JP7198730B2 - センサデータ補正システム - Google Patents

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Description

本発明は、センサデータ補正システムに関する。
センシングデータの個体差を補正するシステムとして、例えば、特許文献1には、座標点の差に基づきモーションセンサから出力されるセンシングデータを再計算するシステム・方法・プログラムが開示されている。このシステム・方法・プログラムでは、対象センサとは異なるデータを取得して、そのデータの値に基づいて対象センサデータの値を補正している。
特願2016-99398号公報
特許文献1では、人やセンサの個体差を考慮して、より正確な結果を得るために、モーションセンサから出力される座標の差を用いて、センシングデータの誤差補正を補正している。
しかし、ウェアラブルセンシングでは、素材特性により経時特性変動が大きく、かつ同一製品でも個体差が大きく、装置のセンサと異なり装着者の個体差も大きい。このため、装着者の個人差が分かっていなければ、データの解釈ができないという課題があり、必ずしも精度よくセンサデータを補正することができなかった。
本発明の一側面は、精度よくセンサデータを補正することが可能なセンサデータ補正システムを提供することを目的とする。
本発明の一態様にかかるセンサデータ補正システムは、ウェアラブルセンサの標準動作を行うための標準動作機構部と、前記標準動作機構部が装着された第1のウェアラブルセンサが検知した第1のセンサデータと、前記標準動作機構部が装着された第2のウェアラブルセンサが検知した第2のセンサデータとの関係を算出する判定部と、前記判定部が算出した前記関係に基づいて、前記第1のセンサデータまたは前記第2のセンサデータを補正する補正部と、を備えることを特徴とするセンサデータ補正システムとして構成される。
また、本発明の一態様にかかるセンサデータ補正システムは、ウェアラブルセンサの標準動作を行うための標準動作機構部と、前記標準動作機構部が装着された前記ウェアラブルセンサが検知した標準センサデータと、作業者が装着した前記ウェアラブルセンサが検知したセンサデータとの関係を算出する判定部と、前記判定部が算出した前記関係に基づいて、前記センサデータまたは前記標準センサデータを補正する補正部と、を備えることを特徴とするセンサデータ補正システムとして構成される。
また、本発明の一態様にかかるセンサデータ補正システムは、受けた圧力を検知するロードセルと、作業者が装着したウェアラブルセンサが検知した第1のセンサデータと、前記ロードセルが前記ウェアラブルセンサから圧力を検知した第2のセンサデータとの関係を算出する判定部と、前記判定部が算出した前記関係に基づいて、前記第1のセンサデータまたは前記第2のセンサデータを補正する補正部と、を備えることを特徴とするセンサデータ補正システムとして構成される。
本発明の一態様によれば、精度よくセンサデータを補正することができる。
ウェアラブルセンサのセンシングデータの個体差を補正する論理的構成の一例 ウェアラブルセンサの個体差を補正するための方式の一例 ウェアラブルセンサを装着する各人の個人差を補正するための方式の一例 ウェアラブルセンサの経時変化を補正するための方式の一例 ウェアラブルセンサの個体差に対し動作判定における閾値を調整する方式の一例 ウェアラブルセンサの外に記録部、比較部、補正部、補正センサデータ記録部を存する構成の一例 ウェアラブルセンサの中に信号処理部、比較部、補正部、補正センサデータ記録部を存する構成の一例 ウェアラブルセンサ個体差を補正するフローチャートの一例 人の個人特性を補正するフローチャートの一例 経時劣化を補正するフローチャートの一例 判定閾値を調整するフローチャートの一例 ウェアラブルセンサの外に記録部、比較部、補正部、補正センサデータ記録部、GUIを存する構成の一例 ウェアラブルセンサとゲートウェイとサーバが同一の工場や建屋内に存する構成の一例 ウェアラブルセンサとゲートウェイとサーバが同一の工場や建屋内になく、サーバがいわゆるクラウドとなっている場合の構成の一例 補正に用いた変換値や閾値を追加・削除・変更したり、補正前後のセンサデータをグラフ表示したり、センサが補正不可となった場合にアラートを表示したりすることができるGUIの一例
本発明の実施の形態を、図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。本発明の思想ないし趣旨から逸脱しない範囲で、その具体的構成を変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。
以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、重複する説明は省略することがある。
本明細書等における「第1」、「第2」、「第3」などの表記は、構成要素を識別するために付するものであり、必ずしも、数または順序を限定するものではない。また、構成要素の識別のための番号は文脈毎に用いられ、一つの文脈で用いた番号が、他の文脈で必ずしも同一の構成を示すとは限らない。また、ある番号で識別された構成要素が、他の番号で識別された構成要素の機能を兼ねることを妨げるものではない。
図面等において示す各構成の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面等に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。
(実施例)
図1に、本実施例のウェアラブルセンサのセンシングデータの個体差を補正する構成例を示す。図1に示すように、センサデータ補正システム1000は、ウェアラブルセンサ102と、ウェアラブルセンサ104と、記録部105と、比較部106と、補正部107と、補正センサデータ記憶部108と、記憶部109とを有して構成される。図1では、ウェアラブルセンサ102に標準動作機構101が装着され、ウェアラブルセンサ104に標準動作機構103が装着されている。また、図1では、記録部105、比較部106、補正部107、補正センサデータ記憶部108、記憶部109は、ウェアラブルセンサ102(あるいはウェアラブルセンサ104)を備えたグローブ等のウェアラブルデバイスの内部に設けられている。
標準動作機構101は、ウェアラブルセンサを装着することが可能な機器や装置である。標準動作機構101は、常に一定の力加減・向き・速度による標準動作を行うことができる。標準動作機構101は、ウェアラブルセンサ102が装着された状態で標準動作を行う。ウェアラブルセンサ102は、標準動作が行われると、当該標準動作により検知したセンサデータを記録部105に送信し、記憶する。
