WO2017141570A1 - 監視装置、制御装置、制御システム、監視方法およびプログラム - Google Patents

監視装置、制御装置、制御システム、監視方法およびプログラム Download PDF

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WO2017141570A1
WO2017141570A1 PCT/JP2017/000411 JP2017000411W WO2017141570A1 WO 2017141570 A1 WO2017141570 A1 WO 2017141570A1 JP 2017000411 W JP2017000411 W JP 2017000411W WO 2017141570 A1 WO2017141570 A1 WO 2017141570A1
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worker
work
unit
motion
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PCT/JP2017/000411
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小也香 内藤
嘉一 森
一希 笠井
修 西崎
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オムロン株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS], computer integrated manufacturing [CIM]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/10—Office automation; Time management
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • the present invention relates to a monitoring device, a control device, a control system, a monitoring method, and a program.
  • Patent Document 1 a system for monitoring whether a worker is appropriately performing work in a factory production line or the like is known (for example, see Patent Document 1).
  • the tracing system of Patent Document 1 includes a sensor unit that is attached to an operator and a data processing device that determines whether or not the operation by the operator is appropriately performed.
  • the sensor unit includes an acceleration sensor and a geomagnetic sensor, and is configured to transmit sensor data as a detection result thereof to the data processing device.
  • the data processing device is configured to calculate a feature amount based on the sensor data and to issue a warning when the feature amount does not match the reference data.
  • the feature amount is the output signal itself of the acceleration sensor and the geomagnetic sensor, the average value of the output signal over a predetermined time, or a value obtained by differentiating them.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to enable monitoring that can improve the accuracy in determining whether or not an operator is appropriately performing work.
  • An apparatus, a control device, a control system, a monitoring method, and a program are provided.
  • the monitoring device monitors an operator, and obtains at least one of position information and posture information of the worker, at least one of position information and posture information, and the worker Based on the human body model, the motion calculation unit that calculates the motion information of each part of the worker, and the motion of the worker is appropriate based on the motion model and the motion information when the worker performs the work.
  • the acquisition unit acquires at least one of acceleration data, angular velocity data, velocity data, angular acceleration data, pressure data, and magnetic data, and uses the acquired data to obtain position information and posture information. It may be configured to calculate at least one of them.
  • the motion model includes information on the motions of the trunk and the head when the worker performs work
  • the determination unit is configured based on the information on the motions of the trunk and the head and the motion information. It may be configured to determine whether or not the operation is appropriate.
  • the motion model includes information on the positional relationship of each part when the worker performs the work, and the determination unit performs the operation of the worker based on the information on the positional relationship of each part and the motion information It may be configured to determine whether or not is appropriate.
  • the information related to the positional relationship between the parts includes information related to the positional relationship between the trunk and the head
  • the determination unit performs the operation of the worker based on the information related to the positional relationship between the trunk and the head and the motion information. It may be configured to determine whether or not is appropriate.
  • the monitoring device may include a human body model recording unit in which a human body model is recorded.
  • the monitoring apparatus may include an operation model recording unit in which an operation model is recorded.
  • the monitoring apparatus may include a human body model calculation unit that calculates a human body model from at least one of position information and posture information.
  • the monitoring apparatus may include an operation model calculation unit that calculates an operation model from the operation information.
  • a control device includes the monitoring device and a control unit that controls a control target.
  • control unit may be configured to complement the work of the worker by the control target when the determination unit of the monitoring device determines that the operation of the worker is not appropriate.
  • control unit when the determination unit of the monitoring device determines that the worker's operation is not appropriate, the control unit uses the control target to indicate at least one of that and appropriate work content. You may be comprised so that it may alert
  • a control system includes the above-described control device and a detection device worn by an operator.
  • the detection device is configured to detect at least one of acceleration data, angular velocity data, velocity data, angular acceleration data, pressure data, and magnetic data
  • the acquisition unit of the monitoring device includes the detection device.
  • the detection result may be acquired, and at least one of the position information and the posture information may be calculated using the acquired detection result.
  • a monitoring method monitors an operator, acquires at least one of position information and posture information of the worker, at least one of position information and posture information, Whether the worker's motion is appropriate based on the step of calculating the motion information of each part of the worker based on the human body model and the motion model and motion information when the worker performs the work And a step of determining.
  • the program according to the present invention is for causing a computer to execute the monitoring method described above.
  • the control device According to the monitoring device, the control device, the control system, the monitoring method, and the program of the present invention, it is possible to improve the accuracy when determining whether or not the worker is appropriately performing the work.
  • the control system 100 includes a control device 1 that controls the robot 50 and a detection device 2 that is worn by an operator. For example, the control system 100 determines whether or not the worker is appropriately performing the work on the production line of the factory, and complements the work by the robot 50 when the worker is not performing the work properly. It is configured.
  • the robot 50 is, for example, a robot arm installed in a production line of a factory, and is an example of the “control target” in the present invention.
  • the detection device 2 is attached to each part of the worker, and each detection device 2 is provided to detect the operation of the attached part. Although two detection devices 2 are shown in FIG. 1, a larger number of detection devices 2 may be provided to detect the movement of the worker's whole body. Examples of attachment positions of the detection device 2 to the worker are the head, both shoulders, both arms (upper arm, forearm, hand), back, waist, and both legs (thigh, shin, foot). .
  • the detection device 2 includes an acceleration sensor 2a that detects acceleration data, an angular velocity sensor 2b that detects angular velocity data, and an output unit 2c that outputs detection results of the acceleration sensor 2a and the angular velocity sensor 2b to the control device 1. Yes.
  • the detection device 2 is connected to the control device 1 wirelessly, for example, but may be connected to the control device 1 by wire.
  • the control device 1 calculates motion information of each part of the worker from the detection result of the detection device 2 and the human body model of the worker, and the worker performs work based on the calculation result (motion information) and the motion model. It is configured to determine whether or not it is properly performed.
  • the control device 1 is configured to cause the robot 50 to complement the worker's work when the worker is not appropriately performing the work.
  • the worker's human body model is, for example, a database of dimensions for each part of the worker's body.
  • the motion model is a criterion for determining whether or not the worker is appropriately performing the work.
  • the behavior model is a database of the motion of each part when the worker appropriately performs the work. . That is, the behavior model is information that is referred to when it is determined whether or not the worker is appropriately performing work.
  • the motion model includes information on the motion of the whole body when the worker performs work.
  • This behavior model is a model of behavior when an operator performs a predetermined work, and the predetermined work is composed of a plurality of work units, and a work time is allocated according to the work contents of each work unit. ing.
  • the control device 1 includes a CPU 11, a ROM 12, a RAM 13, and an input / output unit 14.
  • the CPU 11 is configured to execute arithmetic processing based on a program 12a or the like stored in the ROM 12.
  • the ROM 12 is a non-volatile memory, and stores a program 12a and setting values used when the program 12a is executed.
  • the RAM 13 is a volatile memory, and has a function of temporarily storing a calculation result by the CPU 11 and a detection result of the detection device 2.
  • a plurality of detection devices 2, a robot 50, a tool device 60 for changing settings of the control device 1, and the like are connected to the input / output unit 14.
