JPWO2009116597A1 - 姿勢把握装置、姿勢把握プログラム、及び姿勢把握方法 - Google Patents

Abstract

対象物が動作中か静止中かに関わらず、この対象物の姿勢を把握することができ、しかも、辞書作成等の準備のための工数を小さくする。作業者の各部位に取り付けられている方向センサ１０からのセンサデータを取得するセンサデータ取得部１２１と、センサデータ１１３を用いて各部位の向きを示す姿勢データを算出する姿勢データ算出部１２２と、予め記憶されている各部位の形状データ１１１及び各部位の姿勢データ１１４を用い、各部位の空間内の位置データを作成する位置データ作成部１２３と、各部位の位置データ１１５及び各部位の形状データ１１１とを用いて、各部位を示す二次元像データを作成する二次元像作成部１２４と、各部位の二次元像データをディスプレイ１０３に表示させる表示制御部１２８と、を備えている。

Description

本発明は、対象物の複数の対象部位のうち、いずれかの対象部位に、空間内の方向を検知する方向センサを取り付け、この方向センサからの出力に基づいて、対象部位の姿勢を把握する技術に関する。

人や機器の姿勢を把握する技術としては、例えば、以下の特許文献１に記載の技術がある。

この特許文献１に記載の技術は、対象物である人の各部位に加速度センサを取り付け、この加速度センサからの出力を用いて、各部位の動作を把握する技術である。この技術では、まず、各種動作を行ったときの加速度センサからの出力を周波数解析して、各周波数毎の出力強度を求め、動作と各周波数毎の出力強度との関係を調べておく。そして、この技術では、各種動作毎に、各周波数毎の出力強度の典型的なパターンを辞書として記憶しておき、実際に人の各部位に取り付けられた加速度センサからの出力を周波数解析して、この解析結果が辞書中のいずれのパターンに該当するかにより、人の動作を特定する。

特許第3570163号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、例えば、人が腰を曲げている状態や椅子に座っている状態等の静止状態が継続している場合には、この人の姿勢を把握することが困難であるという問題点がある。さらに、辞書の作成が極めて面倒であり、多数の動作や、多数の動作が複合した複合動作を把握するためには、この辞書作成に膨大な工数がかかってしまうとう問題点もある。

本発明は、このような従来技術の問題点に着目し、対象物が動作中か静止中かに関わらず、この対象物の姿勢を把握することができ、しかも、辞書作成等の準備のための工数を小さくすることができるようにすることを目的とする。

前記問題点を解決するため、本発明では、
対象物の複数の対象部位のうち、いずれかの対象部位に、空間内の方向を検知する方向センサを取り付け、
前記方向センサからの出力値を取得し、
前記方向センサからの出力値を用いて、予め定められた方向を向いている基準軸を基準とした、該方向センサが取り付けられている前記対象部位の向きを示す姿勢データを算出し、
予め記憶されている前記対象部位の形状データと、先に算出された該対象部位の姿勢データとを用い、該対象部位と接続している他の対象部位との接続点を基準として、該形状データで示される該対象部位内の少なくとも二つの代表点の空間内の位置データを求めて、該対象部位の空間内の位置データを作成し、
前記対象部位の空間内の前記位置データと、前記予め記憶されている該対象部位の前記形状データとを用いて、該対象部位を示す二次元像データを作成し、
該対象部位の二次元像データに基づいて該対象部位の二次元像を出力する。

本発明によれば、対象物が動作中か静止中かに関わらず、この対象物の対象部位の姿勢を把握することができる。さらに、本発明によれば、対象部位の形状データを取得しておけば、この対象部位の姿勢を把握できるので、姿勢把握のための辞書作成等の準備の工数を極めて小さくすることができる。

本発明に係る第一の実施形態における姿勢管理システムの構成図である。 本発明に係る第一の実施形態における方向センサの構成図である。 本発明に係る第一の実施形態において、模式的に表示した作業者を示す説明図である。 本発明に係る第一の実施形態における形状データのデータ構成を示す説明図である。 本発明に係る第一の実施形態における共通座標系とローカル座標系との関係を示す説明図である。 本発明に係る第一の実施形態における動作評価ルールのデータ構成を示す説明図である。 本発明に係る第一の実施形態におけるセンサデータのデータ構成を示す説明図である。 本発明に係る第一の実施形態における姿勢データのデータ構成を示す説明図である。 本発明に係る第一の実施形態における位置データのデータ構成を示す説明図である。 本発明に係る第一の実施形態における姿勢把握装置の動作を示すフローチャートである。 図１０のフローチャート中のステップ３０の詳細処理を示すフローチャートである。 本発明に係る第一の実施形態における出力画面例を示す説明図である。 本発明に係る第二の実施形態における姿勢把握システムの構成図である。 本発明に係る第二の実施形態における追従関係データのデータ構成を示す説明図である。 本発明に係る第三の実施形態における姿勢把握システムの構成図である。 本発明に係る第三の実施形態におけるセンサデータのデータ構成を示す説明図である。 本発明に係る第三の実施形態における第２位置データのデータ構成及び第２位置データの作成方法を示す説明図である。 本発明に係る第三の実施形態における姿勢把握装置の動作を示すフローチャートである。 本発明に係る第三の実施形態における出力画面例を示す説明図である。

符号の説明

１０：方向センサ、１１：加速度センサ、１２：磁気センサ、１００，１００ａ，１００ｂ：姿勢把握装置、１０３：ディスプレイ、１１０：記憶装置、１１１：形状データ、１１２：動作評価ルール、１１３，１１３Ｂ：センサデータ、１１４：姿勢データ、１１５：位置データ、１１６，１１６Ｂ：二次元像データ、１１７：動作評価データ、１１８：作業時刻データ、１１９：追従関係データ、１２０：ＣＰＵ、１２１：センサデータ取得部、１２２，１２２ａ：姿勢データ算出部、１２３：位置データ作成部、１２４，１２４ｂ：二次元像データ作成部、１２５：動作評価データ作成部、１２７：入力制御部、１２８：表示制御部、１２９：第２位置データ作成部、１３１：メモリ、１３２：通信装置、１４１：第二位置データ

以下、本発明に係る姿勢把握システムの各種実施形態について、図面を用いて説明する。

まず、図１〜図１２を用いて、姿勢把握システムの第一の実施形態について説明する。

本実施形態の姿勢把握システムは、図１に示すように、姿勢の把握対象である作業者Ｗに取り付けられる複数の方向センサ１０と、各方向センサ１０からの出力に基づいて作業者Ｗの姿勢を把握する姿勢把握装置１００と、を備えている。

姿勢把握装置１００は、コンピュータであり、入力装置としてのマウス１０１及びキーボード１０２と、出力装置としてのディスプレイ１０３と、ハードディスクドライブやメモリ等の記憶装置１１０と、各種演算を実行するＣＰＵ１２０と、このＣＰＵ１２０のワークエリアであるメモリ１３１と、外部と通信するための通信装置１３２と、入出力装置のインタフェース回路であるＩＯインタフェース回路１３３と、を備えている。