標準動作機構103は、標準動作機構101と同様の機器や装置である。当該機構の動作については標準動作機構101と同様であるため、ここではその説明を省略する。なお、図1では、標準動作機構101および標準動作機構103は物理的に別のものとして記載しているが、物理的に1つの装置や機器であってもよい。
記録部105は、ウェアラブルセンサ102およびウェアラブルセンサ104から受信したセンサデータを、それぞれ記憶部109に記録し、記録したこれらのセンサデータを比較部106に出力する。比較部106は、記録部106から受け取ったセンサデータを比較し、両者の差分を示すデータを補正部107に出力する。ウェアラブルセンサ102およびウェアラブルセンサ104の動作は常に一定であるので、ウェアラブルセンサ102およびウェアラブルセンサ104によって検知されたセンサデータの差を算出することにより、ウェアラブルセンサ102およびウェアラブルセンサ104の個体差特性を抽出することができる。個体差特性は、それぞれのウェアラブルセンサで検知されたセンサデータから得られる、個々のウェアラブルセンサの特性である個体特性の差を表す情報であるといえる。
補正部107は、比較部106で抽出されたウェアラブルセンサ102およびウェアラブルセンサ104の個体差特性に基づき、記録部105が記憶部109に記録したウェアラブルセンサ102およびウェアラブルセンサ104の動作データを補正する。補正部107は、補正したデータを、補正センサデータ記憶部108に記録する。図1では、補正センサデータ記憶部108と記憶部109とが異なる記憶媒体あるいは記憶装置として示しているが、これらを1つの記憶部として構成してもよい。
図2に、ウェアラブルセンサの個体差を補正するための方式の一例を示す。図2では、図1に示した標準動作機構101にウェアラブルセンサ102を装着させた場合を例示している。ウェアラブルセンサ102は、補正の基準となる標準ウェアラブルセンサである。図1に示した標準動作機構101に装着された他のウェアラブルセンサ104により取得されるセンサデータの値は、ウェアラブルセンサ102より取得されるセンサデータの値に基づいて補正される。
標準動作機構101にウェアラブルセンサ102を装着させた後、標準動作機構101は機器201に対して標準動作を行う。ウェアラブルセンサ102は、その時のセンサデータを、標準グローブ標準作業データ211として記録部105に送信し、記録部105は記憶部109に標準グローブ標準作業データ211を記録する。
標準グローブ標準作業データ211は、例えば、圧力センサデータ等のウェアラブルセンサ102が検知可能なデータが含まれる。圧力センサデータとしては、例えば、親指で検知された圧力データ202や人差し指で検知された圧力データ203などがある。もちろん、中指、薬指、小指で検知された圧力データが含まれてもよい。圧力データ202、圧力データ203は、その時間変化をグラフとして表記することができる。これらのグラフは、記録部105が生成し、当該グラフデータを記憶部109に記録する。
本システムでは、対象となる動作が行われた時間帯を特定するため、動作音を活用する。標準動作機構101にウェアラブルセンサ102を装着させ、機器201に対して標準動作を行う。このとき発生した動作音をウェアラブルセンサ102が検知し、記録部105が、動作音が検知された前後の時間帯を対象作業区間として抽出する。記録部105は、対象作業区間の開始と終了を、圧力グラフが上昇開始する時刻を開始時刻t1、圧力グラフが下降終了する時刻を終了時刻t2、として定義する。記録部105は、開始時刻t1~終了時刻t2の時間範囲において、人差し指で検知された圧力データ203の最大値と最小値の差a、および、親指で検知された圧力データ202の最大値と最小値の差bの値を求める。
同様にして、標準動作機構101にウェアラブルセンサ104を装着させた後、標準動作機構101は機器201に対して標準動作を行う。ウェアラブルセンサ104は、その時のセンサデータを、作業データ221として記録部105に送信し、記録部105は記憶部109に作業データ221を記録する。
作業データ221は、例えば、圧力センサデータ等のウェアラブルセンサ102が検知可能なデータが含まれる。圧力センサデータとしては、例えば、親指で検知された圧力データ204と人差し指で検知された圧力データ205などがある。もちろん、中指、薬指、小指で検知された圧力データが含まれてもよい。圧力データ204、圧力データ205は、その時間変化をグラフとして表記することができる。これらのグラフは、記録部105が生成し、当該グラフデータを記憶部109に記録する。
標準グローブ標準作業データ211の場合と同様に、記録部105は、対象作業区間の開始と終了を、圧力グラフが上昇開始する時刻を開始時刻t1’、圧力グラフが下降終了する時刻を終了時刻t2’、として定義する。記録部105は、開始時刻t1’~終了時刻t2’の時間範囲において、人差し指で検知された圧力データ205の最大値と最小値の差a’、および、親指で検知された圧力データ204の最大値と最小値の差b’の値を求める。
これより、比較部106は、a/a’、b/b’という、標準グローブ標準作業データ211の最大値と最小値の差と、作業データ221の最大値と最小値の差との比を求めることができる。補正部107は、比較部106が算出した比を用いて、例えば、作業データ221として取得された人差し指の圧力データ205をa/a’倍する。また、補正部107は、親指の圧力データ204をb/b’倍する。これにより、作業データ221の値を標準作業データに近い値として補正できる。
このように、判定部である比較部106が、標準動作機構101が装着された第1のウェアラブルセンサの作業区間におけるセンサデータである第1のセンサデータを用いて第1のウェアラブルセンサの特性を算出し、上記作業区間に対応する区間における第2のウェアラブルセンサの作業区間における第2のセンサデータを用いて第2のウェアラブルセンサの特性を算出し、補正部107が、上記判定部が、上記第1のウェアラブルセンサであるウェアラブルセンサ102の特性と上記第2のウェアラブルセンサであるウェアラブルセンサ104の特性とにより算出した上記関係に基づいて補正を行う。なお、ここに記載した補正方法は一例であり、他に一般的な統計値を用いて補正することも当然可能である。