  • the control device 1 includes an operator information acquisition unit 21, a human body model calculation unit 22, a human body model recording unit 23, a motion calculation unit 24, a work motion model calculation unit 25, A work motion model recording unit 26, a work determination unit 27, and a robot control unit 28 are included.
  • the worker information acquisition unit 21, the human body model calculation unit 22, the movement calculation unit 24, the work movement model calculation unit 25, the work determination unit 27, and the robot control unit 28 are realized by the CPU 11 executing the program 12a.
  • the human body model recording unit 23 and the work action model recording unit 26 are each configured by a part of the storage area of the ROM 12.
  • the worker information acquisition unit 21, the human body model calculation unit 22, the human body model recording unit 23, the movement calculation unit 24, the work movement model calculation unit 25, the work movement model recording unit 26, and the work determination unit 27 monitor the worker.
  • a monitoring unit 40 is configured.
  • the monitoring unit 40 is an example of the “monitoring device” in the present invention.
  • the worker information acquisition unit 21 is configured such that the detection results of each detection device 2 are input. That is, the worker information acquisition unit 21 acquires acceleration data and angular velocity data of each part of the worker over time. And the worker information acquisition part 21 is comprised so that position information and attitude
  • position information may be calculated using the acceleration data and angular velocity data. That is, the worker information acquisition unit 21 acquires position information and posture information for each part of the worker over time.
  • the position information is, for example, coordinate values of three-dimensional coordinates, and the posture information is, for example, a rotation angle with respect to each coordinate axis.
  • the worker information acquisition unit 21 is an example of the “acquisition unit” in the present invention.
  • the human body model calculation unit 22 is provided to calculate the human body model of the worker based on the position information and posture information acquired by the worker information acquisition unit 21.
  • the human body model calculation unit 22 creates a human body model by calculating the size of each part from the temporal change of the position information and posture information of each part of the worker. Note that, when the human body model calculation unit 22 calculates the human body model, the operator may be prompted to perform a predetermined operation.
  • the human body model of the worker is recorded.
  • a human body model that is a calculation result of the human body model calculation unit 22 may be recorded, or a human body model input by an operator using the tool device 60 may be recorded.
  • the motion calculation unit 24 is configured to calculate the motion information of each part of the worker by inputting position information and posture information of each part to the human body model recorded in the human body model recording unit 23. . That is, the operation of each part is calculated from the temporal change of the position and posture of each part of the operator.
  • the work movement model calculation unit 25 is provided for calculating a movement model based on the calculation result of the movement calculation unit 24.
  • the work motion model calculation unit 25 creates a motion model from the motion of each part when the worker is appropriately performing work. For this reason, when the operation model is calculated by the operation model calculation unit 25, it is necessary to cause the operator to perform an appropriate operation as a reference.
  • the work behavior model recording unit 26 records a motion model when the worker appropriately performs the work.
  • the work motion model recording unit 26 may record a motion model that is a calculation result of the work motion model calculation unit 25 or a motion model input by an operator using the tool device 60. May be. That is, in the first embodiment, there are two behavior model recording methods for the work behavior model recording unit 26, and the recording method may be recorded by any method.
  • the work determination unit 27 is provided to determine whether or not the operator's motion is appropriate based on the calculation result (motion information) by the motion calculation unit 24 and the motion model. That is, it is determined whether or not the operation of each part of the worker is in accordance with an operation model that is a preset operation content. For example, the work determination unit 27 is configured to determine that the operation is appropriate when the calculation result is within a preset range based on the operation model.
  • the work determination unit 27 is an example of the “determination unit” in the present invention.
  • the robot control unit 28 is provided for outputting an operation instruction to the robot 50.
  • the robot control unit 28 is configured to make the robot 50 complement the work when the work judgment unit 27 determines that the operation of the worker is not appropriate.
  • the robot 50 controlled by the robot control unit 28 is configured to be able to perform work performed by an operator, and is performed on behalf of the robot as necessary.
  • the robot control unit 28 is an example of the “control unit” in the present invention.
  • This operation includes a monitoring method for monitoring the worker.
  • a case will be described in which an operator repeatedly performs a predetermined operation from the start to the end of the operation.
  • the predetermined work is composed of a plurality of work units.
  • the program 12a is for causing the control device 1 (see FIG. 1) to execute the following steps, and is stored in the ROM 12 (see FIG. 1) that is a recording medium readable by the control device 1. .
  • the human body model recording unit 23 (see FIG. 2) records the human body model of the worker in advance.
  • the human body model may be recorded by the human body model calculation unit 22 (see FIG. 2) or may be recorded using the tool device 60 (see FIG. 2).
  • the work behavior model recording unit 26 (see FIG. 2) records in advance a motion model when an operator appropriately performs a predetermined work. This behavior model may be recorded by the work behavior model calculation unit 25 (see FIG. 2) or may be recorded using the tool device 60.
  • the detection apparatus 2 (refer FIG. 2) is mounted
  • step S1 of FIG. 3 it is determined whether or not the worker has started work. For example, when the operator operates a work start button (not shown), it is determined that the work has started. If it is determined that the work has started, the process proceeds to step S2. On the other hand, if it is determined that the work has not started, step S1 is repeated. That is, the control device 1 stands by until work is started.
  • step S2 the worker information acquisition unit 21 (see FIG. 2) acquires position information and posture information for each part of the worker. Specifically, based on acceleration data and angular velocity data input from each detection device 2, position information and posture information of each part are calculated.
  • step S3 the motion calculation unit 24 (see FIG. 2) calculates the motion of each part of the worker. Specifically, the position information and posture information of each part are input to the human body model recorded in the human body model recording unit 23, whereby the operation information of each part of the operator is calculated.
  • step S4 it is determined whether or not a predetermined time has elapsed.
  • the predetermined time is a work time allocated to the current work unit in the predetermined work, and is information included in the behavior model. If it is determined that the predetermined time has elapsed, the process proceeds to step S5. On the other hand, if it is determined that the predetermined time has not elapsed, the process returns to step S2.
  • step S5 the work determination unit 27 (see FIG. 2) determines each part of the worker based on the calculation result of the motion calculation unit 24 and the motion model recorded in the work motion model recording unit 26. It is determined whether the operation is appropriate. In other words, the work determination unit 27 determines whether or not the work is appropriately performed for each work unit constituting the predetermined work. For example, it is determined that the operation is appropriate when the calculation result is within a preset range based on the operation model. If it is determined that the operation is appropriate, the process proceeds to step S7. On the other hand, if it is determined that the operation is not appropriate, the process proceeds to step S6.
  • step S6 the robot controller 28 (see FIG. 2) operates the robot 50 (see FIG. 2) so as to complement the work. For example, if it is determined in step S5 that the operation is not appropriate because the worker has forgotten to perform a certain work unit in a predetermined work, the robot 50 is caused to perform the work unit. It has become. In other words, the robot 50 takes over and temporarily performs the work not performed by the worker in the predetermined work.
