JP7338282B2 - 技能比較装置および該方法 - Google Patents

Description

本発明は、参照者および対象者における各技能を比較する技能比較装置および技能比較方法に関する。

技能（スキル）は、実際に作業を繰り返し実施し、経験によって獲得されるため、言語化、文書化および図示化し難い。このため、技能は、他人に伝え難く、また、その定量化が難しい。このような技能に関する技術として、例えば、特許文献１および特許文献２に開示された各技術がある。

前記特許文献１に開示された技能習得支援システムは、模範者の動作に対する利用者の動作の差異を検出する技能習得支援システムであって、模範者および利用者の身体において、所定の監視部位に取り付けられ、前記模範者および利用者のそれぞれの動作に係るデータを検出するセンサと、前記センサが検出した動作に係るデータを取得する動作データ取得手段と、前記動作データ取得手段が取得した動作に係るデータを記録する記憶手段と、前記記憶手段に記録された模範者の動作に係るデータを時系列にグラフ化し、第１のグラフを形成して表示すると共に、利用者の動作に係るデータを時系列にグラフ化し、第２のグラフを形成して表示するグラフ化手段とを備える。前記動作は、塗装作業の動作であり、前記監視部位は、スプレーガン、作業者の手首、腕および腰等であり、加速度センサにより監視部位の動作の加速度が検出され、ジャイロセンサにより監視部位の角度および角速度が検出され、３軸地磁気センサにより監視部位の方位角が検出される。

前記特許文献２に開示された技能評価システムは、作業の技能を修得する必要がある作業者の技能水準を評価する装置において、評価の対象となる技能が必要とされる作業に関連した作業の状態を測定し定量的な挙動データおよび作業状態データとして検出する作業測定検出手段と、前記挙動データおよび作業状態データから必要な時系列信号を抽出し処理する信号処理手段と、前記信号処理手段が、信号処理を行った結果から特定の有意なパターンを抽出するパターン特徴抽出手段と、予め構築された模範的なデータおよびそのデータ範囲・パターンに関する情報を記憶するパターン記憶手段と、前記パターン記憶手段が記憶する模範的なデータのパターンと前記特徴抽出手段が抽出した当該作業者のパターンとを比較するパターン比較手段と、前記パターン比較手段が比較した結果から少なくとも１つ以上の特徴量を選択的に表現する特徴表現手段と、前記特徴表現手段が表現し得る多次元の特徴量を一次元化して得られる指標を評価結果として提示する技能評価結果提示手段とを具備する。前記作業は、手溶接作業であり、前記挙動データおよび作業状態データは、ＣＣＤカメラによって撮影された作業者の挙動の映像情報、ジャイロセンサ、加速度センサおよびモーションセンサによって検出された作業者の作業中の姿勢や作業対象との相対的な位置関係に関する三次元情報、ならびに、温度センサによって検出された溶接対象物の温度であり、前記特徴量は、平均値、分散、歪度、扁平度、最大値、最小値および変動範囲（最大値－最小値）である（例えば［００７７］段落参照）。

特開２０１３－０８８７３０号公報 特開２００６－１７１１８４号公報

これら特許文献１および特許文献２に開示されたシステムは、多数の項目のデータを収集し、分析し、比較している。このため、多数の項目のデータに対する分析に時間を要してしまう。多数の項目のデータにおける各重要度は、作業の動作に対し、必ずしも同等とは限らないと推察されるが、これら特許文献１および特許文献２に開示されたシステムでは、前記各重要度が不明であるため、その優劣をつけることができず、前記各重要度に応じて選定することが難しい。

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、新たな知見に基づく重要度の高い項目であってより少数の項目で参照者および対象者における各技能を比較できる技能比較装置および技能比較方法を提供することである。

本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる技能比較装置は、身体の動作によって実施され、所定の物を扱う所定の作業に関わる技能を、参照者および対象者で比較する装置であって、前記参照者における所定の項目に関する参照値を記憶する参照情報記憶部と、前記対象者における身体の動作を測定する動作測定部と、前記動作測定部で測定した前記対象者における身体の動作に基づいて、前記対象者における前記項目に関する対象値を求める対象値処理部と、前記参照情報記憶部に記憶された前記参照者の前記参照値、および、前記対象値処理部で求めた前記対象者の前記対象値を出力する出力部とを備え、前記項目は、前記身体を複数に分けた複数の身体部位のうち、前記所定の物を扱う身体部位の変位、前記複数の身体部位のうちの体幹部の旋回速度、および、前記複数の身体部位のうちの腰部の加速度であり、前記項目は、さらに、左足部にかかる左足荷重、左足部から右足部へ体重移動する踏込み動作、および、右足部にかかる右足荷重を含み、前記左足荷重を取得する左足荷重取得部と、前記踏込み動作を取得する踏込み動作取得部と、前記右足荷重を取得する右足荷重取得部とをさらに備え、前記所定の物を扱う身体部位の変位、前記体幹部の旋回速度、および、前記腰部の加速度は、前記複数の身体部位における各重心の各変位、各速度および各加速度、前記物における重心の変位、速度および加速度、前記右足部に作用する外力のＸＹＺ成分、前記左足部に作用する外力のＸＹＺ成分、ならびに、前記物を把持した手部に作用する外力のＸＹＺ成分を説明変数として前記身体の動作を表す場合における主成分分析の第１ないし第３主成分に基づいて求められ、前記参照者の前記参照値は、前記参照者の主成分スコアであり、前記対象者の前記対象値は、前記対象者の主成分スコアである。本発明の他の一態様にかかる技能比較方法は、身体の動作によって実施され、所定の物を扱う所定の作業に関わる技能を、参照者および対象者で比較する方法であって、前記参照者における所定の項目に関する参照値を参照情報記憶部に記憶する参照情報記憶工程と、前記対象者における身体の動作を測定する動作測定工程と、前記動作測定工程で測定した前記対象者における身体の動作に基づいて、前記対象者における前記項目に関する対象値を求める対象値処理工程と、前記参照情報記憶部に記憶された前記参照者の前記参照値、および、前記対象値処理工程で求めた前記対象者の前記対象値を出力する出力工程とを備え、前記項目は、前記身体を複数に分けた複数の身体部位のうち、前記所定の物を扱う身体部位の変位、前記複数の身体部位のうちの体幹部の旋回速度、および、前記複数の身体部位のうちの腰部の加速度であり、前記項目は、さらに、左足部にかかる左足荷重、左足部から右足部へ体重移動する踏込み動作、および、右足部にかかる右足荷重を含み、前記動作測定工程の実施と共に実施される、前記左足荷重を取得する左足荷重取得工程、前記踏込み動作を取得する踏込み動作取得工程、および、前記右足荷重を取得する右足荷重取得工程をさらに備え、前記所定の物を扱う身体部位の変位、前記体幹部の旋回速度、および、前記腰部の加速度は、前記複数の身体部位における各重心の各変位、各速度および各加速度、前記物における重心の変位、速度および加速度、前記右足部に作用する外力のＸＹＺ成分、前記左足部に作用する外力のＸＹＺ成分、ならびに、前記物を把持した手部に作用する外力のＸＹＺ成分を説明変数として前記身体の動作を表す場合における主成分分析の第１ないし第３主成分に基づいて求められ、前記参照者の前記参照値は、前記参照者の主成分スコアであり、前記対象者の前記対象値は、前記対象者の主成分スコアである。

後述の新たな知見によれば、身体の動作によって実施され、所定の物を扱う所定の作業に関わる技能は、所定の物を扱う身体部位の変位、体幹部の旋回速度および腰部の加速度によって特徴付けられ、これら各項目が、この順で重要である。上記技能比較装置および技能比較方法は、所定の物を扱う身体部位の変位、体幹部の旋回速度および腰部の加速度それぞれに関する各参照値および各対象値を出力するので、前記新たな知見に基づく重要度の高い項目であってより少数の項目で参照者および対象者における各技能を比較できる。

前記新規な知見によれば、身体の動作によって実施され、所定の物を扱う所定の作業に関わる技能は、上述の３個の各項目に続いて、左足荷重、踏込み動作および右足荷重によってさらに特徴付けられ、これら各項目が、この順で重要である。上記技能比較装置および技能比較方法は、左足荷重、踏込み動作および右足荷重それぞれに関する各参照値および各対象値をさらに出力するので、前記新たな知見に基づく重要度の高い項目であってより少数の項目で参照者および対象者における各技能をより多角的に比較できる。