通信装置１３２は、無線中継装置２０を介して、方向センサ１０からのセンサ出力値を受信することができる。

記憶装置１１０には、作業者Ｗの各部位の形状データ１１１と、作業者Ｗの動作を評価するためのルールである動作評価ルール１１２と、動作把握プログラムＰとが、予め記憶されている。この記憶装置１１０には、この他、図示されていないが、ＯＳや通信プログラム等も予め記憶されている。また、記憶装置１１０には、センサデータ１１３、このセンサデータ１１３に基づいて求められた各部位の向きを示す姿勢データ１１４、各部位の代表点の位置座標値を示す位置データ１１５、各部位をディスプレイ１０３に表示するための二次元像データ１１６と、各部位の動作レベルである動作評価データ１１７と、作業者Ｗの作業時刻データ１１８とが、動作把握プログラムＰの実行過程で記憶される。

ＣＰＵ１２０は、機能的に、通信装置１３２を介して方向センサ１０からのセンサデータを取得するセンサデータ取得部１２１と、このセンサデータに基づいて各部位の向きを示す姿勢データを求める姿勢データ算出部１２２と、各部位の代表点の位置座標値を示す位置データを作成する位置データ作成部１２４と、三次元座標値で示されている各部位の座標データを二次元座標値に変換する二次元像データ作成部１２４と、各部位の動作レベルである動作評価データを作成する動作評価データ作成部１２５と、各入力装置１０１，１０２の入力制御を行う入力制御部１２７と、ディスプレイ１０３を制御する表示制御部１２８と、を有している。これら各機能部は、いずれも、記憶装置１１０に記憶されている動作把握プログラムＰをＣＰＵ１２０が実行することで機能する。なお、センサデータ取得部１２１は、ＯＳや通信プログラムの元で動作する動作把握プログラムＰの実行で機能し、入力制御部１２７及び表示制御部１２８は、ＯＳの元で動作する動作把握プログラムＰの実行で機能する。

方向センサ１０は、図２に示すように、互いに直交する３軸の方向の値を出力する加速度センサ１１と、互いに直交する３軸の方向の値を出力する磁気センサ１２と、各センサ１１，１２からの出力を無線送信する無線通信装置１３と、これらの電源１４と、これらを起動させるためのスイッチ１５と、を備えている。加速度センサ１１及び磁気センサ１２は、それぞれの直行座標系の各軸の向きが同じになるように設けられている。なお、本実施形態では、加速度センサ１１及び磁気センサ１２は、それぞれの直行座標系の各軸の向きが同じになるよう設けているが、これは、これらのセンサデータから姿勢データを求める際に、演算が簡単になるためであるから、必ずしも、各センサ１１，１２の直行座標系の各軸の向きが同じになっている必要はない。

記憶装置１１０に予め記憶されている形状データ１１１は、作業者の各動作部位毎に存在する。この実施形態では、図３に示すように、作業者の各動作部位として、胴体Ｔ１、頭Ｔ２、右上腕Ｔ３、右前腕Ｔ４、右手Ｔ５、左上腕Ｔ６、左前腕Ｔ７、左手Ｔ８、右上肢Ｔ９、右下肢Ｔ１０、左下肢Ｔ１１、左下肢Ｔ１２がある。なお、本実施形態では、作業者を以上の１２個の動作部位に分けているが、首等、さらに多くの動作部位に分けてもよいし、上腕と前腕とを一体的な部位としてもよい。

本実施形態では、各部位を簡略化して表現するために、胴体Ｔ１や頭Ｔ２を二等辺三角形で表し、上腕Ｔ３，Ｔ６や前腕Ｔ４，Ｔ７等を直線で模式的に表すことにしている。ここでは、各部位の外形上のいくつかの点を代表点とし、これら代表点を線分で結ぶことで、各部位の形状を定めるようにしている。なお、ここでは、いずれの部位の形状も、極めて簡略化しているが、より作業者の形状に近づけるために、複雑な形状にしてもよい。例えば、胴体や顔を三次元で示す形状にしてもよい。

ここで、図３中で、作業者全体を示すための共通座標系ＸＹＺでは、鉛直上方をＹ軸、北の方向をＺ軸、Ｙ及びＺ軸に垂直な方向をＸ軸とし、胴体Ｔ１の腰を示す代表点Ｐ１を原点Ｏとしている。また、各軸回りの方向をそれぞれα、β、γとしている。

各部位の形状データ１１１は、図４に示すように、各部位の代表点の三次元座標値を示す代表点データ１１１ａと、各代表点をどのように結んで部位の外形線を形成するかを示す外形線データ１１１ｂと、を有している。

各部位の代表点データ１１１ａは、部位ＩＤと、代表点ＩＤと、この代表点のＸ座標値、Ｙ座標値、Ｚ座標値とを有して構成されている。例えば、胴体の代表点データは、この胴体のＩＤである「Ｔ１」と、この胴体の三つの代表点の各ＩＤ「Ｐ１」「Ｐ２」「Ｐ３」と、これら代表点の各座標値とを有して構成されている。また、右前腕の代表点データは、この右前腕のＩＤである「Ｔ４」と、この右前腕の二つの代表点の各ＩＤ「Ｐ９」「Ｐ１０」と、これら代表点の各座標値とを有して構成されている。

各部位の外形線データ１１１ｂは、部位ＩＤと、この部位の外形を示す線の線ＩＤと、この線の始点となる点のＩＤと、この線の終点となる点のＩＤとを有して構成されている。例えば、胴体に関しては、この胴体が三つの外形線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３で表され、外形線Ｌ１は、始点をＰ１とし、終点をＰ２とし、外形線Ｌ２は、始点をＰ２とし、終点をＰ３とし、外形線Ｌ３は、始点をＰ３とし、終点をＰ１とすることが示されている。

各部位の代表点の座標値は、この実施形態では、各部位毎のローカル座標系で表されている。各部位毎のローカル座標系は、図５に示すように、各部位の代表点のうち、最も小さな数値のＩＤを原点としている。例えば、胴体Ｔ１のローカル座標系Ｘ_１Ｙ_１Ｚ_１は、代表点Ｐ１を原点とし、右前腕Ｔ４のローカル座標系Ｘ₄Ｙ₄Ｚ₄は、代表点Ｐ９を原点としている。また、各ローカル座標系のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、それぞれ、図３を用いて説明した共通座標系ＸＹＺのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸と平行である。但し、各ローカル座標系のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸が、共通座標系ＸＹＺのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に平行にしているのは、ローカル座標系から共通座標系へ変換する際の変換に回転処理が不要になるからであり、必ずしも、各ローカル座標系のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸が、共通座標系ＸＹＺのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に平行にしている必要はない。なお、共通座標系ＸＹＺの原点Ｏを胴体の代表点Ｐ１を原点としていることから、この共通座標系ＸＹＺと胴体ローカル座標系Ｘ_１Ｙ_１Ｚ_１とは同一である。したがって、この実施形態において、代表点Ｐ１は、各ローカル座標系で示された座標値を共通座標系に変換する際の基準位置となる。