  • step S7 it is determined whether or not the worker has finished the work. For example, when the worker operates a work end button (not shown), it is determined that the work is finished. If it is determined that the work has been completed, the process proceeds to the end. On the other hand, if it is determined that the work has not been completed, the process returns to step S2.
  • the motion calculation unit 24 that calculates the motion information of each part of the worker based on the position information and posture information of each part of the worker and the human body model of the worker
  • a work determination unit 27 is provided for determining whether the operator's movement is appropriate based on the calculation result and the movement model.
  • the robot control unit 28 that operates the robot 50 so that the robot 50 complements the operation when the operator's operation is not appropriate is provided.
  • the robot 50 performs the predetermined unit of work appropriately by performing the unit of work. And a reduction in work efficiency can be suppressed. In other words, the operator's mistake can be compensated by the robot 50.
  • the predetermined operation is an operation of rotating the screw three times
  • the unit of operation is an operation of rotating the screw once
  • the robot 50 The screw is rotated one more time.
  • the control system 100 a includes a control device 1 a that controls the display 70 and a detection device 2 that is worn by an operator. For example, the control system 100a determines whether or not the worker is appropriately performing the work on the production line of the factory, and when the worker is not performing the work properly, the control system 100a performs an appropriate work using the display 70. It is comprised so that an operator may be notified of the contents.
  • the display 70 is an example of the “control target” in the present invention.
  • the control device 1 a includes a CPU 11, a ROM 12, a RAM 13, and an input / output unit 14.
  • the input / output unit 14 is connected to a plurality of detection devices 2, a display 70, a tool device 60 for changing settings of the control device 1a, and the like.
  • the control device 1 a includes an operator information acquisition unit 21, a human body model calculation unit 22, a human body model recording unit 23, a motion calculation unit 24, a work motion model calculation unit 25, A work movement model recording unit 26, a work determination unit 27, and a display control unit 29 are included.
  • the CPU 11 executes the program 12b (see FIG. 1) of the worker information acquisition unit 21, the human body model calculation unit 22, the movement calculation unit 24, the work movement model calculation unit 25, the work determination unit 27, and the display control unit 29. Is realized.
  • the display control unit 29 is provided for performing display control on the display 70.
  • the display control unit 29 is configured to display an appropriate work content on the display 70 when the work determination unit 27 determines that the operation of the worker is not appropriate.
  • the display control unit 29 is an example of the “control unit” in the present invention.
  • control device 1a The other configuration of the control device 1a is the same as that of the control device 1 described above.
  • Step S1 to S5 and S7 are the same as those in the first embodiment, and therefore only step S6a will be described below.
  • step S6a the display control unit 29 (see FIG. 2) displays an appropriate work content on the display 70 (see FIG. 2). For example, if it is determined in step S5 that the operation is not appropriate because the worker has forgotten to perform a certain unit of work within a predetermined task, the work content of the unit of work is displayed on the display 70. It is supposed to let you.
  • the display control unit 29 that displays appropriate work content on the display 70 when the operator's operation is not appropriate is provided.
  • the work content of the work unit is displayed on the display 70 to thereby display the work unit. The operator can be encouraged to do so.
  • the robot 50 is a robot arm
  • the present invention is not limited to this, and the control target may be a transport device that transports components. That is, the control object is, for example, an industrial machine.
  • the present invention is not limited thereto, and only the movement of the worker's local (for example, the upper body) is detected. It may be.
  • the motion model includes information on the whole body motion when the worker performs the work.
  • the present invention is not limited to this, and the motion model is obtained when the worker performs the work.
  • Information regarding the operation of the local part may be included.
  • the work determination unit may be configured to determine whether or not the operator's motion is appropriate based on the information on the motion of the trunk and the head and the motion information.
  • the motion model may include information on the positional relationship of each part when the worker performs work.
  • the work determination unit may be configured to determine whether or not the operator's motion is appropriate based on the information regarding the positional relationship between the parts and the motion information.
  • the positional relationship of each part the positional relationship of a trunk and a head can be mentioned. That is, the motion model includes information regarding the positional relationship between the trunk and the head when the worker performs work, and the work determination unit determines whether the worker is based on the information regarding the positional relationship between the trunk and the head and the motion information. It may be configured to determine whether or not the operation is appropriate. That is, it may be determined whether or not the positional relationship between the body and the head obtained from the motion information is in accordance with a motion model that is a preset positional relationship.
  • the worker information acquisition unit 21, the human body model calculation unit 22, the movement calculation unit 24, the work movement model calculation unit 25, the work determination unit 27, and the robot control Although the example which implement
  • the human body model recording unit 23 and the work motion model recording unit 26 are examples of a part of the storage area of the ROM 12. May be composed of separate hardware.
  • the detection device 2 detects acceleration data and angular velocity data
  • the detection device is not limited to this, and the detection device may include acceleration data, angular velocity data, velocity data, angular acceleration data, pressure data, and magnetic data. What is necessary is just to be comprised so that at least 1 may be detected.
  • the worker information acquisition unit 21 acquires acceleration data and angular velocity data, and calculates position information and posture information using the acceleration data and angular velocity data.
  • the worker information acquisition unit acquires at least one of acceleration data, angular velocity data, velocity data, angular acceleration data, pressure data, and magnetic data, and uses the acquired data for position information and posture information. It is sufficient to calculate at least one of these.
  • the human body model calculation unit 22 calculates the worker's human body model based on the position information and the posture information.
  • the present invention is not limited thereto, and the human body model calculation unit displays the position information or the posture.
  • the human body model of the worker may be calculated based on the information.
  • the human body model calculating part 22 was provided in the control apparatus 1, the example which comprised a human body model input from the tool apparatus 60 was shown, but it is not restricted to this, The human body model calculating part 22 If a human body model cannot be input from the tool device 60, or if a human body model can be input from the tool device 60, the human body model calculation unit 22 may not be provided.
  • the human body model recording unit 23 is provided in the first embodiment.
  • the present invention is not limited thereto, and the human body model recording unit is not provided as long as the human body model of the worker can be obtained from the outside. May be.
  • the motion calculation unit 24 calculates the motion information from the position information, the posture information, and the human body model.
  • the motion information may be calculated from the human body model.
  • the work motion model calculation unit 25 is provided in the control device 1 and the operation model can be input from the tool device 60.
  • the present invention is not limited to this. If the unit 25 is provided, the operation model may not be input from the tool device 60. If the operation model can be input from the tool device 60, the work operation model calculation unit 25 is not provided. Also good.
  • the work motion model recording unit 26 is provided in the first embodiment, an example in which the work motion model recording unit 26 is provided has been described.
  • the present invention is not limited to this, and a work motion model recording unit is provided as long as the worker's motion model can be obtained from the outside. It does not have to be.
  • the work determination unit 27 determines that the work is appropriate when the calculation result is within a preset range with the behavior model as a reference has been described. Instead, when the behavior model itself has a predetermined range and the calculation result is within the range, it may be determined that the work is appropriate.
  • an example is shown in which it is determined that the work is started when the work start button is operated.
  • the present invention is not limited thereto, and the work is performed when the worker enters a predetermined work area. It may be determined that has started.
  • an example is shown in which it is determined that the work is finished when the work end button is operated.
