JP6931883B2 - 教育支援システム、教育支援方法及び教育支援プログラム - Google Patents
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Description
HMD11は、頭部に装着するディスプレイ装置である。このHMD11は、右眼用ディスプレイ、左眼用ディスプレイを備えており、両眼視差を考慮した画像を、それぞれのディスプレイに出力することにより、仮想現実空間内において、立体画像(立体視できる画像)を閲覧することができる。
制御部21は、HMD11及びコントローラ12のトラッキングやコントローラ12の操作に応じた入力を取得し、HMD11への出力を制御する。この制御部21は、制御手段(CPU、RAM、ROM等)を備え、後述する処理(ヘッドトラッキング段階、視点特定段階、操作トラッキング段階、位置特定段階、教育支援段階、画像生成段階等の各処理等)を行なう。そのための教育支援プログラムを実行することにより、制御部21は、ヘッドトラッキング部211、視点特定部212、操作トラッキング部213、位置特定部214、教育支援部215、画像生成部216として機能する。
視点特定部212は、HMD11の配置(位置や傾き)に応じて、仮想現実空間内におけるユーザの視点を特定する処理を実行する。
位置特定部214は、仮想現実空間内におけるユーザや、コントローラ12に対応する仮想現実空間内の操作オブジェクトの位置を特定する処理を実行する。
フロア移動部A1は、建築物モデルの各フロアが配置された仮想現実空間において、ユーザを、同じフロアの他の場所に移動させる処理を実行する。本実施形態では、コントローラ12に対応する操作オブジェクトを用いて、同じフロアにおいて任意の位置(点)が指定された状態で、このコントローラ12の操作ボタンが押下された場合に、この指示した位置に移動した際の仮想空空間の画面を、HMD11に表示する。
採点部A4は、ユーザが回答した指摘箇所の正誤についての採点処理を実行する。この採点処理の詳細は後述する。
計測器制御部B2は、鉄筋の間隔等を計測するための計測器を制御する処理を実行する。本実施形態では、計測器として、垂直方向の距離を測定するスタッフ、水平方向の距離を計測するリボン及びコンベックスを用いることができる。
オブジェクト追加表示部B4は、仮想現実空間内において、ユーザの指示に応じて、オブジェクトの表示・非表示を制御する処理を実行する。本実施形態では、常時表示している鉄筋以外の型枠及び躯体のオブジェクトを追加表示する。
指摘理由データ領域には、この鉄筋を指摘した内容を特定するためのデータが記録される。指摘理由としては、例えば、「本数が異なる」、「鉄筋径が異なる」、「間隔が異なる」等を用いる。
採点表示部B7は、採点結果を表示する処理を実行する。
表示モデル変更部B8は、ユーザの回答に対する採点結果の表示とともに表示するモデル(設計モデル又は学習用モデル)を変更する処理を実行する。
3次元形状データ領域には、この構造オブジェクトの3次元形状(大きさ及び座標等)に関するデータが記録される。
ロケーションデータ領域には、この構造オブジェクトが配置される位置(座標)を特定する識別子に関するデータが記録される。
図面種別データ領域には、この図面の種別を特定するためのデータが記憶される。図面の種別としては、例えば、基準図等を用いる。
図面名データ領域には、この図面の名称に関するデータが記録される。この図面の名称には、立面図や各階の平面図等がある。
図面データ領域には、この図面データに関するデータが記録される。
変更内容データ領域には、設計した建築物に対して変更した内容に関するデータが記録される。この変更内容には、例えば、変更した鉄筋の鉄筋識別子と、鉄筋種別と、変更した具体的内容(鉄筋径、鉄筋の配置幅、本数等等の変更対象と変更後の値)が含まれる。
変更箇所モデルデータ領域には、設計モデルの変更箇所において、変更内容の3次元モデルが記録される。
出題番号データ領域には、この出題を特定するための番号に関するデータが記録される。
解説データ領域には、この出題の解説や教育のポイント等に関するデータが記録される。
実習識別子データ領域には、このユーザが回答した実習を特定するための識別子に関するデータが記録される。
鉄筋識別子データ領域には、このユーザが指摘した鉄筋を特定するための識別子に関するデータが記録される。
