研究内容｜名古屋市立大学データサイエンス学部横山研究室

研究内容Research

モーションキャプチャを用いた熟練技能者の動作の可視化
－　塗装技能工、左官工を対象として

　モーションキャプチャは、人やモノの3次元空間内の動きを数値データで測定するものです。人材不足が喫緊の課題となっている建設・土木分野での熟練者の動作を分かりやすく可視化すると同時に、客観的に分析することで、若年技能工がゲーム感覚で熟練者の技を学べるコンテンツや、作業の自動化のためのロボットやアシスト装置への展開を図りたいと考えています。
　図1と図2は、名古屋市立大学芸術工学部のモーションキャプチャスタジオで、塗装技能工と左官工の動作を測定している様子です。
　図3は11名の塗装技能工と、図4は11名の塗装未経験者の塗装軌跡の一覧を示しています。ローラーブラシを握る手の軌跡を、線の太さで速度(太いと速度が速く、細いと速度が遅い)を表し、色は瞬間的な加速度の変化(色の変化が少なければ、加速度の変化が小さく滑らかな動き)を表しています。熟練者の軌跡は線の太さの変化が小さく、塗装速度が一定であり、色の変化も少ないため、加速度が瞬間的に大きく変化することがなく滑らかな動きになっていることが分かります。
　図5は、熟練者と初心左官工の作業中の頭と腰の動きを上からみた軌跡です。頭の軌跡をえんじ色、腰の軌跡を青色で示しています。頭も腰も熟練者は同一線上の往復運動になっており、それと比して初心者は軌跡の揺れが大きく、熟練者は鏝の動きに連動した身体の動きのみで無駄な動作が無いことを読み取ることができます。また、熟練者は頭と腰が同じ動きとなっており、「上半身をスイングさせて鏝を動かしている」という熟練者の言葉を反映した軌跡となっていることが分かります。
　図6は、鏝を握る手の甲の中指付け根と手首の右及び左の３つのマーカーが作る三角形の軌跡を描画しています。鏝を握り直さない一連の動作においては、鏝の角度変化と手の甲の３つのマーカーが作る三角形の３次元空間内での角度変化とが対応していることから、左官技能において重要とされる鏝の角度の変化をこの三角形の軌跡で推定できます。図は上から見た手の甲の角度であり、面積の大きい三角形は手の甲が水平面に対して並行、面積が小さい場合は水平面に対して手の甲が垂直であることを表します。下地作りの作業では、手の甲(鏝)の角度が大きく変化しており、「ならし」では変化が少ないが表面の凹凸や水分量に対応したわずかな変化に対応した角度変化を読み取ることができます。