JP2006106154A - 被験者の技能評価システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 被験者3は演算部1の入力手段を介して、設定された設問に対する機構の設計行い、かつその設計内容はデータ化され、予め記憶されている当該設問の正解データと処理部6において比較評価され、設計能力が判定される。次に被験者3は自己の設計に対応した機構要素を選択して、組み立て装置6において実機を構成する。続いて、構成された実機の作動や作動精度等が実測され、この実測データから処理部6は被験者3の実機構成能力を判定し、前記設計能力の判定結果と総合して被験者3の技能の最終評価9を行う。
【選択図】 図1
Description
また自動化機器とは、一定のプログラム(ソフトウエア)に基づき、目的の動作を自律的に行う装置であるとの一応の定義を与え、以下より具体的に定義する必要のある場合にはその都度説明することとする。
図4において、機械部品等の特定の対象物(ワーク/符号Wで示す)を、所定の位置に移動する等、対象物であるワークWに所望の操作を加える装置要素(ツール/符号Tで示す)に所定の動作を行わせる自動装置においては、ツールTに所定の動作をさせるメカニズム(符号Mで示す)、このメカニズムMに駆動力を与えるアクチュエータ(符号Aで示す)、アクチュエータAの動作を制御するコントローラ(符号Cで示す)、フィードバック制御によりこのコントローラCに所定の情報を与えるセンサ(符号Sで示す)とからなるツール駆動制御部50が構成される。
ここで、第2世代のメカニカル・カムの持つ機能を考察すると、「力の伝達能力」と「位置/時間情報の保有」の二つの機能を有しており、これによってツールTが所定の動作をするよう、メカニカル・カムを介してアクチュエータAの駆動力が伝達されるようになっている。
情報だけを保有するように構成されたインフォーメーション・カムは実際には以下のような態様で実現されている。
(a)切り抜いた型紙のような「テンプレート・カム」
(b)画に描いただけの「ピクチャー・カム」
(c)コンピュータのメモリーに格納されている「ソフトウエア・カム」
等である。
しかしながら、ワークWの配置位置にずれが生じたり、個々のワークの形状に一部相違があったり、ツールTに対するワークWの供給が停止されるなどワークW側の条件に変化が生じた場合、つまりワークの斉一性が無くなった場合にツールTは所定の動作によるワークWの取り扱いが不適正になったり、取り扱いそのものができなくなったり、或いはワークWがないにもかかわらず所定の動作を繰り返す等の不具合が生じることになる。これはワークW側だけではなく、ツールTの磨耗等ツールT側の状態の変化によっても発生し得る問題である。
まず、能力検定システムを有する情報処理技術者を例にとると、基本的にはこの情報処理技術者はソフトウエアの開発・処理等、検定対象がソフトウエアにほぼ限定されるのに対して、自動化装置の場合には装置を構成する機構と、この機構を動作させるためのソフトウエアとが複雑に絡まった装置であること、また技能としては装置の設計能力の他に、実機を構成する技能、構成した実機の性能の試験及びその結果に基づく改善・修正等、自動化技術者としての技能を評価するための判断要素が非常に多く、かつ評価も複雑となる。このため処理すべき情報が膨大となり、人手による評価では評価すべき対象を予め限定せざるをえない。また評価において恣意性を排除することが難しい等、いろいろな理由により現時点では結局適切妥当な評価ができないものとして、必要性は強く感じられるものの、客観的かつ公正な自動化技術者の技能の評価は事実上不可能であると考えられていた。
(1)数多くのヒンジとスライドの組合せ機構の選定・設計能力
(2)多種多様な動作特性を実現するメカニカルカムの設計能力
(3)交流モータ、直流モータ、ソレノイド等の電気系アクチュエータの駆動手法設計能力
(4)エアシリンダ、ロータリアクチュエータ等流体アクチュエータの駆動手法設計能力(5)サーボモータ、ステッピングモータ等のパルス系アクチュエータの駆動手法設計能力
