JP7026890B2 - 動作分析装置、動作分析方法及び動作分析プログラム - Google Patents
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Description
まず、図1を用いて、本発明が適用される場面の一例について説明する。本実施形態に係る動作分析システム100は、ある作業領域Rにおいて実行される作業者の動作を示す動画を撮影する第1撮影部20a、第2撮影部20b及び第3撮影部20cを備える。本例の作業領域Rは、製造ライン全体を含む領域であるが、作業領域Rは、任意の領域であってよく、例えば所定の工程が行われる領域であったり、所定の要素動作が行われる領域であったりしてよい。ここで、要素動作とは、作業者により実行される一単位の動作であり、例えば、部品のピッキング、部品の配置、部品の固定、製品の梱包といった動作を含む。本実施形態では、作業領域Rにおいて3つの工程が行われ、第1撮影部20a、第2撮影部20b及び第3撮影部20cは、それぞれ所定の工程を実行する作業者の手元の動画を撮影するものであってよい。
[機能構成]
次に、図2を用いて、本実施形態に係る動作分析システム100の機能構成の一例を説明する。動作分析システム100は、第1撮影部20a、第2撮影部20b、第3撮影部20c及び動作分析装置10を備える。そして、動作分析装置10は、取得部11、解析部12、記憶部13、検出部14、出力部15、判定部16、補正部17、推定部18、算出部19及び表示部10fを備える。
第1撮影部20a、第2撮影部20b及び第3撮影部20cは、それぞれ汎用のカメラによって構成されてよく、作業領域Rにおいて第1作業者A1及び第2作業者A2が動作を実行している場面を含む動画を撮影してよい。第1撮影部20a、第2撮影部20b及び第3撮影部20cは、それぞれ作業領域Rの一部を撮影してよく、作業領域Rよりも狭い領域の動画を撮影してよい。具体的には、第1作業者A1及び第2作業者A2により実行される動作をクローズアップした動画を撮影してよい。第1撮影部20a、第2撮影部20b及び第3撮影部20cは、例えば、第1作業者A1及び第2作業者A2の手元をクローズアップした動画を撮影してよい。
取得部11は、作業者Aの動作を示す時系列情報を取得する。ここで、時系列情報は、作業者Aの動作を示す動画であってよい。もっとも、時系列情報は、モーションキャプチャにより測定された作業者Aの動作を示す座標値に関する情報であってもよい。取得部11により取得された時系列情報(本例では動画)は、記憶部13に伝送され、動画履歴13aとして記憶される。
解析部12は、作業者Aの動作を示す動画を解析し、作業者Aの動作を示す座標値を含む動作情報を算出する。動作情報は、作業者Aの身体の代表的な位置の変位を示す情報であってよい。作業者の身体の代表的な位置は、身体の1つの位置であってもよいが、典型的には複数あってよい。動作情報は、作業者Aの関節の位置を骨格モデルによって示す情報であってよい。解析部12は、例えば、Zhe Cao、外3名、"Realtime Multi-Person 2D Pose Estimation using Part Affinity Fields", arXiv:1611.08050, 2016により開示された技術を用いて、動画から作業者Aの動作を示す座標値を含む動作情報を算出してよい。
記憶部13は、動画履歴13a、動作情報履歴13b、基準動作情報13c及び難易度テーブル13dを記憶する。動画履歴13aは、第1撮影部20a、第2撮影部20b及び第3撮影部20cにより撮影された動画の履歴を含む。動作情報履歴13bは、解析部12により算出された動作情報の履歴を含む。ここで、動作情報履歴13bは、作業者毎に記憶されてもよい。基準動作情報13cは、基準となる動作を示す座標値を含む基準動作情報の履歴を含む。基準動作情報は、基準となる動作を示す動画に基づいて、解析部12により算出されてよい。難易度テーブル13dは、逸脱動作の種類と、その逸脱動作を改善する難易度とをまとめたテーブルである。
検出部14は、時系列情報に基づいて、作業者Aの動作のうち、基準となる動作から逸脱している逸脱動作を検出する。検出部14は、作業者Aの動作を示す座標値を含む動作情報と、基準となる動作を示す座標値を含む基準動作情報との比較に基づいて、逸脱動作を検出してよい。検出部14は、例えば、動作情報に含まれる作業者Aの所定の関節の位置を示す座標値と、基準動作情報に含まれる作業者の所定の関節の位置を示す座標値との二乗誤差を算出し、算出された値が閾値以上である場合に、その時刻における作業者Aの動作を逸脱動作として検出してよい。このように、作業者の動作を示す座標値を含む動作情報を用いることで、作業者の動作と基準となる動作との比較を座標値の比較によって簡易に行うことができるため、より演算負荷を減らして逸脱動作を検出することができる。
