 著者名/発表者名
      岸直哉,関涼佑,松本慎平
    • 学会等名
      日本経営システム学会イノベーション指向データ分析研究部会2018年度第3回研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] トーラス型自己組織化特徴マップを用いた鉄工やすり平面仕上げ動作学習における個人特徴分類2017

    • 著者名/発表者名
      寺西 大,松本 慎平,藤本 宣人, 竹野 英敏
    • 学会等名
      第 61 回 システム制御情報学会研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Personal Peculiarity Classification of Flat Finishing Skill Training by using Torus type Self-Organizing Maps2017

    • 著者名/発表者名
      Masaru Teranishi, Shinpei Matsumoto, Nobuto Fujimoto and Hidetoshi Takeno
    • 学会等名
      14th International Conference on Distributed Computing and Artificial Intelligence (DCAI'17)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] トーラス形自己組織化特徴マップを用いた鉄工やすり平面仕上げ動作の個人特徴分類と可視化2017

    • 著者名/発表者名
      寺西 大, 松本慎平, 竹野英敏
    • 学会等名
      平成 29 年電気学会電子・情報・システム部門大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Flat Finishing Skill Training Software System Based on Personal Peculiarity Classification2017

    • 著者名/発表者名
      Masaru Teranishi, Shinpei Matsumoto and Hidetoshi Takeno
    • 学会等名
      The 16th International Conference on Intelligent Software Methodologies, Tools and Techniques(SoMeT-2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] トーラス型自己組織化特徴マップを用いた やすりがけ技能学習時の動作傾向分類2017

    • 著者名/発表者名
      寺西 大, 松本慎平, 竹野英敏
    • 学会等名
      第 18 回システムインテグレーション部門講演会(SI2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Peculiarity classification of flat finishing motion for skill training by using torus type self-organizing maps2017

    • 著者名/発表者名
      Masaru Teranishi, Shinpei Matsumoto, Nobuto Fujimoto and Hidetoshi Takeno
    • 学会等名
      23rd International Symposium on Artificial Life and Robotics (AROB 23rd 2018)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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