他の一態様では、上述の技能比較装置において、複数の作業者に前記所定の作業を行わせた作業結果に基づいて前記複数の作業者を複数のクラスに分け、前記作業結果が最優秀のクラスに分けられた作業者から前記参照者を選定する参照者決定処理部をさらに備える。他の一態様では、上述の技能比較方法において、複数の作業者に前記所定の作業を行わせた作業結果に基づいて前記複数の作業者を複数のクラスに分け、前記作業結果が最優秀のクラスに分けられた作業者から前記参照者を選定する参照者決定処理工程をさらに備える。

上記技能比較装置および技能比較方法では、参照者は、作業結果が対象者の作業結果より優れているので、前記対象者は、自己の技能の向上のために、自己よりも優れた参照者の参照値と自己の対象値とを比較できる。前記比較は、各項目ごとに実施できるので、前記対象者は、改善すべき項目を認識できる。

他の一態様では、これら上述の技能比較装置および技能比較方法それぞれにおいて、前記作業結果は、前記作業の成果物における精度および前記作業に要した時間である。

これによれば、前記作業の成果物における精度および前記作業に要した時間を前記作業結果とした技能比較装置および技能比較方法それぞれが提供できる。

他の一態様では、これら上述の技能比較装置において、前記動作測定部は、光学式モーションキャプチャを備える。他の一態様では、これら上述の技能比較方法において、前記動作測定工程は、光学式モーションキャプチャを用いて前記身体の動作を測定する。

上記技能比較装置および技能比較方法は、光学式モーションキャプチャを用いるので、身体の動作を妨げることなく非接触で対象者における身体の動作を測定できる。

他の一態様では、これら上述の技能比較装置および技能比較方法それぞれにおいて、前記作業は、研削または研磨の作業、溶接の作業および塗装の作業のうちのいずれかである。

前記作業が研削または研磨の作業である場合、上記技能比較装置および技能比較方法は、研削または研磨の作業に関わる技能を、参照者および対象者で比較できる。前記作業が溶接の作業である場合、上記技能比較装置および技能比較方法は、溶接の作業に関わる技能を、参照者および対象者で比較できる。前記作業が塗装の作業である場合、上記技能比較装置および技能比較方法は、塗装の作業に関わる技能を、参照者および対象者で比較できる。

他の一態様では、これら上述の技能比較装置および技能比較方法それぞれにおいて、前記作業は、金型の研削または研磨の作業である。

上記技能比較装置および技能比較方法は、金型の研削または研磨の作業に関わる技能を、参照者および対象者で比較できる。

他の一態様では、これら上述の技能比較装置および技能比較方法それぞれにおいて、前記金型は、車両に用いられる部材を成型するための車両部材成型用金型である。

上記技能比較装置および技能比較方法は、車両部材成型用金型の研削または研磨の作業に関わる技能を、参照者および対象者で比較できる。

他の一態様では、これら上述の技能比較装置および技能比較方法それぞれにおいて、前記物は、前記複数の身体部位のうちの手部で把持され、前記複数の身体部位は、頭部、首部、胸部、右肩部、左肩部、右上腕部、左上腕部、右前腕部、左前腕部、右手部、左手部、腰部、尻部、右腸骨部、左腸骨部、右膝部、左膝部、右足部および左足部である。

上記技能比較装置および技能比較方法は、所定の物を扱う身体部位の変位、体幹部の旋回速度および腰部の加速度それぞれが主成分分析の第１ないし第３主成分それぞれに基づいて求められるので、重要な順に適切に項目を選定できる。

本発明にかかる技能比較装置および技能比較方法は、新たな知見に基づく重要度の高い項目であってより少数の項目で参照者および対象者における各技能を比較できる。

実施形態における技能比較装置の構成を示すブロック図である。 参照者および対象者に対する、前記技能比較装置で用いられる光学式モーションキャプチャにおける複数のマーカの取り付け位置、および、前記技能比較装置で用いられるフォースプレートの配置位置を説明するための図である。 身体における各部位の各重心位置を説明するための図である。 作業の内容および前記作業に用いられるテストピースを説明するための図である。 前記技能比較装置の動作を示すフローチャートである。 前記技能比較装置に表示される技能比較表示画面を説明するための図である。

以下、図面を参照して、本発明の１または複数の実施形態が説明される。しかしながら、発明の範囲は、開示された実施形態に限定されない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。

図１は、実施形態における技能比較装置の構成を示すブロック図である。図２は、参照者および対象者に対する、前記技能比較装置で用いられる光学式モーションキャプチャにおける複数のマーカの取り付け位置、および、前記技能比較装置で用いられるフォースプレートの配置位置を説明するための図である。図３は、身体における各部位の各重心位置を説明するための図である。図３では、各部位の各重心位置は、●で示されている。

本実施形態における技能比較装置は、身体の動作によって実施され、所定の物を扱う所定の作業に関わる技能を、参照者および対象者で比較する装置である。前記参照者は、作業の作業結果が前記対象者の作業結果より優れている者である。前記参照者は、前記対象者が自己の技能を向上させるために、その技能が前記対象者によって参照される者である。そして、複数の作業者から、前記参照者を選定するために、本実施形態における技能比較装置は、複数の作業者を作業の作業結果に応じてクラス分けするための所定の情報を取得するように構成されている。さらに、本実施形態では、様々な複数の項目の中から、前記所定の項目を選定する選定機能も、前記技能比較装置は、備えている。このような技能比較装置Ｄは、例えば、図１に示すように、主に技能を比較するために、複数の撮像部１１－１～１１－ｋ（ｋは２以上の整数）、外力測定部１２、制御処理部３における後述の位置処理部３２、動作情報処理部３３および対象値処理部３５、出力部５、ならびに、記憶部７における参照情報記憶部７１を備える。主に前記クラス分けするための所定の情報を取得するために、この技能比較装置Ｄは、形状測定部２１、計時部２２、および、制御処理部３における後述の作業結果処理部３４および参照者決定処理部３６を備える。主に前記選定機能のために、この技能比較装置Ｄは、制御処理部３における後述の主成分分析処理部３７を備える。そして、本実施形態では、この技能比較装置Ｄは、制御処理部３における後述の制御部３１、入力部４およびインターフェース部（ＩＦ部）６を備える。

複数の撮像部１１－１～１１－ｋは、それぞれ、制御処理部３に接続され、制御処理部３の制御に従って、複数のマーカを付された作業者（例えば前記参照者、前記対象者および被験者等）に対し、互いに異なる複数の方向から、前記複数のマーカを撮像して画像（画像データ）を生成する装置である。例えば、作業者が入る直方体の空間（例えば４ｍ×４ｍ×２ｍ等）における上方の４個のコーナーに４個の撮像部１１－１～１１－４が前記空間の中央領域を向くように光軸を斜め下方に向けて配置され、前記空間における下方の４個のコーナーに４個の撮像部１１－５～１１－８が前記空間の中央領域を向くように光軸を斜め上方に向けて配置される。これによって８個の撮像部１１－１～１１－８は、それぞれ、作業者に対し、互いに異なる８方向から、作業者に付されたマーカを撮像して画像を生成する。複数の撮像部１１－１～１１－ｋは、それぞれ、前記撮像して生成した画像を制御処理部３へ出力し、制御処理部３は、これら複数の撮像部１１－１～１１－ｋからの複数の画像を互いに関連付けて記憶部７に記憶する。より具体的には、このような撮像部１１－１～１１－ｋは、それぞれ、例えば、撮像対象における赤外の光学像を所定の結像面上に結像する結像光学系、前記結像面に受光面を一致させて配置され、前記撮像対象における赤外の光学像を電気的な信号に変換するエリアイメージセンサ、および、エリアイメージセンサの出力を画像処理することで前記撮像対象における赤外の画像を表すデータである画像データを生成する画像処理部等を備えるデジタル赤外線カメラである。