以上により、標準ウェアラブルセンサを基準にウェアラブルセンサの個体特性を補正することができる。すなわち、判定部である比較部106が、ウェアラブルセンサの標準動作を行うための標準動作機構101と、標準動作機構101が装着された第1のウェアラブルセンサであるウェアラブルセンサ102が検知した第1のセンサデータと、標準動作機構101が装着された第2のウェアラブルセンサであるウェアラブルセンサ104が検知した第2のセンサデータとの関係を算出し、補正部107が、当該判定部が算出した上記関係に基づいて、上記第1のセンサデータを補正するので、ウェアラブルセンサの個体特性を精度よく補正することができる。なお、本例では、上記関係を用いて上記第1のセンサデータを補正しているが、上記関係を用いて上記第2のセンサデータを補正してもよい。
図3に、ウェアラブルセンサを装着する各人の個人差を補正するための方式の一例を示す。図3では、図1に示した標準動作機構101にウェアラブルセンサ102を装着させた場合を例示している。作業者341が装着するウェアラブルセンサ102は、標準動作機構101に装着されるウェアラブルセンサ102と同じセンサである。
標準動作機構101にウェアラブルセンサ102を装着させた後、標準動作機構101は機器301に対して標準動作を行う。ウェアラブルセンサ102は、その時のセンサデータを、標準作業データとして記録部105に送信し、記録部105は記憶部109に標準グローブ標準作業データ311を記録する。
標準グローブ標準作業データ311は、例えば、圧力センサデータ等のウェアラブルセンサ102が検知可能なデータが含まれる。圧力センサデータとしては、例えば、親指で検知された圧力データ302と人差し指で検知された圧力データ303などがある。もちろん、中指、薬指、小指で検知された圧力データが含まれてもよい。圧力データ320、圧力データ303は、その時間変化をグラフとして表記することができる。これらのグラフは、記録部105が生成し、当該グラフデータを記憶部109に記録する。
本システムでは、対象となる動作が行われた時間帯を特定するため、動作音を活用する。標準動作機構101にウェアラブルセンサ102を装着させ、機器301に対して標準動作を行う。このとき発生した動作音をウェアラブルセンサ102が検知し、記録部105が、動作音が検知された前後の時間帯を対象作業区間として抽出する。記録部105は、対象作業区間の開始と終了を、圧力グラフが上昇開始する時刻を開始時刻t1、圧力グラフが下降終了する時刻を終了時刻t2、として定義する。記録部105は、開始時刻t1~終了時刻t2の時間範囲において、人差し指で検知された圧力データ303の最大値と最小値の差a、および、親指で検知された圧力データ302の最大値と最小値の差bの値を求める。
同様にして、作業者341に、標準動作機構101に装着されたセンサと同じウェアラブルセンサ102を装着させた後、作業者341は機器301に対して標準動作を行う。ウェアラブルセンサ102は、その時のセンサデータを、作業データ331として記録部105に送信し、記録部105は記憶部109に作業データ331を記録する。
作業データ331は、例えば、圧力センサデータ等のウェアラブルセンサ102が検知可能なデータが含まれる。圧力センサデータとしては、例えば、親指で検知された圧力データ304と人差し指で検知された圧力データ305などがある。もちろん、中指、薬指、小指で検知された圧力データが含まれてもよい。圧力データ304、圧力データ305は、その時間変化をグラフとして表記することができる。これらのグラフは、記録部105が生成し、当該グラフデータを記憶部109に記録する。
標準グローブ標準作業データ311の場合と同様に、記録部105は、対象作業区間の開始と終了を、圧力グラフが上昇開始する時刻を開始時刻t1’、圧力グラフが下降終了する時刻を終了時刻t2’、として定義する。記録部105は、開始時刻t1’~終了時刻t2’の時間範囲において、人差し指で検知された圧力データ305の最大値と最小値の差a’、および、親指で検知された圧力データ304の最大値と最小値の差b’の値を求める。
これより、比較部106は、図2について説明したときと同様、a/a’、b/b’という、標準グローブ標準作業データ311の最大値と最小値の差と、作業データ331の最大値と最小値の差との比を求めることができる。補正部107は、比較部106が算出した比を用いて、例えば、作業データ331として取得された人差し指の圧力データ305をa/a’倍する。また、補正部107は、親指の圧力データをb/b’倍する。これにより、作業データ331の値を標準作業データに近い値として補正できる。
このように、判定部である比較部106は、ウェアラブルセンサ102の作業区間におけるセンサデータを用いて作業者の特性を算出し、上記作業区間に対応する区間における標準センサデータを用いて標準動作機構101の特性を算出し、補正部107が、上記判定部が、ウェアラブルセンサ102を装着した作業者の特性とウェアラブルセンサ102を装着した標準動作機構101の特性とにより算出した上記関係に基づいて補正を行う。なお、ここに記載した補正方法は一例であり、他に一般的な統計値を用いて補正することも当然可能である。
以上により、標準動作機構101を基準に作業者341の個人特性を補正することができる。個人特性とは、手の大きさや指の長さなど個人の手の肉体的特徴や、指の曲げ方、握り方の癖など個人の手の動作的特徴である。これら、個人特性のデータ上への反映を、補正することができる。すなわち、判定部である比較部106が、ウェアラブルセンサの標準動作を行うための標準動作機構101が装着されたウェアラブルセンサ102が検知した標準センサデータと、作業者が装着したウェアラブルセンサ102が検知したセンサデータとの関係を算出し、補正部107が、当該判定部が算出した上記関係に基づいて、センサデータを補正するので、作業者の個人特性を精度よく補正することができる。なお、本例では、上記関係を用いて上記センサデータを補正しているが、上記関係を用いて上記標準センサデータを補正してもよい。
図4に、経時変化したウェアラブルセンサのセンサデータを補正するための方式の一例を示す。作業者441にウェアラブルセンサ102を装着させ、ロードセル401を握る。ロードセル401は、自身にかけられた圧力を検知し、その値を出力する。
作業者441は、ロードセル401に対して標準動作を行う。ウェアラブルセンサ102は、その時のセンサデータを、作業データ431として記録部105に送信し、記録部105は記憶部109に作業データ431を記録する。また、ロードセル401は、検知した圧力データをロードセル作業データ411として記録部105に送信し、記録部105は記憶部109にロードセル作業データ411を記録する。
