JP5107206B2 - Workload leveling method and workload leveling support device - Google Patents
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Description
本発明は、作業負荷平準化方法および作業負荷平準化支援装置に関し、特に、工場等、複数の作業者が作業を行う作業場における作業者の作業負荷を平準化する作業負荷平準化方法および作業負荷平準化支援装置に関する。 The present invention relates to a work load leveling method and a work load leveling support device, and more particularly, a work load leveling method and a work load for leveling a work load of workers in a work place where a plurality of workers work such as a factory. The present invention relates to a leveling support device.
工場の組立ライン等において、生産性を上げるために、工数に応じて組立ラインのゾーン構築を工夫することや、複数作業を複数工程に分配して複数工程を経て製品を生産するに際して、どの工程に、どの作業群を分配するかを、コンピュータを用いて支援することが提案されている(例えば、特許文献1、2)。
In order to increase productivity in factory assembly lines, etc., it is necessary to devise an assembly line zone according to the number of man-hours, or to distribute multiple operations to multiple processes to produce products through multiple processes. Further, it has been proposed to support which work group is distributed using a computer (for example,
また、工場の組立ライン等において、所定時間作業した時の作業者の最大筋力比を測定し、最大筋力比を元に作業者にかかる負担の度合を客観的に評価する指数(作業負担評価指数)を算出し、作業単位を修正することによって作業負担評価指数の平準化を目指す作業工程計画の支援技術が提案されている((例えば、特許文献3)。
複数の作業者が作業を行う組立ライン等の作業場においては、作業内容、作業者自体の能力によって身体運動的な作業負荷が各作業者によって異なることは避けられない。このため、作業負荷が大きい作業者の存在がボトルネックとなって、タクトタイムが長くなり、組立ライン全体の生産効率が低下する現象が見られる。 In a work place such as an assembly line where a plurality of workers work, it is inevitable that the physical work load varies depending on the work contents and the capabilities of the workers themselves. For this reason, the presence of an operator with a heavy work load becomes a bottleneck, the tact time is increased, and the production efficiency of the entire assembly line is reduced.
このことに対して、上述した組立ラインの改善、生産性支援の技術は、ラインアレンジメントに関係するところが多く、作業負荷が大きい作業者の存在がボトルネックになることを抜本的に改善することはできない。 On the other hand, the above-described assembly line improvement and productivity support technologies are often related to line arrangements, and it is not possible to drastically improve the presence of workers with heavy workloads as bottlenecks. Can not.
作業単位を修正することによって作業負担評価指数の平準化を目指す作業工程計画の支援技術は、作業者の作業負担を平準化できるが、身体運動的な能力が低い作業者の存在が、組立ライン全体の生産効率を低下することになることを避けられない。 The work process planning support technology aiming at leveling the workload evaluation index by correcting the unit of work can level the workload of the worker, but the presence of workers with low physical exercise ability It is inevitable that the overall production efficiency will be reduced.
本発明が解決しようとする課題は、作業負荷が大きい作業者の存在がボトルネックになることを抜本的に改善し、複数の作業者が作業を行う作業場の生産効率の向上を図ることである。 The problem to be solved by the present invention is to drastically improve the existence of a worker with a heavy workload as a bottleneck, and to improve the production efficiency of a workplace where a plurality of workers work. .
本発明による作業負荷平準化方法は、複数の作業者が作業を行う作業場における作業者の作業負荷を平準化する方法であって、各作業者の作業負荷を数値化する作業者負荷数値化プロセスと、所定の作業負荷平準値を決定する作業負荷平準値決定プロセスと、前記作業負荷平準値決定プロセスにて決定された作業負荷平準値に対する前記作業者負荷の偏差を作業者毎に算出する作業負荷偏差算出プロセスと、前記作業負荷偏差算出プロセスにて算出された作業負荷偏差に基づいて作業補助力を作業者に与える作業補助装置の作業者に対する付与を決定する作業補助装置付与決定プロセスとを有する。 A workload leveling method according to the present invention is a method for leveling a worker's workload in a workplace where a plurality of workers perform work, and a worker load quantification process for quantifying each worker's workload. A work load level determination process for determining a predetermined work load level, and a work for calculating for each worker a deviation of the worker load with respect to the work load level determined in the work load level determination process A load deviation calculation process; and a work assistance device application determination process for determining the application of the work assistance device that gives the work assistance force to the worker based on the work load deviation calculated in the work load deviation calculation process. Have.
本発明による作業負荷平準化方法は、好ましくは、更に、前記作業負荷平準値より前記作業者負荷が過大である作業者に作業補助装置を付与し、当該作業補助装置が出力する作業補助量を、前記作業負荷偏差がゼロに近付く数値に設定する作業補助量定量化プロセスを有する。 In the work load leveling method according to the present invention, preferably, a work assistance device is provided to a worker whose worker load is excessive from the work load level value, and a work assistance amount output by the work assistance device is provided. , And a work auxiliary quantity quantification process for setting the work load deviation to a numerical value approaching zero.