  • the present invention is not limited thereto, and it is determined that the work is finished when the worker leaves the predetermined work area. You may make it do.
  • an example in which the operator forgets the work is shown as an example of the case where the operation is determined to be inappropriate.
  • the present invention is not limited to this, and the case where the operation is determined to be inappropriate.
  • An operator may collide with a robot or the like. In this case, the robot may be retracted or an alarm may be generated.
  • the present invention is not limited to this. It may be continuously determined whether or not is appropriate. That is, the flowchart of the first embodiment is an example and is not limited to the procedure.
  • the present invention can be used for a monitoring device, a control device, a control system, a monitoring method, and a program.
  • Control device computer
  • Detection devices 12a, 12b Program 21 Worker information acquisition unit (acquisition unit) 22 Human Body Model Calculation Unit 23 Human Body Model Recording Unit 24 Motion Calculation Unit 25 Work Motion Model Calculation Unit (Behavior Model Calculation Unit) 26 Work Motion Model Recording Unit (Behavior Model Recording Unit) 27 Work Judgment Unit (Judgment Unit) 28 Robot control unit (control unit) 29 Display control unit (control unit) 40 Monitoring unit (monitoring device) 50 Robot (control target) 70 Display (control target) 100, 100a control system

Abstract

監視装置は、作業者を監視するものであり、作業者の位置情報および姿勢情報の少なくともいずれか一方を取得する取得部と、位置情報および姿勢情報の少なくともいずれか一方と、作業者の人体モデルとに基づいて、作業者の各部位の動作情報を演算する動作演算部と、作業者が作業を行う際の動作モデルと動作情報とに基づいて、作業者の動作が適切であるか否かを判断する判断部とを備える。

Description

監視装置、制御装置、制御システム、監視方法およびプログラム
　本発明は、監視装置、制御装置、制御システム、監視方法およびプログラムに関する。
　従来、工場の生産ラインなどにおいて、作業者が作業を適切に行っているか否かを監視するシステムが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
　特許文献１のトレーシングシステムは、作業者に装着されるセンサユニットと、作業者による作業が適切に行われているか否かを判定するデータ処理装置とを備えている。センサユニットは、加速度センサおよび地磁気センサを含み、それらの検出結果であるセンサデータをデータ処理装置に送信するように構成されている。データ処理装置は、センサデータに基づいて特徴量を算出し、その特徴量が基準データと一致しない場合に、警告を発するように構成されている。なお、特徴量は、加速度センサおよび地磁気センサの出力信号そのものであったり、出力信号の所定時間での平均値であったり、あるいは、それらを微分した値である。
特開２０１２－２２１４３３号公報
　しかしながら、上記した従来のトレーシングシステムでは、センサデータを特徴量としているため、作業が適切に行われているか否かを判定する際の精度を向上させることが困難である。
　本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、作業者が作業を適切に行っているか否かを判断する際の精度を向上させることが可能な監視装置、制御装置、制御システム、監視方法およびプログラムを提供することである。
　本発明による監視装置は、作業者を監視するものであり、作業者の位置情報および姿勢情報の少なくともいずれか一方を取得する取得部と、位置情報および姿勢情報の少なくともいずれか一方と、作業者の人体モデルとに基づいて、作業者の各部位の動作情報を演算する動作演算部と、作業者が作業を行う際の動作モデルと動作情報とに基づいて、作業者の動作が適切であるか否かを判断する判断部とを備える。
　このように構成することによって、人体モデルに基づいて作業者の動作を演算することにより、作業者の動作を精度よく検出することができるので、作業者が作業を適切に行っているか否かを判断する際の精度を向上させることができる。
　上記監視装置において、取得部は、加速度データ、角速度データ、速度データ、角加速度データ、圧力データおよび磁気データのうちの少なくとも１つを取得し、その取得したデータを用いて位置情報および姿勢情報の少なくともいずれか一方を算出するように構成されていてもよい。
　上記監視装置において、動作モデルは、作業者が作業を行う際における胴体および頭部の動作に関する情報を含み、判断部は、胴体および頭部の動作に関する情報と動作情報とに基づいて、作業者の動作が適切であるか否かを判断するように構成されていてもよい。
　上記監視装置において、動作モデルは、作業者が作業を行う際の各部位の位置関係に関する情報を含み、判断部は、各部位の位置関係に関する情報と動作情報とに基づいて、作業者の動作が適切であるか否かを判断するように構成されていてもよい。
　この場合において、各部位の位置関係に関する情報は、胴体および頭部の位置関係に関する情報を含み、判断部は、胴体および頭部の位置関係に関する情報と動作情報とに基づいて、作業者の動作が適切であるか否かを判断するように構成されていてもよい。
　上記監視装置において、人体モデルが記録された人体モデル記録部を備えていてもよい。
　上記監視装置において、動作モデルが記録された動作モデル記録部を備えていてもよい。
　上記監視装置において、位置情報および姿勢情報の少なくともいずれか一方から人体モデルを演算する人体モデル演算部を備えていてもよい。
　上記監視装置において、動作情報から動作モデルを演算する動作モデル演算部を備えていてもよい。
　本発明による制御装置は、上記監視装置と、制御対象を制御する制御部とを備える。
　上記制御装置において、制御部は、監視装置の判断部により作業者の動作が適切ではないと判断された場合に、作業者の作業を制御対象に補完させるように構成されていてもよい。