ロードセル作業データ411は、例えば、圧力センサデータ等のウェアラブルセンサ102が検知可能なデータが含まれる。圧力センサデータとしては、例えば、親指で検知された圧力データ401と人差し指で検知された圧力データ403などがある。もちろん、中指、薬指、小指で検知された圧力データが含まれてもよい。圧力データ403、圧力データ401は、その時間変化をグラフとして表記することができる。これらのグラフは、記録部105が生成し、当該グラフデータを記憶部109に記録する。
本システムでは、対象となる動作が行われた時間帯を特定するため、動作音を活用する。作業者441がウェアラブルセンサ102を装着し、ロードセル401に対して動作を行う。このとき発生した動作音をウェアラブルセンサ102が検知し、記録部105が、動作音が検知された前後の時間帯を対象作業区間として抽出する。る。記録部105は、対象作業区間の開始と終了を、圧力グラフが上昇開始する時刻を開始時刻t1、圧力グラフが下降終了する時刻を終了時刻t2、として定義する。記録部105は、開始時刻t1~終了時刻t2の時間範囲において、人差し指からの圧力を受けてロードセル401により検知された圧力データ403の最大値と最小値の差a、および、親指からの圧力を受けてロードセル401により検知された圧力データ402の最大値と最小値の差bの値を求める。
同様に、作業データ431は、例えば、圧力センサデータ等のウェアラブルセンサ102が検知可能なデータが含まれる。圧力センサデータとしては、例えば、親指で検知された圧力データ404と人差し指で検知された圧力データ405などがある。もちろん、中指、薬指、小指で検知された圧力データが含まれてもよい。圧力データ404、圧力データ405は、その時間変化をグラフとして表記することができる。これらのグラフは、記録部105が生成し、当該グラフデータを記憶部109に記録する。
ロードセル作業データ411の場合と同様に、記録部105は、対象作業区間の開始と終了を、圧力グラフが上昇開始する時刻を開始時刻t1’、圧力グラフが下降終了する時刻を終了時刻t2’、として定義する。記録部105は、開始時刻t1’~終了時刻t2’の時間範囲において、人差し指で検知された圧力データ405の最大値と最小値の差a’、および、親指で検知された圧力データ404の最大値と最小値の差b’の値を求める。
これより、比較部106は、図2について説明したときと同様、a/a’、b/b’という、ロードセル作業データ411の最大値と最小値の差と、作業データ431の最大値の最小値の差との比を求めることができる。補正部107は、比較部106が算出した比を用いて、例えば、作業データ431として取得された圧力データについて、人差し指の圧力データをa/a’倍する。また、補正部107は、親指の圧力データをb/b’倍する。これにより、作業データ431の値をロードセル作業データに近い値として補正できる。ここに記載した補正方法は一例であり、他に一般的な統計値を用いて補正することも当然可能である。
以上により、ロードセル401を基準に経時劣化したウェアラブルセンサ102の個体特性を補正することができる。すなわち、ロードセル401が、受けた圧力を検知し、判定部である比較部106が、作業者が装着したウェアラブルセンサ102が検知した第1のセンサデータと、ロードセル401がウェアラブルセンサ102から圧力を検知した第2のセンサデータとの関係を算出し、補正部107が、当該判定部が算出した上記関係に基づいて、ウェアラブルセンサ102が検知した第1のセンサデータを補正するので、経時劣化したウェアラブルセンサの個体特性を精度よく補正することができる。なお、本例では、上記関係を用いて上記第1のセンサデータを補正しているが、上記関係を用いて上記第2のセンサデータを補正してもよい。
図5に、ウェアラブルセンサの個体差に対し、データの補正ではなく、動作判定における閾値を調整する方式の一例を示す。図5では、図1に示した標準動作機構101にウェアラブルセンサ102を装着させた場合を例示している。ウェアラブルセンサ102は動作判定における閾値の基準となる標準ウェアラブルセンサである。他のウェアラブルセンサ104により取得されるセンサデータの値は、ウェアラブルセンサ102より取得されるセンサデータの値に基づいて動作判定における閾値が設定される。
標準動作機構101にウェアラブルセンサ102を装着させた後、標準動作機構101は機器501に対して標準動作を行う。ウェアラブルセンサ102は、その時のセンサデータを、標準グローブ標準作業データとして記録部105に送信し、記録部105は記憶部109に標準グローブ標準作業データ511を記録する。
標準グローブ標準作業データ511は、例えば、圧力センサデータ等のウェアラブルセンサ102が検知可能なデータが含まれる。圧力センサデータとしては、例えば、親指で検知された圧力データ502と人差し指で検知された圧力データ503などがある。もちろん、中指、薬指、小指で検知された圧力データが含まれてもよい。圧力データ502、圧力データ503は、その時間変化をグラフとして表記することができる。これらのグラフは、記録部105が生成し、当該グラフデータを記憶部109に記録する。
本システムでは、対象となる動作が行われた時間帯を特定するため、動作音を活用する。標準動作機構101にウェアラブルセンサ102を装着させ、機器501に対して標準動作を行う。このとき発生した動作音をウェアラブルセンサ102が検知し、記録部105が、動作音が検知された前後の時間帯を対象作業区間として抽出する。記録部105は、対象作業区間の開始と終了を、圧力グラフが上昇開始する時刻を開始時刻t1、圧力グラフが下降終了する時刻を終了時刻t2、として定義する。記録部105は、開始時刻t1~終了時刻t2の時間範囲において、人差し指で検知された圧力データ503の最大値と最小値の差a、および、親指で検知された圧力データ502の最大値と最小値の差bの値を求める。
同様にして、標準動作機構101にウェアラブルセンサ104を装着させた後、標準動作機構101は機器501に対して標準動作を行う。ウェアラブルセンサ104は、その時のセンサデータを、作業データ521として記録部105に送信し、記録部105は記憶部109に作業データ331を記録する。
作業データ521は、例えば、圧力センサデータ等のウェアラブルセンサ102が検知可能なデータが含まれる。圧力センサデータとしては、例えば、親指で検知された圧力データ504と人差し指で検知された圧力データ505などがある。もちろん、中指、薬指、小指で検知された圧力データが含まれてもよい。圧力データ503、圧力データ504は、その時間変化をグラフとして表記することができる。これらのグラフは、記録部105が生成し、当該グラフデータを記憶部109に記録する。