正誤フラグデータ領域には、この回答の正誤を示すフラグ(正解フラグ、又は誤答フラグ)が記録される。この正誤フラグは、採点処理において記録される。
未指摘変更箇所識別子データ領域には、ユーザが指摘しなかった変更箇所を特定するための識別子に関するデータが記録される。
次に、図5を用いて、検査実習処理の前に、指導者端末40において実行される出題設定処理について説明する。この出題設定処理は、指導者の指示に応じて実行される。
次に、図1〜図20を用いて、配筋検査の検査実習処理について説明する。この検査実習処理においては、指導者端末40において、ユーザの学習者識別子及び実習に用いる出題管理レコード250の実習識別子を入力する。この場合、教育支援装置20の制御部21が、学習者識別子、実習識別子を含む回答管理レコード261を生成して、回答情報記憶部26に記録する。
教育支援装置20の制御部21は、コントローラ12の操作ボタンの押下を検知した場合、メニュー画面を表示する。ここで、メニュー画面に含まれる項目は、ユーザが配筋検査を行なっている検査実習処理中に表示する実習用メニュー画面、又は検査実習処理が終了した採点表示処理中に表示する採点後メニュー画面によって異なる。
次に、図7を用いて、メニュー画面において、高さ位置変更項目のボタンが選択された場合の高さ変更処理を説明する。
また、図8に示すように、高さ位置項目の「神」のボタンが選択された場合には、仮想現実空間内で、建築物の斜め上方から、建築物を俯瞰できる位置に視点を移動させる。
次に、図9及び図10(a)を用いて、仮想現実空間内の鉄筋径を計測する鉄筋径計測処理について説明する。配筋検査を行なう場合には、鉄筋の径を計測することがある。
例えば、図9に示すように、コントローラ12と重なった鉄筋の近傍に、その鉄筋径として、「10mm」を表示する。
次に、図10(b)、図11〜図13を用いて、計測器操作処理について説明する。配筋検査を行なう場合には、鉄筋の間隔等を計測することがある。この場合、図6に示したメニュー画面の「モデルに対する操作」項目の「コンベックス」ボタン、「リボン」ボタン、又は「スタッフ」ボタンを選択し、各計測器を用いて計測を行なう。ここでは、「コンベックス」ボタンを選択した場合の計測器操作処理について、詳述する。
なお、図11(c)に示すように、上述した操作を繰り返すことにより、複数の計測器オブジェクトを配置することもできる。
図12においては、「スタッフ」が選択された場合の計測器を示している。また、図13においては、「リボン」が選択された場合の計測器を示している。
次に、図14〜図16を用いて、図面表示処理について説明する。
ここでは、図14(a)に示すように、教育支援装置20の制御部21は、メニュー画面において図面表示指示の検知処理を実行する(ステップS5−1)。具体的には、制御部21の位置特定部214は、操作トラッキング部213を介して、コントローラ12の移動を検知し、仮想現実空間内で操作オブジェクトを移動させる。そして、制御部21の教育支援部215は、仮想空間内に表示されたメニュー画面において、操作オブジェクトによって、「図面」ボタン又は「基準図」ボタンが選択されたことを検知する。
ここで、視野範囲に含まれる図面を変更する場合、ユーザは、コントローラ12の操作ボタンを押下しながら、水平方向にコントローラ12を移動させる。この場合、操作トラッキング部213が、スクロール操作を検知し、教育支援部215の図面表示部B3は、検出されたスクロール操作に応じて、視点の周囲の図面を回動させる。この場合、これまで表示されていなかった図面が、視野範囲内に表示される。
その後、図面表示部B3は、ユーザの操作に応じて、選択された図面について、図面配置の変更処理や図面サイズの変更処理を実行する。
図14(b)を用いて、図面配置の変更処理を説明する。
ここでは、教育支援装置20の制御部21は、配置変更指示の検知処理を実行する(ステップS6−1)。具体的には、ユーザがコントローラ12を移動させた場合、制御部21の操作トラッキング部213は、コントローラ12の移動を検知し、位置特定部214は、仮想現実空間内の操作オブジェクトを移動させる。そして、ユーザは、コントローラ12に対応する操作オブジェクトを、表示されている図面と重なる位置に移動させて、コントローラ12の操作ボタンを押下する。この場合、制御部21の教育支援部215の図面表示部B3は、コントローラ12の移動に追従して、表示された図面を移動させる。
