JP2006271648A - 作業特性評価装置、作業特性評価方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】作業特性評価装置1は、ドライバが行う運転作業と独立して活動する咬肉の筋電位を計測し取得する咬筋電位取得装置10と、ステアリング軸周りの操舵トルクを操舵における作業強度として計測して取得する作業強度取得装置20と、咬筋の筋電位の時系列データと操舵トルクの時系列データとの間の相関係数を算出する相関算出モジュール38と、相関係数に基づいて、ドライバに与えるストレスが肉体的作業負荷によるものか、精神的負荷によるものかを判定する判定モジュール39と、を有する。
【選択図】図1
Description
自動車製作会社等では、快適な運転ができるようにドライバの運転負担の程度を判定することが研究されている。
具体的には、上腕二頭筋と上腕三頭筋の筋電位を乗算して筋肉の競合値を算出し、この競合値が所定の閾値を越すか否かによって、運転負担が増大したか否かを判定する。
具体的には、ドライバの運転中に、咬筋の筋電信号を計測し、この筋電信号によりドライバのストレスを判定する。
また、同様に、特許文献2においても、肉体的作業負荷と精神的負荷とを区別して運転負担を判定することもできない。
又、前記筋活動取得手段により計測される筋電位の強度を表す数値と、前記演算手段で求められた前記相関の度合いとを用いて、前記作業の特性を評価する評価手段を、さらに有することが好ましい。
前記作業強度計測手段は、作業対象物に作用する物理量を計測することが好ましく、或いは、作業に用いる筋肉の活動を前記作業負荷として計測することも好ましい。
前記作業は、例えば車両の運転作業である。
なお、本実施形態では筋活動の情報として筋電位を用いたが、本発明ではこれに限定されない。例えば、筋肉に加速度センサーを配置して、筋音を計測してもよい。筋音とは筋線維が収縮する際にその径が側方に拡大変形する結果発生する一種の圧波であり、筋の機械的な活動を反映している信号である。
PC30は、各種プログラムモジュールを適宜呼び出して処理を行う処理ユニット31と、咬筋電位取得装置10との間のデータのやり取りを制御するインターフェース(I/F)32と、処理ユニット31の実行する各種プログラムや各種データを格納するROM33、RAM34と、判定結果などを表示するディスプレイ35と、咬筋電位入力装置10から転送されてくる筋電信号や各種プログラムや各種データを格納するハードディスク(HD)36とを主に有している。なお、処理ユニット31とI/F32とROM33とRAM34とディスプレイ35とHD36とはバスによってそれぞれ接続されている。
図3は、作業としての特性を判定し評価するために作成される特性マップの一例である。
図中の横軸の「同期度」は相関係数の値を表し、縦軸の「力み度」は、RMS値を規格化した値である。RMS値の規格化は、予め、奥歯を思いきり噛み締めたときの咬筋の最大収縮電位の波形を計測してRMS値を算出し、このRMS値を用いて規格化する。特性マップでは「力み度」が高いほど、ドライバの受けるストレスが大きいことを表す。一方、「同期度」が高いほど、ドライバの肉体的作業負荷が精神的負荷に比べて大きいことを表す。
例4は、例1〜3に対して、例5と同程度に高い「力み度」を持つが、例4の「同期度」は、例1〜3に比べて低い。一方、例5の「同期度」は、例1〜3に比べて高い。
このことより、例4における運転作業と例5における運転作業は、同程度にドライバにストレスを与えるが、例4におけるストレスの要因は精神的負荷によるものであり、例5におけるストレスの要因は肉体的作業負荷によるものであると判定し評価することができる。
作業特性評価装置1は以上のように構成される。
なお、本発明における作業は、自動車の運転に限られない。作業強度として、計測可能な作業力、作業馬力(エネルギ)、作業仕事率の強度を用いることができる。作業力は、例えばロードセルがセンサーとして用いられて検知される。又、感圧グローブや床反力計によって作業力は検知される。作業馬力や作業仕事率は、ロードセル等による作業力の計測に加えて、変位センサ等により作業部位の変位が計測される。
また、本発明においては、作業者が行う作業と独立して活動する作業者の筋肉とは、作業時にリラックス状態では活動が見られず、若しくは活動が微弱な筋肉であり、作業における主動筋又は拮抗筋に該当しない筋肉であればよい。このような筋肉として、咬筋の他、頭部の側頭筋、頸部の胸鎖乳突筋、肩部の僧帽筋が挙げられ、このような筋肉の筋電信号を用いることもできる。
まず、咬筋電位取得装置10を用いて咬筋の筋電位を「力み」として計測し、筋電位の時系列データを取得する。また、作業強度取得装置20において、ステアリング軸周りに作用する操舵トルクを作業強度として計測し、操舵トルクの時系列データを取得する(ステップS100)。