前記複数のマーカは、それぞれ、赤外光（赤外線）を反射する部材であり、所定の物を扱う作業者（参照者、対象者、被験者）の身体および前記物それぞれにおける複数の箇所に付される。複数のマーカＭＫは、例えば、図２に示すように、１９個の各身体部位の各重心位置を測定するために、作業者の身体ＬＢにおける４１個の各箇所それぞれに取り付けられ、さらに、前記物の重心位置を測定するために、前記物における３個の各箇所それぞれに取り付けられる。１９個の身体部位は、本実施形態では、例えば、頭部、首部、胸部、右肩部、左肩部、右上腕部、左上腕部、右前腕部、左前腕部、右手部、左手部、腰部、尻部、右腸骨部、左腸骨部、右膝部、左膝部、右足部および左足部である。身体の動きを好適に解析するために、複数の撮像部１１－１～１１－ｋにおけるサンプリング周波数は、例えば１００［Ｈｚ］である。前記作業者における身体の動作は、身体動作情報として、本実施形態では、例えば図３に示すように、１９個の各身体部位それぞれの各重心位置（各重心位置の時間変位）で表され、前記作業者における身体の動きにより生じる前記物の動きは、物動き情報として、前記物の重心位置（重心位置の時間変位）で表される。

作業者における身体の動作は、物を扱う動作であれば、任意の動作であって良い。好ましくは、一例では、前記身体の動作は、任意の所定の作業の実施に伴う動作であり、前記作業は、例えば、物品の製造作業や物品の運搬作業等だけでなく、芸能やスポーツ等を含んで良い。前記物は、前記作業で用いられる任意の所定の物であり、好ましくは、一例では、前記物は、前記作業で用いられるツールである。より具体的には、本実施形態では、前記作業は、車両に用いられる部材を成型するための車両部材成型用金型に対する研削または研磨の作業である。この場合では、前記ツールは、一例では、ハンドグラインダー（Ｈａｎｄ Ｇｒｉｎｄｅｒ）である。もちろん、これに限定されるものではなく、例えば、前記作業は、溶接の作業であり、前記ツールは、例えばトーチ等の溶接機であり、また例えば、前記作業は、塗装の作業であり、前記ツールは、例えばスプレーガン等の塗装用具である。好適には、前記作業は、車両の製造に関わる作業であり、前記ツールは、前記作業に関わるツールである。

なお、上述では、前記マーカは、赤外光を反射する部材であり、これに応じて撮像部１１は、デジタル赤外線カメラであるが、前記マーカは、所定の色、例えば対象者の着衣の色と異なる色の部材であって良く、この場合、撮像部１１は、可視光のカメラであって良い。

図１に戻って、外力測定部１２は、制御処理部３に接続され、制御処理部３の制御に従って、作業者の身体に作用する外力を測定する装置である、外力測定部１２は、その測定結果（身体に作用する外力）を制御処理部３へ出力する。制御処理部３は、後述のように位置処理部３２で求められた身体動作情報および物動き情報と関連付けて、この測定結果を記憶部７に記憶する。外力測定部１２は、例えば、ＸＹＺの各成分で、変位、速度および加速度それぞれを測定するＡＭＴＩ社製のフォースプレートを備える。本実施形態では、３個の第１ないし第３フォースプレート１２－１～１２－３が用いられ、図２に示すように、第１フォースプレート１２－１は、前記作業者の右足部に作用する外力を測定するように、床上に配置され、第２フォースプレート１２－２は、前記作業者の左足部に作用する外力を測定するように、第１フォースプレート１２－１と左右方向に沿って並置して前記床上に配置され、第３フォースプレート１２－３は、前記ツールを把持する手部に作用する外力（前記ツールからの反力）を測定するように、作業対象（後述の検証実験の例ではテストピースＴＰ）が載置され、前記作業者が作業する作業台上に配置される。これら第１ないし第３フォースプレート１２－１～１２－３におけるサンプリング周波数は、撮像部１１のサンプリングに同期するように、１００［Ｈｚ］である。

形状測定部２１は、制御処理部３に接続され、制御処理部３の制御に従って、測定対象（後述の例では作業後のテストピースＴＰ）の形状を測定する装置である。形状測定部２１は、その測定結果（測定対象の形状）を制御処理部３へ出力する。制御処理部３は、位置処理部３２で求められた身体動作情報および物動き情報と関連付けて、この測定結果を記憶部７に記憶する。形状測定部２１は、例えば、３次元座標値で測定対象の形状を測定する、ＫＥＹＥＮＣＥ社製の３Ｄ形状測定機を備える。

計時部２２は、制御処理部３に接続され、制御処理部３の制御に従って、前記作業に要した時間（作業時間）を測定する装置であり、例えば、ストップウォッチ等である。計時部２２は、その測定結果（作業時間）を制御処理部３へ出力する。

入力部４は、制御処理部３に接続され、例えば、比較開始を指示するコマンド等の各種コマンド、および、例えば作業者名等の、技能を比較する上で必要な各種データを技能比較装置Ｄに入力する機器であり、例えば、所定の機能を割り付けられた複数の入力スイッチやキーボードやマウス等である。出力部５は、制御処理部３に接続され、制御処理部３の制御に従って、入力部４から入力されたコマンドやデータ、撮像部１１の画像、各部１２、２１、２２の各測定結果（解析情報）、技能比較装置Ｄによって取得された身体動作情報および物動き情報、前記参照者における所定の項目に関する参照値、ならびに、前記対象者における前記項目に関する対象値等を出力する機器であり、例えばＣＲＴディスプレイ、液晶ディスプレイおよび有機ＥＬディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の印刷装置等である。

なお、入力部４および出力部５からいわゆるタッチパネルが構成されてもよい。このタッチパネルを構成する場合において、入力部４は、例えば抵抗膜方式や静電容量方式等の操作位置を検出して入力する位置入力装置であり、出力部５は、表示装置である。このタッチパネルでは、前記表示装置の表示面上に前記位置入力装置が設けられ、前記表示装置に入力可能な１または複数の入力内容の候補が表示され、ユーザが、入力したい入力内容を表示した表示位置を触れると、前記位置入力装置によってその位置が検出され、検出された位置に表示された表示内容がユーザの操作入力内容として技能比較装置Ｄに入力される。このようなタッチパネルでは、ユーザは、入力操作を直感的に理解し易いので、ユーザにとって取り扱い易い技能比較装置Ｄが提供される。

ＩＦ部６は、制御処理部３に接続され、制御処理部３の制御に従って、外部機器との間でデータの入出力を行う回路であり、例えば、シリアル通信方式であるＲＳ－２３２Ｃのインターフェース回路、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格を用いたインターフェース回路、ＩｒＤＡ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｄａｔａ Ａｓｓｃｏｉａｔｉｏｎ）規格等の赤外線通信を行うインターフェース回路、および、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）規格を用いたインターフェース回路等である。また、ＩＦ部６は、外部機器との間で通信を行う回路であり、例えば、データ通信カードや、ＩＥＥＥ８０２．１１規格等に従った通信インターフェース回路等であっても良い。

記憶部７は、制御処理部３に接続され、制御処理部３の制御に従って、各種の所定のプログラムおよび各種の所定のデータを記憶する回路である。前記各種の所定のプログラムには、例えば、技能比較装置Ｄの各部１１、１２、２１、２２、４～７を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御する制御プログラムや、複数の撮像部１１－１～１１－ｋで撮像した各画像に基づいて複数のマーカの位置を求める位置処理プログラムや、前記位置処理プログラムで求めた複数のマーカの各位置に基づいて、前記作業者の身体を複数に分けた複数の身体部位における各重心位置および前記物の重心位置を、前記作業者における身体の動作を表す身体動作情報および前記物の動きを表す物動き情報として求める動作情報処理プログラムや、形状測定部２１で測定した形状に基づいて寸法精度（加工精度）を求める作業結果処理プログラムや、前記動作情報処理プログラムで求めた身体動作情報および物動き情報に基づいて、前記対象者における所定の項目に関する対象値を求める対象値処理プログラムや、前記参照者を決定する参照者決定処理プログラムや、後述のように主成分分析を実行して前記所定の項目を選定する主成分分析処理プログラム等の制御処理プログラムが含まれる。前記各種の所定のデータには、撮像部１１の画像、各部１２、２１、２２の各測定結果、画像や各測定結果を所定の処理手法に従って情報処理した処理結果（例えば上述の重心位置や主成分分析の各主成分等）および作業者名等の、これら各プログラムを実行する上で必要なデータが含まれる。このような記憶部７は、例えば不揮発性の記憶素子であるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）や書き換え可能な不揮発性の記憶素子であるＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等を備える。そして、記憶部７は、前記所定のプログラムの実行中に生じるデータ等を記憶するいわゆる制御処理部３のワーキングメモリとなるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を含む。

