JP2014006647A - Load estimation apparatus, method and checkout device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、負担推定装置、方法、およびチェックアウト装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a burden estimation device, a method, and a checkout device.
スーパーマーケットなどの店舗では、チェックアウトシステムが一般的に備えられる。チェックアウトシステムは、作業者が、カウンターに置かれたかごから商品を取り出し、商品に付されるバーコードなどをスキャンしてもう一方のかごに収納するスキャニング作業をおこなう。さらに、作業者は会計および接客も行なう。スキャニング作業は、速さに加えて正確性も求められる作業であることに加え、重い品物など様々な作業対象物を移動させる作業を伴うため、身体的な負担が大きい。そこで、作業者の負担を把握して作業支援する手法として、作業者に装着された床反力センサにより検出される床反力より推定される関節モーメント値を用いて負荷判定を行う手法がある。 In a store such as a supermarket, a checkout system is generally provided. In the checkout system, an operator takes out a product from a basket placed on a counter, scans a bar code attached to the product, and stores it in the other basket. In addition, the operator also performs accounting and customer service. In addition to being a task that requires accuracy in addition to speed, the scanning task involves a task of moving various work objects such as heavy items, which is a heavy physical burden. Therefore, there is a method of performing load determination using a joint moment value estimated from a floor reaction force detected by a floor reaction force sensor attached to the worker as a method for assisting the work by grasping the burden on the worker. .
しかし、床反力センサなどのセンサを作業者の身体に装着する場合、作業者の動作を阻害する可能性が高い。また、センサを装着せずにカメラなどの撮像装置で作業者の動きなどを測定することも想定されるが、カメラの死角となる部分が発生することや、作業対象物の重量などの負荷も測定できないという問題がある。 However, when a sensor such as a floor reaction force sensor is mounted on the worker's body, there is a high possibility that the operation of the worker will be hindered. In addition, it is assumed that the movement of the worker is measured with an imaging device such as a camera without wearing a sensor. However, a part that becomes a blind spot of the camera is generated, and the load such as the weight of the work object is also caused. There is a problem that it cannot be measured.
本開示は、上述の課題を解決するためになされたものであり、作業者の身体的負担を推定できる負担推定装置、方法、およびチェックアウト装置を提供することを目的とする。 This indication is made in order to solve the above-mentioned subject, and it aims at providing a burden estimating device, a method, and a checkout device which can estimate a worker's physical burden.
本実施形態に係る負担推定装置は、重心位置算出部、移動量算出部および負担算出部を含む。重心位置算出部は、作業者の作業領域における該作業者の重量を含む第1重量に基づいて、前記作業者の重心位置を算出する。移動量算出部は、前記作業者が作業を行なう前の状態における第1重心位置と該作業者が作業を行なっている状態における第2重心位置との差分である第1重心移動量を、第1間隔ごとに算出する。負担算出部は、前記作業者の重心移動量と該作業者にかかる力の大きさを示すトルクとの関係を示す関係情報を用いて、前記第1重心移動量に応じた第1トルクを算出する。 The burden estimation device according to the present embodiment includes a gravity center position calculation unit, a movement amount calculation unit, and a burden calculation unit. The center-of-gravity position calculation unit calculates the center-of-gravity position of the worker based on a first weight including the weight of the worker in the worker's work area. The movement amount calculation unit calculates a first centroid movement amount that is a difference between a first centroid position in a state before the worker performs the work and a second centroid position in a state in which the worker is working. Calculate every 1 interval. The burden calculation unit calculates a first torque according to the first center-of-gravity movement amount using relationship information indicating a relationship between the center-of-gravity movement amount of the worker and a torque indicating the magnitude of the force applied to the worker. To do.
以下、図面を参照しながら本実施形態に係る負担推定装置および方法、チェックアウト装置について詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、同一の参照符号を付した部分は同様の動作をおこなうものとして、重複する説明を適宜省略する。
本実施形態に係る負担推定装置の実装例であるチェックアウト装置について図1を参照して説明する。
本実施形態に係るチェックアウト装置100は、レジ端末101、チェックアウトスキャナ108、レジ台107、センサテーブル113a、センサテーブル113b、ガード114、カウンター115、カウンター重量計116、作業台117および作業者重量計118を含む。さらに、レジ端末101は、客面表示器102、タッチパネル103、キーボード104、レシートプリンタ105、ドロワ106を含む。一方、チェックアウトスキャナ108は、客面表示器109、タッチパネル110、キーボード111およびコードスキャナ112を含む。
なお、図1は、チェックアウト装置100を作業者側から見た様子を示す。作業者は、オペレータ、キャッシャー、チェッカー、およびレジ係などの総称をいう。また、作業者側とは、レジ端末およびチェックアウトスキャナと正対してデータを入力できる位置をいい、図1の例では、チェックアウトスキャナおよびカウンターに対して手前をいう。
Hereinafter, a burden estimation device and method, and a checkout device according to the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings. Note that, in the following embodiments, the same reference numerals are assigned to the same operations, and duplicate descriptions are omitted as appropriate.
A checkout device, which is an implementation example of the burden estimation device according to the present embodiment, will be described with reference to FIG.