本発明による作業負荷平準化方法は、好ましくは、更に、前記作業者の作業内容に応じて複数種類の作業補助装置より最適の作業補助装置を選定する作業補助装置選定プロセスを有する。 The work load leveling method according to the present invention preferably further includes a work assistance device selection process for selecting an optimum work assistance device from a plurality of types of work assistance devices according to the work contents of the worker.
本発明による作業負荷平準化方法における前記各作業者の作業者負荷の数値化は、好ましくは、作業者に装着された生体センサにより計測される生体状態の計測値、作業者に装着された作業補助装置の仕事量、作業者に装着された床反力センサにより検出される床反力より推定演算される関節モーメント値の何れか或いはそれらの組み合わせにより行う。 The quantification of the worker load of each worker in the workload leveling method according to the present invention is preferably a measurement value of a biological state measured by a biological sensor attached to the worker, a work attached to the worker This is performed by either the work amount of the auxiliary device, the joint moment value estimated by the floor reaction force detected by the floor reaction force sensor attached to the worker, or a combination thereof.
本発明による作業負荷平準化支援装置は、複数の作業者が作業を行う作業場における作業者の作業負荷を平準化するための作業負荷平準化支援装置であって、各作業者の作業負荷を数値化する作業者負荷数値化手段と、所定の作業負荷平準値を決定する作業負荷平準値決定手段と、前記作業負荷平準値決定手段にて決定された作業負荷平準値に対する前記作業者負荷の偏差を作業者毎に算出する作業負荷偏差算出手段と、前記作業負荷偏差算出手段にて算出された作業負荷偏差に基づいて作業補助力を作業者に与える作業補助装置の作業者に対する付与を決定する作業補助装置付与決定手段とを有する。 A work load leveling support device according to the present invention is a work load leveling support device for leveling a work load of workers in a work place where a plurality of workers perform work. The worker load digitizing means, the workload level determining means for determining a predetermined workload level, and the deviation of the worker load from the workload level determined by the workload level determining means The work load deviation calculating means for calculating the work load deviation for each worker and the work assistance device for giving the work auxiliary force to the worker based on the work load deviation calculated by the work load deviation calculating means is determined for the worker. And a work assistance device provision determining means.
本発明による作業負荷平準化支援装置は、前記作業補助装置が出力する作業補助量を、前記作業負荷偏差がゼロに近付く数値に設定する作業補助量設定手段を有する。 The work load leveling support device according to the present invention includes work auxiliary amount setting means for setting the work auxiliary amount output from the work auxiliary device to a numerical value at which the work load deviation approaches zero.
本発明による作業負荷平準化支援装置は、好ましくは、更に、作業者の作業内容に応じて複数種類の作業補助装置より最適の作業補助装置を選定する作業補助装置選定手段を有する。 The work load leveling support device according to the present invention preferably further includes a work assistance device selection means for selecting an optimum work assistance device from a plurality of types of work assistance devices according to the work contents of the worker.
本発明による作業負荷平準化方法および作業負荷平準化支援装置によれば、各作業者の作業負荷を数値化、換言すると定量化することが行われ、作業負荷平準値に対する作業者負荷に基づいて、作業補助装置の作業者に対する付与を決定することが行われ、ボトルネックになる作業負荷が大きい作業者が作業補助装置による支援される。 According to the workload leveling method and the workload leveling support apparatus according to the present invention, the workload of each worker is quantified, in other words, quantified, and based on the worker load with respect to the workload level value. The assignment of the work assistance device to the worker is determined, and the worker with a large work load that becomes a bottleneck is supported by the work assistance device.
これにより、作業負荷が大きい作業者の作業負荷が、作業補助装置の助けによって低減し、作業者全体の作業負荷の平準化が図られ、その結果として、複数の作業者が作業を行う作業場の生産効率の向上が図られる。 As a result, the work load of a worker with a large work load is reduced with the help of the work auxiliary device, and the work load of the entire worker is leveled. Production efficiency is improved.
以下に、本発明による作業負荷平準化方法およびそれの実施に用いられる作業負荷平準化支援装置の実施形態を、図1〜図8を用いて説明する。 Hereinafter, an embodiment of a workload leveling method according to the present invention and a workload leveling support apparatus used for implementing the method will be described with reference to FIGS.
