JP7265575B2 - Ｖｒ足挟まれ危険体感装置及びｖｒ足挟まれ危険体感システム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、ＶＲ足挟まれ危険体感装置及びＶＲ足挟まれ危険体感システムに関する。

工場等では、労働災害を防止するため、作業従事者に危険を体感させ、災害防止の感度を上げる危険体感教育を実施している。従来の危険体感教育は、実機に近い設備や環境を再現し、安全対策を講じた上で危険を体感する方法を用いていた。

しかし、実機に近い設備や環境を再現すると体感設備が大掛かりになる上、安全対策を講じているが被災するリスクもある。このため、ＶＲ（バーチャルリアリティ）を用いた危険体感システムを導入しつつある。なお、ＶＲによる危険体感システムにおいて、視覚だけでは迫力のあるリアルな労働災害の再現に限界があるため、聴覚・触覚・痛覚などを同時に利用することで、効果を上げている。

特開２０１９－３００７号公報

本発明が解決しようとする課題は、よりリアリティーのある危険体験を安全に体感することのできるＶＲ足挟まれ危険体感装置及びＶＲ足挟まれ危険体感システムを提供することにある。

実施形態のＶＲ足挟まれ危険体感装置は、下面側を円弧状に形成され上下動可能に支持された錘と、前記錘の下方に位置し、足先を挿入可能とされた足先挿入部と、前記錘を上昇させた状態で保持するとともに、トリガー信号によって保持状態を開放して前記錘を落下させる錘保持機構と、前記錘が下降した際に足先が怪我をせず触れる程度の衝撃が加わる高さである所定位置で停止させるストッパーと、ＶＲの映像に同期して前記錘保持機構に前記トリガー信号を送り、前記錘を落下させる制御部と、を具備したことを特徴とする。

本発明によれば、よりリアリティーのある危険体験を安全に体感することのできるＶＲ足挟まれ危険体感装置及びＶＲ足挟まれ危険体感システムを提供することができる。

実施形態に係るＶＲ足挟まれ危険体感装置の正面側の構成を模式的に示す図。 図１のＶＲ足挟まれ危険体感装置の上面側の構成を模式的に示す図。 図１のＶＲ足挟まれ危険体感装置の側面側の構成を模式的に示す図。 実施形態に係るＶＲ足挟まれ危険体感システムの構成を模式的に示す図。 実施形態における危険体感の場面の例を説明するための図。 実施形態における危険体感の場面におけるＶＲの映像の例を説明するための図。 実施形態における危険体感の場面の例を説明するための図。

以下、実施形態に係るＶＲ足挟まれ危険体感装置及びＶＲ足挟まれ危険体感システムを、図面を参照して説明する。

図１乃至３は、実施形態に係るＶＲ足挟まれ危険体感装置１００の構成を示すもので、図１は正面側から見た図２のＢ－Ｂ矢視断面図、図２は上側から見た図１のＡ－Ａ矢視断面図、図３は側面側から見た図２のＣ－Ｃ矢視断面図である。

ＶＲ足挟まれ危険体感装置１００は、略直方体状に組まれたフレーム１０１を具備している。このフレーム１０１は、例えば、アルミニウム等の金属製の角材等から構成されている。このフレーム１０１の正面側の中央部分には、足先を挿入するための間隙である足先挿入部１０２が設けられている。足先挿入部１０２の上方には、上下動可能とされた錘１０３が配設されている。なお、図１乃至３では、錘１０３を上昇させた状態を示している。

図３に示すように、本実施形態において、錘１０３は、半割れの金属製管１０３ａに金属製の平板の蓋１０３ｂを取り付けて構成され、下側面が円弧状に形成されている。これは、足が錘１０３に挟まれた際に怪我をしないように大きな曲率を持たせるためである。また、錘１０３の重量も軽くすることができる。なお、本実施形態では、半割れの金属製管１０３ａとして直径９０ｍｍの金属製管を半分に切断して使用したが、この場合の金属製管の直径は、例えば７０ｍｍから１１０ｍｍ程度とすることが好ましい。