The
FIG. 1 shows the
チェックアウト装置100は、I字形(長方形状)のカウンター115のほぼ中央に、作業者側と反対である買い物客側の縁部にスキャニングユニットとして縦型スキャナであるチェックアウトスキャナ108を立設する。そして、このチェックアウトスキャナ108よりも商品販売作業の流れに沿う下流側位置で、カウンター115に隣接させて決済ユニットであるレジ端末101をレジ台107上に設置したとする。すなわち、図1の例では、作業者が作業者側に立ってチェックアウトスキャナ108と正対した場合、左方向のレジ端末101を設置した側が商品販売作業において決済が行われる下流側となり、右方向が上流側となる。言い換えると、商品の読み取り作業(以下、スキャン作業ともいう)において商品を読み取る前に商品が置かれる場所を上流側と呼び、読み取った後に商品が置かれる場所を下流側と呼ぶ。なお、レジ台107はカウンター115とは別の筐体形状であるが、これに限らずレジ端末101を設置できる形状であれば何でもよい。またレジ台107とカウンター115とが一体となるL字形状や、C字形状でもよい。
In the
カウンター115の平面には、作業者がチェックアウトスキャナ108と正対したときの左右両側に、センサテーブル113aおよびセンサテーブル113bを配設する。図1の例では、センサテーブル113aは買い物客が未精算の商品を入れたかごを載せる場所、つまり上流側であり、センサテーブル113bは作業者がコードスキャナ112で読み取った商品を入れるかごを載せる場所、つまり下流側である。
On the plane of the
さらに、カウンター115には、カウンター重量計116が配置される。カウンター重量計116は、カウンター115に置かれたかごおよび商品などの重量(第2重量ともいう)を測定する。本実施形態では、図1に示すようにカウンター115の四隅に1つずつ配置し、合計4つのカウンター重量計116−1から116−4までを配置する例を示すが、これに限らず、さらに多くのカウンター重量計116を配置してもよい。なお、カウンター重量計116は、2次元の計測データを取得する場合であれば少なくとも3個、1次元の計測データを取得する場合であれば少なくとも2個配置すればよい。
ガード114は、作業者または買い物客がかごをカウンター115平面上で移動させる場合にチェックアウトスキャナ108に衝突しないようにする防護柵である。
Further, a
The
次に、レジ端末101の詳細について説明する。
客面表示器102は、作業者がタッチパネル103およびキーボード104により入力した情報を買い物客が認識できるように表示する。タッチパネル103およびキーボード104は、作業者が商品の種類または価格などを入力する処理操作を行うために使用する。レシートプリンタ105は、レシート印字などに使用する。ドロワ106は、作業者が金銭の出し入れを行うために使用する。なお、図示しないが、レジ端末101は、演算処理を行なうCPU(Central Processing Unit)、データを一時的に格納するメモリ、データを格納するHDD(Hard Disk Drive)を含む。
Next, details of the
The
次に、チェックアウトスキャナ108の詳細について説明する。
客面表示器109は、商品の種類または価格などの情報を表示して買い物客にこれらの情報を認識させるために使用する。タッチパネル110およびキーボード111は、主にバーコードが付されていない商品などの登録作業を行うために使用する。上述の客面表示器109、タッチパネル110、およびキーボード111は、レジ端末101に含まれる客面表示器102、タッチパネル103、およびキーボード104とそれぞれ同様の動作をする。
Next, details of the
The
コードスキャナ112は、偏平筐体状であり作業者側に正対する立設面に設けられた読み取り窓から、商品に付されたバーコード情報を作業者操作に基づいて読み取り処理を行う。読み取り処理は、読み取り窓から出射されたレーザ光などがバーコード上で反射し、その反射光を再び読み取り窓から入射させて受光部で受光することにより行なう。
なお、チェックアウトスキャナ108とレジ端末101とは、有線または無線を問わず電気的に信号の送受信が可能であり、チェックアウトスキャナ108へ入力した情報はレジ端末101へ送られる。
The
The
作業台117は、作業者が乗って作業するための板状の台であり、作業台117上の領域を作業領域という。
作業者重量計118は、作業台117に積載される作業者の体重を含む重量(第1重量ともいう)を測定する。カウンター重量計116と同様に、図1に示すように作業台117の四隅に1つずつ合計4個配置されるが、これに限らずさらに多くの作業者重量計118が配置されてもよい。また、作業者重量計118は、2次元の計測データを取得する場合であれば少なくとも3個、1次元の計測データを取得する場合であれば少なくとも2個配置すればよい。作業者重量計118については、図3を参照して後述する。
The work table 117 is a plate-like table on which an operator rides and works, and an area on the work table 117 is referred to as a work area.
The
次に、本実施形態に係る負担推定装置のブロック図について図2を参照して説明する。
本実施形態に係る負担推定装置200は、作業者重量計201、重心位置算出部202、初期重心位置算出部203、移動量算出部204、トルク関係算出部205(第1関係算出部ともいう)、重心移動量関係算出部206(第2関係算出部ともいう)、関係生成部207、関係データベース208(格納部ともいう)、負担算出部209、負担解析部210および提示部211を含む。
Next, a block diagram of the burden estimation apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
The
なお、負担推定装置200の全ての構成が、図1に示すチェックアウト装置100に組み込まれてもよいし、トルク関係算出部205、重心移動量関係算出部206、関係生成部207および関係データベース208が、チェックアウト装置100の外部にあるサーバなどに格納されてもよい。例えば、チェックアウト装置100のレジ端末101に含まれるCPU250およびメモリ251に負担推定装置200の構成が含まれればよい。
作業者重量計201は、図1に示す作業者重量計118であり、作業者の体重を含んだ積載される重量を測定する。