標準グローブ標準作業データ511の場合と同様に、記録部105は、対象作業区間の開始と終了を、圧力グラフが上昇開始する時刻を開始時刻t1’、圧力グラフが下降終了する時刻を終了時刻t2’、として定義する。記録部105は、開始時刻t1’~終了時刻t2’の時間範囲において、人差し指で検知された圧力データ505の最大値と最小値の差a’、および、親指で検知された圧力データ504の最大値と最小値の差b’の値を求める。
これより、比較部106は、a/a’、b/b’という、標準グローブ標準作業データ511の最大値と最小値の差と、作業データ521の最大値と最小値の差との比を求めることができる。補正部107は、比較部106が算出した比を用いて、図2で示したように、データの補正ではなく、センサデータの変化に基づく判定の閾値を調整することもできる。
ここで判定閾値について説明する。判定閾値は、その値を超えた場合、ある条件を満たす動作が行われた、と判定するための値である。判定閾値は、センサデータの大きさによって、標準動作機構101が行った動作を判定するための閾値であるといえる。当該閾値は、例えば、記憶部109に記憶される。
補正部107は、標準グローブ標準作業データ511における判定閾値p、判定閾値qに対し、作業データ521における判定閾値p’、判定閾値q’の値を、a/a’、b/b’に基づいて設定する。つまり、補正部107は、判定閾値p’、q’の各値を、判定閾値pとa/a’との積、判定閾値qとb/b’との積、と設定する。このように、補正部107は、標準動作機構101が装着された第1のウェアラブルセンサの特性と標準動作機構101が装着された第2のウェアラブルセンサの特性との差に基づいて、上記第1のウェアラブルセンサまたは上記第2のウェアラブルセンサを用いて所定の動作がされたと判定するための判定閾値を設定する。
このような設定により、データの補正を行うことなく、ウェアラブルセンサ531の取得データについて、ウェアラブルセンサ531の個体特性に基づいて、動作判定の閾値を定めることができる。例えば、ロードセル等の荷重や圧力を検知する機器の使用頻度が、作業者が着用するウェアラブルセンサに比べて少ない場合、年数が経過した場合でも正しい感度で荷重や圧力を検知することができる。一方、ウェアラブルセンサは、作業者により頻繁に着用されるため、年数が経過するにつれて感度が低下する。このため、経過年数にかかわらず同じ判定閾値が設定されている場合には、検知されたセンサデータを用いて正しい判定ができない。したがって、比較部106が、上記のように感度の低下に応じて閾値を再設定することにより、ウェアラブルセンサから得られたセンサデータを用いて、精度よく動作を判定することができる。
図6は、図1に示したセンサデータ補正システム1000において、ウェアラブルセンサを備えたウェアラブルデバイスの外部に、記録部105、比較部106、補正部107、補正センサデータ記憶部108、記憶部109を設けたセンサデータ補正システム1100の構成例を示す図である。図6では、これらの各部が情報処理装置600に設けられている。ウェアラブルセンサ102を備えたウェアラブルデバイスには、例えば、サーバコンピュータのような情報処理装置600とネットワークを介して通信するための送信部601が設けられている。また、情報処理装置600には、ウェアラブルセンサ102とネットワークを介して通信するための受信部602が設けられている。
図6では、標準動作機構101にウェアラブルセンサ102を装着させ、送信部691が、ウェアラブルセンサ602が取得したセンサデータを受信部604に送信する。
受信部602が送信部601からセンサデータを受信すると、記録部105は記憶部109に作業データ331と同様の作業データを記録する。その後、図1の場合と同様の処理が行われる。
図6では、第1のウェアラブルセンサであるウェアラブルセンサ102または第2のウェアラブルセンサであるウェアラブルセンサ104と、標準動作機構101と、標準動作機構101が装着された第1のウェアラブルセンサであるウェアラブルセンサ102が検知した第1のセンサデータまたは標準動作機構101が装着された第2のウェアラブルセンサであるウェアラブルセンサ104が検知した第2のセンサデータを送信するための送信部601とを有したユニットと、上記第1のセンサデータまたは上記第2のセンサデータを受信するための受信部602と、判定部である比較部106と、補正部107とを有した情報処理装置600とにより、センサデータ補正システム1100が構成される。
このように、センサデータ補正システム1100では、ウェアラブルデバイスがセンサデータを情報処理装置に送信し、当該情報処理装置が図1の場合と同様にセンサデータを補正する処理を実行するので、ウェアラブルデバイスを簡素な構成とすることができ、ウェアラブルデバイスの負荷を抑えることができる。
図7は、図1に示したセンサデータ補正システム1000において、ウェアラブルセンサが、記録部105、比較部106、補正部107、補正センサデータ記憶部108、記憶部109を設けたセンサデータ補正システム1200の構成例を示す図である。図7では、これらの各部がウェアラブルセンサ102に設けられている。ウェアラブルセンサ102には、標準動作を行う標準動作機構101から当該標準動作が行われた時の動作(例えば、荷重や圧力)を検知するセンサ701、センサ701が検知した動作をデータ信号に変換する信号処理部702を備えている。
図7では、標準動作機構101に対し、ウェアラブルセンサ102を装着させ、信号処理部702が、センサ701が検知した動作をデータ信号に変換し、記録部105に出力する。信号処理部702からデータ信号を受け取ると、記録部105は記憶部109に作業データ331と同様の作業データを記録する。その後、図1の場合と同様の処理が行われる。
図7では、第1のウェアラブルセンサであるウェアラブルセンサ102または第2のウェアラブルセンサであるウェアラブルセンサ104と、標準動作機構101と、上記第1のウェアラブルセンサまたは上記第2のウェアラブルセンサが検知した動作をデータ信号に変換する信号処理部702と、変換されたデータ信号を用いて、上記第1のウェアラブルセンサであるウェアラブルセンサ102の特性と上記第2のウェアラブルセンサであるウェアラブルセンサ104の特性との関係を算出する判定部である比較部106と、上記判定部が算出した上記関係に基づいて補正を行う補正部107とを有したセンサユニットにより、センサデータ補正システム1200が構成される。