出力部15は、逸脱動作を改善するためのアドバイスを出力する。出力部15により出力されたアドバイスは、表示部10fに表示されてよい。また、出力部15により出力されたアドバイスは、外部機器に送信されてもよい。出力部15により出力されるアドバイスは、管理者、作業者等のユーザに対して種々の態様で提示される情報を含んでよい。出力部15により出力されるアドバイスは、例えば、音声、静止画、動画のほか、振動等の触覚フィードバックを含んでよい。出力部15は、アドバイスそのものを出力する構成であっても、アドバイスを出力するためのデータをモニタ等の外部機器に出力する構成であってもよい。
判定部16は、逸脱動作の種類に基づいて、改善の難易度を判定する。判定部16は、検出部14により検出された逸脱動作の種類を判定し、難易度テーブル13dを参照して、その逸脱動作を改善する難易度を判定してよい。また、出力部15は、判定された改善の難易度に応じたアドバイスを出力してよい。例えば、改善の難易度が高い場合には、改善の難易度が低い場合に比べて詳細なアドバイスが出力されるようにしてよい。このように、逸脱動作を行った作業者に改善の難易度を示したり、管理者に改善の難易度を示したりすることができ、改善にどの程度の努力が必要となるか見通しを立てることができる。
補正部17は、作業者の動作に関する習熟度に応じて、逸脱動作を改善する難易度を補正する。補正部17は、作業者の動作に関する習熟度が他の作業者と比較して低い場合に、難易度を高く補正して、難易度テーブル13dに記載された難易度をそのまま用いないこととしてよい。また、補正部17は、作業者の動作に関する習熟度が他の作業者と比較して高い場合に、難易度を低く補正して、難易度テーブル13dに記載された難易度をそのまま用いないこととしてよい。ここで、習熟度は、作業者毎に外部から入力されてもよいし、動作分析装置10によって算出されてもよい。補正部17によって、作業者の動作に関する習熟度に個人差がある場合に、逸脱動作の改善の難易度を補正して、より適切な難易度を示すことができる。これにより、改善にどの程度の努力が必要となるかより正確に見通しを立てることができる。
推定部18は、逸脱動作の改善により期待される効果を推定する。推定部18は、逸脱動作の種類に応じて、改善により期待される効果を推定してよい。推定部18によって改善の効果を推定して、逸脱動作の改善により期待される効果を作業者に示したり、管理者に示したりすることで、改善に取り組む動機を与えることができ、逸脱動作の改善が定着しやすくなる。また、改善により期待される効果は、作業者の動作時間の短縮を含んでよい。これにより、逸脱動作の改善によりどの程度動作時間が短縮するか定量的に示すことができ、作業者や管理者に対して改善に取り組む動機を与えることができ、逸脱動作の改善が定着しやすくなる。
算出部19は、作業者の動作を示す時系列情報と、基準となる動作を示す時系列情報とを比較し、作業者の動作に関する習熟度を算出する。算出部19は、例えば、作業者の動作時間が基準となる動作時間より短い場合に、作業者の動作に関する習熟度を高く算出し、作業者の動作時間が基準となる動作時間より長い場合に、作業者の動作に関する習熟度を低く算出してよい。ここで、動作時間は、作業者が動作に要した時間であり、作業者の動作を示す時系列情報に基づいて算出されてよい。また、基準となる動作時間は、基準となる動作に要する時間であり、基準となる動作を示す時系列情報に基づいて算出されてよい。このように、作業者の通常の動作と基準となる動作とを比較して、作業者の習熟度を算出することができ、作業者の習熟度を外部から入力せずとも、習熟度を自動的に算出することができる。
次に、図3を用いて、本実施形態に係る動作分析装置10のハードウェア構成の一例を説明する。動作分析装置10は、演算装置に相当するCPU(Central Processing Unit)10aと、記憶部13に相当するRAM(Random Access Memory)10bと、記憶部13に相当するROM(Read only Memory)10cと、通信部10dと、入力部10eと、表示部10fとを有する。これらの各構成は、バスを介して相互にデータ送受信可能に接続される。なお、本例では動作分析装置10が一台のコンピュータで構成される場合について説明するが、動作分析装置10は、複数のコンピュータを用いて実現されてもよい。
図4は、本実施形態に係る動作分析装置10により出力されるアドバイスの一例を示す図である。同図では、逸脱動作の改善により期待される効果を示すグラフD1と、改善の難易度を説明する凡例D2と、改善のアドバイスD3とを示している。本例では、逸脱動作は、「部品や工具に近いところに立つ」こと、「両手で同時に部品を取る」こと、「空中で組み立てる」こと、「片手で支えて片手で作業する」こと及び「時間のかかる自動検査を先にする」ことから逸脱した動作である。
作業者の動作を示す時系列情報を取得する取得部(11)と、
前記時系列情報に基づいて、前記作業者の動作のうち、基準となる動作から逸脱している逸脱動作を検出する検出部(14)と、
前記逸脱動作を改善するためのアドバイスを出力する出力部(15)と、
を備える動作分析装置(10)。
前記逸脱動作の種類に基づいて、前記改善の難易度を判定する判定部(16)をさらに備え、