重心位置算出部202は、作業者重量計201から重量を受け取り、重量に基づいて重心位置を算出する。重心位置算出部202は、一定の時間間隔で重心位置を算出する。
初期重心位置算出部203は、重心位置算出部202から作業者の作業前の状態、すなわち商品などの作業対象物をスキャンする前の状態における重心位置を受けとり、スキャン前の重心位置を初期重心位置として得る。
移動量算出部204は、重心位置算出部202から重心位置を、初期重心位置算出部203から初期重心位置をそれぞれ受け取る。移動量算出部204は、重心位置と初期重心位置との差分から重心移動量を算出する。重心移動量は、初期重心位置からの移動量の大きさ(絶対値)を示す。なお、移動量の値が負となる場合もある。
Note that all the configurations of the
The
The center-of-gravity
The initial center-of-gravity
The movement
トルク関係算出部205は、トルクと作業者の筋電位との関係(第1依存性ともいう)を算出する。トルクは、作業者にかかる力の大きさであり、本実施形態では、筋肉が張力を発揮する関節中心回りに働く動力である。
重心移動量関係算出部206は、作業者の重心移動量と筋電位との関係(第2依存性ともいう)を算出する。
関係生成部207は、トルク関係算出部205から第1依存性を、重心移動量関係算出部206から第2依存性をそれぞれ受け取り、第1依存性および第2依存性に基づいてトルクと重心移動量との関係を示す関係情報を生成する。
関係データベース208は、関係生成部207から関係情報を受け取って格納する。
The torque
The center-of-gravity movement amount
The
The
負担算出部209は、移動量算出部204から重心移動量を、関係データベースから関係情報をそれぞれ受け取り、関係情報に基づいて、重心移動量に応じたトルクを算出する。
負担解析部210は、負担算出部209からトルクを受け取り、トルクの積算値が閾値を超えるかどうか、および、トルクの大きさが閾値を超えるかどうかの少なくともどちらか一方を判定する。トルクの積算値またはトルクの大きさが閾値を超えた場合は、警告を含む情報、例えばアラーム信号を生成する。なお、負担算出部209が算出するトルクの値が負となる場合には、トルクの絶対値の大きさを用いればよい。
提示部211は、負担解析部210からアラーム信号を受け取り、警告を表示したり、現在までのトルクの積算値などを表示するなど、作業者および作業者の監督人である作業監督人に提示する。
The
The
The
次に、作業者重量計の配置の一例について図3を参照して説明する。
図3は、作業台117と作業者重量計118との位置関係を示す。図3に示すように、作業台117が支柱301を介して、4箇所に設置された作業者重量計118−1から118−4までで支持される。なお、作業者重量計118のそれぞれを作業台117に埋設するようにしてもよい。
重心位置算出部202は、座標が既知である作業者重量計118−1から118−4までの4箇所の重量の比率から、作業者の重心位置を算出する。具体的には、図3のMa、Mb、McおよびMdは、作業者重量計118−1から118−4のそれぞれにかかる荷重値を示す。また、LaおよびLbは、x軸方向およびy軸方向における作業台の中心から各作業者重量計までの距離を示す。作業台の中心を原点としたとき、x軸における重心位置Xgおよびy軸における重心位置Ygは、(1)式および(2)式で表せる。
FIG. 3 shows the positional relationship between the work table 117 and the
The center-of-gravity
このとき、初期重心位置算出部203は、作業者がスキャン作業をする前の初期姿勢(例えば、直立姿勢)の状態を維持している間に測定された重心位置の平均値を、初期重心位置として算出する。
At this time, the initial center-of-gravity
次に、トルク関係算出部205におけるトルクと筋電位との関係算出処理について図4から図6までを参照して説明する。トルク関係算出部205は、作業者ごとに、トルクに対する筋電位から近似式を算出し、近似式の係数および切片の値を算出する。近似式は、例えば最小二乗法により算出すればよい。また、近似式の係数は傾きを表す。近似式の切片には、計測上のノイズが含まれる。
スキャン作業において作業者が商品を取得するとき、または商品を置くときには、身体を前方および側方へ傾けることが想定される。この場合に働く筋肉として、主に脊柱起立筋、ヒラメ筋および外腹斜筋がある。脊柱起立筋およびヒラメ筋は、身体の前傾姿勢を支える筋肉であり、外腹斜筋は、身体を側方に傾けたときの姿勢を支える筋肉である。これらの筋肉に対して身体的負担として一定量のトルクを負荷し、その際の筋電位出力を測定することで、トルクとそれぞれの筋肉との関係を抽出する。
Next, the relationship calculation processing between torque and myoelectric potential in the torque
When a worker acquires a product or places a product in a scanning operation, it is assumed that the body is tilted forward and sideward. The muscles working in this case are mainly the erector spine, the soleus and the external oblique muscle. The spine standing muscle and the soleus are muscles that support the forward leaning posture of the body, and the external oblique muscles are muscles that support the posture when the body is tilted to the side. By applying a certain amount of torque as a physical burden to these muscles and measuring the myoelectric potential output at that time, the relationship between the torque and each muscle is extracted.
