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技能体験システム コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P100000721
掲載日 2010年6月11日
出願番号 特願2009-206669
公開番号 特開2011-059219
登録番号 特許第5382712号
出願日 平成21年9月8日(2009.9.8)
公開日 平成23年3月24日(2011.3.24)
登録日 平成25年10月11日(2013.10.11)
発明者
  • 坂口 正道
  • 藤本 英雄
  • 武居 直行
出願人
  • 国立大学法人 名古屋工業大学
発明の名称 技能体験システム コモンズ 新技術説明会
発明の概要

【課題】生徒の手を運動目標値に従い動作させ,生徒が把持する道具に対し力目標値に従い力を提示することで,生徒に対する位置と力の同時提示を実現し,教師の動作と操作力の同時体験を可能とする。
【解決手段】技能体験システムは,教師1と教師が用いる道具2,教師の手や指の動きなどの身体運動を実時間で計測する身体運動計測装置3と教師の操作力を実時間で計測する操作力計測装置4で構成される技能計測システム5,教師の身体運動情報に基づき時間ごとの運動目標値を生成する運動目標値生成装置6と教師の操作力情報に基づき時間ごとの力目標値を生成する力目標値生成装置7を含む計測制御用計算機7,運動目標値に基づき実時間で運動の制御が行われ生徒12の身体の一部に対し手の位置などの運動を提示する運動提示装置9と力目標値に基づき実時間で提示力の制御が行われ生徒が把持する道具13に対し力を提示する力提示装置10から構成される技能提示システム11で構成される。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


伝統号芸やスポーツ,医療手技などにおいて,自分の手あるいは道具を使って作業を行うためには,技能が必要である。技能は,知識とは異なり,座学で勉強しただけで習得できるものではなく,訓練が必要である。



従来から行われている技能伝承の手法に,徒弟制度がある。弟子は,師匠の下に弟子入りし,師匠の作業における技能を目にしながら自分でも作業に従事し,技能を習得していく。このとき,師匠は手取り足取り教えたりはせず,現場での真剣勝負の技能をやって見せるだけである。弟子は現場において師匠の熟練技能を直接目にし,その後実作業において試行錯誤を繰り返しながら訓練していく。この手法により技能を習得するには,多くの時間を必要とする。



教師の熟練技能を目で見るとき,作業の手順やタイミング,道具の使い方や手の動かし方は直接見ることができる。しかし,その後自分で訓練を行う時に,教師の動作と自分の動作の差を知ることは難しい。また,力の掛け具合,手先や道具越しの感覚は,目で見ていても直接知ることはできない。



これに対し,近年計測技術やロボット,バーチャルリアリティ技術を活用したさまざまな技能訓練システムが研究開発されている。



例えば,手本となる教師の手や教師の書いた手本となる文字のコンピュータグラフィックスによる映像をハーフミラーを使って重畳して提示するシステムが開発されている(非特許文献1参照)。



1台のハプティックデバイスを用いて,習字において教師が手本の文字を書くときの位置と力の情報を計測し,その後ハプティックデバイスと映像を用いて生徒に提示するバーチャルレッスンシステムが開発されている(非特許文献2参照)。



2台のハプティックデバイスを用いて,1台を教師が操作し,もう1台を生徒が把持し,教師の動作をネットワークを介して伝送し,生徒に体験させるシステムが開発されている(非特許文献3参照)。



指先の位置を提示するデバイスに圧迫機構を追加することで,指先の位置と圧迫力を同時に提示するシステムが開発されている(非特許文献4参照)。



教師の書画時の位置と力を計測し,内力提示とVirtual Fixturesを用いて位置と力を同時に提示する教示手法が開発されている(非特許文献5参照)。



また,筋電位等により訓練者の運動パターンを計測し,目標の運動パターンと比較し,その差を振動を用いて提示する運動技能訓練装置が発明されている(特許文献1参照)。



教師の動作を記録し,生徒の動作と合わせてディスプレイに提示し,生徒が教師の動作をまねる人間軌道学習システムが発明されている(特許文献2参照)。



乗員の頭部に頭部拘束部を,腰に座部を接触させ,足台に対し運動させることでロボットの体感を再現する人間型ロボット体感提示装置およびマスタスレーブ制御装置が発明されている(特許文献3参照)。



協調メディアによりある人間の体験を記録し,ネットワークを介して知育メディアに伝送し,知育メディアにおいて別の人間が他人の体験を追体験するインタラクション・メディア装置及び同装置を用いた体験伝達システムが発明されている(特許文献4参照)。

産業上の利用分野


本発明は,教師である高度技能保持者の技能を生徒に体験させる技能体験システムに関するものである。伝統工芸,書画,スポーツ,医療手技,微細作業など,知識だけでなく動きと力加減が重要な技能の訓練において,熟練者である教師の技能を被験者である生徒に体験させる。

特許請求の範囲 【請求項1】
生徒に教師の技能を体験させる技能体験システムにおいて、
前記教師の身体運動情報を実時間で計測する身体の運動計測手段と、
前記教師が道具を用いて作業を行う際の操作力情報を実時間で計測する操作力計測手段と、
前記運動計測手段の身体運動情報に基づき時間ごとの運動目標値を生成する手段と、
前記操作力計測手段の操作力情報に基づき時間ごとの力目標値を生成する手段と、
前記運動目標値に基づき運動の制御が行われ、
前記生徒の身体の一部に対し運動を提示する運動提示手段と、
前記力目標値に基づき提示力の制御が行われ、
前記生徒が用いる道具前記運動提示手段と同期して操作し、
力を提示する力提示手段と、
を備えることを特徴とする技能体験システム。
【請求項2】
前記力提示手段は、一方は、前記生徒の身体の一部に接続し、他方は、前記生徒が把持する道具に接続することを特徴とする請求項1に記載の技能体験システム。
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2009206669thum.jpg
出願権利状態 登録
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