本実施形態では、作業補助装置として、図1、図2に示されている歩行・移動の補助を行う歩行補助装置10と、図3〜図6に示されている荷役の免荷を行う荷役作業補助装置100の2種類の作業補助装置を準備し、作業者毎に何れか一方を選択使用する。
In this embodiment, as the work assistance device, the
まず、図1、図2を参照して歩行補助装置10について説明する。歩行補助装置10は、作業者の腰部に装着される腰部装具20と、腰部装具20に取り付けられて作業者の左右の股関節部に対応する位置に配置される動力発生手段である電動モータ50L、50Rと、上端を各々電動モータ50L、50Rの出力部材(出力回転軸)51L、51Rに連結された動力伝達アーム60L、60Rと、動力伝達アーム60L、60Rの下端に取り付けられ作業者の大腿部に装着される大腿部装具70L、70Rと有する。
First, the
腰部装具20は、大別して、バックフレーム21と、腰背部パッド22と、左右の腹部ベルト24L、24Rと、左右の補助ベルト26L、26Rと、左右のサイドベルト27L、27Rとにより構成されている。
The
バックフレーム21は、剛体製、例えば金属で、作業者の腰背部を余裕をもって取り囲む形状を形成されている。バックフレーム21は、電動モータ50L、50Rの動作を制御する制御装置90と、電源ユニット91、無線通信手段92を内蔵している。無線通信手段92は後述する作業負荷低減支援処理装置200と所定の無線通信プロトコルによって双方向にデータ通信を行う
The
腰背部パッド22は、軟質プラスチックスにより構成され、バックフレーム21の内側に取り付けられている。詳細には、腰背部パッド22は、固定ピン28によって左右方向中央部をバックフレーム21の左右方向中央部に固定連結され、左右両端がバックフレーム21より前方に離れた自由端になっている。
The
バックフレーム21の左右両側部分には、各々、板ばね、樹脂板等、弾性を有する材料により構成された弾性板19L、19Rが固定されている。弾性板19L、19Rは、腰背部パッド22の左右両側部分とバックフレーム21の左右両側部分との間の間隙に配置され、腰背部パッド22の自由端側をバックフレーム21に対して前方へ弾力的に付勢している。
左右の腹部ベルト24L、24Rは、織物、皮革、ビニル等、可撓性を有する材料により構成されており、一端を各々腰背部パッド22の左右両端に固定連結され、他端をワンタッチ式のベルトバックル23によって開放可能に互いに締結されるベルト構造になっている。
The left and right
左右の補助ベルト26L、26Rは、織物、皮革、ビニル等、可撓性を有する材料により構成されており、一端を腰背部パッド22の背面側の左右中間部に固定連結され、他端を左右の腹部ベルト24L、24Rの中間部にピン25によって枢動可能に連結されている。補助ベルト26L、26Rは、長さ調整バックル29Aを取り付けられ、ベルト長さを調整できるようになっている。
The left and right
左右のサイドベルト27L、27Rも、織物、皮革、ビニル等、可撓性を有する材料により構成されており、一端を左右の腹部ベルト24L、24Rの中間部(ピン25より腰背部パッド22との連結側)に固定接続され、他端をバックフレーム21の左右両端に固定接続されている。サイドベルト27L、27Rのバックフレーム21に対する固定は、バックフレーム21の左右両端に各々形成されたスリット21Aにサイドベルト27L、27Rを通し、その折り返し部27Bを面ファスナー27Aによってサイドベルト27L、27Rの一端側に剥離可能に貼り付けることにより行われている。この左右のサイドベルト27L、27Rは、面ファスナー27Aによる折り返し部27Bの貼り付け位置の調整によりベルト長さ調整可能になっている。
The left and
動力伝達アーム60L、60Rは、電動モータ50L、50Rの出力を大腿部装具70L、70Rに伝達するものであり、当該動力伝達アーム60L、60Rの下端部は、上下逆転Y字形の二股形状になってばねを有し、その二股先端に各々に作業者の大腿部を前後から挟むパッドによる大腿部装具70L、70Rが取り付けられている。
動力伝達アーム60L、60Rの下端部に対する大腿部装具70L、70Rの取り付けは、着脱可能なねじ式になっていて、取付位置を上下左右に調整できるようになっている。
バックフレーム21の左右両端部にはヒンジ軸支持部材30L、30Rが固定されている。ヒンジ軸支持部材30L、30Rは、横転コの字形をしていて前後二つの脚片間に掛け渡されたヒンジ軸35L、35Rを支持している。ヒンジ軸35L、35Rは、作業者の前後水平方向、つまり矢状軸方向に延在する中心軸線を有する。
Hinge shaft support
ヒンジ軸35L、35Rには、ヒンジ連結部材36L、36Rが、当該ヒンジ軸35L、35Rの中心軸線周りに回動可能に取り付けられている。ヒンジ連結部材36L、36Rは電動モータ50L、50Rの上部側に一体形成された取付舌片52L、52Rに固定連結されている。
左右の電動モータ50L、50Rは、電源ユニット91より電力供給され、制御装置90により左右個別に出力トルク、回転角を制御され、左右の動力伝達アーム60L、60Rをスイング駆動する。
The left and right
これにより、左右の電動モータ50L、50Rの出力トルクが大腿部装具70L、70Rより装置着用の作業者の大腿部に歩行アシスト力と与えられ、電動モータ50L、50Rの出力トルクと回転角により決まる制御目標による歩行比をもって装置装着者の歩行・移動が補助(アシスト)される。
Thus, the left and right