図4は、作業者が胸腰部を前屈した場合における脊柱起立筋にかかるトルクと筋電位との関係を示す。縦軸がトルクを示し、横軸が筋電位を示す。また、各プロットに基づく近似式401も示す。トルクが大きいほど、筋電位も大きくなることがわかる。
FIG. 4 shows the relationship between the torque applied to the erected spine and the myoelectric potential when the operator bends the thoracolumbar region. The vertical axis represents torque, and the horizontal axis represents myoelectric potential. An
図5は、作業者が胸腰部を側屈した場合における外腹斜筋にかかるトルクと筋電位との関係を示し、各プロットに基づく近似式501が示される。同様に、トルクが大きいほど筋電位も大きくなることがわかる。
FIG. 5 shows the relationship between the torque applied to the external oblique muscles and the myoelectric potential when the operator bends the thoracolumbar region, and an
図6は、作業者が足関節を中心に前傾した場合におけるヒラメ筋にかかるトルクと筋電位との関係を示し、各プロットに基づく近似式601が示される。同様に、トルクが大きいほど筋電位も大きくなることがわかる。
FIG. 6 shows the relationship between the torque applied to the soleus and myoelectric potential when the worker leans forward about the ankle joint, and an
なお、図4から図6までに示すように、トルクと筋電位との間には、値のばらつきがあるので、トルク関係算出部205は、このような値のばらつきを考慮してもよい。
図7は、図4に示す脊柱起立筋にかかるトルクに対する筋電位についてのプロットの、近似式からの距離を示す。横軸は近似式からの距離を示し、縦軸は頻度を示す。トルク関係算出部205は、上述の近似式からの距離が所定値以内を範囲として、係数や切片の値を算出してもよい。また、分散値などばらつきを表現する値を近似式とともに算出してもよい。
As shown in FIGS. 4 to 6, since there is a variation in the value between the torque and the myoelectric potential, the torque
FIG. 7 shows the distance from the approximate expression of the plot of the myoelectric potential with respect to the torque applied to the spine standing muscle shown in FIG. The horizontal axis indicates the distance from the approximate expression, and the vertical axis indicates the frequency. The torque
次に、重心移動量関係算出部206における重心移動量と筋電位との関係算出処理について図8から図10を参照して説明する。ここでは、作業者3人分のデータを図示する。
筋電位と重心移動量との関係を算出する方法としては、例えば、カウンター上の様々な位置に商品を配置し、商品を把持する姿勢のときの重心移動量と筋電位とを測定すればよい。重心移動量関係算出部206は、トルク関係算出部205と同様に、作業者ごとに重心移動量に対する筋電位から近似式を算出し、近似式の係数および切片の値を算出する。なお、切片の値には、計測上のノイズおよび作業者の初期姿勢の状態における筋電位が含まれている。
Next, the process for calculating the relationship between the center of gravity movement amount and the myoelectric potential in the center of gravity movement amount
As a method for calculating the relationship between the myoelectric potential and the movement amount of the center of gravity, for example, the product is arranged at various positions on the counter, and the movement amount of the center of gravity and the myoelectric potential in the posture of gripping the product may be measured. . Similar to the torque
図8は、y軸方向への重心移動量と脊柱起立筋の筋電位との関係を示す。縦軸が筋電位を示し、横軸が重心移動量を示す。また、各作業者のプロットに関する近似式801、802および803も算出する。y方向への重心移動量が大きいほど筋電位も大きくなることがわかる。
FIG. 8 shows the relationship between the movement amount of the center of gravity in the y-axis direction and the myoelectric potential of the spine standing muscle. The vertical axis represents myoelectric potential, and the horizontal axis represents the center of gravity movement. Further,
図9は、x軸方向への重心移動量と外腹斜筋の筋電位との関係を示す。また、各作業者のプロットに関する近似式901、902および903も算出する。x軸方向への移動量が大きくなる場合でも、筋電位の変化は少ない。
FIG. 9 shows the relationship between the amount of center of gravity movement in the x-axis direction and the myoelectric potential of the external oblique muscle. Further,
図10は、y軸方向への重心移動量とヒラメ筋の筋電位との関係を示す。また、各作業者のプロットに関する近似式1001、1002および1003も算出する。y軸方向への移動量が大きくなると、筋電位は微増することがわかる。
FIG. 10 shows the relationship between the amount of center of gravity movement in the y-axis direction and the myoelectric potential of the soleus muscle. In addition,
次に、関係生成部207における関係生成処理について説明する。
重心移動量関係算出部206で算出された重心移動量と筋電位との関係と、トルク関係算出部205で算出された筋電位とトルクとの関係とを用いて、重心移動量とトルクとの関係に換算する。具体的な換算方法としては、例えば、筋電位とトルクとの関係を表す近似式を用いて、重心移動量と筋電位との関係を表す近似式の筋電位の変数を打ち消せばよい。
具体的な重心移動量とトルクとの関係を図11から図13までに示す。図11は、y軸方向への重心移動量と脊柱起立筋にかかるトルクとの関係を示す。図12は、x軸方向への重心移動量と外腹斜筋にかかるトルクとの関係を示す。図13は、y軸方向への重心移動量とヒラメ筋にかかるトルクとの関係を示す。各図において、横軸は重心移動量を示し、縦軸はトルクを示す。
Next, the relationship generation process in the
Using the relationship between the center of gravity movement amount and myoelectric potential calculated by the center of gravity movement amount
A specific relationship between the center-of-gravity movement amount and the torque is shown in FIGS. FIG. 11 shows the relationship between the amount of movement of the center of gravity in the y-axis direction and the torque applied to the spine erect muscle. FIG. 12 shows the relationship between the amount of center of gravity movement in the x-axis direction and the torque applied to the external oblique muscle. FIG. 13 shows the relationship between the amount of center of gravity movement in the y-axis direction and the torque applied to the soleus. In each figure, the horizontal axis indicates the amount of center of gravity movement, and the vertical axis indicates torque.
重心移動の方向は、各筋肉の感度が高い方向を選択されているので、脊柱起立筋はy軸方向、外腹斜筋はx軸方向、ヒラメ筋はy軸方向である。
図11から図13までの関係からそれぞれの近似式を(3)式、(4)式および(5)式のように算出することができる。
From the relationships from FIG. 11 to FIG. 13, the respective approximate expressions can be calculated as Expressions (3), (4), and (5).
ここで、Ta,TbおよびTcは、それぞれ脊柱起立筋、外腹斜筋およびヒラメ筋のトルクを示し、xsおよびysは、それぞれx方向およびy方向の重心移動量を示す。 Here, Ta, Tb and Tc are erector spinae muscles, respectively, indicate the torque of the external oblique muscle and soleus muscle, x s and y s show the center of gravity movement amount in the x and y directions, respectively.
次に、関係データベース208に格納される関係情報の一例を図14に示す。
関係データベース208は、作業者ごとに、筋肉1401、重心移動量1402、および作業者ごとのトルク1403が関連づけられて関係情報として格納される。
具体的には、例えば筋肉1401「脊柱起立筋」、重心移動量1402「y方向に1cm」、作業者Aのトルク1403「0.63」が関連づけられる。この関係から、「作業者Aは、y方向に1cm重心移動すると、脊柱起立筋に0.63[kgf・m]のトルクがかかる」ということがわかる。
Next, an example of the relationship information stored in the
In the
Specifically, for example, the
次に、本実施形態に係る負担推定装置の動作について図15のフローチャートを参照して説明する。
ステップS1501では、トルク関係算出部205が、作業者にかかるトルクと筋電位との関係を算出する。
ステップS1502では、重心移動量関係算出部206が、作業者の重心移動量と筋電位との関係を算出する。
ステップS1503では、関係生成部207が、トルクと筋電位との関係および重心移動量と筋電位との関係に基づいて関係情報を生成し、関係データベース208に格納する。
Next, operation | movement of the burden estimation apparatus which concerns on this embodiment is demonstrated with reference to the flowchart of FIG.