各部位の代表点の座標値は、いずれも、各ローカル座標系において、基準姿勢の状態での座標値で示されている。例えば、胴体Ｔ１に関しては、三つの代表点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３がいずれもローカル座標系Ｘ_１Ｙ_１Ｚ_１のＸ_１Ｙ_１平面上に位置し、且つ代表点Ｐ２，Ｐ３のＹ_１の座標値が同じ値のときを基準姿勢とし、このときの各代表点の座標値が胴体Ｔ１の代表点データ１１１ａを構成している。また、前腕Ｔ４に関しては、二つの代表点Ｐ９，Ｐ１０がいずれもローカル座標系Ｘ₄Ｙ₄Ｚ₄はＺ₄軸上に位置しているときを基準姿勢とし、このときの各代表点の座標値が前腕Ｔ４の代表点データ１１１ａを構成している。

記憶装置１１０に予め記憶されている動作評価ルール１１２は、図６に示すように、テーブル形式で表されている。このテーブルには、部位ＩＤが格納されている部位ＩＤ欄１１２ａと、変位態様が格納されている変位態様欄１１２ｂと、変位量範囲が格納されている変位量範囲欄１１２ｃと、この変位量範囲の変位量のときの動作レベルが格納されているレベル欄１１２ｄと、このレベルを示すときの表示色が格納されている表示色欄１１２ｅとがある。変位態様欄１１２ｂに格納されている変位態様とは、いずれの方向に関する変位であるかを示すものである。

この動作評価ルール１１２では、例えば、胴体Ｔ１に関しては、α方向の角度変位量が６０°〜１８０°、４５°〜６０°のときに動作レベルがそれぞれ「５」、「３」であり、動作レベル「５」を表示するときには「赤」で表示し、動作レベル「３」を表示するときには「黄」で表示することが定められている。また、右上腕Ｔ３に関しては、Ｙ方向の代表点Ｐ８のＹ軸方向の変位量が200より大きいときに動作レベルが「５」であり、その表示色が「赤」であることを示している。なお、ここでの変位量は、各部位の前述した基準姿勢に対する変位量である。

次に、図１０及び図１１に示すフローチャートに従って、本実施形態の姿勢把握装置１００の動作について説明する。

作業者は、自身の各部位に方向センサ１０を取り付け、この方向センサ１０のスイッチ１５（図２）をオンにすると、この方向センサ１０で測定されたデータが中継装置２０を介して、姿勢把握装置１００へ送信される。

姿勢把握装置１００のセンサデータ取得部１２１は、通信装置１３２を介して、方向センサ１０からのデータを受信すると、このデータを記憶装置１１０にセンサデータ１１３として格納する（Ｓ１０）。

センサデータ取得部１２１は、ある作業者に取り付けられている複数の方向センサ１０からデータを受信すると、これを直ちに記憶装置１１０に格納せず、この作業者に取り付けられている全方向センサ１０からデータの受信を確認すると、この時点から各方向センサ１０からのデータを記憶装置１１０に格納する。また、ある作業者に取り付けられている全方向センサ１０のうち、いずれか一つの方向センサ１０からのデータ受信ができない場合、この時点での各方向センサ１０からのデータに関しては、記憶装置１１０に格納しない。すなわち、ある作業者に取り付けられている複数の方向センサ１０から全データが揃っている場合にのみ、これらデータを記憶装置１１０に格納する。

記憶装置１１０に格納されたセンサデータ１１３は、図７に示すように、テーブル形式で表され、各作業者Ａ，Ｂ，…毎に存在する。このテーブルは、データの受信時刻が格納される時刻欄１１３ａと、各部位ＩＤが格納される部位ＩＤ欄１１３ｂと、部位に取り付けられている方向センサのＩＤが格納されるセンサＩＤ欄１１３ｃ、この方向センサ１０に含まれている加速度センサ１１からのＸ値、Ｙ値、Ｚ値がそれぞれ格納される加速度センサデータ欄１１３ｄと、この方向センサ１０に含まれている磁気センサ１２からＸ値、Ｙ値、Ｚ値がそれぞれ格納される磁気センサデータ欄１１３ｅとがある。なお、同図では、一つのレコードに、胴体Ｔ１及び前腕Ｔ４に関するデータしか示していないが、実際には、一つのレコードに、作業者の全部位に関するデータが含まれる。また、部位ＩＤとセンサＩＤとは、予め関係付けられている。すなわち、例えば、作業者Ａの胴体Ｔ１には、ＩＤ「Ｓ０１」の方向センサ１０が取り付けられることが予め定められている。また、ここでの各センサ１１，１２からのＸ値、Ｙ値、Ｚ値は、いずれも各センサ１１，１２の座標系での値であるが、各センサ１１，１２の座標系におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、これらセンサ１１，１２を含む方向センサ１０の取り付け部位が基準姿勢の際には、この部位のローカル座標系におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸と一致している。

次に、姿勢把握装置１００の姿勢データ算出部１２２は、センサデータ１１３に示されている各時刻毎の各部位のデータに基づいて、各部位の方向を算出し、この方向データを含むデータを姿勢データ１１４として、記憶装置１１３に格納する（Ｓ２０）。

記憶装置１１０に格納された姿勢データ１１４は、図８に示すように、テーブル形式で表され、各作業者Ａ，Ｂ，…毎に存在する。このテーブルは、センサデータの受信時刻が格納される時刻欄１１４ａと、各部位ＩＤが格納される部位ＩＤ欄１１４ｂと、当該部位のα方向の角度、β方向の角度、γ方向の角度が格納される方向データ欄１１４ｄとがある。なお、同図においても、一つのレコードに、胴体Ｔ１及び前腕Ｔ４に関するデータしか示していないが、実際には、一つのレコードに、作業者の全部位に関するデータが含まれる。また、ここでのα、β、γは、いずれもローカル座標系での値である。

ここで、センサデータ１１３中の加速度センサデータ欄１１３ｄ及び磁気センサデータ欄１１３ｅに格納されているデータから、方向データ欄１１４ｄに格納するデータの算出方法について簡単に説明する。

例えば、右前腕Ｔ４を基準姿勢で静止させている場合、重力によってＹ軸方向の加速度は−１Ｇで、Ｘ軸方向及びＺ軸方向の加速度は０である。すなわち、加速度センサ１１からの出力は、（０，−１Ｇ，０）である。この基準姿勢の状態から右前腕Ｔ４をα方向に傾けると、加速度センサ１１のＹ軸方向の値及びＺ軸方向の値が変わる。このときのローカル座標系でのαの値は、この加速度センサ１１のＹ軸方向の値及びＺ軸方向の値を用いて、以下の式で求められる。

α＝sin^−１（ｚ／sqrt(ｚ^２＋ｙ^２)）
同様に、基準姿勢からγ方向に右前腕Ｔ４を傾けるとき、ローカル座標系でのγの値は、加速度センサ１１のＸ軸方向の値及びＹ軸方向の値を用いて、以下の式で求められる。

γ＝tan^-1（ｘ/ｙ)
また、基準姿勢からβ方向に右前腕Ｔ４を傾けると、加速度センサ１１からの出力値は変化しないが、磁気センサ１２のＺ軸方向の値及びＸ軸方向の値が変わる。このときのローカル座標系でのβの値は、この磁気センサ１２からのＺ軸方向の値及びＸ軸方向の値を用いて、以下の式で求められる。