そして、記憶部７は、前記参照者における所定の項目に関する参照値を記憶する参照情報記憶部７１を機能的に備える。前記所定の項目は、所定の物を扱う所定の作業に関わる技能を特徴付ける項目であり、本実施形態では、前記身体を複数に分けた複数の身体部位のうち、前記所定の物を扱う身体部位の変位、前記複数の身体部位のうちの体幹部の旋回速度、および、前記複数の身体部位のうちの腰部の加速度である。前記項目には、参照者および対象者における各技能をより多角的に比較するために、左足部にかかる左足荷重、左足部から右足部へ体重移動する踏込み動作、および、右足部にかかる右足荷重のうちの１または複数が含まれて良い。このような項目は、重要度順に選定し、より少数化するために、後述のように、主成分分析によって決定される。

制御処理部３は、技能比較装置Ｄの各部１１、１２、２１、２２、４～７を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、身体の動作によって実施され、所定の物を扱う所定の作業に関わる技能を、参照者および対象者で比較するための回路である。制御処理部３は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）およびその周辺回路を備えて構成される。制御処理部３には、前記制御処理プログラムが実行されることによって、制御部３１、位置処理部３２、動作情報処理部３３、作業結果処理部３４、対象値処理部３５、参照者決定処理部３６および主成分分析処理部３７が機能的に構成される。

制御部３１は、技能比較装置Ｄの各部１１、１２、２１、２２、４～７を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、技能比較装置Ｄ全体の制御を司るものである。制御部３１は、複数の撮像部１１－１～１１－ｋで撮像した各画像を、所定の識別子（例えばシリアル番号や前記各画像に写し込まれている作業者の作業者名等）と関連付けて記憶部７に記憶する。制御部３１は、計時部２２で測定された作業時間を作業結果の１つとして、前記識別子と関連付けて記憶部７に記憶し、必要に応じて出力部５やＩＦ部６に出力する。

位置処理部３２は、複数の撮像部１１－１～１１－ｋで撮像した各画像に基づいて前記複数のマーカの各位置を求めるものである。位置処理部３２は、この求めた前記複数のマーカの各位置を、前記各画像と関連付けて（例えば前記各画像に関連付けられている前記識別子と関連付けて）記憶部７に記憶し、必要に応じて出力部５やＩＦ部６に出力する。

より具体的には、赤外光を反射するマーカを撮像部１１（１１－１～１１－ｋ）で撮像することによって生成された画像では、前記マーカを写し込んだ画像領域は、その画素値がその周囲の画素値と異なるので（例えば、前記マーカを写し込んだ画像領域の画素は、その周囲の画素より明るく、その画素値が高い）、位置処理部３２は、まず、前記各画像それぞれについて、当該画像を２値化処理等の画像処理することで、当該画像から、マーカを写し込んだ画像領域を抽出し、当該画像での、前記抽出した画像領域の２次元座標値を求める。そして、位置処理部３２は、同一のマーカについて、異なる複数の撮像部１１で撮像された各画像から抽出された各画像領域の各２次元座標値から、カメラパラメータ（前記異なる複数の撮像部１１における各配置位置および各姿勢（各光軸方向））を用いた、いわゆるエピポーラマッチングにより、前記マーカの位置として前記マーカの３次元座標値を求める。

本実施形態では、複数の撮像部１１－１～１１－ｋおよび位置処理部３２は、前記複数のマーカの各位置を測定する位置測定部の一例を構成し、例えば、ＯｐｔｉＴｒａｃｋ Ｊａｐａｎ社製の光学式モーションキャプチャを備えて構成される。

動作情報処理部３３は、位置処理部３２で求めた複数のマーカの各位置に基づいて、前記作業者の身体を複数に分けた複数の身体部位における各重心位置および前記物の重心位置を、前記作業者における身体の動作を表す身体動作情報および前記物の動きを表す物動き情報として求めるものである。動作情報処理部３３は、この求めた身体動作情報および物動き情報を、前記各位置と関連付けて（例えば前記各画像を介して前記各位置に関連付けられている前記識別子と関連付けて）記憶部７に記憶し、必要に応じて出力部５やＩＦ部６に出力する。

より具体的には、動作情報処理部３３は、各サンプリングタイミング（上述の例ではサンプリング周波数１００［Ｈｚ］での各サンプリングタイミング）それぞれにおいて、位置処理部３２で求めた複数のマーカの各位置に基づいて１９個の各身体部位それぞれの各重心位置を求める。例えば、１９個の各身体部位それぞれにおいて、当該身体部位に関わる複数のマーカの位置から当該身体部位の重心位置を求める第１演算式が予め求められて記憶部７に記憶され、動作情報処理部３３は、１９個の各身体部位それぞれについて、位置処理部３２で求めた当該身体部位に関わる複数のマーカの各位置から前記第１演算式に基づいて当該身体部位の重心位置を求める。同様に、物（本実施形態ではツール）に関わる複数のマーカの位置から前記物の重心位置を求める第２演算式が予め求められて記憶部７に記憶され、動作情報処理部３３は、位置処理部３２で求めた前記物に関わる複数のマーカの各位置から前記第２演算式に基づいて前記物の重心位置を求める。

作業結果処理部３４は、形状測定部２１で測定した形状に基づいて寸法精度（加工精度）を求めるものである。形状測定部２１で測定した前記作業の成果物における形状が作業結果の他の１つとされて良いが、本実施形態では、作業結果処理部３４は、前記作業の成果物における精度（寸法精度、加工精度）を作業結果の他の１つとして求める。作業結果処理部３４は、この求めた寸法精度を、前記識別子と関連付けて記憶部７に記憶し、必要に応じて出力部５やＩＦ部６に出力する。

対象値処理部３５は、動作情報処理部３３で求めた対象者における身体動作情報および物動き情報に基づいて、前記対象者における所定の項目に関する対象値を求めるものである。より詳しくは、本実施形態では、前記項目に、左足荷重、踏込み動作および右足荷重のうちの１または複数が含まれる場合、対象値処理部３５は、動作情報処理部３３で求めた対象者における身体動作情報および物動き情報、ならびに、外力測定部１２で測定した測定結果に基づいて、前記対象値を求める。対象値処理部３５は、この求めた対象値を、前記身体動作情報および物動き情報と関連付けて（例えば前記身体動作情報および物動き情報に関連付けられている前記識別子と関連付けて）記憶部７に記憶し、必要に応じて出力部５やＩＦ部６に出力する。そして、本実施形態では、対象値処理部３５は、動作情報処理部３３で求めた参照者における身体動作情報および物動き情報に基づいて、前記参照者における所定の項目に関する参照値を求め、この求めた参照値を参照情報記憶部７１に記憶する。より詳しくは、本実施形態では、前記項目に、左足荷重、踏込み動作および右足荷重のうちの１または複数が含まれる場合、対象値処理部３５は、動作情報処理部３３で求めた参照者における身体動作情報および物動き情報、ならびに、外力測定部１２で測定した測定結果に基づいて、前記参照値を求める。

参照者決定処理部３６は、後述のように、参照者を決定するものである。なお、オペレータ（ユーザ）によって入力部４から参照者として作業者名（被験者名）が入力され、参照者決定処理部３６は、この入力部から入力された作業者名（被験者名）を持つ作業者（被験者）を参照者として決定しても良い。

主成分分析処理部３７は、後述のように、主成分分析を実行して前記所定の項目を選定するものである。

そして、制御部３１は、参照情報記憶部７１に記憶された参照者の参照値、および、対象値処理部３５で求めた対象者の対象値を出力部５に出力し、必要に応じてＩＦ部６に出力する。