図１に示すように、錘１０３の蓋１０３ｂの上側には、図１中左右方向に延びるガイド１０４が設けられており、このガイド１０４は、フレーム１０１内に対向するように配設されたガイドレール１０５に摺動自在に係止されている。すなわち、ガイドレール１０５に沿って、ガイド１０４が上下方向に摺動することにより、錘１０３が上下動可能とされている。

ガイド１０４の上側には、平板状の金属板１０６が設けられている。一方、フレーム１０１には、金属板１０６と対向するように、電磁石ホルダ１０７が設けられており、電磁石ホルダ１０７の磁力により金属板１０６が吸着されることによって、錘１０３が上昇位置で保持されるようになっている。ガイド１０４が鉄製の場合は金属板１０６がなくても良いが安定的に電磁石ホルダ１０７に吸着させるためには、やはりあった方が良い。本実施形態において、錘１０３は、上述した金属製管１０３ａと、蓋１０３ｂと、ガイド１０４と、金属板１０６とが一体に固定されて構成されている。

フレーム１０１内の下部の、両側のガイドレール１０５の下端部には、ストッパー用ラバー１０８が設けられている。そして、錘１０３が落下した際に、これらのストッパー用ラバー１０８に、ガイド１０４が接触することによって、錘１０３の落下が所定位置で停止するようになっている。

本実施形態では、錘１０３の落下した際の高さを、床上３５ｍｍに設定している。これは、標準的な足の親指の高さと安全靴の底の厚さを合計した値であり、安全靴以外の場合や、ストッパー用ラバー１０８がない場合でも怪我しない高さとなっている。なお、ストッパー用ラバー１０８の高さは調整可能となっている。また、ストッパー用ラバー１０８としては、厚みのあるラバーを採用し錘１０３が安全靴に直接衝突しないよう緩衝材としての役目を有している。すなわち、錘１０３が落下した際には、ガイド１０４が両側のストッパー用ラバー１０８に衝突し、安全靴には、ストッパー用ラバー１０８が弾性変形した際に錘１０３が触れる程度の衝撃が加わる構成となっている。

また、足先挿入部１０２の奥側には、図３に示すように奥行きストッパー１０９が設けられており、この奥行きストッパー１０９に安全靴のつま先部分が当接されることによって、安全靴の足先挿入部１０２への挿入深さが制限されるようになっている。これによって、高さのある足の甲の部分が足先挿入部１０２に挿入されることのないようにして、足の甲の部分に錘１０３が直接衝突しない構成となっている。

また、両側のガイドレール１０５に沿って、復帰用引上げレバー１１０が設けられている。錘１０３を下降位置から上昇位置に復帰させる際は、これらの復帰用引上げレバー１１０を引上げることによって、錘１０３を持ち上げ、上昇位置に復帰させることができるようになっている。

また、フレーム１０１の底部には、四隅に位置するように、垂直方向の高さを調整するためのアジャスター１１１が設けられている。そして、これらのアジャスター１１１によって、ＶＲ足挟まれ危険体感装置１００の床面からの高さや、水平状態を調節することができるようになっている。また、これらのアジャスター１１１によって、錘１０３の落下した際の高さ、すなわち錘１０３が落下した際の錘１０３の下面と床面との間隔も調節することができる。なお、フレーム１０１は、図１乃至３には図示しないカバーで覆われ、ＶＲ足挟まれ危険体感装置１００の使用時等は、その内部が見えないようになっている。

上記構成のＶＲ足挟まれ危険体感装置１００において、本実施形態では錘１０３の重さは、約６ｋｇ程度とされており、錘１０３の落下する距離（高さ）は約１３０ｍｍ程度とされている。この場合衝撃力は１０ｋｇ程度となる。衝撃力は弱すぎると体感の印象が弱くなり、強すぎると怪我等のリスクが高くなる。このため１０ｋｇ程度とすることが好ましい。錘１０３は、軽すぎても衝撃力が不足し、落下する高さが低すぎても衝撃力が不足する。したがって、錘１０３の重量と落下高さの関係は重要である。錘１０３を軽くするなら落下高さを高くして、衝撃力が１０ｋｇ程度となるように調整することが好ましい。なお、１０ｋｇ程度の衝撃力は、これが実際に足などの人体の部分に加わると、骨折等の怪我が生じる可能性の高い衝撃力である。本実施形態では、安全を確保しつつこのような衝撃力を、音、振動、足先の間隔等で体感できるようになっている。