β＝sin^−１（ｘ／sqrt(ｘ^２＋ｚ^２)）
次に、姿勢把握装置１００の位置データ作成部１２３は、記憶装置１１１に格納されている形状データ１１１と姿勢データ１１４とを用いて、各部位の代表点の共通座標系における座標値を求め、この座標値を含むデータを位置データ１１５として、記憶装置１１０に格納する（Ｓ３０）。

記憶装置１１０に格納された位置データ１１５も、図９に示すように、テーブル形式で表され、各作業者Ａ，Ｂ，…毎に存在する。このテーブルは、センサデータの受信時刻が格納される時刻欄１１５ａと、各部位ＩＤが格納される部位ＩＤ欄１１５ｂと、当該部位の各代表点の共通座標系でのＸ座標値、Ｙ座標値及びＺ座標値が格納される座標データ欄１１５ｄとがある。なお、同図においても、一つのレコードに、胴体Ｔ１及び前腕Ｔ４に関するデータしか示していないが、実際には、一つのレコードに、作業者の全部位に関するデータが含まれる。また、同図では、胴体Ｔ１の代表点Ｐ１の座標値を示しているが、この代表点Ｐ１は、共通座標系での原点Ｏであり、この代表点Ｐ１の座標値は常に０であるから、この代表点Ｐ１の座標値に関しては省略してもよい。

ここで、各部位の代表点の座標値の求め方について、図１１に示すフローチャートに従って説明する。

位置データ作成部１２３は、まず、姿勢データ１１４のうち、胴体Ｔ１の最初のレコード（最初の受信時刻のレコード）のデータを記憶装置１１０から読み込む（Ｓ３１）。続いて、この胴体Ｔ１の形状データ１１１も記憶装置１１０から読み込む（Ｓ３２）。

次に、位置データ作成部１２３は、ローカル座標系内で胴体Ｔ１を姿勢データに従って回転させた後、ローカル座標系の原点Ｐ１と共通座標系の原点Ｏとが重なるように、回転後の胴体Ｔ１を平行移動し、そのときの胴体Ｔ１の各代表点の共通座標系における座標値を求める。具体的には、まず、ローカル座標系内で胴体Ｔ１を姿勢データが示す各角度α、β、γ分回転させたときの、胴体Ｔ１の各代表点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のローカル座標値を求める。次に、このローカル座標値から、共通座標系内でのローカル座標系の原点Ｐ１の座標値分を減算して、この値を共通座標系での座標値とする（Ｓ３３）。なお、胴体Ｔ１のローカル座標系と共通座標系とは、前述したように一致しているので、胴体Ｔ１に関しては、平行移動処理を行う必要がない。

次に、姿勢データ１１４に含まれる時刻のデータを位置データ１１５の時刻欄１１５ａ（図９）に格納し、胴体のＩＤ（Ｔ１）を部位ＩＤ欄１１５ｂに格納し、胴体Ｔ１の各代表点の座標値を座標データ欄１１５ｄに格納する（Ｓ３４）。

次に、位置データ作成部１２３は、位置データを求めた部位に接続されている他の部位のうちで、位置データを求めていない他の部位があるか否かを判断する（Ｓ３５）。

他の部位がある場合には、再び、ステップ３１に戻り、この部位の最初のレコード（最初の受信時刻のレコード）の姿勢データ１１４を記憶装置１１０から読み込み（Ｓ３１）、さらに、この部位の形状データ１１１も記憶装置１１０から読み込む（Ｓ３２）。ここでは、例えば、胴体Ｔ１に接続されている右上腕Ｔ３の形状データ及び姿勢データを読み込むとする。

次に、位置データ作成部１２３は、ローカル座標系内で右上腕Ｔ３を姿勢データに従って回転させた後、このローカル座標系の原点（代表点）Ｐ７と、既に共通座標系において位置が定まっている胴体Ｔ１の代表点Ｐ３とが重なるように、回転後の右上腕Ｔ３を平行移動し、そのときの右上腕Ｔ３の各代表点の共通座標系における座標値を求める（Ｓ３３）。

また、右前腕Ｔ３に関しては、ローカル座標系内で右前腕Ｔ４を姿勢データに従って回転させた後、このローカル座標系の原点（代表点）Ｐ９と、既に共通座標系において位置が定まっている右上腕Ｔ３の代表点Ｐ８とが重なるように、回転後の右前腕Ｔ４を平行移動し、そのときの右前腕Ｔ４の各代表点の共通座標系における座標値を求める。

以下、位置データ作成部１２３は、位置データを求めた部位に接続されている他の部位のうちで、位置データを求めていない他の部位がないと判断するまで（Ｓ３６）、ステップ３１〜ステップ３６の処理を繰り返して実行し、胴体Ｔ１に近い部位から順に、当該部位の共通座標系における座標値を求める。

そして、位置データ作成部１２３は、位置データを求めた部位に接続されている他の部位のうちで、位置データを求めていない他の部位がないと判断すると（Ｓ３６）、姿勢データ１１４中に、胴体Ｔ１の次の時刻のレコードがあるか否かを判断し（Ｓ３７）、次の時刻のレコードがあれば、再び、ステップ３１に戻り、次の時刻での各部位の位置データを求め、次の時刻のレコードがないと判断すると、位置データ作成処理（Ｓ３０）を終了する。

なお、以上において、三次元空間内での部位の回転、平行移動に伴う座標変換の具体的な方法は、ここで詳細に説明するまでもないが、例えば、「マグロウヒルブック株式会社発行、郡山彬 訳」 アルゴリズムとプログラムによるコンピュータグラフィクス［II］1984」等に詳細に記載されている。

位置データ作成処理（Ｓ３０）が終了すると、図１０のフローチャートに示すように、二次元像データ作成部１２４が、三次元空間の作業者の形状の像データをディスプレイ１０３で表示できるように、二次元像データに変換する（Ｓ４０）。このとき、二次元像データ作成部１２４は、共有座標系内の一点を視点とし、記憶装置１１０に格納されている位置データ１１５及び形状データ１１１とを用いて表される作業者像を基準にして、この視点と反対側に仮想投影面を作成する。そして、この仮想投影面に視点からの作業者像を投影して、この仮称投影面内での作業者像の各部位の代表点の座標値を定めることで、二次元像データが得られる。

なお、三次元像データを二次元像データに変換する具体的な方法も、ここで詳細に説明するまでもないが、例えば、特許第3056297号公報に詳細に記載されている。

次に、動作評価データ作成部１２５が、各作業者毎に動作評価データ１１７を作成すると共に、各作業者毎の作業時刻データ１１８を作成して、これらを記憶装置１１０に格納する（Ｓ５０）。各作業者毎の作業時刻データ１１８は、各作業者毎の作業開始時刻と作業終了時刻とで構成されている。動作評価データ作成部１２５は、作業者のセンサデータ１１３（図７）の時刻欄１１３ａに格納されている時刻のうち、連続してデータを受信している時間帯のうちで最初の時刻を、当該作業者の作業開始時刻とし、この時間帯の最後の時刻を作業終了時刻とする。なお、この動作評価データ１１７の作成方法に関しては後述する。