ここで、これら複数の撮像部１１－１～１１－ｋ、外力測定部１２、位置処理部３２および動作情報処理部３３は、作業者（参照者、対象者）における身体の動作を測定する動作測定部１を構成し、前記対象者における身体の動作を測定する動作測定部の一例に相当する。本実施形態では、後述するように、主成分分析の説明変数には、右足部に作用する外力のＸＹＺ成分、左足部に作用する外力のＸＹＺ成分、および、物を把持した手部に作用する外力のＸＹＺ成分が含まれるので、外力測定部１２（第１ないし第３フォースプレート１２－１～１２－３）が動作測定部１に含まれている。第１フォースプレート１２－１は、前記右足荷重を取得する右足荷重取得部の一例に相当する。第２フォースプレート１２－２は、前記左足荷重を取得する左足荷重取得部の一例に相当する。第１および第２フォースプレート１２－１、１２－２は、前記踏込み動作を取得する踏込み動作取得部の一例に相当する。これら形状測定部２１、計時部２２および作業結果処理部３４は、前記所定の作業における作業結果を取得する作業結果取得部２を構成する。

次に、新たな知見および技能比較装置の動作について説明する。図４は、作業の内容および前記作業に用いられるテストピースを説明するための図である。図４Ａは、模式的に作業前のテストピースを示す斜視図であり、図４Ｂは、模式的に作業後のテストピースを示す斜視図である。図５は、前記技能比較装置の動作を示すフローチャートである。図６は、前記技能比較装置に表示される技能比較表示画面を説明するための図である。

身体の動作によって実施され、所定の物を扱う所定の作業に関わる技能を、重要度の高い項目であってより少数の項目によって、参照者および対象者で比較するために、次のように、実施形態における技能比較装置Ｄが用いられ、複数の作業者に前記作業を実施させることによって前記複数の作業者の中から、参照者が選定され、前記作業で得られたデータを用いた主成分分析によって重要度の高い項目であってより少数の項目が選定され、新たな知見が得られた。

より具体的には、前記作業は、前記物としてツールのグラインダーを用いた、上述の金型の研削または研磨の作業（グラインダー作業）である。このグラインダー作業は、金型を粗く削る荒工程と、粗く削った表面を滑らかな表面になるように研磨する仕上工程の２工程を備えるが、グラインダー作業による切削精度（作業対象の寸法精度、加工精度）を向上させるためには、通常、荒工程の作業を高精度かつ高効率に実施することが重要である。このため、ここでは、金型に見立てたテストピースＴＰに対しグラインダー作業における荒工程の作業を作業者（被験者、参照者、対象者）に実施させ、技能比較装置Ｄによる各測定が実施された。

このテストピースＴＰは、例えば、図４Ａに示すように、中央部に機械加工により深さ０．１ｍｍで一方向に帯状に延びる凹条ＴＰｂを形成した１００×１００×３５ｍｍのＳＳ材（一般構造用圧延鋼材）である。このテストピースＴＰに対し、前記荒工程の作業は、凹条ＴＰｂを形成することによって凹条ＴＰｂの両側それぞれに形成された高さ０．１ｍｍの凸部ＴＰａ、ＴＰｃの一方、例えば、凸部ＴＰｃをハンディ型のグラインダーで均一に０．１ｍｍだけ研削する作業である。このような荒工程の作業後、テストピースＴＰには、図４Ｂに示すように、凹条ＴＰｂの底面と略面一な研削平面部ＴＰｄが形成される。作業者は、初級者から熟練者までを含む４６名である。

これら４６名の各作業者は、順次に、前記テストピースＴＰに対し前記荒工程の作業を実施する。その実施中、上述の技能比較装置Ｄが用いられ、図５において、まず、複数の撮像部１１それぞれによって当該作業者およびそのツールに付された複数のマーカの各画像が生成され、当該作業者の作業者名（作業者ＩＤ）と互いに関連付けられて記憶部７に記憶され（Ｓ１－１）、外力測定部１２（１２－１～１２－３）によって当該作業者における身体に作用する外力が測定され、当該作業者の作業者名と互いに関連付けられて記憶部７に記憶され（Ｓ１－２）、位置処理部３２によって、処理Ｓ１－１で複数の撮像部１１－１～１１－ｋによって生成された各画像に基づいて前記複数のマーカの各位置が求められ、当該作業者の作業者名と互いに関連付けられて記憶部７に記憶され（Ｓ２）、動作情報処理部３３によって、処理Ｓ２で位置処理部３２によって求めた前記複数のマーカの各位置に基づいて、当該作業者における身体動作情報（各身体部位の各重心位置）および物動き情報（ツールの重心位置）が求められ、当該作業者の作業者名と互いに関連付けられて記憶部７に記憶される（Ｓ３）。なお、前記作業者名は、例えば、前記作業の開始前に入力部４から入力され、制御部３１によって記憶部７に記憶される。

前記実施中、計時部２２によって当該作業者の作業時間が作業結果の１つとして測定され、当該作業者の作業者名と互いに関連付けられて記憶部７に記憶される（Ｓ１－３）。

そして、作業の終了後に、形状測定部２１によって作業後のテストピースＴＰの形状が測定され、当該作業者の作業者名と互いに関連付けられて記憶部７に記憶され（Ｓ１－４）、作業結果処理部３４によって、前記測定された形状に基づいて寸法精度が求められ、当該作業者の作業者名と互いに関連付けられて記憶部７に記憶される（Ｓ４）。なお、当該作業者における身体の動作および外力の各測定（動作分析の時間）は、荒工程の研削開始からの２分間とされた。

続いて、参照者決定処理部３６によって、参照者が決定される（Ｓ１１）。前記参照者は、上述したように、作業結果が優れた者であるので、作業結果に応じて作業者が複数のクラスにクラス分けされ、前記作業結果に基づいて参照者が決定された。本実施形態では、５個のＡクラスないしＥクラスが設定された。Ａクラスは、作業結果が劣る、すなわち、熟練度が最低である初級者のクラスである。Ｂクラスは、作業結果が普通である、すなわち、熟練度が普通（中級）である中級者のクラスである。Ｃクラスは、作業結果が準優秀である、すなわち、熟練度が準上級である準上級者のクラスである。Ｄクラスは、作業結果が優秀である、すなわち、熟練度が上級である上級者のクラスである。Ｅクラスは、作業結果が最優秀である、すなわち、熟練度が最高である最上級者のクラスである。上述のグラインダー作業における荒工程では、その技能の熟練度が上がるほど、寸法精度（加工精度）が高く、作業効率が高い、すなわち、作業時間が短い、と考えられ、さらに、バラツキが少ないと考えられる。そこで、本実施形態では、寸法精度および作業時間それぞれの各標準偏差σが求められ、寸法精度が高く作業時間が短い方から、略３σ以内の範囲がＥクラスに設定され、略３σを超え、略２．５σ以内である範囲がＤクラスに設定され、略２．５σを超え、略２σ以内である範囲がＣクラスに設定され、略２σを超え、略１σ以内である範囲がＤクラスに設定され、略１σを超える範囲がＡクラスに設定されるように、各クラスを分ける寸法および作業時間の各閾値（寸法閾値、作業時間閾値）が設定された。具体的には、各クラスを分ける各寸法閾値［ｍｍ］および各作業時間閾値［ｍｉｎ］は、表１の通りである。

ここで、テストピースＴＰに対する寸法精度は、例えば、凹条ＴＰｂの底面を含む平面を基準平面とし、研削平面部ＴＰｄに仮想的に設定された正方格子の各格子点を各測定点とし、各測定点それぞれにおいて、前記基準平面に対する高さ方向の差（前記基準平面からの高さまたは深さ）を求め、各測定点の各差の各絶対値における平均値として求められる。寸法精度の平均値Ａｖｅｓは、０．０３２［ｍｍ］であり、その標準偏差σｓは、０．０２２［ｍｍ］であり、作業時間の平均値Ａｖｅｔは、１４．４［ｍｉｎ］であり、その標準偏差σｔは、８．０［ｍｉｎ］であった。

このようなクラス分けでは、４６名の作業者は、３名がＡクラスに属し、１１名がＢクラスに属し、１３名がＣクラスに属し、１４名がＤクラスに属し、５名がＥクラスに属するように、分けられた。Ｅクラスに属する５名は、官能評価であるが、他の作業者等から、作業結果が最優秀で熟練度が最上級であると見られており、Ａクラスに属する３名は、新人であることから、表１によるクラス分けは、妥当である。なお、上述では、ＡクラスとＥクラスとの間に、Ｂクラス、ＣクラスおよびＤクラスの３個のクラスが設けられたが、ＡクラスとＥクラスとの間のクラス数は、任意で良く、１個でも、２個でも４個以上であっても良い。