　上記制御装置において、制御部は、監視装置の判断部により作業者の動作が適切ではないと判断された場合に、制御対象を用いてその旨および適切な作業内容の少なくともいずれか一方を作業者に報知するように構成されていてもよい。
　本発明による制御システムは、上記制御装置と、作業者に装着される検出装置とを備える。
　上記制御システムにおいて、検出装置は、加速度データ、角速度データ、速度データ、角加速度データ、圧力データおよび磁気データのうちの少なくとも１つを検出するように構成され、監視装置の取得部は、検出装置の検出結果を取得し、その取得した検出結果を用いて位置情報および姿勢情報の少なくともいずれか一方を算出するように構成されていてもよい。
　本発明による監視方法は、作業者を監視するものであり、作業者の位置情報および姿勢情報の少なくともいずれか一方を取得するステップと、位置情報および姿勢情報の少なくともいずれか一方と、作業者の人体モデルとに基づいて、作業者の各部位の動作情報を演算するステップと、作業者が作業を行う際の動作モデルと動作情報とに基づいて、作業者の動作が適切であるか否かを判断するステップとを備える。
　本発明によるプログラムは、上記した監視方法をコンピュータに実行させるためのものである。
　本発明の監視装置、制御装置、制御システム、監視方法およびプログラムによれば、作業者が作業を適切に行っているか否かを判断する際の精度を向上させることができる。
本発明の第１実施形態による制御システムの構成を示したハードウェアブロック図である。 図１の制御システムにおける制御装置の機能ブロック図である。 第１実施形態の制御システムの動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２実施形態による制御システムの構成を示したハードウェアブロック図である。 図４の制御システムにおける制御装置の機能ブロック図である。 第２実施形態の制御システムの動作を説明するためのフローチャートである。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
　（第１実施形態）
　まず、図１および図２を参照して、本発明の第１実施形態による制御システム１００の構成について説明する。
　制御システム１００は、図１に示すように、ロボット５０を制御する制御装置１と、作業者に装着される検出装置２とを備えている。この制御システム１００は、たとえば、工場の生産ラインで作業者が作業を適切に行っているか否かを判断し、作業者が作業を適切に行っていない場合にロボット５０により作業を補完するように構成されている。なお、ロボット５０は、たとえば工場の生産ラインに設置されるロボットアームであり、本発明の「制御対象」の一例である。
　検出装置２は、作業者の各部位に取り付けられており、各検出装置２は、取り付けられた部位についての動作を検出するために設けられている。なお、図１では２つの検出装置２を示したが、作業者の全身の動作を検出するためにより多数の検出装置２が設けられていてもよい。作業者に対する検出装置２の取付位置の一例としては、頭部、両肩部、両腕部（上腕、前腕、手）、背中部、腰部、および、両脚部（腿、脛、足）である。
　この検出装置２は、加速度データを検出する加速度センサ２ａと、角速度データを検出する角速度センサ２ｂと、加速度センサ２ａおよび角速度センサ２ｂの検出結果を制御装置１に出力する出力部２ｃとを含んでいる。なお、検出装置２は、たとえば無線で制御装置１に接続されているが、有線で制御装置１に接続されていてもよい。
　制御装置１は、検出装置２の検出結果と作業者の人体モデルとから作業者の各部位の動作情報を演算し、その演算結果（動作情報）と動作モデルとに基づいて作業者が作業を適切に行っているか否かを判断するように構成されている。そして、制御装置１は、作業者が作業を適切に行っていない場合に、作業者の作業をロボット５０に補完させるように構成されている。
　なお、作業者の人体モデルとは、たとえば、作業者の身体の各部位についての寸法をデータベース化したものである。また、動作モデルとは、作業者が作業を適切に行っているか否かの判断基準であって、たとえば、作業者が作業を適切に行った場合の各部位の動作をデータベース化したものである。すなわち、動作モデルは、作業者が作業を適切に行っているか否かが判断されるときに参照される情報である。たとえば、動作モデルは、作業者が作業を行う際における全身の動作に関する情報を含んでいる。この動作モデルは、作業者が所定の作業を行う際の動作をモデル化したものであり、所定の作業は複数の作業単位によって構成され、各作業単位の作業内容に応じて作業時間が割り当てられている。
　制御装置１は、ＣＰＵ１１と、ＲＯＭ１２と、ＲＡＭ１３と、入出力部１４とを含んでいる。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に記憶されたプログラム１２ａなどに基づいて演算処理を実行するように構成されている。ＲＯＭ１２は、不揮発性のメモリであり、プログラム１２ａやそのプログラム１２ａの実行の際に用いられる設定値などを記憶している。ＲＡＭ１３は、揮発性のメモリであり、ＣＰＵ１１による演算結果や検出装置２の検出結果などを一時的に記憶する機能を有する。入出力部１４には、複数の検出装置２、ロボット５０、および、制御装置１の設定変更などを行うためのツール装置６０などが接続されている。
　また、制御装置１は、図２に示すように、作業者情報取得部２１と、人体モデル演算部２２と、人体モデル記録部２３と、動作演算部２４と、作業動作モデル演算部２５と、作業動作モデル記録部２６と、作業判断部２７と、ロボット制御部２８とを含んでいる。なお、作業者情報取得部２１、人体モデル演算部２２、動作演算部２４、作業動作モデル演算部２５、作業判断部２７およびロボット制御部２８は、ＣＰＵ１１がプログラム１２ａを実行することにより実現される。また、人体モデル記録部２３および作業動作モデル記録部２６は、それぞれ、ＲＯＭ１２の記憶領域の一部によって構成されている。
　また、作業者情報取得部２１、人体モデル演算部２２、人体モデル記録部２３、動作演算部２４、作業動作モデル演算部２５、作業動作モデル記録部２６および作業判断部２７により、作業者を監視する監視部４０が構成されている。なお、監視部４０は、本発明の「監視装置」の一例である。
　作業者情報取得部２１は、各検出装置２の検出結果が入力されるように構成されている。すなわち、作業者情報取得部２１は、作業者の各部位の加速度データおよび角速度データを経時的に取得している。そして、作業者情報取得部２１は、その加速度データおよび角速度データを用いて位置情報および姿勢情報を算出するように構成されている。つまり、作業者情報取得部２１は、作業者の部位毎についての位置情報および姿勢情報を経時的に取得している。なお、位置情報は、たとえば３次元座標の座標値であり、姿勢情報は、たとえば各座標軸に対する回転角である。また、作業者情報取得部２１は、本発明の「取得部」の一例である。
　人体モデル演算部２２は、作業者情報取得部２１により取得した位置情報および姿勢情報に基づいて、作業者の人体モデルを演算するために設けられている。この人体モデル演算部２２は、作業者の各部位の位置情報および姿勢情報の経時変化から、各部位の寸法を算出することにより人体モデルを作成するようになっている。なお、人体モデル演算部２２による人体モデルの演算時に、作業者に対して所定の動作を行うように促すようにしてもよい。
　人体モデル記録部２３には、作業者の人体モデルが記録されている。この人体モデル記録部２３には、人体モデル演算部２２の演算結果である人体モデルが記録されていてもよいし、ツール装置６０を用いて作業者によって入力された人体モデルが記録されていてもよい。すなわち、第１実施形態では、人体モデル記録部２３に対する人体モデルの記録方法が２つあり、いずれの方法で記録されていてもよい。