つぎに、図3〜図5を参照して荷役作業補助装置100について説明する。荷役作業補助装置100は、装置使用者が跨ぐようにして着座するサドル部112と、左右の大腿リンク部材114L、114Rと、左右の下腿リンク部材116L、116Rと、装置使用者によって履靴される靴部118L、118Rとを有する。
Next, the material handling
サドル部112の下底部中央には前後方向に延在するヒンジ軸120が取り付けられている。ヒンジ軸120には各々ブラケット122L、122Rによって前後方向に延在する左右の円弧ガイドバー124L、124Rがヒンジ軸120を中心として左右方向に回動可能(開脚可能)に取り付けられている。左右の円弧ガイドバー124L、124Rにはガイドローラ128L、128Rによってスライダ126L、126Rが当該ガイドバーに沿って移動可能に設けられている。スライダ126L、126Rには左右のベースプレート130L、130Rが取り付けられている。ベースプレート130L、130Rはスライダ126L、126Rとの固定部より後方へ突出延在している。ベースプレート130L、130Rには左右の大腿リンク部材114L、114Rの上端部が固定連結されている。
A
上述したヒンジ軸120、左右の円弧ガイドバー124L、124R、左右のスライダ126L、126R、左右のベースプレート130L、130Rは、装置使用者の左右の股関節に対応する位置にあり、これらの組み合わせによって、ヒトの股関節と等価の動きが可能な左右の第1関節機構部L1、R1が構成される。
The
左右の大腿リンク部材114L、114Rは、ベースプレート130L、130Rの後部側から斜め下方前方に延在している。左右の大腿リンク部材114L、114Rの先端部(下端部)には略水平な枢軸132L、132Rによって左右の下腿リンク部材116L、116Rの上端部が略上下方向に回動可能に連結されている。左右の下腿リンク部材116L、116Rの下端部には略水平な枢軸134L、134Rに靴部118L、118Rが略上下方向に回動可能に連結されている。
The left and right
枢軸132L、132Rは、装置使用者の左右の膝関節に対応する位置にあって、ヒトの膝関節と等価の動きが可能な左右の第2関節機構部L2、R2をなす。枢軸134L、134Rは、装置使用者の左右の足首関節に対応する位置にあって、ヒトの足首関節と等価の動きが可能な左右の第3関節機構部L3、R3をなす。
The
左右のベースプレート130L、130Rには、動力発生装置として、左右の電動モータ136L、136Rが取り付けられている。左右の電動モータ136L、136Rは、アシスト力発生源であり、出力軸138L、138Rに出力プーリ40L、40Rを取り付けられている。
Left and right
枢軸132L、132Rには従動プーリ142L、142Rが取り付けられている。出力プーリ140L、140Rと従動プーリ142L、142Rには各々無端ベルト144L、144Rが掛け渡されている。この伝動機構により、左右の電動モータ136L、136Rの回転出力が左右の第2関節機構部L2、R2をなす左右の枢軸132L、132Rに各々個別に伝達される。つまり、左右の電動モータ136L、136Rが発生する力が左右の脚部(膝関節部分)にアシスト力として個別に与えられる。
Driven
サドル部112は、左右の電動モータ136L、136Rに電力を供給するバッテリ電源(図示省略)と、左右の電動モータ136L、136Rの動作を制御する制御装置150と、無線通信手段151を内蔵している。無線通信手段151は後述する作業負荷低減支援装置200と所定の無線通信プロトコルによって双方向にデータ通信を行う。
The
各種物理量を検出するセンサとして、左右の電動モータ136L、136Rの回転角を検出するロータリエンコーダ150L、150Rと、左脚、右脚の床反力計測を行うMPセンサ152L、152R及び踵センサ154L、154Rと、左脚、右脚の支持力計測を行う支持力センサ156L、156Rが各部に取り付けられている。
As sensors for detecting various physical quantities,
左右のMPセンサ152L、152Rは、多軸(少なくとも鉛直方向、水平方向の2軸)の力センサであり、左右の靴部118L、118Rを着用した装置使用者のMP関節(中趾節関節)部分にほぼ対応した位置の靴内に配置されて床反力を計測する。
The left and
左右の踵センサ154L、154Rは、多軸(少なくとも鉛直方向、水平方向の2軸)の力センサであり、左右の靴部118L、118Rを着用した装置使用者の踵部分にほぼ対応した位置の靴内に配置されて床反力を計測する。
The left and
左脚、右脚の支持力センサ156L、156Rは、多軸(少なくとも鉛直方向、水平方向の2軸)の力センサであり、下腿リンク部材116L、116Rの下端部に取り付けられ、下腿リンク部材116L、116Rに作用する支持力を計測する。支持力センサ156L、156Rによって計測される支持力は、床反力と相関する物理量である。
The left and right leg supporting
制御装置150は、上述した各センサの信号と、装置使用者に装着された筋電計、心拍センサ、呼吸量センサ、発汗量センサ等の生体センサより筋電位、心拍数、呼吸量、発汗量等を示す信号を、腰部・胸部ジャイロセンサより腰部、胸部の鉛直方向に対する角速度を示す信号を、腰部・胸部加速度センサより腰部、胸部の鉛直方向、水平方向の加速度を示す信号を各々入力し、所定の制御則に従って、左右の電動モータ136L、136Rの動作(出力トルク、回転角)を個別に制御する。
The
左右の電動モータ136L、136Rは、制御装置150により左右個別に出力トルク、回転角を制御され、従動プーリ142L、142Rを回動駆動する。
The left and right