本実施形態では、Ｅクラスに弁別する前記寸法閾値０．０３［ｍｍ］および前記作業時間閾値１０［ｍｉｎ］がオペレータ（ユーザ）によって予め設定されることでＥクラスの作業者が参照者として予め設定されており、参照者決定処理部３６は、複数の被験者の中から、寸法精度が寸法閾値０．０３［ｍｍ］以下であって、作業時間が作業時間閾値１０［ｍｉｎ］以下である作業者を参照者として決定（選定、抽出）する。

続いて、主成分分析処理部３７によって、主成分分析が実施され、前記所定の項目が決定（選定）される（Ｓ１２）。より具体的には、主成分分析処理部３７は、前記複数の身体部位における各重心の各変位、各速度および各加速度、前記物における重心の変位、速度および加速度、前記右足部に作用する外力のＸＹＺ成分、前記左足部に作用する外力のＸＹＺ成分、ならびに、前記物を把持した手部に作用する外力のＸＹＺ成分を説明変数として前記身体の動作を表す場合における主成分分析の第１ないし第３主成分に基づいて、前記所定の物を扱う身体部位の変位、前記体幹部の旋回速度、および、前記腰部の加速度を、前記所定の項目として求め、前記主成分分析の第４ないし第６主成分に基づいて、前記左足荷重、前記踏込み動作および前記右足荷重を、前記所定の項目として求める。各サンプリングタイミングそれぞれについて、当該サンプリングタイミングでの重心の変位、速度および加速度は、当該サンプリングタイミングでの重心の位置および当該サンプリングタイミングに時間的に隣接するサンプリングタイミングでの重心の位置ならびにサンプリング周波数から求められる。

より詳しくは、主成分分析処理部３７は、まず、前記複数の身体部位における各重心の各変位、各速度および各加速度、前記物における重心の変位、速度および加速度、前記右足部に作用する外力のＸＹＺ成分、前記左足部に作用する外力のＸＹＺ成分、ならびに、前記物を把持した手部に作用する外力のＸＹＺ成分を説明変数として前記身体の動作を表す場合において、主成分分析を実施する。すなわち、本実施形態では、１９個の身体部位における各重心の各変位、各速度および各加速度から成る５７個の説明変数、前記物における重心の変位、速度および加速度から成る３個の説明変数、前記右足部に作用する外力のＸＹＺ成分（第１フォースプレート１２－１の測定結果）から成る３個の説明変数、前記左足部に作用する外力のＸＹＺ成分（第２フォースプレート１２－２の測定結果）から成る３個の説明変数、ならびに、前記物を把持した手部に作用する外力のＸＹＺ成分（第３フォースプレート１２－３の測定結果）から成る３個の説明変数の、合計６９個の説明変数から成る６９次元の空間において、前記作業者４６名から得られた、１９個の身体部位における各重心の各変位、各速度および各加速度、前記物における重心の変位、速度および加速度、前記右足部に作用する外力のＸＹＺ成分、前記左足部に作用する外力のＸＹＺ成分、ならびに、前記物を把持した手部に作用する外力のＸＹＺ成分の各データを用いて相関行列の主成分分析が実行される。その固有ベクトルの一部が表２に示されている。この表２には、Ｅクラスに属する３人のαさん、βさんおよびγさんにおける６個の第１ないし第６主成分ＰＣ１～ＰＣ６が示されている。第１ないし第３主成分の累積寄与率は、五十数％であり、３個の第１ないし第３主成分で、６９次元空間の前記各データにおける５０％以上のデータがカバーできる（説明できる）。第１ないし第６主成分の累積寄与率は、七十数％であり、６個の第１ないし第６主成分で、６９次元空間の前記各データにおける７０％以上のデータがカバーできる（説明できる）。

そして、個々の参照者ではなく、Ｅクラスに属する５人の参照者（αさん、βさん、γさん、δさん、εさん）で、前記所定の物を扱う所定の作業に関わる技能を特徴付けるために、第１ないし第６主成分ごとに、Ｅクラスに属する５人の参照者における各固有ベクトルが合成された。より具体的には、主成分分析処理部３７は、第１主成分ＰＣ１において、αさんの第１主成分ＰＣ１、βさんの第１主成分ＰＣ１、γさんの第１主成分ＰＣ１、δさんの第１主成分ＰＣ１、および、εさんの第１主成分ＰＣ１の中から、大きい順に、５人に応じて５個の説明変数を選択する。主成分分析処理部３７は、第２主成分ＰＣ２において、αさんの第２主成分ＰＣ２、βさんの第２主成分ＰＣ２、γさんの第２主成分ＰＣ２、δさんの第２主成分ＰＣ２、および、εさんの第２主成分ＰＣ２の中から、大きい順に、５人に応じて５個の説明変数を選択する。主成分分析処理部３７は、第３ないし第６主成分ＰＣ３～ＰＣ６それぞれにおいて、同様に、５個の説明変数をそれぞれ選択する。このように選択された選択結果が、表３に示されている。この表３において、各欄は、紙面の左から右へ順に、第１ないし第６主成分ＰＣ１～ＰＣ６それぞれから選択された選択結果（説明変数）である。例えば、第１主成分ＰＣ１では、「変位＿首＿ＸＹＺ、変位＿首＿ＸＹＺ、変位＿右上腕＿ＸＹＺ、変位＿右上腕＿ＸＹＺ、変位＿右手＿ＸＹＺ」が選択結果である。ここで、「変位＿首＿ＸＹＺ」（変位＿Ｎｅｃｋ＿ＸＹＺ）は、ＸＹＺ直交座標系での首部の変位を意味し、「変位＿右上腕＿ＸＹＺ」（変位＿ＲＵＡｍ＿ＸＹＺ）は、ＸＹＺ直交座標系での右上腕部の変位を意味し、「変位＿右手＿ＸＹＺ」（変位＿ＲＨａｎｄ＿ＸＹＺ）は、ＸＹＺ直交座標系での右手部の変位を意味する。「加速度＿グラインダー＿ＸＹＺは、ＸＹＺ直交座標系でのツールの加速度を意味し、「床面反力＿右足＿ｘ」は、ＸＹＺ直交座標系での右足部に作用する外力のｘ成分を意味する。他も同様に意味する。このように６個の第１ないし第６項目それぞれを構成する構成要素が、主成分分析処理部３７によって選定される。

ここで、本実施形態では、第１主成分ＰＣ１から選択された「変位＿首＿ＸＹＺ、変位＿首＿ＸＹＺ、変位＿右上腕＿ＸＹＺ、変位＿右上腕＿ＸＹＺ、変位＿右手＿ＸＹＺ」は、「所定の物を扱う身体部位の変位」と意味付けられ、項目名とされた。第２主成分ＰＣ２から選択された「速度＿右肩＿ＸＹＺ、速度＿首＿ＸＹＺ、速度＿右上腕＿ＸＹＺ、速度＿左肩＿ＸＹＺ、加速度＿グラインダー＿ＸＹＺ」は、「体幹部の旋回速度」と意味付けられ、項目名とされた。第３ないし第６主成分ＰＣ３～ＰＣ６それぞれについて、同様に、各選択結果は、それぞれ、「腰部の加速度」、「左足荷重」、「踏込み動作」、および、「右足荷重」と意味付けられ、項目名とされた。