　動作演算部２４は、人体モデル記録部２３に記録された人体モデルに対して各部位の位置情報および姿勢情報を入力することにより作業者の各部位の動作情報を演算するように構成されている。すなわち、作業者の各部位の位置および姿勢の経時変化から各部位の動作を演算するようになっている。
　作業動作モデル演算部２５は、動作演算部２４の演算結果に基づいて、動作モデルを演算するために設けられている。この作業動作モデル演算部２５は、作業者が作業を適切に行っているときの各部位の動作から、動作モデルを作成するようになっている。このため、作業動作モデル演算部２５による動作モデルの演算時には、基準となる適切な作業を作業者に行わせる必要がある。
　作業動作モデル記録部２６には、作業者が作業を適切に行った場合の動作モデルが記録されている。この作業動作モデル記録部２６には、作業動作モデル演算部２５の演算結果である動作モデルが記録されていてもよいし、ツール装置６０を用いて作業者によって入力された動作モデルが記録されていてもよい。すなわち、第１実施形態では、作業動作モデル記録部２６に対する動作モデルの記録方法が２つあり、いずれの方法で記録されていてもよい。
　作業判断部２７は、動作演算部２４による演算結果（動作情報）と動作モデルとに基づいて、作業者の動作が適切であるか否かを判断するために設けられている。すなわち、作業者の各部位の動作が、予め設定された動作内容である動作モデルに沿ったものであるか否かが判断される。たとえば、作業判断部２７は、動作モデルを基準として演算結果が予め設定された範囲内である場合に、動作が適切であると判断するように構成されている。なお、作業判断部２７は、本発明の「判断部」の一例である。
　ロボット制御部２８は、ロボット５０に対して動作指示を出力するために設けられている。このロボット制御部２８は、作業判断部２７により作業者の動作が適切ではないと判断された場合に、ロボット５０に作業を補完させるように構成されている。ロボット制御部２８により制御されるロボット５０は、作業者によって行われる作業を行うことが可能に構成されており、必要に応じて代理して行うようになっている。なお、ロボット制御部２８は、本発明の「制御部」の一例である。
　－制御システムの動作－
　次に、図３を参照して、第１実施形態の制御システム１００の動作について説明する。この動作には、作業者を監視する監視方法が含まれている。以下では、作業が開始されてから終了されるまでの間に、作業者が所定の作業を繰り返し行う場合について説明する。また、所定の作業は、複数の作業単位によって構成されている。
　なお、以下の各ステップはＣＰＵ１１（図１参照）がプログラム１２ａ（図１参照）を実行することにより行われる。すなわち、プログラム１２ａは、以下の各ステップを制御装置１（図１参照）に実行させるためのものであり、制御装置１が読み取り可能な記録媒体であるＲＯＭ１２（図１参照）に格納されている。
　また、人体モデル記録部２３（図２参照）には作業者の人体モデルが予め記録されている。この人体モデルは、人体モデル演算部２２（図２参照）により記録されていてもよいし、ツール装置６０（図２参照）を用いて記録されていてもよい。また、作業動作モデル記録部２６（図２参照）には、作業者が所定の作業を適切に行った場合の動作モデルが予め記録されている。この動作モデルは、作業動作モデル演算部２５（図２参照）により記録されていてもよいし、ツール装置６０を用いて記録されていてもよい。そして、作業者の各部位には検出装置２（図２参照）が装着されている。
　まず、図３のステップＳ１において、作業者が作業を開始したか否かが判断される。たとえば、作業者が作業開始ボタン（図示省略）を操作した場合に、作業が開始されたと判断される。そして、作業が開始されたと判断された場合には、ステップＳ２に移る。その一方、作業が開始されていないと判断された場合には、ステップＳ１が繰り返し行われる。すなわち、作業が開始されるまで制御装置１が待機する。
　次に、ステップＳ２において、作業者情報取得部２１（図２参照）により、作業者の部位毎についての位置情報および姿勢情報が取得される。具体的には、各検出装置２から入力される加速度データおよび角速度データに基づいて、各部位の位置情報および姿勢情報が算出される。
　次に、ステップＳ３において、動作演算部２４（図２参照）により、作業者の各部位の動作が演算される。具体的には、人体モデル記録部２３に記録された人体モデルに対して各部位の位置情報および姿勢情報が入力されることにより、作業者の各部位の動作情報が演算される。
　次に、ステップＳ４において、所定の時間が経過したか否かが判断される。この所定の時間は、所定の作業内における現在の作業単位に割り当てられた作業時間であり、動作モデルに含まれる情報である。そして、所定の時間が経過したと判断された場合には、ステップＳ５に移る。その一方、所定の時間が経過していないと判断された場合には、ステップＳ２に戻る。
　次に、ステップＳ５において、作業判断部２７（図２参照）により、動作演算部２４の演算結果と、作業動作モデル記録部２６に記録された動作モデルとに基づいて、作業者の各部位の動作が適切であるか否かが判断される。すなわち、作業判断部２７は、所定の作業を構成する作業単位毎に適切に行われたか否かを判断するようになっている。たとえば、動作モデルを基準として演算結果が予め設定された範囲内である場合に、動作が適切であると判断される。そして、動作が適切であると判断された場合には、ステップＳ７に移る。その一方、動作が適切ではないと判断された場合には、ステップＳ６に移る。
　そして、ステップＳ６では、ロボット制御部２８（図２参照）により、作業を補完するようにロボット５０（図２参照）を動作させる。たとえば、作業者が所定の作業内におけるある作業単位を行うことを忘れていたことにより、ステップＳ５で動作が適切ではないと判断された場合には、その作業単位をロボット５０に行わせるようになっている。すなわち、所定の作業内における作業者が行わなかった作業を、ロボット５０が引き継いで一時的に行うようになっている。
　次に、ステップＳ７において、作業者が作業を終了したか否かが判断される。たとえば、作業者が作業終了ボタン（図示省略）を操作した場合に、作業が終了されたと判断される。そして、作業が終了されたと判断された場合には、エンドに移る。その一方、作業が終了されていないと判断された場合には、ステップＳ２に戻る。
　－効果－
　第１実施形態では、上記のように、作業者の各部位の位置情報および姿勢情報とその作業者の人体モデルとに基づいて、作業者の各部位の動作情報を演算する動作演算部２４と、その演算結果と動作モデルとに基づいて、作業者の動作が適切であるか否かを判断する作業判断部２７とが設けられている。このように構成することによって、人体モデルに基づいて作業者の動作を演算することにより、作業者の動作を精度よく検出することができるので、作業者が作業を適切に行っているか否かを判断する際の精度を向上させることができる。
　また、第１実施形態では、作業者の動作が適切ではない場合に、ロボット５０が作業を補完するようにロボット５０を動作させるロボット制御部２８が設けられている。このように構成することによって、たとえば、作業者が所定の作業内におけるある作業単位を行うことを忘れていた場合に、ロボット５０がその作業単位を行うことにより、所定の作業を適切に行うことができるとともに、作業効率の低下を抑制することができる。すなわち、作業者のミスをロボット５０によって補うことができる。具体例としては、所定の作業がねじを３回転させる作業であり、作業単位がねじを１回転させる作業である場合において、作業者がねじを２回転しかさせなかった場合には、ロボット５０がねじを残りの１回転させるようになっている。
　（第２実施形態）
　次に、図４および図５を参照して、本発明の第２実施形態による制御システム１００ａの構成について説明する。
