技能の定量化に関する研究 : 第1報,動作部位の3軸回転角度からみた動きの分析手法  [in Japanese] Study on Digital Measurement and Formulating Method for Skilled Motion : 1st Report: An Analytical Method of Skilled Motion Using Three Axis Rotational Angles  [in Japanese]

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日本の開発製造型のものづくり体制を支援し,発展させるためには,生産現場の高度な技能を効率よく継承し,定着させるための技能者,素材,工具の動き,力関係,感覚等の分析,表示手法の開発,科学的な技能指導者の養成法,技能訓練者の訓練体制等の技能訓練システムの確立が2007年問題とも絡んで急務となっている.本論文では,技能者の技能を作業中の素材,工具,身体部位の3次元空間内での方向を,3次元座標系の3軸回転角度から分析し,表示する手法の開発を行っている。3次元空間内の位置座標を用いて動きを表現する研究は多数行われているが,さらに座標値に3軸回転角度による方向を3軸ベクトルとして加えることにより,動きを完全に表示することが可能となる.そこで,基準座標系内における部位の方向を計測するセンサー座標系の3軸回転角度からセンサー座標系の3軸単位ベクトルを回転角-回転軸変換行列から求める.そして,各軸の単位ベクトルの要素の2乗和が1となる性質を用いて2次元座標系に表現するための2次元表現グラフを提案する.2次元表現グラフでは,3次元座標系の8象限を2つの2次元座標系で示している.そして,センサー座標系の軸単位ベクトルから,設置した部位の方向を2次元表現グラフで表示することができる.そして,岡山県の伝統工芸である備中神楽面の制作作業において,技能者が工具を使って面を彫る作業を,素材,工具,上肢の部位の方向,及び相隣る部位間での軸単位ベクトルの関係から提案した分析,表示手法により,数量的な技能基準を求めることができた.

In Japan, there is an urgent necessity to establish an analytical method and system to formulate skilled motion to support and develop a manufacturing style where highly experienced engineers and workers continuously introduce new products and technologies. We are studying how to establish a skill training system using the following steps. STEP 1: Development of analytical and representative methods, and numerical skill criteria for the three-dimensional movement of the human body, materials, and tools, variation in grasping force for materials, human touch and sight senses, and so on, from the task data of skilled workers. STEP 2: Establishment of a training system that teaches work-related skills based on scientific skill criteria. STEP 3: Establishment of a training system that teaches workers in a short period of time. In this paper, we propose a method to analyze the three-axis vector direction calculated from a three-axis rotation angle measured by three-dimensional magnetic sensors that are attached to the forearm, tools and workpieces. As the three-dimensional location and three-axis rotation angle can be measured by three-dimensional mangetic sensors attached to an object, three-axis unit vectors can be calculated by a rotation angle-rotation axis translation matrix to show the direction of the object. Calculated unit vectors(x,y,z) are shown in a two-dimensional representation graph composed of two graphs; that is, one is plotted as a point ((sign x)x^2, (sign y)y^2) in an area of x^2+y^2&le;1 under the condition of z&ge;0, and the other under the condition of z<0. This method is applied to formulate the motions of a skilled worker (74 years old) carving a traditional handcrafted mask for a sacred dance based on the direction of the workpiece, tools and three positions of the forearm.

Journal

  • Journal of Japan Industrial Management Association

    Journal of Japan Industrial Management Association 58(1), 17-28, 2007

    Japan Industrial Management Association

References:  24

Cited by:  2

Codes

  • NII Article ID (NAID)
    110007521704
  • NII NACSIS-CAT ID (NCID)
    AN10561806
  • Text Lang
    JPN
  • Article Type
    Journal Article
  • ISSN
    1342-2618
  • NDL Article ID
    8790815
  • NDL Source Classification
    ZD23(経済--企業・経営)
  • NDL Call No.
    Z4-298
  • Data Source
    CJP  CJPref  NDL  NII-ELS  J-STAGE 
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