次に、表示制御部１２８が、以上での処理結果をディスプレイ１０３に表示させる（Ｓ６０）。

このディスプレイ１０３の出力画面１５０には、図１２に示すように、まず、日付１５２と、各作業者の就業時間帯（13時〜17時）を中心とした時間スケール１５３と、各作業者名１５４と、動作評価データ展開指示ボックス１５５と、各作業者毎の総合動作評価データ１５７ａと、各作業者毎の作業開始時刻１５８ａと、各作業者毎の作業終了時刻１５８ｂと、時刻指定目盛１５９とが表示される。

オペレータが、各作業者の総合動作評価データ１５７ａのうち、特定の作業者の詳細な動作評価データを知りたい場合には、この作業者の名の前に表示されている動作評価データ展開指示ボックス１５５をクリックすることで、この作業者の各部位毎の動作評価データ１５７ｂ_１，１５７ｂ₂，１５７ｂ₃，…が表示される。

動作評価データは、前述したように、ステップ５０において、動作評価データ作成部１２５により作成される。動作評価データ作成部１２５は、まず、記憶装置１１０に格納されている動作評価ルール１１２（図６）を参照して、各部位毎の各変位態様毎の変位量範囲に収まる変位量の時間帯を調べる。例えば、胴体Ｔ１に関して、変位態様がα方向の変位の場合、変位量範囲が６０°〜１８０°の時間帯（レベル５の時間帯）を姿勢データ１１４（図８）から抽出する。同様に、変位量範囲が４５°〜６０°の時間帯（レベル３の時間帯）も抽出する。さらに、胴体Ｔ１に関して、変位態様がγ方向の変位の場合にも、変位量範囲が−１８０°〜−２０°、２０°〜１８０°の時間帯（レベル３の時間帯）を姿勢データ１１４（図８）から抽出する。同様に、変位量範囲が４５°〜６０°の時間帯（レベル３の時間帯）も抽出する。そして、胴体Ｔ１の各時刻における動作レベルデータ、つまり動作評価データを作成する。この際、変位態様相互間で各時刻における動作レベルが異なるので、各時刻における最高動作レベルをこの時刻の動作レベルとする。

以下、同様に、動作評価データ作成部１２５は、各部位の各時刻における動作レベルを求める。

次に、動作評価データ作成部１２５は、該当作業者の総合動作評価データを作成する。この総合動作評価データは、該当作業者の各時刻毎の各部位の動作レベルで、各時刻における最高の動作レベルが、この時刻の総合動作レベル、つまり総合動作評価データとなる。

以上のように、作成された各部位毎の動作評価データ及び総合動作評価データが、当該作業者の動作評価データ１１７として、記憶装置１１０に格納される。表示制御部１２８は、この動作評価データ１１７を参照して、出力画面１５０中に、各作業者毎の総合動作評価データ１５７ａや、特定の作業者の各部位毎の動作評価データ１５７ｂ_１，１５７ｂ₂，１５７ｂ₃，…を表示する。なお、各動作評価データ１５７ａ，データ１５７ｂ_１，…において、レベル５、レベル３の時間帯は、動作評価ルール１１２の表示色欄１２２ｅ（図６）に格納されている色で表示される。

オペレータが、各作業者の動作評価データ１５７ａ等を見て、特定の作業者の特定の時刻における作業者の行動を見たい場合には、時刻指定目盛１５９を時間スケール１５３の該当時刻まで移動させると、この時刻以降の作業者の模式的な動態画面１５１が出力画面１５０中に表示される。この動態画面１５１は、記憶装置１１０に格納されている該当作業者の時刻毎の二次元像データ１１６に基づいて、表示制御部１２８により表示される。この動態画面１５１で、作業者の各部位は、それらの動作レベルに対応した色で表示される。この動態画面１５１では、作業者の動態Ｔ１の代表点Ｐ１が固定点となり、他の部位が相対的に移動・回転する。このため、作業者が屈伸をしている場合には、膝が曲がるものの、腰（Ｐ1）が沈まずに、足先が上昇することになる。そこで、このような動態表示が奇異に感じる場合には、ステップ３０で位置データを作成した時点で、足先のＹ座標値が０に成るように、各部位を平行移動することで、作業者の屈伸時における足先の上昇を解消することができる。

以上のように、本実施形態では、作業者のいずれかの部位が動作中であろうが静止中であろうが、各方向センサ１０からのセンサデータに基づいて、姿勢データを作成し、この姿勢データに基づいて作業者の模式的な像データを作成しているので、動作中であるか静止中であるかに関わらず、作業者の各部位の姿勢を把握することができる。また、本実施形態では、各部位の形状データ１１１を予め準備しておけば、各部位の姿勢を把握することができるので、姿勢把握のための辞書作成等の準備の工数を極めて小さくすることができる。

さらに、本実施形態では、各作業者毎の動作評価レベルや、指定された作業者の各部位毎の動作評価レベルが各時刻毎に表示されるので、どの時刻で、どの作業者の作業負荷が高いか、さらに、作業者のどの部分の作業負荷が高いかを知ることができる。また、各作業者毎の作業開始時刻及び作業終了時刻も表示されるので、作業者の勤務時間管理も行うことができる。

次に、図１３及び図１４を用いて、姿勢把握システムの第二の実施形態について説明する。

第一の実施形態では、作業者の各部位の全てに方向センサ１０を取り付け、各方向センサからのセンサデータに基づいて、姿勢データや位置データを求めるものである。本実施形態は、これに対して、作業者の各部位のうち、一部の部位には方向センサを用いず、他の対象部位に取り付けた方向センサ１０からのセンサデータに基づいて、この部位の姿勢データや位置データを推定するものである。

このため、本実施形態では、作業者の複数の部位のうち、ある部位の動きに追従した動きを示す部位を追従部位とし、この追従部位には方向センサを取り付けず、残りの部位を検知部位として方向センサを取り付けるようにしている。さらに、本実施形態では、図１３に示すように、追従部位の姿勢と、この追従部位が追従する検知部位の姿勢との追従関係データ１１９を記憶装置１１０に予め格納している。

この追従関係データ１１９は、図１４に示すように、テーブル形式で表される。このテーブルには、追従部位のＩＤが格納されている追従部位ＩＤ欄１１９ａと、この追従部位が追従する検知部位のＩＤが格納されている検知部位ＩＤ欄１１９ｂと、検知部位の各回転方向α，β，γ毎の回転角度が格納されている基準変位量欄１１９ｃと、追従部位の各回転方向α，β，γ毎の回転角度が格納されている追従変位量欄１１９ｄと、がある。追従変位量欄１１９ｄに格納されている各回転角は、基準変位量欄１１９ｃに格納されている各回転角を用いて表されている。ここでは、検知部位ＩＤ欄１１９ｂには、前腕のＩＤ「Ｔ４，Ｔ７」と下肢のＩＤ「Ｔ１０，Ｔ１２」とが格納され、追従部位ＩＤ欄１１９ａには、前腕の追従部位として上腕のＩＤ「Ｔ３，Ｔ６」が格納されていると共に、下肢の追従部位として上肢のＩＤ「Ｔ９，Ｔ１１」が格納されている。したがって、この実施形態では、追従部位である作業者の上腕及び上肢には、方向センサ１０が取り付けられていない。