(6)光電系、磁気系その他各種センサの選定・検出対象部位選定・信号機能の選定能力(7)プログラマブル・シーケンス・コントローラよにる制御入出力の設定プログンラミング能力
(8)コンピュータによる制御入出力設定、プログラミング能力
(9)上記(7)、(8)と共に入出力インターフェイス回路の設定・設計能力
図1は本発明に係るシステムを実現する装置の構成の概要を示す。本装置は、装置本体をなす演算部1としてのコンピュータと、被験者3が演算部1において設計した内容を実際に組み立てるための組み立て装置2とを有する。
演算部1の課題データベース10には被験者3の技能(能力)を判定評価するための課題が予め設定記録されている。ここでいう課題とは、例えば「・・・・システムを構築しなさい」等の直接的な課題の他、この直接的な課題を達成するための機材、作動条件(精度)等もデータとして含まれている。
即ち、構築された実機の動作特性が目的(課題)と異なったものであれば、その差異に応じて被験者3の得点は減点される。また実機の構築までの時間が長ければこれを減点の対象とするよう構成してもよい。この時間は、例えば図2のクロック21によりカウントされる。
ここで目的平均速度V0 および被験者3の装置による平均速度V1 は下記式で示されるものを言う。
V0 =S0 /t0
V1 =S1 /t1
被験者3が実機を組み立てるまでは上述の場合と同じであるが、その動作特性検出を行った後、必要に応じて前述したようにシステム構築設計の変更を行う。即ち、設計変更、実機の構成変更を繰り返し、最終的に目的とする動作特性を得た場合、それまでの必要時間と設計変更部品点数、及び変更プログラムのステップ数等を勘案して減点する。この場合は、最終的には必ず所期の特性を実現するので、動作特性比較による採点方法よりも判定規準を作成し易いという利点がある。つまり、この評価手段は図2における評価点データベース18の構築がより容易となるという利点がある。
〔1〕メカニズム
(a)メカニズムによる増減速手段
(b)メカニズムによる末端減速手段
(c)メカニズムによる駆動方向変換手段
(d)メカニズムによる部分速度変換手段
(e)メカニズムによる増減力手段
(f)メカニズムによる移動量変更手段・・・等
(a)電気動力アクチュエータ
(b)空気圧動力アクチュエータ
(c)液体圧動力アクチュエータ
(d)熱動力アクチュエータ
上記(a)乃至(d)のアクチュエータのそれぞれについての下記の出力手段
(e)回転出力
(f)直進出力
(g)揺動出力・・・等
(a)電気的コントローラ
(b)電子的コントローラ
(b)流体的コントローラ
(c)熱的コントローラ・・・等
上記各コントローラは、プログラミング可能なコントローラ或いはピン差替え等の接続変更可能な任意回路構築が可能なコントローラとして用意される。
(a)電気的センサ
(b)電子的センサ
(c)磁気的センサ
(d)熱的センサ
(e)光学的センサ・・・その他
上記(a)乃至(e)の各センサのそれぞれについて下記各出力を組み替え可能なセンサ或いは付属器具を用意する。
(f)オン・オフ型出力
(g)計測型出力
下記の条件による等速往復運動を実現するシステムを構築しなさい。
a.スタート点から目的点までのストローク量 80mm
b.目的点における停止位置精度 ±0.5mm以下
c.スタート点における停止位置精度 ±0.5mm以下
d.動作速度特性 往復とも等速型特性
e.スタート点から目的点までの移動時間 2秒±0.5秒
f.目的点からの復帰時間 2秒±0.5秒
g.出力機構 直進テーブル
h.荷重 テーブルの自重のみ
i.作動内容 (ia)スタートスイッチで作動開始
(ib)目的点で1秒停止後、自動復帰
(ic)自動復帰後直ちに終了信号を送出
a.メカニズム 可変構成メカニズムモジュール群・減速ユニット 群
b.アクチュエータ 電気駆動アクチュエータ群
c.コントローラ プログラマブルシーケンスコントローラ
d.インターフェイス インターフェイスモジュール
e.センサ 磁気近接センサ
f.その他 クランプ機構、接続ケーブル等
〔ポテンショメータ式動作特性検定システム〕 必要な素材
(a)ポテンショメータ
(b)インターフェイスユニット
(c)パーソナルコンピュータ及び専用ソフトウエア