なお、実際の実装を考えた場合、記録部、比較部、補正部、補正センサデータ記録部は、処理性能や記録量を増やすことが容易な上位システムで実装する、すなわち図6の構成の方が実装可能性は高いと考えられる。しかし、上位システムと通信可能な環境下にない場合や、ウェアラブルセンサが高性能である場合には、図7に示した構成を採用することにより、図1の場合と同様にセンサデータを精度よく補正することができる。
図8に、図2で示したウェアラブルセンサ個体差を補正するための処理(個体差補正処理)の処理手順を示すフローチャートの一例を示す。以下では、既に標準グローブ標準作業データ211や、人差し指で検知された圧力データ203の最大値と最小値の差a、および、親指で検知された圧力データ202の最大値と最小値の差bの値は、記憶部109に記憶されているものとする。これらのデータは、以下と同様の処理を行うことにより取得することができる。
個体差補正処理では、標準動作機構101にウェアラブルデバイスであるグローブを装着させ、当該グローブに設けられたウェアラブルセンサ104が作業データ221を取得する(ステップ801)。その後、記録部105は、作業データ221の中から、動作音が検知された前後となる開始時刻t1、終了時刻t2の間の時間帯を対象作業区間として抽出する(ステップ802)。
比較部106は、作業データ221の対象作業区間中における、人差し指で検知された圧力データ205の最大値と最小値の差a’、および、親指で検知された圧力データ204の最大値と最小値の差b’を算出する(ステップ803)。比較部106は、これらの値と、標準グローブ標準作業データ211の対象作業区間中における、人差し指で検知された圧力データ203の最大値と最小値の差a、および、親指で検知された圧力データ202の最大値と最小値の差bの比(a/a’、b/b’)を算出し(ステップ804)、補正部107は、標準グローブ標準作業データ211の値と一致するよう作業データ211の値を補正する(ステップ805)。このように、個体差補正処理を実行することにより、標準ウェアラブルセンサを基準にウェアラブルセンサの個体特性を補正することができる。
図9に、図3で示したウェアラブルセンサを装着する各人の個人差を補正するための処理(個人差補正処理)の処理手順を示すフローチャートの一例を示す。以下では、既に標準作業データ311や、人差し指で検知された圧力データ303の最大値と最小値の差a、および、親指で検知された圧力データ302の最大値と最小値の差bの値は、記憶部109に記憶されているものとする。これらのデータは、以下と同様の処理を行うことにより取得することができる。
個人差補正処理では、作業者341にウェアラブルデバイスであるグローブを装着させ、当該グローブに設けられたウェアラブルセンサ102が作業データ331を取得する(ステップ901)。その後、記録部105、比較部106、補正部197が、図8のステップ802~ステップ805と同様の処理を実行する(ステップ902~ステップ905)このように、個人差補正処理を実行することにより、標準動作機構101を基準に作業者341の個人特性を補正することができる。
図10に、図4で示したウェアラブルセンサの経時変化を補正するための処理(経時変化補正処理)の処理手順を示すフローチャートの一例を示す。以下では、既にロードセル作業データ411や、人差し指で検知された圧力データ403の最大値と最小値の差a、および、親指で検知された圧力データ402の最大値と最小値の差bの値は、記憶部109に記憶されているものとする。これらのデータは、以下と同様の処理を行うことにより取得することができる。
経時変化補正処理では、作業者441がウェアラブルデバイスであるグローブを装着してロードセル401を握って、ウェアラブルセンサ102が作業データ431を記録部105に送信し、記録部105が、作業データ431と、既に記憶部109に記憶されているロードセル作業データ411を取得する(ステップ1001)。その後、比較部106は、ロードセル作業データ411の作業区間中における、人差し指で検知された圧力データ403の最大値と最小値の差a、および、親指で検知された圧力データ402の最大値と最小値の差bと作業データ431の作業区間中における、人差し指で検知された圧力データ405の最大値と最小値の差a’、および、親指で検知された圧力データ404の最大値と最小値の差b’の比(a/a’、b/b’)を算出する(ステップ1002)。補正部107は、ロードセル作業データ411の値と一致するよう作業データ431の値を補正する(ステップ1003)。このように、経時変化補正処理を実行することにより、ロードセル401を基準に経時劣化したウェアラブルセンサ102の個体特性を補正することができる。
図11に、図5で示した判定閾値を調整するための処理(判定閾値調整処理)の処理手順を示すフローチャートの一例を示す。以下では、図8の場合と同様に、既に標準グローブ標準作業データ211や、人差し指で検知された圧力データ203の最大値と最小値の差a、および、親指で検知された圧力データ202の最大値と最小値の差bの値は、記憶部109に記憶されているものとする。これらのデータは、以下と同様の処理を行うことにより取得することができる。
判定閾値調整処理では、ウェアラブルセンサ104、記録部105、比較部106は、図8のステップ801~ステップ804と同様の処理を実行する(S901~S904)。これらのステップの処理は図8と同様であるため、ここではその説明を省略する。
補正部107は、人差し指で検知された圧力データ203の最大値と最小値の差a、および、親指で検知された圧力データ202の最大値と最小値の差bの比(a/a’、b/b’)が算出されると、算出された最大値と最小値の差の比に応じて判定閾値の値を補正する(ステップ1105)。このように、判定閾値調整処理を実行することにより、データの補正を行うことなく、ウェアラブルセンサ531の個体特性に基づいて、動作判定の閾値を定めることができる。
図12は、図6に示したセンサデータ補正システム1100において、情報処理装置600がディスプレイ等の表示装置に情報を表示するGUI(表示制御部)1201を設けた情報処理装置1202を有したセンサデータ補正システム2100の構成例を示す図である。センサデータ補正システム2100が有するGUI1201以外の各部は図6に示した各部同様であるため、ここではこれらの説明を省略し、GUI1201について説明する。
図15は、GUI1210が表示装置に表示する画面の例を示す図である。GUI1201は、記録部105が記録したセンサデータや、比較部106によって比較された比較結果、補正部107によって補正された補正結果、補正センサデータ記憶部108に記憶された補正後データを可視化して表示する。また、GUI1201は、補正に用いた変換値や閾値を、追加・削除・変更可能な形態で表示する。さらに、GUI1201は、ウェアラブルセンサの補正が不可となった場合には、アラートを提示する。