In step S1501, the torque
In step S1502, the center-of-gravity movement amount
In step S1503, the
ステップS1504では、初期重心位置算出部203が、作業者の初期重心位置を算出する。
ステップS1505では、移動量算出部204が、重心移動量を算出する。重心移動量は、一定の時間間隔で測定されてもよいし、商品を把持するなどイベントごとに測定されればよい。なお、重心移動量の測定間隔は短いほうが望ましく、例えば100ms程度であればよい。
ステップS1506では、負担算出部209が、関係情報に基づいて、作業者のスキャン時の重心移動量に応じたトルクを算出する。トルクは、重心移動量が算出されるタイミングで算出されてもよいし、一定の時間間隔で算出されてもよい。また、トルクの算出は、ノイズを除去した上で、作業者の初期姿勢の状態におけるトルクを基準(すなわち0)として、トルクを算出すればよい。すなわち近似式の切片を0に補正すればよい。また、切片からノイズのみを除去すればよい。
In step S1504, the initial gravity center
In step S1505, the movement
In step S1506, the
ステップS1507では、負担解析部210が、トルクに基づいて身体的負担が閾値を超えたかどうかを判定する。身体的負担が閾値を超えたかどうかは、例えば、商品を把持するごとに算出されるトルクを積算して、トルクの積算値が閾値よりも大きくなる場合に身体的負担が蓄積されたと判定すればよい。身体的負担が閾値を超えた場合はステップS1508に進み、身体的負担が閾値以下である場合は、ステップS1505に戻り同様の処理を繰り返す。
ステップS1508では、提示部211が、アラームを作業者または作業監督者などに提示する。例えば、身体的負担が蓄積されたと判定された場合は、一定以上の負担が蓄積されたことを作業者または作業監督者に通知し、休憩を促すなどの処置を行うことができる。以上で本実施形態に係るチェックアウト装置の動作を終了する。
In step S1507, the
In step S1508, the
なお、負担解析部210および提示部211は、他の判定基準で身体的負担の状況を通知してもよい。例えば、商品の把持などイベントごとに算出されるトルクを積算し、トルクの積算値をその都度提示してもよい。また、イベントごとに算出されるトルクの大きさが、通常の作業で想定される規定値以内であるかどうかを判定し、規定値を超えた場合にアラームなどを提示してもよい。また、イベントごとに算出されるトルクの大きさが、通常の作業で想定される既定値を超えた回数をカウントし、超えた回数を示すカウント値を提示してもよい。
提示部211における積算値やカウント値などこれらの情報の提示は、例えば数値や色で表示してもよいし、音声により出力してもよい。なお、身体的負担の判定および積算値またはカウント値の提示は、一定の時間間隔で行なってもよい。
In addition, the
The presentation of these pieces of information such as the integrated value and the count value in the
これにより、作業者は自信の身体的負担の状況を認識することができ、無理な体勢を取らないように意識することができる。さらに、作業監督者は、休憩および交代のタイミングを決める指標としてこれらの値を用いることができる。また、トルクの規定値を超えたかどうかを判定することで、作業者が無理な体勢を取っており、効率のよいスキャン状態ではないことを把握することができるので、作業初心者のためのトレーニングとしても利用してもよい。 Thereby, the worker can recognize the situation of the physical burden of self-confidence, and can be conscious not to take an unreasonable posture. Furthermore, the work supervisor can use these values as an index for determining the timing of breaks and shifts. In addition, by determining whether the torque exceeds the specified value, it is possible to grasp that the worker is in an unreasonable posture and is not in an efficient scan state, so training for beginners May also be used.
次に、関係情報から抽出される値について図16を参照して説明する。
図16は、作業者の身長と単位重心移動量当たりの筋肉にかかるトルクの変化量との関係を示す図である。移動量の方向は、脊柱起立筋はy軸方向、外腹斜筋はx軸方向、ヒラメ筋はy軸方向である。図16に示すように、身長が高いほど、トルクが小さくなることがわかる。また、脊柱起立筋および外腹斜筋のそれぞれに加わるトルクについても、身体を傾ける方向によって異なることがわかる。
Next, values extracted from the relationship information will be described with reference to FIG.
FIG. 16 is a diagram illustrating the relationship between the height of the worker and the amount of change in torque applied to the muscle per unit center-of-gravity movement amount. The direction of movement is the y-axis direction for the erected spine, the x-axis direction for the external oblique muscle, and the y-axis direction for the soleus muscle. As shown in FIG. 16, it can be seen that the higher the height, the smaller the torque. It can also be seen that the torque applied to each of the spine standing muscle and the external oblique muscle also differs depending on the direction in which the body is tilted.
次に、各筋肉に加わるトルクの比について図17を参照して説明する。
図17は、作業者ごとの、単位重心移動量当たりの脊柱起立筋にかかるトルクの変化量を単位重心移動量当たりの外腹斜筋にかかるトルクの変化量で割った値1701(第1係数ともいう)と、脊柱起立筋にかかるトルクをヒラメ筋にかかるトルクで割った値1702(第2係数ともいう)を示す。図17のように、値1701は、略10倍から略30倍までの値を示し、x軸方向への移動よりもy軸方向への移動のほうが単位重心移動量当たりのトルクの変化量が大きくなることがわかる。さらに、値1702は、約0.6倍から約0.9倍であり、作業者の前傾を支える脊柱起立筋とヒラメ筋とでは、ヒラメ筋のほうが加わるトルクが大きいことがわかる。
Next, the ratio of torque applied to each muscle will be described with reference to FIG.