続いて、対象値処理部３５によって、参照値が求められ、参照情報記憶部７１に記憶される（Ｓ１３）。より具体的には、対象値処理部３５は、第１ないし第６主成分（第１ないし第６項目）それぞれについて、前記選択結果（項目の構成要素）の固有ベクトルごとに、当該構成要素の固有ベクトルに、当該構成要素に対応する、Ｅクラスに属する５人の参照者における各実測値の平均値（以下、この段落において「Ｅクラスの実測平均値」と略記する）を乗算することによって、主成分スコアを参照値として求める。例えば、第１主成分スコア、すなわち、本実施形態では、所定の物を扱う身体部位の変位の参照値（第１項目の第１参照値）は、（変位＿首＿ＸＹＺの固有ベクトル）×（前記変位＿首＿ＸＹＺでの、Ｅクラスの実測平均値）、（変位＿首＿ＸＹＺの固有ベクトル）×（前記変位＿首＿ＸＹＺでの、Ｅクラスの実測平均値）、（変位＿右上腕＿ＸＹＺの固有ベクトル）×（前記変位＿右上腕＿ＸＹＺでの、Ｅクラスの実測平均値）、（変位＿右上腕＿ＸＹＺの固有ベクトル）×（前記変位＿右上腕＿ＸＹＺでの、Ｅクラスの実測平均値）、および、（変位＿右手＿ＸＹＺの固有ベクトル）×（前記変位＿右手＿ＸＹＺでの、Ｅクラスの実測平均値）の和である。また例えば、第２主成分スコア、すなわち、本実施形態では、体幹部の旋回速度の参照値（第２項目の第２参照値）は、（速度＿右肩＿ＸＹＺの固有ベクトル）×（前記速度＿右肩＿ＸＹＺでの、Ｅクラスの実測平均値）、（速度＿首＿ＸＹＺの固有ベクトル）×（前記速度＿首＿ＸＹＺでの、Ｅクラスの実測平均値）、（速度＿右上腕＿ＸＹＺの固有ベクトル）×（前記速度＿右上腕＿ＸＹＺでの、Ｅクラスの実測平均値）、（速度＿左肩＿ＸＹＺの固有ベクトル）×（前記速度＿左肩＿ＸＹＺでの、Ｅクラスの実測平均値）、および、（加速度＿グラインダー＿ＸＹＺの固有ベクトル）×（前記加速度＿グラインダー＿ＸＹＺでの、Ｅクラスの実測平均値）の和である。第３ないし第６主成分スコアの第３ないし第６参照値も同様に求められる。

続いて、対象値処理部３５によって、対象値が求められ、記憶部７１に記憶される（Ｓ５）。より具体的には、対象値処理部３５は、第１ないし第６主成分（第１ないし第６項目）それぞれについて、前記選択結果（項目の構成要素）の固有ベクトルごとに、当該構成要素の固有ベクトルに、当該構成要素に対応する対象者の実測値を乗算することによって、主成分スコアを参照値として求める。例えば、第１主成分スコア、すなわち、本実施形態では、所定の物を扱う身体部位の変位の対象値（第１項目の第１対象値）は、（変位＿首＿ＸＹＺの固有ベクトル）×（前記変位＿首＿ＸＹＺでの、対象者の実測値）、（変位＿首＿ＸＹＺの固有ベクトル）×（前記変位＿首＿ＸＹＺでの、対象者の実測値）、（変位＿右上腕＿ＸＹＺの固有ベクトル）×（前記変位＿右上腕＿ＸＹＺでの、対象者の実測値）、（変位＿右上腕＿ＸＹＺの固有ベクトル）×（前記変位＿右上腕＿ＸＹＺでの、対象者の実測値）、および、（変位＿右手＿ＸＹＺの固有ベクトル）×（前記変位＿右手＿ＸＹＺでの、対象者の実測値）の和である。また例えば、第２主成分スコア、すなわち、本実施形態では、体幹部の旋回速度の対象値（第２項目の第２対象値）は、（速度＿右肩＿ＸＹＺの固有ベクトル）×（前記速度＿右肩＿ＸＹＺでの、対象者の実測値）、（速度＿首＿ＸＹＺの固有ベクトル）×（前記速度＿首＿ＸＹＺでの、対象者の実測値）、（速度＿右上腕＿ＸＹＺの固有ベクトル）×（前記速度＿右上腕＿ＸＹＺでの、対象者の実測値）、（速度＿左肩＿ＸＹＺの固有ベクトル）×（前記速度＿左肩＿ＸＹＺでの、対象者の実測値）、および、（加速度＿グラインダー＿ＸＹＺの固有ベクトル）×（前記加速度＿グラインダー＿ＸＹＺでの、対象者の実測値）の和である。第３ないし第６主成分スコアの第３ないし第６対象値も同様に求められる。

そして、制御部３１によって、参照情報記憶部７１に記憶された参照者の参照値、および、対象値処理部３５で求めた対象者の対象値が出力部５に出力され、必要に応じてＩＦ部６に出力され（Ｓ６）、本処理が終了する。出力部５が表示装置である場合において、この処理Ｓ６の実行によって、作業に関わる技能を、参照者および対象者で比較するための技能比較表示画面が出力部５に表示される。

この技能比較表示画面は、例えば、図６に示すように、スケール（目盛り）ＳＣと、項目ごとに、互いに並置された参照値および対象値それぞれの各棒グラフａ－１～ｆ－１；ａ－２～ｆ－２とを備えて構成される。より具体的には、スケールＳＣの下方に、互いに並置された、所定の物を扱う身体部位の変位における第１参照値の棒グラフａ－１および第１対象値の棒グラフａ－２と、互いに並置された、体幹部の旋回速度における第２参照値の棒グラフｂ－１および第２対象値の棒グラフｂ－２と、互いに並置された、腰部の加速度における第３参照値の棒グラフｃ－１および第３対象値の棒グラフｃ－２と、互いに並置された、左足荷重における第４参照値の棒グラフｄ－１および第４対象値の棒グラフｄ－２と、互いに並置された、踏込み動作における第５参照値の棒グラフｅ－１および第５対象値の棒グラフｅ－２と、互いに並置された、右足荷重における第６参照値の棒グラフｆ－１および第６対象値の棒グラフｆ－２とが、さらに並置されている。この図６に示す例では、対象者は、この技能比較表示画面を参照することで、作業の技能において、第１対象値が第１参照値に近いが、他の第２ないし第６対象値それぞれが第２ないし第６参照値と大差があると、認識でき、第２ないし第６項目を、改善すべき改善項目として認識できる。

以上説明したように、本実施形態における技能比較装置Ｄおよびこれに実装された技能比較方法は、所定の物を扱う身体部位の変位、体幹部の旋回速度および腰部の加速度それぞれに関する各参照値および各対象値を出力するので、上述の新たな知見に基づく重要度の高い項目であってより少数の項目で参照者および対象者における各技能を比較できる。

上記技能比較装置Ｄおよび技能比較方法は、左足荷重、踏込み動作および右足荷重それぞれに関する各参照値および各対象値をさらに出力するので、上述の新たな知見に基づく重要度の高い項目であってより少数の項目で参照者および対象者における各技能をより多角的に比較できる。

上記技能比較装置Ｄおよび技能比較方法では、参照者は、作業結果が対象者の作業結果より優れているので、前記対象者は、自己の技能の向上のために、自己よりも優れた参照者の参照値と自己の対象値とを比較でき、その差を認識できる。前記比較は、各項目ごとに実施できるので、前記対象者は、改善すべき項目を認識できる。

上記技能比較装置Ｄおよび技能比較方法は、光学式モーションキャプチャを用いるので、身体の動作を妨げることなく非接触で対象者における身体の動作を測定できる。

上記技能比較装置Ｄおよび技能比較方法は、前記作業が研削または研磨の作業であるので、研削または研磨の作業に関わる技能を、参照者および対象者で比較できる。

上記技能比較装置Ｄおよび技能比較方法は、所定の物を扱う身体部位の変位、体幹部の旋回速度、腰部の加速度、左足荷重、踏込み動作および右足荷重が主成分分析の第１ないし第６主成分に基づいて求められるので、重要な順に適切に項目を選定できる。

本実施形態によれば、前記作業の成果物における精度および前記作業に要した時間を前記作業結果とした技能比較装置Ｄおよび技能比較方法それぞれが提供できる。

なお、上述の実施形態では、対象者の対象値の演算に合わせて、参照者の決定（選定）、主成分分析による項目の決定および参照者の参照値の演算が実施されたが、対象者の対象値の演算とは別に、参照者の決定、主成分分析による項目の決定および参照者の参照値の演算が、本装置Ｄ、別の装置Ｄまたは手動演算によって予め実施され、参照値が参照情報記憶部７１に予め記憶され、対象値の演算アルゴリズム（例えば上述の処理Ｓ５で説明した演算方法等）が予め記憶部７に記憶されても良い。この場合では、図５に示す処理Ｓ１－３、処理Ｓ－４、処理Ｓ４、処理Ｓ１１、処理Ｓ１２および処理Ｓ１３が省略され、処理Ｓ１－１、処理Ｓ２、処理Ｓ３および処理Ｓ１－２の各処理の実行に続いて、処理Ｓ５および処理Ｓ６の各処理が実行される。これに応じて作業結果取得部２、作業結果処理部３４、参照者決定処理部３６および主成分分析処理部３７も省略できる。すなわち、技能比較装置Ｄは、動作測定部１、制御部３１、位置処理部３２、動作情報処理部３３および対象値処理部３５を備える制御処理部３、出力部５および記憶部７を備えて構成されて良い。