(B)評価内容
(a)メカニズムの選定 20点
(b)アクチュエータの選定 10点
(c)コントローラプログラム構成 20点
(d)センサの設定・調整 10点
(e)出力動作特性 20点 (f)設計・構築作成時間 20点
総得点 100点
符号30はコンピュータの画面上に表示された使用機材a乃至fを示す一覧表であって、例えば図7の如く示される。
〔設問2〕
下記の条件による末端減速往復運動を実現するシステムを構築しなさい。
a.スタート点から目的点までのストローク量 100mm
b.目的点における停止位置精度 ±0.5mm以下
c.スタート点における停止位置精度 ±0.5mm以下
d.動作速度特性 往復とも両端減速
e.スタート点から目的点までの移動時間 1秒±0.2秒
f.目的点からの復帰時間 1秒±0.2秒
g.出力機構 直進テーブル
h.荷重 テーブルの自重+負荷用錘り(1 個750g)
i.作動内容 (ia)スタートスイッチで作動開始
(ib)目的点で一時停止・中間停止信号を出力
(ic)復帰命令信号により、または3.5秒経過したら自動復帰
(id)中間停止以後、復帰中までにストップ入力が入ったら復帰後終了
(ie)自動復帰後直ちに終了信号を送出する
(if)ストップ入力がない場合、復帰後4秒で自動再スタート
a.メカニズム 可変構成メカニズムモジュール群・減速機群
b.アクチュエータ 空気圧アクチュエータ群
c.コントローラ プログラマブルシーケンスコントローラ
d.インターフェイス インターフェイスモジュール
e.センサ 透過型光電スイッチ、近接スイッチ、リミットス イッチ等のセンサ群
f.その他 クランプ機構、接続ケーブル等
〔ポテンショメータ式動作特性検定システム〕 必要な素材
(a)ポテンショメータ
(b)インターフェイスユニット
(c)パーソナルコンピュータ及び専用ソフトウエア
(B)評価内容
(a)メカニズムの選定 40点
(b)アクチュエータの選定 20点
(c)コントローラプログラム構成 30点
(d)センサの設定・調整 30点
(e)出力動作特性 40点 (f)設計・構築作成時間 40点
総得点 200点
2 組み立て装置
3 被験者
4 入力手段
5 設計手段
6 処理部
8 組み立て装置
10 課題データベース
11 課題設定手段
12 表示手段
13 機構要素データ
14 機構要素選択手段
15 コントローラプログラム作成手段
16 センサ設定・調整内容の選定・表示手段
17 正解データベーズ
18 評価点データベース
19 中央処理装置
20 評価手段
21 クロック
22 機構要素ユニット
23 組み立て装置
24 実測手段
50 ツール駆動制御装置
51、52、53、54 フィードバック信号用検出対象部位の設定
A アクチュエータ
C コントローラ
M メカニズム
S センサ
T ツール
W ワーク
Claims (10)
- 演算装置を用いて被験者の技能を評価するシステムであって、演算部と、演算部で設計された機構を実機として構成する構成要素群のうち少なくとも演算部を有し、演算部には所定の設問に対して被験者がシステム構築設計を行う設計手段と、被験者の技能を評価する手段とを有し、かつこの被験者の技能を評価する手段は、設計手段により構成された被験者の設計内容データを評価する手段と、設計内容データに基づいて被験者が実機を構成しかつこの実機の機能を実測する手段から得られる機能実測データを評価する手段のうち、少なくとも被験者の設計内容データを評価する手段を有することを特徴とする被験者の技能評価システム。
- 演算装置を用いて被験者の技能を評価するシステムであって、演算部と、演算部で設計された機構を実機として構成する構成要素群とを有し、演算部には所定の設問に対して被験者がシステム構築設計を行う設計手段と、被験者の技能を評価する手段とを有し、かつこの被験者の技能を評価する手段は、設計手段により構成された被験者の設計内容データを評価する手段と、設計内容データに基づいて被験者が実機を構成しかつこの実機の機能を実測する手段とから成り、被験者の設計能力と、設計内容データに基づく被験者の実機構成能力とを評価することを特徴とする被験者の技能評価システム。