FIG. 17 shows a value 1701 (first coefficient) obtained by dividing the amount of change in torque applied to the erector spine per unit center of gravity movement by the amount of change in torque applied to the external oblique muscle per unit center of gravity movement for each worker. And a value 1702 (also referred to as a second coefficient) obtained by dividing the torque applied to the erector spine by the torque applied to the soleus muscle. As shown in FIG. 17, the
次に、値1701および値1702と作業者の身長との関係について図18を参照して説明する。
横軸に作業者の身長を示し、縦軸に値1701および値1702に対応する倍率を示す。グラフ1801およびグラフ1802に示すように、身長が高くなるほどトルクの倍率も小さくなることがわかる。
Next, the relationship between the
The horizontal axis represents the height of the worker, and the vertical axis represents the magnification corresponding to the
なお、関係データベース208に格納される関係情報は、事前に生成しておいてもよい。この場合は、トルク関係算出部205、重心移動量関係算出部206および関係生成部207を設けなくてもよい。
Note that the relationship information stored in the
以上に示したように、第1の実施形態に係る負担推定装置によれば、関係情報に基づいて、作業者の重心移動量を測定するだけで、作業者にかかるトルクを算出することができる。さらに、算出されたトルクの積算値などを算出することで身体的負担を推定し、作業者にかかる疲労などを推定することができ、作業者に休憩を促すなど適切な処置を行うことを支援することができる。また、一部分の筋肉のみならず全身の筋肉を対象とすれば、作業者の身体の全体的な負担評価が行える。さらに、身長や身体部位(腰部や足部など)、動作方向によるトルク比の違いがわかることで、作業者の身体情報から関係情報を推定したり、負荷判定の際に重み付けを行うなどして、身長や身体部位、動作方向の違いを考慮した疲労を推定できる。 As described above, according to the burden estimation device according to the first embodiment, it is possible to calculate the torque applied to the worker only by measuring the amount of movement of the center of gravity of the worker based on the relationship information. . In addition, it is possible to estimate the physical burden by calculating the integrated value of the calculated torque, etc., to estimate the fatigue on the worker, etc., and to support appropriate measures such as prompting the worker to take a break can do. Moreover, if the muscles of the whole body as well as a part of muscles are targeted, the overall burden of the worker's body can be evaluated. In addition, by knowing the difference in torque ratio depending on height, body part (such as waist and feet), and the direction of movement, it is possible to estimate related information from the body information of the worker, and to perform weighting when determining load Fatigue can be estimated considering differences in height, body part, and direction of movement.
(第2の実施形態)
第2の実施形態では、作業者の重心移動を測定するための重量計を設置することに加え、かごが積載されるカウンターに重量計を設置する点が異なる。作業者がかごから商品を把持する際の重量も測定することで、作業者の重心移動量をより精度よく測定することができる。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, in addition to installing a scale for measuring the movement of the center of gravity of an operator, a difference is that a scale is installed on a counter on which a car is loaded. By measuring the weight when the worker grips the product from the basket, the amount of movement of the center of gravity of the worker can be measured with higher accuracy.
第2の実施形態に係る負担推定装置について図19のブロック図を参照して説明する。
第2の実施形態に係る負担推定装置1900は、カウンター重量計1901、商品重量算出部1902、商品位置算出部1903、重心位置算出部1904、作業者重量計201、初期重心位置算出部203、移動量算出部204、トルク関係算出部205、重心移動量関係算出部206、関係生成部207、関係データベース208、負担算出部209、負担解析部210および提示部211を含む。
The burden estimation apparatus according to the second embodiment will be described with reference to the block diagram of FIG.
The
作業者重量計201、初期重心位置算出部203、移動量算出部204、トルク関係算出部205、重心移動量関係算出部206、関係生成部207、関係データベース208、負担算出部209、負担解析部210および提示部211については、同様の処理を行なうのでここでの説明は省略する。
カウンター重量計1901は、図1に示すようなカウンターの下に設置されるカウンター重量計116であって、カウンターに置かれた重量、例えばかごおよびかご内の商品の重量を測定して重量を得る。
商品重量算出部1902は、カウンター重量計1901から測定された重量を受け取り、作業者により把持された商品重量を算出する。
商品位置算出部1903は、商品重量算出部1902から商品重量を受け取り、商品重量から商品位置を算出する。商品位置の算出方法は、作業者重量から重心位置を算出する方法と同様に求めることができる。
重心位置算出部1904は、作業者重量計から作業者重量を、商品重量算出部1902から商品重量を、商品位置算出部1903から商品位置をそれぞれ受け取る。重心位置算出部1904は、作業者重量、商品重量および商品位置を用いて重心位置を算出する。
The
The product
The product
The center-of-gravity
次に、カウンター重量計の配置について図20を参照して説明する。
図3に示す作業者重量計と同様に、カウンター115が支柱2001を介して、4箇所に設置されたカウンター重量計116−1から116−4までで支持される。なお、これに限らず、カウンター重量計116−1から116−4までがカウンター115に埋設されていてもよい。また、カウンター重量計116の個数も4個に限らず、いくつでもよい。
Next, the arrangement of the counter weigh scale will be described with reference to FIG.