これにより、左右の電動モータ136L、136Rの出力トルクが靴部118L、118Rより装置着用の作業者の膝関節にスクワットアシスト力と与えられ、電動モータ136L、136Rの出力トルクと回転角に応じて装置装着者のスクワットを伴う荷役の免荷が行われる。
As a result, the output torques of the left and right
つぎに、図6を参照して作業負荷平準化支援装置200について説明する。作業負荷平準化支援装置200は、工場、倉庫や港湾等の荷役作業現場、土木建築作業現場、荷物集配所、農業・水産作業場所等、複数の作業者が作業を行う作業場における作業者の作業負荷を平準化を支援するものであり、この実施形態では、自動車の生産ラインにおける作業者の下肢に作用する作業負荷の平準化支援を例にとって説明する。
Next, the workload leveling
作業負荷平準化支援装置200は、作業者負荷数値化手段201と、作業負荷平準値決定部202と、作業負荷偏差算出部203と、作業補助装置付与決定部204と、作業補助装置選定部205と、作業補助量設定部206とを有する。作業負荷平準化支援装置200の、これら各処理部は、マイクロコンピュータがコンピュータプログラムを実行することにより、ソフトウェア的に具現化される。
The workload leveling
作業負荷平準化支援装置200には、出力機器として、ディプレイ207が接続されている。ディプレイ207は、上述の各部201〜206の出力情報をモニタ表示することができる。
A
作業者負荷数値化部201は、自動車生産ラインにおける各工程の各作業者の作業負荷を数値化するプロセスを実行するものであり、作業者固有情報と、作業内容情報と、作業者に装着された筋電計、心拍センサ、呼吸量センサ、発汗量センサ等の生体センサ220により検出される作業者の生体情報を入力し、予め定められたアルゴリズムにより、各作業者の作業従事の負荷を数値化する。作業負荷を数値化した値(作業負荷値)としては、カロリー換算値、指数等がある。一つの例として、通常の心拍数と消費エネルギ(酸素消費量)との関係から、作業負荷として、心拍センサによって検出される心拍数から消費エネルギを算出してよい。
The worker
作業者固有情報としては、氏名や作業者認識番号等、作業者を特定する情報(ID情報)、体格、作業能力、健康具合等がある。作業内容情報は、作業内容を特定する情報であり、これには、荷物、部品等の持ち上げ等、スクワットを伴う作業や歩行を伴う作業等がある。 The worker-specific information includes information for identifying the worker (ID information) such as name and worker identification number, physique, work ability, health condition, and the like. The work content information is information for specifying the work content, and examples thereof include work involving squats, work involving walking, and the like, such as lifting luggage and parts.
また、作業者負荷数値化部201は、作業者に装着された作業補助装置、本実施形態では、歩行補助装置10、荷役作業補助装置100の出力値、消費電力等により、歩行補助装置10、荷役作業補助装置100実際の仕事量を算出し、算出された仕事量を参照して各作業者の作業従事の負荷を数値化することもできる。
Also, the worker
また、作業者負荷数値化部201は、荷役作業補助装置100のMPセンサ152L、152R、踵センサ154L、154Rによって床反力を検出し、床反力の検出値より関節モーメント値を逆動力学演算法などによって推定演算し、推定演算された関節モーメント値を参照して各作業者の作業従事の負荷を数値化することもできる。
Also, the worker
本実施形態では、床反力演算は、MPセンサ152L、52R、踵センサ154L、154Rの各々よりセンサ信号を入力し、あるいは支持力センサ156L、156Rのセンサ信号を入力し、装置使用者の左右の足に作用する床反力FL(FLx,FLy)、FR(FRx,FRy)を左右個別に演算する。なお、FLx、FLxは、床反力FL、FRのうち水平方向に働く力、FLy、FLyは、床反力FL、FRのうち鉛直方向に働く力である。
In the present embodiment, the floor reaction force calculation is performed by inputting sensor signals from the
関節モーメントの推定演算は、MPセンサ152L、152R、踵センサ54L、54Rの計測値あるいは支持力センサ56L、56Rの計測値に基づいて演算された床反力(FLx,FLy)、FR(FRx,FRy)から歩行補助装置装着者の左右の関節モーメント(関節トルク)、本実施形態では膝関節モーメントを推定演算する。この関節モーメントの推定演算は、逆動力学演算によって行われる。
The joint moment estimation calculation is performed based on the measured values of the
ここで、逆動力学演算による関節モーメントの算出法について説明する。 Here, a method of calculating the joint moment by inverse dynamics calculation will be described.