例えば、図16(b)に示すように、コントローラ12の先端を床に向けた場合には、床面(水平面)に延在するように、図面を配置する。
図14(c)を用いて、図面サイズの変更処理を説明する。
ここでは、教育支援装置20の制御部21は、サイズ変更指示の検知処理を実行する(ステップS7−1)。具体的には、ユーザは、両コントローラ12を、図面と重なる位置に移動させて、両コントローラ12の操作ボタンを押下する。この場合、制御部21の操作トラッキング部213は、ユーザによるコントローラ12の移動を検知し、仮想現実空間内で操作オブジェクトを移動させる。
次に、図17を用いて、メニュー画面において、追加表示操作項目のボタンが選択された場合のオブジェクト追加表示処理について説明する。
次に、図18〜図20を用いて、ユーザが不具合の箇所を指摘する回答処理について説明する。ここでは、ユーザは、仮想現実空間内の構造物の配筋について指摘する必要がある箇所について回答する。
また、終了と判定した場合(ステップS8−8において「YES」の場合)には、教育支援装置20の制御部21は、回答処理を終了する。
次に、図21(a)を用いて、採点処理について説明する。教育支援装置20の制御部21は、検査実習処理の終了信号を受信した場合に、この採点処理を実行する。
以上の処理を、回答管理レコード261に記録された回答毎に実行する。
なお、未指摘箇所がないと判定した場合(ステップS9−3において「NO」の場合)、教育支援装置20の制御部21は、未指摘箇所の記録処理(ステップS9−4)をスキップする。
次に、図21(b)及び図22を用いて、採点表示処理について説明する。なお、ここで、HMD11には、検査実習処理のときに表示される学習用モデルが表示されている。
この場合、図21(b)に示すように、教育支援装置20の制御部21は、メニュー画面の表示処理を実行する(ステップS10−1)。具体的には、制御部21の教育支援部215のメニュー表示部A3は、回答管理レコード261に正誤グラフが記録されているか否かにより、採点後であることを判定する。採点後と判定した場合には、メニュー表示部A3は、採点後メニュー画面を、HMD11において表示する。
例えば、図22(b)には、正解表示指示に対応した採点結果画面を表示している。また、図22(c)には、不正解表示指示に対応した採点結果画面を表示している。
次に、図21(c)及び図23を用いて、正誤モデル切替処理について説明する。
まず、図21(c)に示すように、教育支援装置20の制御部21は、メニュー画面において表示モデル切替指示の検知処理を実行する(ステップS11−1)。具体的には、ユーザは、コントローラ12を移動させて、メニュー画面の採点結果項目において「正誤切替」ボタンを選択する。この場合、制御部21の教育支援部215の表示モデル変更部B8は、モデル切替指示を検知する。
(1)本実施形態では、教育支援装置20の制御部21は、建築総合情報記憶部22に記憶された設計モデルに、出題情報記憶部25において出題する出題番号の変更箇所識別子に対応する変更箇所モデルを変更箇所情報記憶部24から取得して変更した学習用モデルを生成する。ユーザは、HMD11を装着し、この学習用モデルにおける確認作業を行なう。この場合、制御部21は、コントローラ12の操作によって指定された指定箇所を、回答情報記憶部26に記録する。確認作業後、制御部21は、ユーザの指摘箇所と正解とを比較し、比較結果を、HMD11に表示する。これにより、学習者は学習モデルを用いて、確認作業の疑似体験を行なうことができる。更に、設計とは異なる変更箇所を、効率的に学習者に学習させることができる。
(8)本実施形態では、教育支援装置20の制御部21は、図面表示処理においてすべての図面の表示処理を実行する(ステップS5−2)。この場合、制御部21は、抽出したすべての図面を、ユーザの視点の周囲に並べて、仮想現実空間内に表示する。これにより、複数の図面の中から、確認したい事項を含む図面を探すことができる。
(9)本実施形態では、教育支援装置20の制御部21は、図面サイズの変更処理を実行する。これにより、所望の図面を拡大して、確認することができる。