前記出力部(15)は、判定された前記改善の難易度に応じたアドバイスを出力する、
付記1に記載の動作分析装置(10)。
前記改善により期待される効果を推定する推定部(18)をさらに備える、
付記2に記載の動作分析装置(10)。
前記効果は、前記作業者の動作時間の短縮を含む、
付記3に記載の動作分析装置(10)。
前記出力部(15)は、前記効果を示すグラフを出力する、
付記3又は4に記載の動作分析装置(10)。
前記出力部(15)は、前記推定部(18)により推定される前記効果が大きい順に、前記アドバイスを出力する、
付記3から5のいずれか一項に記載の動作分析装置(10)。
前記出力部(15)は、前記難易度が低い順に、前記アドバイスを出力する、
付記2から6のいずれか一項に記載の動作分析装置(10)。
前記作業者の動作に関する習熟度に応じて、前記難易度を補正する補正部(17)をさらに備える、
付記2から7のいずれか一項に記載の動作分析装置(10)。
前記時系列情報と、前記基準となる動作を示す時系列情報とを比較し、前記習熟度を算出する算出部(19)をさらに備える、
付記2から7のいずれか一項に記載の動作分析装置(10)。
前記出力部(15)は、前記習熟度に応じた態様で前記アドバイスを出力する、
付記9に記載の動作分析装置。
前記時系列情報は、前記作業者の動作を示す座標値を含む動作情報を含み、
前記検出部(14)は、前記動作情報と、前記基準となる動作を示す座標値を含む基準動作情報との比較に基づいて、前記逸脱動作を検出する、
付記1から10のいずれか一項に記載の動作分析装置(10)。
作業者の動作を示す時系列情報を取得することと、
前記時系列情報に基づいて、前記作業者の動作のうち、基準となる動作から逸脱している逸脱動作を検出することと、
前記逸脱動作を改善するためのアドバイスを出力することと、
を含む動作分析方法。
動作分析装置(10)に備えられた演算部を、
作業者の動作を示す時系列情報を取得する取得部(11)、
前記時系列情報に基づいて、前記作業者の動作のうち、基準となる動作から逸脱している逸脱動作を検出する検出部(14)、及び
前記逸脱動作を改善するためのアドバイスを出力する出力部(15)、
として機能させるための動作分析プログラム。
作業者の動作を示す動画を撮影する撮影部(20a,20b,20c)と、
前記動画に基づいて、前記作業者の動作のうち、基準となる動作から逸脱している逸脱動作を検出する検出部(14)と、
前記逸脱動作を改善するためのアドバイスを出力する出力部(15)と、
前記アドバイスを表示する表示部と、
を備える動作分析システム(100)。
Claims (9)
- 作業者の動作を示す時系列情報を取得する取得部と、
前記時系列情報に基づいて、前記作業者の動作のうち、基準となる動作から逸脱している逸脱動作を検出する検出部と、
前記逸脱動作を改善するためのアドバイスを出力する出力部と、
前記逸脱動作の種類に基づいて、前記改善の難易度を判定する判定部とを備え、
前記出力部は、判定された前記改善の難易度に応じたアドバイスを出力する、
動作分析装置。 - 前記改善により期待される効果を推定する推定部をさらに備える、
請求項1に記載の動作分析装置。 - 前記効果は、前記作業者の動作時間の短縮を含む、
請求項2に記載の動作分析装置。 - 前記作業者の動作に関する習熟度に応じて、前記難易度を補正する補正部をさらに備える、
請求項1から3のいずれか一項に記載の動作分析装置。 - 前記時系列情報と、前記基準となる動作を示す時系列情報とを比較し、前記習熟度を算出する算出部をさらに備える、
請求項4に記載の動作分析装置。 - 前記出力部は、前記習熟度に応じた態様で前記アドバイスを出力する、
請求項5に記載の動作分析装置。 - 前記時系列情報は、前記作業者の動作を示す座標値を含む動作情報を含み、
前記検出部は、前記動作情報と、前記基準となる動作を示す座標値を含む基準動作情報との比較に基づいて、前記逸脱動作を検出する、
請求項1から6のいずれか一項に記載の動作分析装置。 - 作業者の動作を示す時系列情報を取得することと、
前記時系列情報に基づいて、前記作業者の動作のうち、基準となる動作から逸脱している逸脱動作を検出することと、
前記逸脱動作の種類に基づいて、前記逸脱動作の改善の難易度を判定することと、
前記逸脱動作を改善するためのアドバイスであって、判定された前記改善の難易度に応じたアドバイスを出力することと、
を含む動作分析方法。 - 動作分析装置に備えられた演算部を、
作業者の動作を示す時系列情報を取得する取得部、
前記時系列情報に基づいて、前記作業者の動作のうち、基準となる動作から逸脱している逸脱動作を検出する検出部、
前記逸脱動作を改善するためのアドバイスを出力する出力部、及び
前記逸脱動作の種類に基づいて、前記改善の難易度を判定する判定部、として機能させるための動作分析プログラムであって、
前記出力部は、判定された前記改善の難易度に応じたアドバイスを出力する、
動作分析プログラム。
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