図15では、補正に用いた変換値や閾値を追加・削除・変更したり、補正前後のウェアラブルセンサのセンサデータをグラフ表示したり、ウェアラブルセンサが補正不可となった場合にアラートを表示したりすることができるGUIの実施例の一例を示している。なお、図15では、1つの表示装置に5つのウィンドウが表示される場合を例示しているが、これらが別々の表示装置に表示されてもよい。
第1補正パラメタ1501は、例えば、図2の説明で示した人差し指の圧力データの最大値と最小値の差との比a/a’を示すパラメタである。図15では、当該値の設定欄1502に「1.32」が設定されていることを示している。
第2補正パラメタ1503は、例えば、図2の説明で示した親指の圧力データの最大値と最小値の差との比b/b’を示すパラメタである。図15では、当該値の設定欄1504に「1.45」が設定されていることを示している。
各補正パラメタは、追加ボタン1505を操作することによって増やすことができる。例えば、追加ボタン1505が押下されることによって、GUI1201は、第3補正パラメタの行を新たに表示する。
各補正パラメタは、修正ボタン1506を操作することによって修正することができる。例えば、修正ボタン1506が押下されることによって、GUI1201は、第1補正パラメタ1501の設定欄1502または第2補正パラメタ1503の設定欄1504を入力可能な状態とし、これらの設定値の変更を受け付ける。
さらに、補正パラメタは、削除ボタン1507を操作することによって削除ことができる。例えば、GUI1201は、削除ボタン1507の押下を受け付けることによって、第1補正パラメタ1501または第2補正パラメタ1503を削除する。
第1補正閾値1511は、例えば、図5の説明で示した閾値pである。図15では、当該閾値の設定欄1512に「122.3」が設定されていることを示している。
第2補正閾値1513は、例えば、図5の説明で示した閾値qである。図15では、当該閾値の設定欄1514に「91.7」が設定されていることを示している。
各補正閾値は、追加ボタン1515を操作することによって増やすことができる。例えば、追加ボタン1515が押下されることによって、GUI1201は、第3補正閾値の行を新たに表示する。
各補正閾値は、修正ボタン1516を操作することによって修正することができる。例えば、修正ボタン1516が押下されることによって、GUI1201は、第1補正閾値1511の設定欄1512または第2補正閾値1513の設定欄1514を入力可能な状態とし、これらの設定値の変更を受け付ける。
さらに、各補正閾値は、削除ボタン1517を操作することによって削除することができる。例えば、GUI1201は、削除ボタン1517の押下を受け付けることによって、第1補正閾値1511または第2補正閾値1512を削除する。
補正前グラフ1521は、補正する前のウェアラブルセンサのセンサデータを示すグラフの例である。図15では、GUI1201が、人差し指のセンサデータのグラフ1522と、親指のセンサデータのグラフ1523とを表示している。また、GUI1201は、これらのグラフが人差し指のセンサデータのグラフ1522、親指のセンサデータのグラフ1523のいずれであるのかを示す指標1524を表示する。
補正後グラフ1531は、補正した後のウェアラブルセンサのセンサデータを示すグラフの例である。図15では、GUI1201が、人差し指のセンサデータのグラフ1532、親指のセンサデータのグラフ1533を表示している。また、GUI1201は、これらのグラフが人差し指のセンサデータのグラフ1532、親指のセンサデータのグラフ1533のいずれであるのかを示す指標1534を表示する。
センサ状態監視情報1541には、登録されたウェアラブルセンサの状態が正常か異常かを表示する。GUI1201は、センサ名1542に登録されたセンサ名を表示する。GUI1201は、状態1543に登録されたセンサ名1542に対応する各ウェアラブルセンサの状態を表示する。GUI1201は、そのセンサが正常状態であればウェアラブルセンサが正常である旨、異常状態であればウェアラブルセンサが異常である旨を表示する。なお、異常の場合は、表示の点滅や音声によってアラートを示す情報を出力して、ユーザに通知したり報知してもよい。異常であるか正常であるかの判定は、例えば、ウェアラブルセンサによるセンサデータを検知できなかった場合のほか、比較部106や補正部107が、検知されたセンサデータが基準値に満たないと判定した場合、あるいは作業データと標準グローブ作業データとの間、作業データと標準作業データとの間、作業データとロードセル作業データとの間で、それぞれ、乖離度が一定の基準以上あると判定した場合にウェアラブルセンサが異常であると判定すればよい。比較部106や補正部107は、異常であると判定したウェアラブルセンサは、補正パラメタや補正閾値を用いて補正することができないと判断し、上述のように、当該ウェアラブルセンサが異常である旨を出力する。
このように、情報処理装置600は、上記補正パラメタを表示するパラメタ表示部(例えば、第1補正パラメタ1501の設定欄1502や第2補正パラメタ1503の設定欄1504)と、補正前後のセンサデータ(例えば、補正前の人差し指のセンサデータのグラフ1522と、親指のセンサデータのグラフ1523や、補正後の人差し指のセンサデータのグラフ1532、親指のセンサデータのグラフ1533)を表示するセンサデータ表示部と、ウェアラブルセンサを用いて所定の動作がされたと判定するための閾値(例えば、図5の説明で示した閾値p、閾値q)を表示する閾値表示部と表示部に表示する。したがって、ユーザは、設定したパラメタや閾値の具体的な値だけでなく、これらの設定値に応じた補正前後の変化を容易に把握することができる。
また、情報処理装置600は、上記表示部において、パラメタ表示部に表示されたパラメタおよび/または閾値表示部に表示された閾値の追加、削除、変更を受け付けることが可能となっている。したがって、ユーザは、表示された設定値やグラフを把握したうえで、現在の設定値を所望の設定値に変更したり、パラメタや閾値の追加や削除を行うことができる。
また、情報処理装置600は、上記表示部に、ウェアラブルセンサの補正が可能な状態であるか否かを示す状態表示部(例えば、センサ状態監視情報1541)を表示し、ウェアラブルセンサの補正が可能でない状態である場合、アラート(例えば、異常を示す旨の情報)を上記状態表示部に表示する。したがって、ユーザは、ウェアラブルセンサの異常を一見して把握することができる。