例えば、前腕を上げる場合、多くの場合、この前腕の動きに追従して、上腕も上がる。この際、前腕の変位量に比べて、上腕の変位量が少ないことが多い。そこで、ここでは、検知部位としての前腕Ｔ４，Ｔ７の各回転方向α，β，γ毎の回転角度がそれぞれａ，ｂ，ｃの場合には、追従部位としての上腕Ｔ３，Ｔ６の各回転方向α，β，γ毎の回転角度をａ／2，ｂ／2，ｃ／2としている。また、膝を曲げたときには、上肢と下肢とが、互いに反対の方向に同じ角度だけ変位することが多い。そこで、ここでは、検知部位としての下肢Ｔ１０，Ｔ１２の回転方向αの回転角度がａの場合には、追従部位としての上肢Ｔ９，Ｔ１１の回転方向αの回転角度を−ａとしている。また、他の回転方向β，γに関しては、膝の構造上、上肢と下肢とで異なる回転角度を取ることが実質的にできないので、検知部位としての下肢Ｔ１０，Ｔ１２の各回転方向β，γ毎の回転角度がそれぞれｂ，ｃの場合には、追従部位としての上肢Ｔ９，Ｔ１１の各回転方向β，γ毎のそれぞれの回転角度をｂ，ｃとしている。

次に、本実施形態の姿勢把握装置１００ａの動作について説明する。

本実施形態においても、第一の実施形態のステップ１０と同様に、まず、姿勢把握装置１００ａのセンサデータ取得部１２１が、各方向センサ１０からのデータを受信し、これを記憶装置１１０にセンサデータ１１３として格納する。

次に、姿勢把握装置１００ａの姿勢データ算出部１２２ａが、記憶装置１１０に格納されているセンサデータ１１３を用いて、姿勢データ１１４を作成し、これを記憶装置１１０に格納する。この際、姿勢データ算出部１２２ａは、センサデータ１１３に含まれている部位に関するデータに関しては、第一の実施形態のステップ２０と同様に処理して、これらの部位の姿勢データを作成する。また、姿勢データ算出部１２２ａは、センサデータ１１３に含まれていない部位、つまり追従部位のデータに関しては、記憶装置１１０に格納されている追従関係データ１１９を参照して、姿勢データを作成する。

具体的に、追従部位が上腕Ｔ３である場合、姿勢データ算出部１２２ａは、まず、追従関係データ１１９を参照して、この上腕Ｔ３の姿勢が追従する検知部位として、前腕Ｔ４を定め、この前腕Ｔ４の姿勢データを取得する。そして、再び、追従関係データ１１９を参照して、前腕Ｔ４の姿勢データと上腕Ｔ３の姿勢データとの関係を把握し、この関係に基づき、上腕Ｔ３の姿勢データを求める。同様に、追従部位が上肢Ｔ９である場合も、下肢Ｔ１０との追従関係に基づいて、この上肢Ｔ９の姿勢データを求める。

以上のようにして、全ての部位の姿勢データが求まると、これを姿勢データ１１４として、記憶装置１１０に格納する。

以下、第一の実施形態と同様に、ステップ３０〜ステップ６０の処理が実行される。

以上のように、本実施形態では、作業者に取り付ける方向センサ１０の数量を少なくすることができる。

次に、図１５から図１９を用いて、姿勢把握システムの第三の実施形態について説明する。

本実施形態は、図１５に示すように、対象物である作業者に位置センサ３０を取り付け、作業者の姿勢と共に作業者の位置も出力できるようにしたものである。

このため、本実施形態の姿勢把握装置１００ｂのＣＰＵ１２０は、第一の実施形態のＣＰＵ１２０の機能部の他に、位置センサ３０からの出力と位置データ作成部１２３が作成した位置データとを用いて、作業者の位置及び作業者の各部位の位置を示す第二位置データを作成する第二位置データ作成部１２９を有している。また、本実施形態のセンサデータ取得部１２１ｂは、第一の実施形態のセンサデータ取得部１２１と同様に、方向センサ１０からの出力を取得すると共に、位置センサ３０からの出力も取得する。さらに、本実施形態の二次元像データ作成部１２４ｂは、第一の実施形態の二次元像データ作成部１２４のように、位置データ作成部１２３が作成した位置データを用いず、前述の第二位置データを用いて、二次元像データを作成する。以上の機能部１２１ｂ，１２４ｂ，１２９は、いずれの他の機能部と同様に、ＣＰＵ１２０が動作把握プログラムＰを実行することで機能する。記憶装置１１０には、この動作把握プログラムＰの実行過程で、第二位置データ作成部１２９が作成した第二位置データ１４１が記憶される。

本実施形態の位置センサ３０は、位置を検知するセンサの他に、図２を用いて説明した方向センサ１０と同様、電源、スイッチ、無線通信装置を備えている。位置を検知するセンサとしては、例えば、作業場の床面や階段等に格子状等に配した複数の発信機からの識別情報を受信し、この識別情報に基づいて位置データを出力するものや、ＧＰＳ受信機等を利用することができる。なお、以上では、位置センサ３０や方向センサ１０は、無線通信装置を備えているが、これを備えず、替わりに、位置データや方向データを記憶するメモリを備え、このメモリに記憶された内容を姿勢把握装置側で読み取るようにしてもよい。

次に、図１８に示すフローチャートに従って、本実施形態の姿勢把握装置１００ｂの動作について説明する。

姿勢把握装置１００ｂのセンサデータ取得部１２１ｂは、通信装置１３２を介して、方向センサ１０及び位置センサ３０からのデータを受信すると、このデータを記憶装置１１０にセンサデータ１１３Ｂとして格納する（Ｓ１０ｂ）。

このセンサデータ１１３Ｂは、テーブル形式で表される。このテーブルには、図１６に示すように、第一の実施形態のセンサデータ１１３と同様に、時刻欄１１３ａ、部位ＩＤ欄１１３ｂ、センサＩＤ欄１１３ｃ、加速度センサデータ欄１１３ｄ、磁気センサデータ欄１１３ｅを有している。さらに、このテーブルには、位置センサ３０からのＸ値、Ｙ値、Ｚ値がそれぞれ格納される位置センサデータ欄１１３ｆを有している。位置センサ３０からＸ値、Ｙ値、Ｚ値は、作業場の特定場所を原点としたＸＹＺ座標系における値である。このＸＹＺ座標系のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれの方向は、図３に示す共通座標系のＸ軸の方向、Ｙ軸の方向、Ｚ軸の方向と一致している。

なお、ここでは、方向センサ１０のデータと位置センサ３０のデータとを同一のテーブルに格納しているが、各センサ毎にテーブルを設け、それぞれにセンサデータを記憶するようにしてもよい。また、ここでは、位置センサ３０からの出力を直交座標系で表しているが、円筒座標系や球座標系等で表すようにしてもよい。また、位置センサ３０に用いるセンサとして、二次元内での位置を検知するセンサを用いる場合には、位置センサデータ欄１１３ｆ中のＹ軸（鉛直方向の軸）値の欄を省いてもよい。さらに、ここでは、方向センサ１０からのデータ取得周期と位置センサ３０からのデータ取得周期とが一致しているが、両センサ１０，３０からのデータ取得周期を一致させなくてもよい。この場合、ある時刻において、一方のセンサからのデータに対して、他方のセンサからのデータが欠ける場合がある。このような場合、例えば、他方のセンサからのデータのうち、欠けているデータに対して時間的に前後のデータを比例配分等して、欠けているデータを補完することが好ましい。

