ものづくりにおける作業を定量的に評価できるIoTシステムの開発

开发可定量评估制造业工作的物联网系统

基本信息

批准号：
21K18493
负责人：
今井慎一
金额：
$ 3.33万
依托单位：
Tokyo Gakugei University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

机間指導において熟練教師と教職未経験者の間には別々の特徴が見られ，熟練教師が「学習者」や「学習者の教材」等の複数項目から見取っていることに対して，教職未経験者は複数項目から見取ることができていないことが示唆されている．しかしこれらの調査はビデオ記録による分析で，誰が行っても同じ結果になるとは言えない．よって別の人が行っても同一の結果となるように定量的に調査を定量的に評価することが重要となっている．机間指導を定量的に分析する事例とRFIDタグを用いた方法が報告されている．この手法では授業者の位置を把握するためにRFIDタグを教室の通路に15㎝ごとに設置することで授業者の位置情報を取得するがセンサの設置が困難である本研究では，iPhoneなどに搭載されるLiDARセンサに着目し，機器一台で机間指導の分析を行うシステムの開発を目標として，LiDARセンサを用いた計測によって教室内を単独で直立移動する授業者の頭部から授業者の位置を測定し軌跡を記録するシステムの開発を目的とする．計測に用いるLiDARセンサとはレーザー光の反射を利用して精密な測距を行うことができるセンサであり，iPhoneや自律ロボットに搭載されるなど一般的なセンサとなっている．このセンサを教室内に設置し得られた背景と授業者の２次元点群データから背景差分データを算出する．背景差分データから授業者とする点群の抽出を行い，点群を授業者と判定した後，抽出された授業者の点群からxy座標平面上の座標を記録する．記録された授業者の座標から教室内を移動する授業者の軌跡を示す．実験を行い，開発したシステムによって計測から軌跡の表示をして考察を行った．実験の結果，軌跡の密度によって授業者役が長く滞在した位置の読み取れた．一方で，ノイズが大きく残っており，軌跡が教室外にある場合や，同じ位置にいても大きく異なる座標が出力される場合があった．

在桌子教学中，在熟练的教师和没有教学经验的人之间看到了不同的特征，这表明熟练的教师会查看多个项目，例如“学习者”和“学习者教学材料”，而没有教学经验的人则无法查看多个项目。但是，这些研究是视频录制分析，不可能说没有人会产生相同的结果。因此，重要的是对调查进行定量评估，以便即使另一个人这样做也可以达到相同的结果。已经报道了用于定量分析台式指导和使用RFID标签方法的案例研究。该方法使用每15厘米每15厘米安装在教室过道中的RFID标签，以了解教师的位置，并获得老师的位置信息，但是很难安装传感器。在这项研究中，专注于安装在iPhone等上的LIDAR传感器等。目的是开发一个系统，仅使用一台设备分析桌面指令，并从一位老师的头上测量教师的位置，该教师的头部通过使用激光雷达传感器测量教室在课堂上直立移动并记录轨迹。用于测量的激光雷达传感器是一种传感器，可以使用激光的反射来测量精确的距离，并且是一种常见的传感器，例如安装在iPhone和自主机器人上。该传感器安装在教室中，背景差数据是根据所获得的背景和老师的2D点云数据计算得出的。从背景差异数据中提取了用作教师的点云，并确定了指确定点云后，从教师的提取点云中记录了XY坐标平面上的坐标。根据录制的教师坐标，显示了教师在课堂上移动的轨迹。我们进行了实验，并使用开发系统从测量结果检查了轨迹。实验表明，教师长期保持角色的位置取决于轨迹的密度。另一方面，剩下很大的噪音，曾经有一段时间的轨迹在教室外面，或者即使在同一位置处于相同位置的情况下，坐标也是输出的。