　制御システム１００ａは、図４に示すように、ディスプレイ７０を制御する制御装置１ａと、作業者に装着される検出装置２とを備えている。この制御システム１００ａは、たとえば、工場の生産ラインで作業者が作業を適切に行っているか否かを判断し、作業者が作業を適切に行っていない場合に、ディスプレイ７０を用いて適切な作業内容を作業者に報知するように構成されている。なお、ディスプレイ７０は、本発明の「制御対象」の一例である。
　制御装置１ａは、ＣＰＵ１１と、ＲＯＭ１２と、ＲＡＭ１３と、入出力部１４とを含んでいる。入出力部１４には、複数の検出装置２、ディスプレイ７０、および、制御装置１ａの設定変更などを行うためのツール装置６０などが接続されている。
　また、制御装置１ａは、図５に示すように、作業者情報取得部２１と、人体モデル演算部２２と、人体モデル記録部２３と、動作演算部２４と、作業動作モデル演算部２５と、作業動作モデル記録部２６と、作業判断部２７と、表示制御部２９とを含んでいる。なお、作業者情報取得部２１、人体モデル演算部２２、動作演算部２４、作業動作モデル演算部２５、作業判断部２７および表示制御部２９は、ＣＰＵ１１がプログラム１２ｂ（図１参照）を実行することにより実現される。
　表示制御部２９は、ディスプレイ７０に対して表示制御を行うために設けられている。この表示制御部２９は、作業判断部２７により作業者の動作が適切ではないと判断された場合に、ディスプレイ７０に適切な作業内容を表示させるように構成されている。なお、表示制御部２９は、本発明の「制御部」の一例である。
　なお、制御装置１ａのその他の構成は、上記した制御装置１と同様である。
　－制御システムの動作－
　次に、図６を参照して、第２実施形態の制御システム１００ａの動作について説明する。なお、ステップＳ１～Ｓ５およびＳ７は、第１実施形態と同様であるため、以下では、ステップＳ６ａについてのみ説明する。
　ステップＳ６ａでは、表示制御部２９（図２参照）により、適切な作業内容がディスプレイ７０（図２参照）に表示される。たとえば、作業者が所定の作業内におけるある作業単位を行うことを忘れていたことにより、ステップＳ５で動作が適切ではないと判断された場合には、その作業単位の作業内容をディスプレイ７０に表示させるようになっている。
　－効果－
　第２実施形態では、上記のように、作業者の動作が適切ではない場合に、ディスプレイ７０に適切な作業内容を表示させる表示制御部２９が設けられている。このように構成することによって、たとえば、作業者が所定の作業内におけるある作業単位を行うことを忘れていた場合に、その作業単位の作業内容をディスプレイ７０に表示させることにより、その作業単位を行うように作業者に促すことができる。
　なお、第２実施形態のその他の効果は、第１実施形態と同様である。
　（他の実施形態）
　なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
　たとえば、第１実施形態では、ロボット５０がロボットアームである例を示したが、これに限らず、制御対象が部品を搬送する搬送装置などであってもよい。すなわち、制御対象はたとえば産業機械である。
　また、第１実施形態では、複数の検出装置２により作業者の全身の動作を検出する例を示したが、これに限らず、作業者の局部（たとえば、上半身）の動作のみを検出するようにしてもよい。
　また、第１実施形態では、動作モデルが、作業者が作業を行う際における全身の動作に関する情報を含む例を示したが、これに限らず、動作モデルが、作業者が作業を行う際における局部（たとえば、胴体および頭部）の動作に関する情報を含んでいてもよい。この場合には、作業判断部が、胴体および頭部の動作に関する情報と動作情報とに基づいて、作業者の動作が適切であるか否かを判断するように構成されていてもよい。
　また、第１実施形態において、動作モデルが、作業者が作業を行う際の各部位の位置関係に関する情報を含んでいてもよい。この場合には、作業判断部が、各部位の位置関係に関する情報と動作情報とに基づいて、作業者の動作が適切であるか否かを判断するように構成されていてもよい。ここで、各部位の位置関係の一例としては、胴体および頭部の位置関係を挙げることができる。すなわち、動作モデルが、作業者が作業を行う際における胴体および頭部の位置関係に関する情報を含み、作業判断部が、胴体および頭部の位置関係に関する情報と動作情報とに基づいて、作業者の動作が適切であるか否かを判断するように構成されていてもよい。つまり、動作情報から得られる胴体および頭部の位置関係が、予め設定された位置関係である動作モデルに沿ったものであるか否かを判断するようにしてもよい。
　また、第１実施形態では、ＣＰＵ１１がプログラム１２ａを実行することにより、作業者情報取得部２１、人体モデル演算部２２、動作演算部２４、作業動作モデル演算部２５、作業判断部２７およびロボット制御部２８が実現される例を示したが、これに限らず、作業者情報取得部、人体モデル演算部、動作演算部、動作モデル演算部、作業判断部およびロボット制御部がそれぞれハードウェアで構成されていてもよい。
　また、第１実施形態では、人体モデル記録部２３および作業動作モデル記録部２６がＲＯＭ１２の記憶領域の一部である例を示したが、これに限らず、人体モデル記録部および動作モデル記録部がそれぞれ別個のハードウェアで構成されていてもよい。
　また、第１実施形態では、加速度データおよび角速度データに基づいて、位置情報および姿勢情報を算出する例を示したが、これに限らず、速度データ、角加速度データ、圧力データおよび磁気データなどに基づいて、位置情報および姿勢情報を算出するようにしてもよい。すなわち、検出装置２が加速度データおよび角速度データを検出する例を示したが、これに限らず、検出装置は、加速度データ、角速度データ、速度データ、角加速度データ、圧力データおよび磁気データのうちの少なくとも１つを検出するように構成されていればよい。
　また、第１実施形態では、作業者情報取得部２１が、加速度データおよび角速度データを取得し、その加速度データおよび角速度データを用いて位置情報および姿勢情報を算出する例を示したが、これに限らず、作業者情報取得部が、加速度データ、角速度データ、速度データ、角加速度データ、圧力データおよび磁気データのうちの少なくとも１つを取得し、その取得したデータを用いて位置情報および姿勢情報の少なくともいずれか一方を算出するようにすればよい。
　また、第１実施形態では、人体モデル演算部２２が位置情報および姿勢情報に基づいて作業者の人体モデルを演算する例を示したが、これに限らず、人体モデル演算部が位置情報または姿勢情報に基づいて作業者の人体モデルを演算するようにしてもよい。
　また、第１実施形態では、制御装置１に人体モデル演算部２２が設けられるとともに、ツール装置６０から人体モデルを入力可能に構成する例を示したが、これに限らず、人体モデル演算部２２が設けられていれば、ツール装置６０から人体モデルを入力できないようにしてもよいし、ツール装置６０から人体モデルを入力可能であれば、人体モデル演算部２２が設けられていなくてもよい。
　また、第１実施形態では、人体モデル記録部２３が設けられる例を示したが、これに限らず、作業者の人体モデルを外部から入手可能であれば、人体モデル記録部が設けられていなくてもよい。
　また、第１実施形態では、動作演算部２４が、位置情報および姿勢情報と人体モデルとから動作情報を演算する例を示したが、これに限らず、動作演算部が、位置情報または姿勢情報と人体モデルとから動作情報を演算するようにしてもよい。
　また、第１実施形態では、制御装置１に作業動作モデル演算部２５が設けられるとともに、ツール装置６０から動作モデルを入力可能に構成する例を示したが、これに限らず、作業動作モデル演算部２５が設けられていれば、ツール装置６０から動作モデルを入力できないようにしてもよいし、ツール装置６０から動作モデルを入力可能であれば、作業動作モデル演算部２５が設けられていなくてもよい。
　また、第１実施形態では、作業動作モデル記録部２６が設けられる例を示したが、これに限らず、作業者の動作モデルを外部から入手可能であれば、作業動作モデル記録部が設けられていなくてもよい。