・上記実施形態では、教育支援装置20の制御部21は、回答処理を実行した。この場合、指導者が、指導者端末40を用いて、仮想現実空間におけるユーザの視野を確認しながら、音声や画面を用いて指導できるようにしてもよい。具体的には、検査実習処理において、教育支援装置20の制御部21は、HMD11に表示する画面を、指導者端末40のディスプレイに表示する。この場合、制御部21は、指導者端末40のディスプレイに、HMD11に表示されるユーザの視野範囲を出力する。更に、制御部21は、視野範囲に対して、出題の回答の一覧や、学習者が既に回答した指摘箇所、この指摘箇所と正解内容との一致状況等を表示するようにしてもよい。更に、指導者端末40を用いて、ヒント等を、HMD11に表示するようにしてもよい。具体的には、指導者は、指導者端末40に表示された画面に、入力部を用いてヒント入力を行なう。この場合には、教育支援装置20の制御部21は、このヒント入力情報を取得し、HMD11の視野範囲に重ねて表示する。これにより、指導者は、ユーザの視線や動き、正解内容との一致状況等に応じて、学習者を効率的に指導することができる。
(a)前記制御部は、前記計測器オブジェクトが、前記学習用モデルと干渉する場合には、前記計測器オブジェクトの操作を制限することを特徴とする請求項7又は請求項8に記載の教育支援システム。
従って、この(a)に記載の発明によれば、実際の現場において、建築中の設計モデルに、計測器が干渉することを把握することができる。
従って、この(b)に記載の発明によれば、実際の現場において、建築中の設計モデルと、計測器が接触することを把握することができる。
従って、この(d)に記載の発明によれば、回答する際の学習者の視線の動きを把握することができるので、学習者に適した指導を効率よく行なうことができる。
Claims (11)
- 入力部及び出力部に接続される制御部と、
設計指針に基づいて設計された設計モデルを記録したモデル記憶部と、
前記設計モデルにおいて、指導者によって設定された変更箇所を記録する変更情報記憶部と、
学習者が指定した指摘箇所を記録する回答情報記憶部とを備えた教育支援システムであって、
前記出力部は、仮想現実空間を表示するヘッドマウントディスプレイであり、
前記入力部は、把持可能なコントローラであり、
前記制御部が、
前記モデル記憶部に記憶された前記設計モデルにおいて、前記変更情報記憶部に記録された変更箇所を変更した学習用モデルを、前記出力部に表示された前記学習者の視線方向に基づいた前記仮想現実空間に配置して出力し、
前記コントローラの移動に応じて移動する操作オブジェクトを前記仮想現実空間に出力し、
前記仮想現実空間における前記学習用モデルにおいて、前記学習者によって前記操作オブジェクトで指定された指摘箇所を前記回答情報記憶部に記録し、
前記回答情報記憶部に記録された指摘箇所と前記変更情報記憶部に記録された変更箇所とを比較した比較結果を出力し、
モデル切替指示を検知した場合、現在の表示モデルが、前記設計モデル又は前記学習用モデルの何れかであるかを特定し、現在の表示モデルと異なる表示モデルの表示処理を実行することを特徴とする教育支援システム。 - 前記制御部は、前記仮想現実空間内に、前記変更箇所についての前記設計モデルを出力することを特徴とする請求項1に記載の教育支援システム。
- 前記制御部は、撮影指示を取得した場合には、前記指摘箇所の撮影画像を生成し、前記
撮影画像を前記指摘箇所に関連付けて記録することを特徴とする請求項1又は2に記載の教育支援システム。 - 前記制御部は、前記設計モデルの関連図面を記憶した図面情報記憶部に接続されており、
前記制御部は、図面の出力指示を取得した場合には、前記出力指示に応じた図面を、前記図面情報記憶部から取得して、前記仮想現実空間内のユーザの視点の周囲に並べて出力することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の教育支援システム。 - 前記モデル記憶部には、前記設計モデルに用いられる鉄筋を識別する鉄筋識別子と、鉄筋径とが関連付けられて記憶されており、
前記変更情報記憶部には、変更箇所が鉄筋径の場合には、この変更箇所における変更後の鉄筋径が記憶されており、
前記制御部は、前記仮想現実空間内において、前記コントローラの移動に応じて前記操作オブジェクトと、前記仮想現実空間に配置された鉄筋オブジェクトとの接触を検知した場合、この鉄筋オブジェクトの鉄筋の鉄筋径が変更箇所か否かを判定し、
前記鉄筋の鉄筋径が変更箇所の場合には、前記変更情報記憶部に記録されている変更後の鉄筋径を特定して、前記仮想現実空間内に表示し、