Similar to the operator weighing scale shown in FIG. 3, the
次に、商品重量算出部1902の商品重量算出処理について図21および図22を参照して説明する。図21は、カウンター上にある商品を取り上げるときの重量の変化を時系列で示したグラフである。
図21中A点は、商品を取り上げ始めた時点を示し、B点は商品の取り上げが完了した時点を示す。取り上げ始める前と取り上げが完了した後とでは、重量が一定値を示す。取り上げ始める前の重量の平均値と、取り上げが完了した後の重量の平均値との差分Wsが、取り上げられた商品の商品重量を示す。本実施形態のように、カウンター重量計が複数存在する場合は、各カウンター重量計で算出したWsの合計値が商品重量となる。
Next, the product weight calculation process of the product
In FIG. 21, point A indicates a point in time when the commodity starts to be picked up, and point B indicates a point in time when the picking up of the commodity is completed. The weight shows a constant value before and after the picking is completed. The difference Ws between the average value of the weight before the picking up and the average value of the weight after the picking is completed indicates the product weight of the picked up product. When there are a plurality of counter weight scales as in the present embodiment, the total value of Ws calculated by each counter weight scale is the product weight.
同様に、図22は、カウンター上に商品を置くときの重量の変化を時系列で示したグラフである。図22中A点は、商品を置き始める時点を示し、B点は、商品が完全に置かれた時点を示す。商品の置き始める前の重量の平均値と、商品を置き始めた後の平均値との差分Wsが、置かれた商品の商品重量を示す。 Similarly, FIG. 22 is a graph showing a change in weight when placing a product on the counter in time series. In FIG. 22, point A indicates the time when the product starts to be placed, and point B indicates the time when the product is completely placed. The difference Ws between the average value of the weight before starting the placement of the product and the average value after starting the placement of the product indicates the product weight of the placed product.
次に、商品位置算出部1903における商品位置算出処理について説明する。
図19に示すように、カウンターの中心を原点としたとき、x軸およびy軸それぞれにおける商品位置Xc,Ycは、以下の(6)式および(7)式より算出することができる。
As shown in FIG. 19, when the center of the counter is the origin, the product positions Xc and Yc on the x-axis and y-axis can be calculated from the following equations (6) and (7).
ここで、Wa、Wb、WcおよびWdは、カウンター重量計116−1、116−2、116−3および116−4のそれぞれで測定されたWsに対応する重量である。LcおよびLdは、それぞれy軸方向およびx軸方向におけるカウンターの中心と重量計との距離を示す。 Here, Wa, Wb, Wc, and Wd are weights corresponding to Ws measured by the counter weigh scales 116-1, 116-2, 116-3, and 116-4, respectively. Lc and Ld indicate the distance between the center of the counter and the weighing scale in the y-axis direction and the x-axis direction, respectively.
次に、重心位置算出部1904における重心位置算出処理について説明する。
(6)式および(7)式により算出したx軸およびy軸の商品位置を考慮した、作業者のx軸およびy軸のそれぞれにおける重心位置であるXg’およびYg’は、(8)式および(9)式より算出することができる。
Xg ′ and Yg ′, which are the center of gravity positions on the x-axis and y-axis of the operator, taking into account the product positions on the x-axis and y-axis calculated by the equations (6) and (7), And (9).
なお、(8)式および(9)式におけるXc、Ycとしては以下の(10)式および(11)式を用いる。Δx、Δyは、作業台の中心とカウンターの中心との差である(作業台の中心−カウンターの中心)。すなわち次式はXc、Ycの原点を作業台の中心に変換するための式である。
以上に示した第2の実施形態よれば、商品位置を考慮することで作業者がカウンター上にある商品に手が触れていることによる重心位置への影響を排除することができ、より制度よく重心位置を算出することができる。 According to the second embodiment shown above, the influence on the position of the center of gravity due to the operator touching the product on the counter can be eliminated by considering the product position, and the system is improved. The center of gravity position can be calculated.
なお、上述の実施形態では、作業者が予めトルクと重心移動量との関係を得るための測定を行なってからスキャン作業をすることを想定しているが、関係データベースから、類似する体型を有する作業者の関係情報をモデルとして利用し、身体的負担を推定してもよい。例えば、モデルとして利用する関係情報の比較項目としては、例えば、年齢、性別、身長、体重、身体の関節と関節との間の長さ(腕や足など)が挙げられる。このようにモデルとなる関係情報を用いることにより、作業者が予めトルクと重心移動量との関係を得る予備作業を行う必要が無くなるので、より容易に身体的負担を推定することができる。 In the above-described embodiment, it is assumed that the operator performs a scanning operation after performing a measurement for obtaining the relationship between the torque and the center of gravity movement in advance, but has a similar body shape from the relational database. The worker's relation information may be used as a model to estimate the physical burden. For example, as comparison items of relational information used as a model, for example, age, sex, height, weight, and the length between joints of the body (arms, legs, etc.) can be mentioned. By using the relationship information as a model in this way, it is not necessary for the operator to perform preliminary work to obtain a relationship between the torque and the center of gravity movement in advance, so that the physical burden can be estimated more easily.