この筋電位の時系列データから、筋活動算出モジュール37において所定の時間範囲におけるRMS値が「力み」の度合いとして算出され、算出されたRMS値は、予め計測された最大収縮電位のRMS値で除算され、図3に示す「力み度」として表される。
ステップS102において、例えば「力み度」が0.5を超える場合、「力み」有りと判定される。このとき、作業強度として取得された操舵トルクの時系列データと咬筋の筋電位の時系列データとの相関係数が算出される(ステップS106)。具体的には、予め設定された時間範囲における2つの時系列データ間の相関係数が算出される。
本発明における相関の度合いは、同時刻における2つの時系列データ間の相関係数の他に、2つの時系列データの相互相関関数を算出し、この相互相関関数の値が最大となるときの値を用いてもよい。「力み」を表す筋電位は、作業強度に対して、一定の時間遅れを伴って相関性を有する場合があるからである。
10 咬筋電位取得装置
11 センサー
12,13 電極
14 アース電極
15 生体アンプ
16,23 整流器
17 平滑化フィルタ
18,24 ADコンバータ
19,26 インターフェース
20 作業強度取得装置
21 操舵トルク計
22 アンプ
30 パーソナルコンピュータ
31 処理ユニット
37 筋活動算出モジュール
38 相関算出モジュール
39 判定モジュール
Claims (9)
- 作業者の行う作業が作業者に与えるストレスの要因を判定することにより、作業の特性を評価する作業特性評価装置であって、
作業者が行う作業と独立して活動する作業者の筋肉における筋活動の情報を取得する筋活動取得手段と、
作業者が行う前記作業の作業強度を計測する作業強度計測手段と、
前記筋活動の情報の時系列データと前記作業強度の時系列データとの間の相関を求める演算手段と、
前記作業の特性を評価するために、前記相関の度合いに基づいて、作業者に与えるストレスが、作業の肉体的作業負荷によるものか、作業の精神的負荷によるものかを判定する判定手段と、を有することを特徴とする作業特性評価装置。 - 前記筋活動取得手段は、筋肉の筋活動を表す筋電位を計測により取得する請求項1に記載の作業特性評価装置。
- 前記筋活動取得手段により計測される筋電位の強度を表す数値と、前記演算手段で求められた前記相関の度合いとを用いて、前記作業の特性を評価する評価手段を、さらに有する請求項2に記載の作業特性評価装置。
- 前記作業強度計測手段は、作業対象物に作用する物理量を計測する請求項1〜3のいずれか1項に記載の作業特性評価装置。
- 前記作業強度計測手段は、作業に用いる筋肉の活動を前記作業負荷として計測する請求項1〜3のいずれか1項に記載の作業特性評価装置。
- 前記作業は、手又は足を用いる作業であり、
前記筋活動取得手段は、咬筋、胸鎖乳突筋、僧帽筋及び側頭筋の中から選ばれた筋肉の筋活動を、前記作業と独立して活動する筋肉の筋活動として用いる請求項1〜5のいずれか1項に記載の作業特性評価装置。 - 前記作業は、車両の運転作業である請求項6に記載の作業特性評価装置。
- 作業者の行う作業が作業者に与えるストレスの要因を判定することにより、作業の特性を評価する作業特性評価方法であって、
作業者が行う作業と独立して活動する作業者の筋肉における筋活動の情報を取得するステップと、
作業者が行う前記作業の作業強度を計測するステップと、
前記筋活動の情報の時系列データと前記作業強度の時系列データとの間の相関を求めるステップと、
前記作業の特性を評価するために、前記相関の度合いに基づいて、作業者に与えるストレスが、作業の肉体的作業負荷によるものか、作業の精神的負荷によるものかを判定するステップと、を有することを特徴とする作業特性評価方法。 - 作業が作業者に与えるストレスの要因を判定することにより、作業の特性を評価する処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、
作業者が行う作業と独立して活動する作業者の筋肉における筋活動の情報の時系列データと、作業者が行う前記作業における作業強度の時系列データをコンピュータに取得させる手順と、
取得した前記筋活動の情報の時系列データと前記作業強度の時系列データとの間の相関を、コンピュータの演算手段に行わせる手順と、
前記作業の特性を評価するために、前記相関の度合いに基づいて、作業者に与えるストレスが、作業の肉体的作業負荷によるものか、作業の精神的負荷によるかを、コンピュータの演算手段に判定させる手順と、を有することを特徴とするプログラム。
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