次に、第一の実施形態と同様に、姿勢データ算出部１２２による姿勢データ１１４の算処理（Ｓ２０）、位置データ作成部１２３による位置データ１１５の作成処理（Ｓ３０）が実行される。

次に、第二位置データ作成部１２９が、前述の第二位置データ１４１を作成する（Ｓ３５）。

具体的に、第二位置データ作成部１２９は、図１７に示すように、位置データ１１５中の座標データ欄１１５ｄに格納されているデータ値と、センサデータ１１３ｂ中の位置センサデータ欄１１３ｆに格納されているデータ値と加算して、第二位置データ値を算出し、この第二位置データ値を第二位置データ１４１の座標データ欄１４１ｄに格納する。データの加算の際には、同一時刻で且つ同一作業者の同一部位のデータ相互を加算する。なお、この第二位置データ１４１も、基本的には、位置データ１１５と同じデータ構成であり、前述の座標データ欄１４１ｄの他、時刻欄１４１ａ、部位ＩＤ欄１４１ｂを有している。なお、ここでは、位置データ１１５と第二位置データ１４１とを同一データ構成にしているが、これに限定する必要はない。

第二位置データ作成処理（Ｓ３５）が終了すると、二次元像データ作成部１２４ｂが、前述したように、この第二位置データ１４１と形状データ１１１を用いて、二次元像データ１１４Ｂを作成する（Ｓ４０ｂ）。この二次元像データ１１４Ｂの作成方法は、第一実施形態において、位置データ１１５と形状データ１１１とを用いて、二次元像データ１１４を作成した方法と同一である。

次に、第一の実施形態と同様に、動作評価データ作成処理（Ｓ５０）が実行された後、出力処理（Ｓ６０ｂ）が実行される。

この出力処理（Ｓ６０ｂ）では、第一の実施形態と同様に、図１２に示す出力画面１５０がディスプレイ１０３に表示される。さらに、作業者及び時刻が指定されると共に、移動形態動画が指定されると、表示制御部１２８は、二次元像データ１１４Ｂを用いて、図１９に示すように、指定作業者に関する指定時刻以降の模式的な移動形態動画面１６１をディスプレイ１０３に表示させる。

なお、図１９に示すように、作業者の他に、作業者による作業過程で移動する移動物品１６２や、移動しない固定物品１６３がある場合、これも併せて表示するようにしてもよい。この場合、この移動物品１６２に方向センサ１０及び位置センサ３０を取り付けると共に、形状データとして、この物品の形状のデータも記憶装置１１０に予め格納しておく必要がある。但し、物品は、作業者と異なり、複数の部位の姿勢変化がないので、この物品に対して、方向センサ１０を一つだけ取り付ければよい。さらに、この場合、固定物品１６３の形状データ、及びこの固定物品６３の特定箇所の作業場座標系上で各座標値も記憶装置１１０に予め格納しておく必要がある。

以上のように、本実施形態では、作業者の各部位の姿勢を把握できるのみならず、作業者や物品の移動も把握することができるので、第一及び第二の実施形態より、作業者の行動形態を把握することができる。

なお、以上の各実施形態では、動作評価データ１５７ａ，１５７ｂ_１，…を求め、これを表示しているが、これを求めないで、単に、作業者の模式的な動態画面１５１，１６１を表示するようにしてもよい。また、出力画面１５０では、各動作評価データ１５７ａ，データ１５７ｂ_１，…や作業者の模式的な動態画面１５１等を表示しているが、作業場に、カメラを設置し、さらに、このカメラによる映像を動態画面１５１，１６１と同期させて表示するようにしてもよい。

また、以上の各実施形態では、各作業者の作業が終了し、各作業者の作業開始から作業終了までの時間帯のセンサデータを取得してから（Ｓ１０）、姿勢データ算出処理（Ｓ２０）、位置データ作成処理（Ｓ３０）等を実行しているが、各作業者が作業終了する前に、それまでに取得したセンサデータに基づいて、ステップ２０以下の処理を実行してもよい。また、ここでは、全ての部位に関する全ての時間帯での二次元像データを作成した後（Ｓ４０）、出力処理（Ｓ６０）で、時刻指定目盛１５９が時間スケール１５３の目的の時刻まで移動させられることを条件として、この時刻以降の作業者の模式的な動態画面１５１を表示するようにしているが、この出力処理で、時刻指定目盛１５９が時間スケール１５３の目的の時刻まで移動させられると、この時点で、この時点からの該当作業者の二次元像データを作成し、そして、順次作成された二次元像データを用いて、作業者の模式的な動態画面１５１を表示するようにしてもよい。

さらに、以上の各実施形態では、方向センサ１０として、加速度センサ１１及び磁気センサ１２を有しているものを用いているが、対象物の姿勢変化にγ方向の回転、つまり水平回転が実質的にない場合や、水平回転を加味して姿勢データを作成する必要がない場合には、磁気センサ１２を省略して、加速度センサ１１からのセンサデータのみで姿勢データを作成するようにしてもよい。

Claims (15)