また、上述の実施形態では、参照者は、Ｅクラスに属する作業者であったが、これに限定されるものではなく、その作業結果が対象者の作業結果より優れている者であれば、良い。例えば、参照者は、対象者の属するクラスよりも上位のクラスに属する者であって良い。より具体的には、例えば対象者がＡクラスに属する場合、参照者は、Ｂクラス、Ｃクラス、ＤクラスおよびＥクラスのうちのいずれかに属する者であって良く、また例えば、対象者がＣクラスに属する場合、参照者は、ＤクラスまたはＥクラスに属する者であって良い。参照者が対象者の属するクラスより１つだけ上位のクラスに属する者である場合、対象値と参照値との差が小さくなるため、参照値に達し易くなり、技能向上の意欲が対象者に付与できる。

また、上述の実施形態では、技能比較装置Ｄは、処理Ｓ６において、第１ないし第６参照値と第１ないし第６対象値とを出力部５に出力したが、これに加えて、参照者および対象者それぞれについて、身体動作情報、物動き情報、寸法精度および作業時間等の各データを出力部５に出力しても良い。

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。

Ｄ 技能比較装置
１ 動作測定部
２ 作業結果取得部
３ 制御処理部
４ 入力部
５ 出力部
６ インターフェース部（ＩＦ部）
７ 記憶部
３１ 制御部
３２ 位置処理部
３３ 動作情報処理部
３４ 作業結果処理部
３５ 対象値処理部
３６ 参照者決定処理部
３７ 主成分分析処理部

Claims (16)

1. 身体の動作によって実施され、所定の物を扱う所定の作業に関わる技能を、参照者および対象者で比較する技能比較装置であって、
   前記参照者における所定の項目に関する参照値を記憶する参照情報記憶部と、
   前記対象者における身体の動作を測定する動作測定部と、
   前記動作測定部で測定した前記対象者における身体の動作に基づいて、前記対象者における前記項目に関する対象値を求める対象値処理部と、
   前記参照情報記憶部に記憶された前記参照者の前記参照値、および、前記対象値処理部で求めた前記対象者の前記対象値を出力する出力部とを備え、
   前記項目は、前記身体を複数に分けた複数の身体部位のうち、前記所定の物を扱う身体部位の変位、前記複数の身体部位のうちの体幹部の旋回速度、および、前記複数の身体部位のうちの腰部の加速度であり、
   前記項目は、さらに、左足部にかかる左足荷重、左足部から右足部へ体重移動する踏込み動作、および、右足部にかかる右足荷重を含み、
   前記左足荷重を取得する左足荷重取得部と、
   前記踏込み動作を取得する踏込み動作取得部と、
   前記右足荷重を取得する右足荷重取得部とをさらに備え、
   前記所定の物を扱う身体部位の変位、前記体幹部の旋回速度、および、前記腰部の加速度は、前記複数の身体部位における各重心の各変位、各速度および各加速度、前記物における重心の変位、速度および加速度、前記右足部に作用する外力のＸＹＺ成分、前記左足部に作用する外力のＸＹＺ成分、ならびに、前記物を把持した手部に作用する外力のＸＹＺ成分を説明変数として前記身体の動作を表す場合における主成分分析の第１ないし第３主成分に基づいて求められ、
   前記参照者の前記参照値は、前記参照者の主成分スコアであり、
   前記対象者の前記対象値は、前記対象者の主成分スコアである、
   技能比較装置。
2. 複数の作業者に前記所定の作業を行わせた作業結果に基づいて前記複数の作業者を複数のクラスに分け、前記作業結果が最優秀のクラスに分けられた作業者から前記参照者を選定する参照者決定処理部をさらに備える、
   請求項１に記載の技能比較装置。
3. 前記作業結果は、前記作業の成果物における精度および前記作業に要した時間である、
   請求項２に記載の技能比較装置。
4. 前記動作測定部は、光学式モーションキャプチャを備える、
   請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の技能比較装置。
5. 前記作業は、研削または研磨の作業、溶接の作業および塗装の作業のうちのいずれかである、
   請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の技能比較装置。
6. 前記作業は、金型の研削または研磨の作業である、
   請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の技能比較装置。
7. 前記金型は、車両に用いられる部材を成型するための車両部材成型用金型である、
   請求項６に記載の技能比較装置。
8. 前記物は、前記複数の身体部位のうちの手部で把持され、
   前記複数の身体部位は、頭部、首部、胸部、右肩部、左肩部、右上腕部、左上腕部、右前腕部、左前腕部、右手部、左手部、腰部、尻部、右腸骨部、左腸骨部、右膝部、左膝部、右足部および左足部である、
   請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の技能比較装置。
9. 身体の動作によって実施され、所定の物を扱う所定の作業に関わる技能を、参照者および対象者で比較する技能比較方法であって、
   前記参照者における所定の項目に関する参照値を参照情報記憶部に記憶する参照情報記憶工程と、
   前記対象者における身体の動作を測定する動作測定工程と、
   前記動作測定工程で測定した前記対象者における身体の動作に基づいて、前記対象者における前記項目に関する対象値を求める対象値処理工程と、
   前記参照情報記憶部に記憶された前記参照者の前記参照値、および、前記対象値処理工程で求めた前記対象者の前記対象値を出力する出力工程とを備え、
   前記項目は、前記身体を複数に分けた複数の身体部位のうち、前記所定の物を扱う身体部位の変位、前記複数の身体部位のうちの体幹部の旋回速度、および、前記複数の身体部位のうちの腰部の加速度であり、
   前記項目は、さらに、左足部にかかる左足荷重、左足部から右足部へ体重移動する踏込み動作、および、右足部にかかる右足荷重を含み、
   前記動作測定工程の実施と共に実施される、前記左足荷重を取得する左足荷重取得工程、前記踏込み動作を取得する踏込み動作取得工程、および、前記右足荷重を取得する右足荷重取得工程をさらに備え、
   前記所定の物を扱う身体部位の変位、前記体幹部の旋回速度、および、前記腰部の加速度は、前記複数の身体部位における各重心の各変位、各速度および各加速度、前記物における重心の変位、速度および加速度、前記右足部に作用する外力のＸＹＺ成分、前記左足部に作用する外力のＸＹＺ成分、ならびに、前記物を把持した手部に作用する外力のＸＹＺ成分を説明変数として前記身体の動作を表す場合における主成分分析の第１ないし第３主成分に基づいて求められ、
   前記参照者の前記参照値は、前記参照者の主成分スコアであり、
   前記対象者の前記対象値は、前記対象者の主成分スコアである、
   技能比較方法。
10. 複数の作業者に前記所定の作業を行わせた作業結果に基づいて前記複数の作業者を複数のクラスに分け、前記作業結果が最優秀のクラスに分けられた作業者から前記参照者を選定する参照者決定処理工程をさらに備える、
    請求項９に記載の技能比較方法。
11. 前記作業結果は、前記作業の成果物における精度および前記作業に要した時間である、
    請求項１０に記載の技能比較方法。
12. 前記動作測定工程は、光学式モーションキャプチャを用いて前記身体の動作を測定する、
    請求項９ないし請求項１１のいずれか１項に記載の技能比較方法。
13. 前記作業は、研削または研磨の作業、溶接の作業および塗装の作業のうちのいずれかである、
    請求項９ないし請求項１２のいずれか１項に記載の技能比較方法。
14. 前記作業は、金型の研削または研磨の作業である、
    請求項９ないし請求項１２のいずれか１項に記載の技能比較方法。
15. 前記金型は、車両に用いられる部材を成型するための車両部材成型用金型である、
    請求項１４に記載の技能比較方法。
16. 前記物は、前記複数の身体部位のうちの手部で把持され、
    前記複数の身体部位は、頭部、首部、胸部、右肩部、左肩部、右上腕部、左上腕部、右前腕部、左前腕部、右手部、左手部、腰部、尻部、右腸骨部、左腸骨部、右膝部、左膝部、右足部および左足部である、
    請求項９ないし請求項１５のいずれか１項に記載の技能比較方法。