まず、逆動力学モデルの概念を、図7を参照して説明する。逆動力学モデルは、運動と境界条件から内力を推定する力学的モデルであり、逆動力学モデルを用いて内力である関節モーメント(トルク)を算出する。 First, the concept of the inverse dynamic model will be described with reference to FIG. The inverse dynamic model is a dynamic model that estimates an internal force from motion and boundary conditions, and calculates a joint moment (torque) that is an internal force using the inverse dynamic model.
剛体リンクモデルの遠位端の境界条件を床反力Ffから求め、遠位節Iの重量W1と慣性から力の釣り合い式を解くことで、遠位節Iの近位端の関節反力Fj1が求まる。更に、関節反力Fj1を遠位節Iより一つ近位の節IIの境界条件とし、近位節IIの重量W2と慣性から力の釣り合い式を解くことで、近位節IIの近位端の関節反力Fj2が求まる。これを節の数だけ繰り返す。 The boundary condition of the distal end of the rigid link model is obtained from the floor reaction force Ff, and the force reaction formula is solved from the weight W1 and the inertia of the distal node I, whereby the joint reaction force Fj1 at the proximal end of the distal node I is obtained. Is obtained. Further, the joint reaction force Fj1 is set as a boundary condition of the proximal section II from the distal section I, and by solving the force balance equation from the weight W2 and inertia of the proximal section II, the proximal section II An end joint reaction force Fj2 is obtained. Repeat this for the number of clauses.
このようにして求められた関節反力(Fj1、Fj2)を用いて関節トルクを求める。遠位と近位の関節反力を用いた節重心周りのトルクの釣り合い式から、一つ近位の関節トルクを求める。更に、この関節トルクと一つ近位の節の遠位と近位の関節反力から、次に近位の関節トルクを求める。これを節の数だけ繰り返す。 The joint torque is obtained using the joint reaction forces (Fj1, Fj2) thus obtained. One proximal joint torque is obtained from a balanced equation of torque around the center of gravity of the node using the distal and proximal joint reaction forces. Further, the proximal joint torque is then determined from the joint torque and the distal and proximal joint reaction forces of one proximal node. Repeat this for the number of clauses.
図8は、運動中の遠位からi番目の節(剛体)にかかる力を示している。各節の近位端に働く力(F(i+1)x,F(i+1)y)、トルクM(i+1)は、関節で繋がる近位の仏の遠位端に働く力(F(i)x,F(i)y)、トルクM(i)の反力であるため、力(F(i)x,F(i)y)、トルクM(i) とは逆向きの値になる。この図より力の釣り合い式は、式(1)、式(2)のように記述できる。 FIG. 8 shows the force applied to the i-th node (rigid body) from the distal during movement. The force acting on the proximal end of each node (F (i + 1) x, F (i + 1) y), torque M (i + 1) is the force acting on the distal end of the proximal Buddha connected by the joint (F (i) x , F (i) y) and the reaction force of torque M (i), the force (F (i) x, F (i) y) and torque M (i) have opposite values. From this figure, the force balance equation can be described as equation (1) and equation (2).
式(1)と式(2)を変形すると、式(3)、式(4)になる。 When formulas (1) and (2) are modified, formulas (3) and (4) are obtained.
最遠位の節の下端(足部)にかかる力として床反力を、式(3)、式(4)に代入することにより、下位から順に全ての関節の反力が決まる。ただし、ここで求めた反力は、関節面にかかる力の全てではない。関節面には、この反力以外に、内力である筋張力も作用する。 By substituting the floor reaction force as the force applied to the lower end (foot) of the most distal node into the equations (3) and (4), the reaction forces of all joints are determined in order from the lower order. However, the reaction force obtained here is not all of the force applied to the joint surface. In addition to this reaction force, muscle tension, which is an internal force, also acts on the joint surface.
つぎに、この関節の反力を用いて関節トルク(関節モーメント)を算出する。図6よりトルクの釣り合いは、式(5)で表される。 Next, joint torque (joint moment) is calculated using the reaction force of the joint. From FIG. 6, the torque balance is expressed by equation (5).
式(5)を変形すると、式(6)になる。 When formula (5) is transformed, formula (6) is obtained.
関節の反力と同様に、最遠位の節の下端にかかるトルクを床反力から算出し、これを式(6)に代入する。そして、先に求めた関節の反力を式(6)に代入することで、遠位から順に各関節トルクが求まる。 Similar to the reaction force of the joint, the torque applied to the lower end of the most distal node is calculated from the floor reaction force, and this is substituted into equation (6). Then, by substituting the previously obtained joint reaction force into Equation (6), each joint torque is obtained in order from the distal end.