1. 対象物の複数の対象部位のうち、いずれかの対象部位に、空間内の方向を検知する方向センサを取り付け、該方向センサからの出力に基づいて、該対象部位の姿勢を把握する姿勢把握装置において、
   前記方向センサが取り付けられている前記対象部位の形状データが記憶されている形状データ記憶手段と、
   前記方向センサからの出力値を取得するセンサ出力取得手段と、
   前記方向センサからの出力値を用いて、予め定められた方向を向いている基準軸を基準とした、該方向センサが取り付けられている前記対象部位の向きを示す姿勢データを算出する姿勢データ算出手段と、
   前記形状データ記憶手段に記憶されている前記対象部位の前記形状データと、前記姿勢データ算出手段により算出された該対象部位の姿勢データとを用い、該対象部位と接続している他の対象部位との接続点を基準として、該形状データで示される該対象部位内の少なくとも二つの代表点の空間内の位置データを求めて、該対象部位の空間内の位置データを作成する位置データ作成手段と、
   前記位置データ作成手段で作成された前記対象部位の空間内の前記位置データと、前記形状データ記憶手段に記憶されている該対象部位の前記形状データとを用いて、該対象部位を示す二次元像データを作成する二次元像作成手段と、
   前記二次元像作成手段で作成された前記対象部位の二次元像データに基づいて該対象部位の二次元像を出力する出力手段と、
   を備えていることを特徴とする姿勢把握装置。
2. 請求項１に記載の姿勢把握装置において、
   前記位置データ作成手段は、複数の対象部位のうち、接続し合っている二つの対象部位の接続点の位置データを同じ値にする、
   ことを特徴とする姿勢把握装置。
3. 請求項１及び２のいずれか一項に記載の姿勢把握装置において、
   前記対象物の前記複数の対象部位の全てに前記方向センサが取り付けられ、
   前記形状データ記憶手段には、前記対象物の前記複数の対象部位の全ての形状データが記憶され、
   前記出力手段は、前記対象物の前記複数の対象部位の全ての二次元像を出力する、
   ことを特徴とする姿勢把握装置。
4. 請求項１及び２のいずれか一項に記載の姿勢把握装置において、
   前記対象物の前記複数の対象部位のうち、ある対象部位の動きに追従した動きを示す追従対象部位を除く検知対象部位に前記方向センサが取り付けられ、
   前記追従対象部位の姿勢と、該追従対象部位が追従する前記検知対象部位の姿勢との追従関係が記憶されている追従関係記憶手段を備え、
   前記形状データ記憶手段には、前記対象物の前記複数の対象部位の全ての形状データが記憶され、
   前記姿勢データ算出手段は、前記検知対象部位の姿勢データを算出した後、該姿勢データと、該検知対象部位と前記追従対象部位との前記追従関係とを用いて、該追従対象部位の姿勢データを算出し、
   前記出力手段は、前記対象物の前記複数の対象部位の全ての二次元像を出力する、
   ことを特徴とする姿勢把握装置。
5. 請求項３及び４のいずれか一項に記載の姿勢把握装置において、
   前記対象物の前記複数の対象部位のうち、前記方向センサが取り付けられている一つの対象部位と接続している他の対象部位との接続点を、空間内の基準位置として、該一つの対象部位の空間内の位置データを求めた後、位置データが求められた対象部位に接続している他の対象部位の位置データを順次求める、
   ことを特徴とする姿勢把握装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の姿勢把握装置において、
   前記センサ出力取得手段は、前記方向センサからの出力値を時系列に取得し、
   前記出力手段は、前記対象部位の二次元像を時系列順に出力する、
   ことを特徴とする姿勢把握装置。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の姿勢把握装置において、
   前記対象部位の変位態様毎に、該対象部位の基準姿勢に対する変位量と、該対象部位の動作レベルとの関係である動作評価ルールが記憶されている評価ルール記憶手段と、
   前記対象部位に関する前記動作評価ルールを用いて、該動作評価ルールが適応される変位態様に関する該対象部位の変位量から、該対象部位の動作レベルを求める動作レベル算出手段と、
   を備え、
   前記出力手段は、前記動作レベル算出手段で求められた前記対象部位の動作レベルを出力する、
   ことを特徴とする姿勢把握装置。
8. 請求項６に記載の姿勢把握装置において、
   前記対象部位の変位態様毎に、該対象部位の基準姿勢に対する変位量と、該対象部位の動作レベルとの関係である動作評価ルールが記憶されている評価ルール記憶手段と、
   前記対象部位に関する前記動作評価ルールを用いて、該動作評価ルールが適応される変位態様に関する該対象部位の変位量から、該対象部位の動作レベルを求める動作レベル算出手段と、
   を備え、
   前記出力手段は、前記動作レベル算出手段で求められた前記対象部位の動作レベルを時系列に出力する、
   ことを特徴とする姿勢把握装置。
9. 請求項８に記載の姿勢把握装置において、
   前記出力手段により、時系列に出力された前記対象部位の動作レベルのうちで、任意の時刻の指定を受け付ける姿勢表示時刻受付手段を備え、
   前記出力手段は、前記姿勢表示時刻受付手段が前記任意の時刻の指定を受け付けると、該任意の時刻以降の前記対象部位の二次元像を時系列に出力する、
   ことを特徴とする姿勢把握装置。
10. 請求項６に記載の姿勢把握装置において、
    前記出力手段は、前記方向センサからの出力値の取得開始時刻と、取得終了時刻とを出力する、
    ことを特徴とする姿勢把握装置。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の姿勢把握装置において、
    前記センサ出力取得手段は、前記対象物に取付けられた位置センサからの出力値を取得し、
    前記位置センサからの出力値に応じて、前記位置データ作成手段が作成した前記対象部位の前記位置データを移動させた該対象部位の第二位置データを作成する第二位置データ作成手段を備え、
    前記二次元像作成手段は、前記位置データ作成手段で作成された前記対象部位の前記位置データの替わりに、前記第二位置データ作成手段で作成された該対象部位の前記第二位置データを用いて、該対象部位を示す二次元像データを作成する、
    ことを特徴とする姿勢把握装置。
12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載の姿勢把握装置と、
    前記方向センサと、
    を備えていることを特徴とする姿勢把握システム。
13. 請求項１２に記載の姿勢把握システムにおいて、
    前記方向センサは、
    加速度センサと、磁気センサと、該加速度センサ及び該磁気センサからの出力を無線送信する無線通信装置と、を有する、
    ことを特徴とする姿勢把握システム。
14. 対象物の複数の対象部位のうち、いずれかの対象部位に、空間内の方向を検知する方向センサを取り付け、該方向センサからの出力に基づいて、該対象部位の姿勢を把握する姿勢把握プログラムにおいて、
    コンピュータの通信手段により、前記方向センサからの出力値を取得するセンサ出力取得ステップと、
    前記方向センサからの出力値を用いて、予め定められた方向を向いている基準軸を基準とした、該方向センサが取り付けられている前記対象部位の向きを示す姿勢データを算出する姿勢データ算出ステップと、
    前記コンピュータの記憶装置に予め記憶されている前記対象部位の前記形状データと、前記姿勢データ算出ステップで算出された該対象部位の姿勢データとを用い、該対象部位と接続している他の対象部位との接続点を基準として、該形状データで示される該対象部位内の少なくとも二つの代表点の空間内の位置データを求めて、該対象部位の空間内の位置データを作成する位置データ作成ステップと、
    前記位置データ作成ステップで作成された前記対象部位の空間内の前記位置データと、前記記憶装置に記憶されている該対象部位の前記形状データとを用いて、該対象部位を示す二次元像データを作成する二次元像作成ステップと、
    前記コンピュータの出力手段に、前記二次元像作成ステップで作成された前記対象部位の二次元像データに基づいて該対象部位の二次元像を出力させる出力ステップと、
    を前記コンピュータに実行させることを特徴とする姿勢把握プログラム。
15. 対象物の複数の対象部位のうち、少なくともいずれかの対象部位の姿勢を把握する姿勢把握方法において、
    前記少なくともいずれかの対象部位に、空間内の方向を検知する方向センサを取り付け、
    コンピュータの通信手段により、前記方向センサからの出力値を取得するセンサ出力取得ステップと、
    前記方向センサからの出力値を用いて、予め定められた方向を向いている基準軸を基準とした、該方向センサが取り付けられている前記対象部位の向きを示す姿勢データを算出する姿勢データ算出ステップと、
    前記コンピュータの記憶装置に予め記憶されている前記対象部位の前記形状データと、前記姿勢データ算出ステップで算出された該対象部位の姿勢データとを用い、該対象部位と接続している他の対象部位との接続点を基準として、該形状データで示される該対象部位内の少なくとも二つの代表点の空間内の位置データを求めて、該対象部位の空間内の位置データを作成する位置データ作成ステップと、
    前記位置データ作成ステップで作成された前記対象部位の空間内の前記位置データと、前記記憶装置に記憶されている該対象部位の前記形状データとを用いて、該対象部位を示す二次元像データを作成する二次元像作成ステップと、
    前記コンピュータの出力手段に、前記二次元像作成ステップで作成された前記対象部位の二次元像データに基づいて該対象部位の二次元像を出力させる出力ステップと、
    を前記コンピュータが実行することを特徴とする姿勢把握方法。

Images