図13は、図6に示したセンサデータ補正システムの活用例として、ウェアラブルセンサとサーバ等が同一の工場や建屋内にある場合を示した実施例の一例である。図13では、1つの工場内に複数のウェアラブルセンサや標準動作機構が設けられ、これらがゲートウェイ1301を介して、サーバコンピュータのような情報処理装置600との間で無線通信を行っている。このような構成とすることにより、工場内で複数のウェアラブルセンサを用いて作業が行われる環境下にある場合でも、1つの情報処理装置600によりセンサデータの補正を行うことができる。
図14は、図13に示したセンサデータ補正システムのさらなる活用例として、ウェアラブルセンサとサーバ等が同一の工場や建屋内になく、サーバがいわゆるクラウドとなっている場合を示した実施例の一例である。図14では、図13に示したゲートウェイ1301が外部のネットワーク1401に接続され、さらにその先に外部システム1402に設けられたクラウドやサーバコンピュータのような情報処理装置1403が接続されている。このような構成とした場合、例えば、複数の企業の各工場内で取得されたセンサデータを、システムを管理する他の企業のシステムに送信し、当該他の企業において、企業ごとのウェアラブルセンサのセンサデータを一元管理することができる。
上述したように、本システムでは、常に一定の力加減・向き・速度による標準作業動作を行う機構に、毎回異なるウェアラブルセンサを装着させ、標準動作を行わせる。動作は常に一定のため、センシングデータの違いは各ウェアラブルセンサの個体差として反映される。本システムでは、この個体差特性に基づき、各ウェアラブルセンサの値を補正する。
さらに、本システムでは、同一個体のウェアラブルセンサに対し、標準作業動作と各個人とによる動作データを取得し、各個人の手の大きさや指の長さなど個人の手の肉体的特徴や、指の曲げ方、握り方の癖など個人の手の動作的特徴を抽出し、その個人特性に基づき、各ウェアラブルセンサの値を補正する。
これらの補正により、各ウェアラブルセンサの個体差と、ウェアラブルセンサを身に着ける個人の特性の両者を効率的かつ精確に補正することが可能となる。
また、作業者の動作を検知するウェアラブルセンサは、センサの内蔵加工時の微妙な差異やセンサの個体特性などにより、そのセンシングデータに個体差が大きくなる課題が存在する。これに対し、本方式を用いれば、人の手間をかけることなく高精度にセンシングデータの補正を行うことができ、信頼性のあるウェアラルブセンサの各所への展開の容易化、運用負荷の低減が可能となる。
1000、1100、1200 センサデータ補正システム
101、103 標準動作機構
102、104 ウェアラブルセンサ
105 記録部
106 比較部
107 補正部
108 補正センサデータ記憶部
109 記憶部
401 ロードセル
600 情報処理装置
601 送信部
602 受信部
701 センサ
702 信号処理部
1201 GUI

Claims (6)

  1. ウェアラブルセンサの標準動作を行うための標準動作機構部と、
    前記標準動作機構部が装着された第1のウェアラブルセンサが検知した第1のセンサデータと、前記標準動作機構部が装着された第2のウェアラブルセンサが検知した第2のセンサデータとの関係を算出する判定部と、
    前記判定部が算出した前記関係に基づいて、前記第1のセンサデータまたは前記第2のセンサデータを補正する補正部と、を備え、
    前記判定部は、前記第1のウェアラブルセンサの作業区間における前記第1のセンサデータを用いて前記第1のウェアラブルセンサの特性を算出し、前記作業区間に対応する区間における前記第2のセンサデータを用いて前記第2のウェアラブルセンサの特性を算出し、
    前記補正部は、前記判定部が、前記第1のウェアラブルセンサの特性と前記第2のウェアラブルセンサの特性とにより算出した前記関係に基づいて、前記補正を行う場合に、前記第1のウェアラブルセンサの特性と前記第2のウェアラブルセンサの特性との差に基づいて、前記第1のウェアラブルセンサまたは前記第2のウェアラブルセンサを用いて所定の動作がされたと判定するための閾値を設定する、
    ことを特徴とするセンサデータ補正システム。
  2. 前記センサデータ補正システムは、
    前記第1のウェアラブルセンサまたは前記第2のウェアラブルセンサと、前記標準動作機構部と、前記第1のセンサデータまたは前記第2のセンサデータを送信するための送信部とを有したユニットと、
    前記第1のセンサデータまたは前記第2のセンサデータを受信するための受信部と、前記判定部と、前記補正部とを有した情報処理装置とにより構成される、
    ことを特徴とする請求項1に記載のセンサデータ補正システム。
  3. 前記センサデータ補正システムは、
    前記第1のウェアラブルセンサまたは前記第2のウェアラブルセンサと、前記標準動作機構部と、前記第1のウェアラブルセンサまたは前記第2のウェアラブルセンサが検知した動作をデータ信号に変換する信号処理部と、変換された前記データ信号を用いて前記判定を行う前記判定部と、前記補正部とを有したセンサユニットにより構成される、
    ことを特徴とする請求項1に記載のセンサデータ補正システム。
  4. 前記情報処理装置は、前記補正を行うためのパラメタを表示するパラメタ表示部と、前記補正前後の前記第1のセンサデータおよび前記第2のセンサデータを表示するセンサデータ表示部と、前記第1のウェアラブルセンサまたは前記第2のウェアラブルセンサを用いて所定の動作がされたと判定するための閾値を表示する閾値表示部とを含む表示部を備える、
    ことを特徴とする請求項に記載のセンサデータ補正システム。
  5. 前記情報処理装置は、前記表示部において、前記パラメタ表示部に表示されたパラメタおよび/または前記閾値表示部に表示された閾値の追加、削除、変更を受け付ける、
    ことを特徴とする請求項に記載のセンサデータ補正システム。
  6. 前記情報処理装置は、前記表示部に、前記第1のウェアラブルセンサまたは前記第2のウェアラブルセンサの補正が可能な状態であるか否かを示す状態表示部を表示し、
    前記第1のウェアラブルセンサまたは前記第2のウェアラブルセンサの補正が可能でない状態である場合、アラートを前記状態表示部に表示する、
    ことを特徴とする請求項に記載のセンサデータ補正システム。
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