本実施形態では、荷役作業補助装置100の第2関節機構部L2、R2は、図4に示されているように、荷役作業補助装置100を装備したヒトの膝関節よりと左右の第2関節機構部L2、R2より前方にあり、直立姿勢時でも、或る角度をもつから、第1関節機構部L1、R1の曲げ角度と実際の股間関節の曲げ角度、第2関節機構部L2、R2の曲げ角度と実際の膝関節の曲げ角度、第3関節機構部L3、R3の曲げ角度と実際の足首関節の曲げ角度は、各々相関するものの、同一値にならない。
In the present embodiment, the second joint mechanism portions L2 and R2 of the cargo handling
このため、上述の関節トルクの演算に用いられる節の角度θは、予め設定された歩行補助装置10の関節機構部の曲げ角度と装置装着者の実際の各関節部の曲げ角度との相関を表す関係式により補正すればよい。
For this reason, the knot angle θ used for the calculation of the joint torque described above is a correlation between the preset bending angle of the joint mechanism portion of the walking assist
このため、上述の関節トルクの演算に用いられる節の角度θは、予め設定された歩行補助装置10の関節機構部の曲げ角度と装置装着者の実際の各関節部の曲げ角度との相関を表す関係式により補正すればよい。
For this reason, the knot angle θ used for the calculation of the joint torque described above is a correlation between the preset bending angle of the joint mechanism portion of the walking assist
図9は、荷役作業補助装置100と装置装着者との幾何学的関係を示している。図9において、符号Mcは円弧ガイドバー124L、124Rの仮想中心点を示しており、上述の演算において、仮想中心点Mcと第2関節機構部L2、R2との間の長さ(大腿リング長)Lmaは、装置装着者の股関節Aと膝関節Bとの間の大腿部の長さLhaに変換され、第2関節機構部L2、R2と第3関節機構部L3、R3との間の長さ(下腿リング長)Lmbは、装置装着者の膝関節Bと足首関節Cの間の下腿部の長さLhbに変換される。また、第2関節機構部L2、R2の曲げ角度θmaは実際の膝関節の曲げ角度θhaに、第3関節機構部L3、R3の曲げ角度θmbは実際の足首関節の曲げ角度θhbに変換される。
FIG. 9 shows the geometric relationship between the material handling
なお、床反力Fは、足裏と地面との接点より人の重心位置Gへ向けて働く。 The floor reaction force F works from the contact point between the sole and the ground toward the center of gravity G of the person.
図10は、第2関節機構部L2、R2の曲げ角度θma、第3関節機構部L3、R3の曲げ角度θmbを代表する装置関節角度θmと実際の膝関節の曲げ角度θha、実際の足首関節の曲げ角度θhbを代表する作業者の関節角度θhとの関係を示しており、装置関節角度θmと作業者の関節角度θhとの変換は、次に示す近似式(7)によって行われればよい。 FIG. 10 shows the device joint angle θm representing the bending angle θma of the second joint mechanism portions L2 and R2, the bending angle θmb of the third joint mechanism portions L3 and R3, the actual knee joint bending angle θha, and the actual ankle joint. The bending angle θhb is representative of the relationship between the joint angle θh of the worker, and the conversion between the device joint angle θm and the joint angle θh of the worker may be performed by the following approximate expression (7). .
θh=αθm2+βθm+γ …(7) θh = αθm 2 + βθm + γ (7)
但し、α、β、γは定数である。 However, α, β, and γ are constants.
そして、推定演算された関節トルク(関節モーメント推定値)から歩行補助装置装着者の左右脚のエネルギ消費量を推定演算する。エネルギ消費量Ehは式(8)により算出される。 Then, the energy consumption of the left and right legs of the walking assistance device wearer is estimated and calculated from the estimated joint torque (joint moment estimated value). The energy consumption amount Eh is calculated by equation (8).
Eh=∫Tj・ωdt …(8) Eh = ∫Tj · ωdt (8)
Tj:関節トルク Tj: Joint torque
ω:関節運動の角速度 ω: Angular velocity of joint motion
角速度ωは、ロータリエンコーダ150L、150Rによる計測される回転角の微分演算や腰部・胸部ジャイロセンサのセンサ信号により得ることができる。関節トルクTjの積分は、予め決められた時間区間の積分であり、予め決められた所定時間当たりの仕事量(作業負荷)に相当する。
The angular velocity ω can be obtained by differential calculation of rotation angles measured by the
作業負荷平準化支援装置200と作業補助装置(歩行補助装置10、荷役作業補助装置100)とで、無線通信が可能な環境にある場合には、リアルタイムに各作業者の作業従事の負荷を数値化することができ、その変化も把握できる。
When the work load leveling
図11(a)は、作業者A〜Eの作業負荷値を棒グラフで示している。図11(a)に符号Wa〜Weで示されている作業負荷値は、作業補助装置を装備していない状態での作業者A〜Eの作業負荷値であり、この作業負荷値は、各作業者の資質、能力、状態、作業内容により相違する。 FIG. 11A shows the workload values of the workers A to E as bar graphs. The workload values indicated by reference signs Wa to We in FIG. 11A are the workload values of the workers A to E in a state where the work auxiliary device is not provided. It depends on the qualities, abilities, conditions, and work contents of the workers.