　また、第１実施形態では、作業判断部２７が、動作モデルを基準として演算結果が予め設定された範囲内である場合に、作業が適切であると判断する例を示したが、これに限らず、動作モデル自体が所定の範囲を有しており、演算結果がその範囲内である場合に、作業が適切であると判断するようにしてもよい。
　また、第１実施形態では、作業開始ボタンが操作された場合に、作業が開始されたと判断する例を示したが、これに限らず、作業者が所定の作業領域に進入した場合に、作業が開始されたと判断するようにしてもよい。同様に、作業終了ボタンが操作された場合に、作業が終了されたと判断する例を示したが、これに限らず、作業者が所定の作業領域から退出した場合に、作業が終了されたと判断するようにしてもよい。
　また、第１実施形態では、動作が適切ではないと判断される場合の一例として、作業者が作業を忘れる例を示したが、これに限らず、動作が適切ではないと判断される場合として、作業者がロボットなどに衝突することが挙げられる。この場合には、ロボットを退避させたり、警報を発生させるようにしてもよい。
　また、第１実施形態では、所定の作業を構成する作業単位毎に作業が適切に行われたか否かを判断する例を示したが、これに限らず、動作が演算される毎にその動作が適切であるか否かを連続的に判断するようにしてもよい。すなわち、第１実施形態のフローチャートは、一例であってその手順に限定されるものではない。
　なお、上記した第１実施形態の変形例を第２実施形態に適用してもよい。
　また、第２実施形態では、作業者の動作が適切ではない場合に、ディスプレイ７０に適切な作業内容を表示させる例を示したが、これに限らず、作業者の動作が適切ではない場合に、その旨（たとえば、動作が適切ではないことを示す警告メッセージ）をディスプレイに表示させるようにしてもよいし、その旨および適切な作業内容の両方をディスプレイに表示させるようにしてもよい。また、作業者の動作が適切ではない場合に、その旨および適切な作業内容の少なくともいずれか一方をスピーカ（図示省略）により音声で作業者に報知するようにしてもよい。
　本発明は、監視装置、制御装置、制御システム、監視方法およびプログラムに利用可能である。
　１、１ａ　　　　　制御装置（コンピュータ）
　２　　　　　　　　検出装置
　１２ａ、１２ｂ　　プログラム
　２１　　　　　　　作業者情報取得部（取得部）
　２２　　　　　　　人体モデル演算部
　２３　　　　　　　人体モデル記録部
　２４　　　　　　　動作演算部
　２５　　　　　　　作業動作モデル演算部（動作モデル演算部）
　２６　　　　　　　作業動作モデル記録部（動作モデル記録部）
　２７　　　　　　　作業判断部（判断部）
　２８　　　　　　　ロボット制御部（制御部）
　２９　　　　　　　表示制御部（制御部）
　４０　　　　　　　監視部（監視装置）
　５０　　　　　　　ロボット（制御対象）
　７０　　　　　　　ディスプレイ（制御対象）
　１００、１００ａ　制御システム

Claims (16)

  1. 　作業者を監視する監視装置であって、
    　作業者の位置情報および姿勢情報の少なくともいずれか一方を取得する取得部と、
    　前記位置情報および前記姿勢情報の少なくともいずれか一方と、作業者の人体モデルとに基づいて、作業者の各部位の動作情報を演算する動作演算部と、
    　作業者が作業を行う際の動作モデルと前記動作情報とに基づいて、作業者の動作が適切であるか否かを判断する判断部とを備えることを特徴とする監視装置。
  2. 　請求項１に記載の監視装置において、
    　前記取得部は、加速度データ、角速度データ、速度データ、角加速度データ、圧力データおよび磁気データのうちの少なくとも１つを取得し、その取得したデータを用いて前記位置情報および前記姿勢情報の少なくともいずれか一方を算出するように構成されていることを特徴とする監視装置。
  3. 　請求項１または２に記載の監視装置において、
    　前記動作モデルは、作業者が作業を行う際における胴体および頭部の動作に関する情報を含み、
    　前記判断部は、前記胴体および頭部の動作に関する情報と前記動作情報とに基づいて、作業者の動作が適切であるか否かを判断するように構成されていることを特徴とする監視装置。
  4. 　請求項１～３のいずれか１つに記載の監視装置において、
    　前記動作モデルは、作業者が作業を行う際の各部位の位置関係に関する情報を含み、
    　前記判断部は、前記各部位の位置関係に関する情報と前記動作情報とに基づいて、作業者の動作が適切であるか否かを判断するように構成されていることを特徴とする監視装置。
  5. 　請求項４に記載の監視装置において、
    　前記各部位の位置関係に関する情報は、胴体および頭部の位置関係に関する情報を含み、
    　前記判断部は、前記胴体および頭部の位置関係に関する情報と前記動作情報とに基づいて、作業者の動作が適切であるか否かを判断するように構成されていることを特徴とする監視装置。
  6. 　請求項１～５のいずれか１つに記載の監視装置において、
    　前記人体モデルが記録された人体モデル記録部を備えることを特徴とする監視装置。
  7. 　請求項１～６のいずれか１つに記載の監視装置において、
    　前記動作モデルが記録された動作モデル記録部を備えることを特徴とする監視装置。
  8. 　請求項１～７のいずれか１つに記載の監視装置において、
    　前記位置情報および前記姿勢情報の少なくともいずれか一方から前記人体モデルを演算する人体モデル演算部を備えることを特徴とする監視装置。
  9. 　請求項１～８のいずれか１つに記載の監視装置において、
    　前記動作情報から前記動作モデルを演算する動作モデル演算部を備えることを特徴とする監視装置。
  10. 　請求項１～９のいずれか１つに記載の監視装置と、
    　制御対象を制御する制御部とを備えることを特徴とする制御装置。
  11. 　請求項１０に記載の制御装置において、
    　前記制御部は、前記監視装置の判断部により作業者の動作が適切ではないと判断された場合に、作業者の作業を前記制御対象に補完させるように構成されていることを特徴とする制御装置。
  12. 　請求項１０に記載の制御装置において、
    　前記制御部は、前記監視装置の判断部により作業者の動作が適切ではないと判断された場合に、前記制御対象を用いてその旨および適切な作業内容の少なくともいずれか一方を作業者に報知するように構成されていることを特徴とする制御装置。
  13. 　請求項１０～１２のいずれか１つに記載の制御装置と、
    　作業者に装着される検出装置とを備えることを特徴とする制御システム。
  14. 　請求項１３に記載の制御システムにおいて、
    　前記検出装置は、加速度データ、角速度データ、速度データ、角加速度データ、圧力データおよび磁気データのうちの少なくとも１つを検出するように構成され、
    　前記監視装置の取得部は、前記検出装置の検出結果を取得し、その取得した検出結果を用いて前記位置情報および前記姿勢情報の少なくともいずれか一方を算出するように構成されていることを特徴とする制御システム。
  15. 　作業者を監視する監視方法であって、
    　作業者の位置情報および姿勢情報の少なくともいずれか一方を取得するステップと、
    　前記位置情報および前記姿勢情報の少なくともいずれか一方と、作業者の人体モデルとに基づいて、作業者の各部位の動作情報を演算するステップと、
    　作業者が作業を行う際の動作モデルと前記動作情報とに基づいて、作業者の動作が適切であるか否かを判断するステップとを備えることを特徴とする監視方法。
  16. 　請求項１５に記載の監視方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
     
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