図４に、上記構成のＶＲ足挟まれ危険体感装置１００を用いたＶＲ足挟まれ危険体感システムの構成を示す。このＶＲ足挟まれ危険体感システムは、ＶＲ足挟まれ危険体感装置１００と、ＶＲ足挟まれ危険体感装置１００の動作を制御する制御部２００と、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）３００と、ＶＲ信号送出部４００とを具備している。

ＶＲ信号送出部４００は、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）及びこれにインストールされたソフトウェア等から構成することができる。制御部２００は、ＶＲ信号送出部４００からの信号によりＶＲ足挟まれ危険体感装置１００の電磁石ホルダ１０７への通電状態をオン・オフするリレー等から構成されている。本実施形態では、電磁石ホルダ１０７が非通電時に磁力による保持力を発揮し、通電により磁力による保持力を消失する構成となっているため、ＶＲ信号送出部４００からの所定の信号により制御部２００が電磁石ホルダ１０７にトリガー信号として通電し、この通電により電磁石ホルダ１０７の保持力を消失させて錘１０３を落下させる。

図４に示すように、足挟まれ危険体感装置１００には、着脱自在とされた手すり１２０が設けられており、被験者は、この手すり１２０に掴まり、足挟まれ危険体感装置１００の前述した足先挿入部１０２に足先を挿入した状態とする。そして、ヘッドマウントディスプレイ３００を装着する。この場合、被験者は、少なくとも足挟まれ危険体感装置１００の足先挿入部１０２に挿入する足には、安全靴を履いていることが好ましい。

ＶＲ信号送出部４００からは、ヘッドマウントディスプレイ３００に対してＶＲ（バーチャルリアリティ）の映像信号が送出され、被験者は、ヘッドマウントディスプレイ３００に映し出されるＶＲ（バーチャルリアリティ）映像を見ることができる。また、制御部２００は、ヘッドマウントディスプレイ３００に映し出されるＶＲの映像に同期してＶＲ信号送出部４００から送出される信号に基づき、ＶＲの映像にて足が挟まれる瞬間に、危険体感装置１００の電磁石ホルダ１０７に対して所定の信号（トリガー信号）を送り、錘１０３を落下させ、足先挿入部１０２に挿入されている足先に対して錘１０３の落下による衝撃力を体感させる。

これによって、被験者は、ヘッドマウントディスプレイ３００を装着した状態で、ヘッドマウントディスプレイ３００に表示されるＶＲの映像に同期して、ＶＲの映像で足が挟まれる状況を見ながら足が挟まれる恐怖と足が挟まれた時の衝撃を安全に体感することができる。また、本実施形態では、フレーム１０１が金属製であり、錘１０３も金属製であり、かつ、金属製の錘１０３をある程度の高さから実際に落下させて前述したような１０ｋｇ程度の衝撃力を発生させるので、錘１０３を落下させた際に、金属製の部材同士が衝突するガチャンという大きな金属音を聞くことができ、振動も感じることができ、一段とリアリティーのある危険体感を経験することができる。さらに、ＶＲ足挟まれ危険体感装置１００及びこれを用いたＶＲ足挟まれ危険体感システムを、非常にコンパクトに構成することができるので、広い場所を必要とすることなく、例えば、会議室等の室内にてリアリティーのある危険体感を経験することができる。

図５（ａ）、（ｂ）は、上記構成のＶＲ足挟まれ危険体感システムによる足挟まれ危険体感の場面の例を示すものである。図５の例では、台車にて荷物を運搬している際に台車が傾く等して、台車から荷物が落下し、図中右側にいる作業員の足が、床面と台車から落下した荷物との間に挟まれた場合を示している。

図６（ａ）、（ｂ）は、図５に示した場合において、被験者がヘッドマウントディスプレイ３００を介して見ることのできるＶＲの映像の例を示している。この例では、図６（ｂ）のＶＲの映像において、作業員の足が、床面と台車から落下した荷物との間に挟まれた瞬間に、足挟まれ危険体感装置１００の錘１０３が落下し、被験者は、足が挟まれた感触を足から得ることができる。