- 演算装置を用いて被験者の技能を評価するシステムであって、演算部と、演算部で設計された機構を実機として構成する構成要素群とを有し、演算部には所定の設問に対して被験者がシステム構築設計を行う設計手段と、被験者の技能を評価する手段とを有し、かつこの被験者の技能を評価する手段は、設計手段により構成された被験者の設計内容データを評価する手段と、設計内容データに基づいて被験者が実機を構成しかつこの実機の機能を実測する手段と、被験者の実機構成能力を評価すると共に実測結果に基づいて被験者が設計内容を変更した変更内容データを評価する手段とを有することにより、被験者の設計能力と、これに加えて実機の機能修正能力をも評価するよう構成したことを特徴とする被験者の技能評価システム。
- 演算装置を用いて被験者の技能を評価するシステムであって、演算部と、演算部で設計された機構を実機として構成する構成要素群とを有し、演算部には所定の設問に対して被験者がシステム構築設計を行う設計手段と、被験者の技能を評価する手段とを有し、かつこの被験者の技能を評価する手段は、設計手段により構成された被験者の設計内容データをその目的動作特性達成のために選択した技術手段および当該技術手段の組み合わせの適正度から評価する手段と、当該設計内容データに基づいて被験者が実機を構成しかつこの実機の動作における目的特性達成レベルを計測する手段とから成り、被験者の設計能力と、設計内容データに基づく被験者の実機構成能力とを評価することを特徴とする請求項2記載の被験者の技能評価システム。
- 前記被験者の設計内容データに基づいて実機を構成する者は、評価者或いは中立の第三者であることを特徴とする請求項4記載の被験者の技能評価システム。
- 技能評価対象は自動化技術であり、演算装置には、被験者が設計を行うためのデータとして選択使用可能な機構要素データと、コントローラプログラム作成手段と、センサ設定・調整内容を指定する手段とが設けられていることを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載の被験者の技能評価システム。
- 前記自動化技術の評価対象は、ワークに目的の操作を加えるツールを動作させるツール駆動制御部の設計であり、ツール駆動制御部の設計に対応して演算装置にはメカニズムデータベース、アクチュエータデータベース、センサデータベースを有する機構要素データ、コントローラプログラム作成手段、センサ設定・調整内容指定手段が設けられ、被験者は設計手段を用いてメカニズム、アクチュエータ、センサの選択及びこれらの要素の構成、及びコントローラプログラムの作成及びセンサ設定・調整内容の決定により設問に対応する自動化装置を設計するよう構成したことを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載の被験者の技能評価システム。
- 実機は、メカニズム群、アクチュエータ群、センサ群、コントローラ群の各要素群から要素ユニットを選定して組み合わせ構築可能とし、これら各要素群のうち少なくとも一つの群について被験者が複数の要素ユニットから設問に対応するユニットを選定して当該実機を構築できるよう構成されていることを特徴とする請求項2乃至7の何れかに記載の被験者の技能評価システム。
- 演算装置内に、或いは演算装置に接続してクロック機能が設けられ、被験者による機構の設計時間或いは実機の構成時間を計測し、かつ演算装置はこの時間を被験者の技能評価用のデータの一つとして取り扱うことを特徴とする請求項1乃至8の何れかに記載の被験者の技能評価システム。
- 演算装置内の機構要素データにおけるメカニズムデータベース、アクチュエータデータベース、センサデータベースから選択された要素が表示部に画像表示される表示手段が設けられ、設計手段には画像表示された要素を画面上で配置することにより設計可能な機能が付加され、演算装置はこの配置された画像データを被験者の設計データとして評価するよう構成したとことを特徴とする請求項1乃至9の何れかに記載の被験者の技術評価システム。
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