前記鉄筋の鉄筋径が変更箇所ではない場合には、前記モデル記憶部に記録されている鉄筋径を特定し、前記仮想現実空間内に表示することを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の教育支援システム。 - 前記制御部は、計測器が指定された場合、前記出力部に、前記入力部の操作に基づいて配置を変更可能な計測器オブジェクトを前記仮想現実空間内に出力することを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の教育支援システム。
- 前記入力部は、手で把持するコントローラであって、
前記制御部は、
前記コントローラに対応する操作オブジェクトの先端位置に応じた開始位置及び計測位置を特定し、
前記計測器オブジェクトを、前記開始位置から前記計測位置までの距離を計測する計測器として出力することを特徴とする請求項6に記載の教育支援システム。 - 前記制御部は、予め記憶しているヒント開始時間を経過した場合、前記変更箇所についてのヒントを前記出力部に出力することを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載の教育支援システム。
- 前記制御部は、指導者端末に接続されており、
前記指導者端末に、前記変更情報記憶部に記録された変更箇所と、前記学習者が指定した指摘箇所との一致状況を出力することを特徴とする請求項1〜8の何れか1項に記載の教育支援システム。 - 入力部及び出力部に接続される制御部と、
設計指針に基づいて設計された設計モデルを記録したモデル記憶部と、
前記設計モデルにおいて、指導者によって設定された変更箇所を記録する変更情報記憶部と、
学習者が指定した指摘箇所を記録する回答情報記憶部とを備えた教育支援システムを用いて、前記学習者への教育を支援する方法であって、
前記出力部は、仮想現実空間を表示するヘッドマウントディスプレイであり、
前記入力部は、把持可能なコントローラであり、
前記制御部が、
前記モデル記憶部に記憶された前記設計モデルにおいて、前記変更情報記憶部に記録された変更箇所を変更した学習用モデルを、前記出力部に表示された前記学習者の視線方向に基づいた前記仮想現実空間に配置して出力し、
前記コントローラの移動に応じて移動する操作オブジェクトを前記仮想現実空間に出力し、
前記仮想現実空間における前記学習用モデルにおいて、前記学習者によって前記操作オブジェクトで指定された指摘箇所を前記回答情報記憶部に記録し、
前記回答情報記憶部に記録された指摘箇所と前記変更情報記憶部に記録された変更箇所とを比較した比較結果を出力し、
モデル切替指示を検知した場合、現在の表示モデルが、前記設計モデル又は前記学習用モデルの何れかであるかを特定し、現在の表示モデルと異なる表示モデルの表示処理を実行することを特徴とする教育支援方法。 - 入力部及び出力部に接続される制御部と、
設計指針に基づいて設計された設計モデルを記録したモデル記憶部と、
前記設計モデルにおいて、指導者によって設定された変更箇所を記録する変更情報記憶部と、
学習者が指定した指摘箇所を記録する回答情報記憶部とを備えた教育支援システムを用いて、前記学習者への教育を支援するプログラムであって、
前記出力部は、仮想現実空間を表示するヘッドマウントディスプレイであり、
前記入力部は、把持可能なコントローラであり、
前記制御部を、
前記モデル記憶部に記憶された前記設計モデルにおいて、前記変更情報記憶部に記録された変更箇所を変更した学習用モデルを、前記出力部に表示された前記学習者の視線方向に基づいた前記仮想現実空間に配置して出力し、
前記コントローラの移動に応じて移動する操作オブジェクトを前記仮想現実空間に出力し、
前記仮想現実空間における前記学習用モデルにおいて、前記学習者によって前記操作オブジェクトで指定された指摘箇所を前記回答情報記憶部に記録し、
前記回答情報記憶部に記録された指摘箇所と前記変更情報記憶部に記録された変更箇所とを比較した比較結果を出力し、
モデル切替指示を検知した場合、現在の表示モデルが、前記設計モデル又は前記学習用モデルの何れかであるかを特定し、現在の表示モデルと異なる表示モデルの表示処理を実行する手段として機能させることを特徴とする教育支援プログラム。
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