図７（ａ）、（ｂ）は、上記構成のＶＲ足挟まれ危険体感システムによる足挟まれ危険体感の場面の他の例を示すものである。図７の例では、パレットや枕木等の台の上に積まれた鋼材が、ずれていて、上段に積まれていた鋼材をクレーン等で引き上げた際に、その下段にずれて積み上げられていた鋼材が台から落下し、作業員の足が、床面と台から落下した鋼材との間に挟まれた場合を示している。

以上、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。

１００……ＶＲ足挟まれ危険体感装置、１０１……フレーム、１０２……足先挿入部、１０３……錘、１０３ａ……半割れの金属製配管、１０３ｂ……蓋、１０４……ガイド、１０５……ガイドレール、１０６……金属板、１０７……電磁石ホルダ、１０８……ストッパー用ラバー、１０９……奥行きストッパー、１１０……復帰用引上げレバー、１１１……アジャスター、１２０……手すり、２００……制御部、３００……ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）、４００……ＶＲ信号送出部。

Claims (9)

1. 下面側を円弧状に形成され上下動可能に支持された錘と、
   前記錘の下方に位置し、足先を挿入可能とされた足先挿入部と、
   前記錘を上昇させた状態で保持するとともにトリガー信号によって保持状態を開放して前記錘を落下させる錘保持機構と、
   前記錘が下降した際に足先が怪我をせず触れる程度の衝撃が加わる高さである所定位置で停止させるストッパーと、
   ＶＲの映像に同期して前記錘保持機構に前記トリガー信号を送り、前記錘を落下させる制御部と、
   を具備したことを特徴とするＶＲ足挟まれ危険体感装置。
2. 前記錘に固定され、水平方向に伸びるガイドと、
   前記ガイドの両端部を、上下方向に摺動可能に係止する一対のガイドレールと、
   を具備したことを特徴とする請求項１に記載のＶＲ足挟まれ危険体感装置。
3. 前記一対のガイドレールの下端部に、ゴム製の前記ストッパーが設けられ、前記ガイドの落下高さを制限する
   ことを特徴とする請求項２に記載のＶＲ足挟まれ危険体感装置。
4. 前記錘は、半割れの金属製管と、当該半割れの金属製管の開口部分を覆う平板状の蓋体を具備する
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のＶＲ足挟まれ危険体感装置。
5. 前記錘保持機構は、非通電時に磁力を発生させて前記錘を保持し、通電時に磁力を消滅させて前記錘を開放する電磁ホルダから構成されている
   ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のＶＲ足挟まれ危険体感装置。
6. 前記錘を持ち上げて上昇位置に復帰させる復帰用引上げレバーを具備した
   ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のＶＲ足挟まれ危険体感装置。
7. 前記足先挿入部に、足先の挿入深さを制限する奥行きストッパーが設けられている
   ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のＶＲ足挟まれ危険体感装置。
8. 前記錘を上昇位置から落下させた際に生じる衝撃力が１０ｋｇ以上となるように、前記錘の重量及び落下する高さが設定されている
   ことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載のＶＲ足挟まれ危険体感装置。
9. 下面側を円弧状に形成され上下動可能に支持された錘と、前記錘の下方に位置し、足先を挿入可能とされた足先挿入部と、前記錘を上昇させた状態で保持するとともにトリガー信号によって保持状態を開放して前記錘を落下させる錘保持機構と、前記錘が下降した際に足先が怪我をせず触れる程度の衝撃が加わる高さである所定位置で停止させるストッパーと、ＶＲの映像に同期して前記錘保持機構に前記トリガー信号を送り、前記錘を落下させる制御部と、を具備したＶＲ足挟まれ危険体感装置と、
   ＶＲの映像を見るためのヘッドマウントディスプレイと、
   前記ヘッドマウントディスプレイに危険体感のための前記ＶＲの映像を表示するとともに、前記ＶＲの映像に同期して前記制御部に前記錘を落下させるための信号を送るＶＲ信号送出部と、
   を具備したことを特徴とするＶＲ足挟まれ危険体感システム。

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