また、上述の実施形態では、レジでのチェックアウト装置に用いる負担推定装置について説明したが、これに限らず、工場のラインでの検品といった作業での身体的負担評価や、配達物の梱包および包装作業での身体的負担評価にも本実施形態に係る負担推定装置および方法を適用してもよい。 In the above-described embodiment, the burden estimation device used for the checkout device at the cash register has been described. However, the present invention is not limited to this, and physical burden evaluation in work such as inspection at a factory line, packing of delivery items, and You may apply the burden estimation apparatus and method which concern on this embodiment also to the physical burden evaluation in packaging operation | work.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
100・・・チェックアウト装置、101・・・レジ端末、102・・・客面表示器、103・・・タッチパネル、104・・・キーボード、105・・・レシートプリンタ、106・・・ドロワ、107・・・レジ台、108・・・チェックアウトスキャナ、109・・・客面表示器、110・・・タッチパネル、111・・・キーボード、112・・・コードスキャナ、113a,113b・・・センサテーブル、113a センサテーブル、114・・・ガード、115・・・カウンター、116,1901・・・カウンター重量計、117・・・作業台、118・・・作業者重量計、200,1900・・・負担推定装置、201・・・作業者重量計、202,1904・・・重心位置算出部、203・・・初期重心位置算出部、204・・・移動量算出部、205・・・トルク関係算出部、206・・・重心移動量関係算出部、207・・・関係生成部、208・・・関係データベース、209・・・負担算出部、210・・・負担解析部、211・・・提示部、250・・・CPU、251・・・メモリ、301,2001・・・支柱、401,501,601,801,901,1001・・・近似式、1401・・・筋肉、1402・・・重心移動量、1403・・・トルク、1701,1702・・・値、1801,1802・・・グラフ、1902・・・商品重量算出部,1903・・・商品位置算出部。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記作業者が作業を行なう前の状態における第1重心位置と該作業者が作業を行なっている状態における第2重心位置との差分である第1重心移動量を算出する移動量算出部と、
前記作業者の重心移動量と該作業者にかかる力の大きさを示すトルクとの関係を示す関係情報を用いて、前記第1重心移動量に応じた第1トルクを算出する負担算出部と、を具備することを特徴とする負担推定装置。 A center-of-gravity position calculation unit that calculates the center-of-gravity position of the worker based on a first weight including the weight of the worker in the worker's work area;
A movement amount calculation unit that calculates a first center of gravity movement amount that is a difference between a first center of gravity position in a state before the worker performs work and a second center of gravity position in a state in which the worker is performing work;
A load calculating unit that calculates a first torque according to the first center-of-gravity movement amount using relationship information indicating a relationship between the center-of-gravity movement amount of the worker and a torque indicating the magnitude of force applied to the worker; The burden estimation apparatus characterized by comprising.
前記第1トルクの積算値が第1閾値を超えるかどうか、および該第1トルクの大きさが第2閾値を超えるかどうかの少なくともどちらか一方を判定する負担解析部と、
前記積算値が前記第1閾値を超えた場合または前記第1トルクの大きさが前記第2閾値を超えた場合に、警告を含む情報を提示する提示部と、をさらに具備することを特徴とする請求項1に記載の負担推定装置。 The first centroid movement amount and the first torque are data calculated in time series,
A load analyzer that determines whether or not the integrated value of the first torque exceeds a first threshold and whether or not the magnitude of the first torque exceeds a second threshold;
A presentation unit for presenting information including a warning when the integrated value exceeds the first threshold value or when the magnitude of the first torque exceeds the second threshold value; The burden estimation apparatus according to claim 1.
前記第2重量に基づいて、商品重量を算出する重量算出部と、
前記商品重量から商品位置を算出する位置算出部と、をさらに具備し、
前記重心位置算出部は、前記第2重量と前記商品位置とに基づいて前記作業者の重心位置を算出することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の負担推定装置。 A plurality of second weighing scales installed on a counter for placing a work object and measuring a second weight including the weight of the loaded work object;
A weight calculating unit for calculating a product weight based on the second weight;
A position calculation unit that calculates a product position from the product weight,
The burden estimation according to any one of claims 1 to 4, wherein the center-of-gravity position calculation unit calculates the center-of-gravity position of the worker based on the second weight and the product position. apparatus.
前記作業者の重心移動量と該重心移動量に応じた筋電位との第2依存性を算出する第2関係算出部と、
前記第1依存性および前記第2依存性に基づいて、前記関係を生成する関係生成部と、をさらに具備することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の負担推定装置。 A first relationship calculating unit that calculates a first dependency between a torque applied to the worker and a myoelectric potential corresponding to the torque;
A second relationship calculating unit that calculates a second dependency between the center of gravity movement amount of the worker and the myoelectric potential according to the center of gravity movement amount;
The burden according to any one of claims 1 to 5, further comprising a relationship generation unit that generates the relationship based on the first dependency and the second dependency. Estimating device.
前記作業者が作業を行なう前の状態における第1重心位置と該作業者が作業を行なっている状態における第2重心位置との差分である第1重心移動量を算出し、
前記作業者の重心移動量と該作業者にかかる力の大きさを示すトルクとの関係を示す関係情報を用いて、前記第1重心移動量に応じた第1トルクを算出することを具備することを特徴とする負担推定方法。 Based on the first weight including the weight of the worker in the work area of the worker, the center of gravity position of the worker is calculated,
Calculating a first centroid movement amount that is a difference between a first centroid position in a state before the worker performs work and a second centroid position in a state in which the worker is performing work;
Calculating a first torque corresponding to the first center-of-gravity movement amount using relationship information indicating a relationship between the center-of-gravity movement amount of the worker and a torque indicating the magnitude of the force applied to the worker. A burden estimation method characterized by that.
作業者の作業領域における該作業者の重量を含む第1重量を測定する複数の第1重量計と、
前記第1重量に基づいて、前記作業者の重心位置を算出する重心位置算出部と、
前記作業者が作業を行なう前の状態における第1重心位置と該作業者が前記作業対象物に対して作業を行なっている状態における第2重心位置との差分である第1重心移動量を算出する移動量算出部と、
前記作業者の重心移動量と該作業者にかかる力の大きさを示すトルクとの関係を示す関係情報を用いて、前記第1重心移動量に応じた第1トルクを算出する負担算出部と、を具備することを特徴とするチェックアウト装置。 A counter for placing work objects;
A plurality of first weighing scales for measuring a first weight including a weight of the worker in a work area of the worker;
A center-of-gravity position calculation unit that calculates the center-of-gravity position of the worker based on the first weight;
A first center-of-gravity movement amount that is a difference between a first center-of-gravity position in a state before the worker performs work and a second center-of-gravity position in a state in which the worker is working on the work object is calculated. A movement amount calculation unit to perform,
A load calculating unit that calculates a first torque according to the first center-of-gravity movement amount using relationship information indicating a relationship between the center-of-gravity movement amount of the worker and a torque indicating the magnitude of force applied to the worker; A checkout device comprising:
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