センサースーツ装置を使って身体的負荷を数値化し、フィードバックを行うAI技術

熟練労働者が不足し、新たな労働者の雇用が難しくなっている社会においては、製造業（自動車工場など）や、整備・運送業などで労働者の技能水準を維持していくことが困難になっています。さらに、現場の安全性に対する意識が高まるなか、作業者の危険防止や健康維持のための支援がますます重要になってきています。労働者の安全と健康を維持するためには、作業中の物理的な負荷を理解する必要があります。伝統的なアプローチでは、労働者の活動を把握するのに固定カメラが使われます。しかし、カメラでは測定できる範囲が限られてくるため、複雑な生産現場や屋外など死角を完全になくすことが難しい場所で、定量的にかつ安定的に物理的負荷を測定するのが困難でした。

この問題に対処するため、DFKIと日立はウェアラブル・デバイスから直接測定された作業者の動作データを使い、作業者の身体の物理的負荷を評価する新しいAIを開発しました。このAIは、ヒューマンエラー防止用に2017年に開発*2された、眼鏡型デバイスとアームバンド型デバイスからのデータを定量化して「ネジ締め」などの作業内容を認識するAIを発展させたものです。日立の産業向けの動作認識技術と、DFKIのディープラーニング技術とを組み合わせることで、このAI技術の開発が可能になりました。新しいAI主導の技術は以下の通りです。

さまざまな作業動作を計測し、身体負荷を定量化する技術

ウェアラブル・デバイスのセンサーは、人間の基本的な動作を認識するのに必要となる30以上の身体の各部の動きを直接測定します。計測されたデータは、身体の各部位の状態認識モデルを個別に機械学習させたAIにより解析されます。さらに各部位の状態が集積した総合的な計測データをAIが認識して、作業で身体にかかる負荷をディープラーニングを用いた時系列データ処理技術により定量化します。

リアルタイムに身体負荷を推定し、適切な作業姿勢との違いを作業者に提示する技術

あらかじめ計測した模範作業の動作データと、作業者の動作データを、個別部位ごとに自動比較することで、重要な違いを生んでいる作業箇所と身体部位をAIが特定し、身体負荷への影響が大きい部位の評価のみを作業者に分かりやすく提示します。

本技術を用いた重いものを持ち上げる実験により、作業の身体負荷がリアルタイムに定量評価され、さらに動作が模範動作と異なる場合には、たとえば腰や膝の動作が模範動作と異なるといったフィードバックが可あることが確認されました。日立とDFKIは、この技術が生産現場における安全確保にどの程度応用できるか検討を進めています。

今後、日立とDFKIは、同技術を作業支援や危険行動防止に活用し、さまざまな現場における作業者の安全確保や健康管理、作業教育の効率化に貢献することを目指しています。また、このAI技術はもともと製造業、整備業、運送業などの作業者のために、人体の動きを測定し評価する技術として開発されたものではありますが、将来的にはスポーツやエンターテインメントの業界にも応用されることが期待されます。さらにこれまでに開発した作業認識AIなどとも連携し、作業現場の生産性向上に貢献し、より効率的で働きやすい作業現場の実現に取り組みます。

日立は、産業向けの人間活動を認識するための最先端のAI技術を共同開発することを目的に、2016年4月からカイザースラウテルンでTransferlabを運営しています。

日立とDFKIはこの技術の一部を、2019年4月1日から5日までドイツのハノーヴァーで開催されるハノーヴァー・メッセ（ホール2、ブースC59）で展示します。

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