作業負荷平準値決定部202は、所定の作業負荷平準値を決定するプロセスを実行するものである。当該作業負荷平準値決定部202が定める作業負荷平準値としては、作業者の好ましい労働量に基づく規定値、あるいは作業者負荷数値化部201によって数値化された作業者負荷(作業負荷値)の最小値(Wd)に等しい値による作業負荷平準値La、あるいは最小値(Wd)の所定比率、例えば、80%相当の作業負荷平準値Lbがある。
The work load
作業負荷偏差算出部203は、作業負荷平準値決定部202にて決定された作業負荷平準値(La、Lb)に対する作業者負荷値Wa〜Weの偏差を作業者A〜E毎に算出するプロセスを実行する。
The workload
作業補助装置付与決定部204は、作業負荷偏差算出部203にて算出された作業負荷偏差に基づいて作業補助装置の作業者A〜Eに対する付与を決定する。作業補助装置の付与は、作業負荷偏差(作業者負荷値−作業負荷平準値)が正値の場合、つまり、作業負荷平準値より作業者負荷値が大きい作業者に対して行われる。
The work assistance device
作業負荷平準値が(La)である場合には、作業者Dを除く作業者A、B、C、Eに作業補助装置を付与することを決定する。これに対し、作業負荷平準値(Lb)である場合には、作業者A〜Eの全員に作業補助装置を付与することを決定する。 When the workload level value is (La), it is determined that the work assistance device is provided to the workers A, B, C, and E excluding the worker D. On the other hand, when it is the workload level value (Lb), it is determined that the work assistance device is provided to all of the workers A to E.
作業補助装置選定部205は、複数種類の作業補助装置が準備されている場合に有効に機能するものであり、作業者負荷の内容に応じて、準備されている複数種類の作業補助装置より最適の作業補助装置を選定するプロセスを実行する。
The work assistance
たとえば、荷物、部品等の持ち上げ等、スクワットを伴う作業の場合には、作業補助装置としてスクワット補助に有効な荷役作業補助装置100を選定し、専ら歩行を伴う作業の場合には、作業補助装置として歩行補助に有効な歩行補助装置10を選定する。
For example, in the case of work involving squats such as lifting of luggage, parts, etc., the work handling
作業補助量設定部206は、作業負荷平準値(La、Lb)に対して作業者負荷値Wa〜Weが過大である数値を示す作業者に付与する作業補助装置(歩行補助装置10、荷役作業補助装置100)が出力する作業補助量(アシスト量)を、前記作業負荷偏差がゼロに近付く数値に設定するプロセスを実行する。
The work assistance
この作業補助量の制御指令に基づいて作業補助装置(歩行補助装置10、荷役作業補助装置100)の出力を調整する。作業補助装置の出力調整は、作業負荷平準化支援装置200とはオフラインで、装具管理者が手動で行う。
The output of the work assistance device (walking
無線LANを施された工場等において、作業負荷平準化支援装置200と作業補助装置(歩行補助装置10、荷役作業補助装置100)とで無線通信が可能な環境にある場合には、作業負荷平準化支援装置200と作業補助装置との無線通信によって作業補助装置(歩行補助装置10、荷役作業補助装置100)の出力調整を行うこともできる。
In a factory or the like that is provided with a wireless LAN, when there is an environment in which wireless communication is possible between the work load leveling
このように、作業補助装置(歩行補助装置10、荷役作業補助装置100)が作業者に与えられ、出力調整された作業補助装置が作業補助を行うことにより、作業補助装置装備後の作業者A〜Eの作業者負荷値Wa〜Weは、図11(b)あるいは図11(c)に示されているように、作業補助量Aa〜Aeの付与のもとに、作業負荷平準値(La、Lb)をもって平準化される。
In this way, the work auxiliary device (walking
上述したように、各作業者A〜Eの作業負荷を数値化(定量化)することが行われ、作業負荷平準値(La、Lb)に対する作業者負荷値Wa〜Weに基づいて、作業者に対する作業補助装置の付与を決定することが行われことが行われる。 As described above, the work loads of the workers A to E are quantified (quantified), and the workers are based on the worker load values Wa to We for the work load level values (La, Lb). It is performed to determine the assignment of the work assisting device to.
これにより、ボトルネックになる作業負荷が大きい作業者を作業補助装置によって支援することが行われ、作業負荷が大きい作業者の作業負荷が、作業補助装置の助けによって低減する。このことにより、作業者全体の作業負荷の平準化が図られ、その結果として、複数の作業者が作業を行う作業場の生産効率の向上、人員削減、作業工程間と時間的な平準化の最適化が図られる。 Thereby, a worker with a large work load that becomes a bottleneck is supported by the work assistance device, and the work load of the worker with a large work load is reduced with the help of the work assistance device. As a result, the work load of the entire worker is leveled, and as a result, the production efficiency of the workplace where multiple workers work is improved, the number of personnel is reduced, and the level of time between work processes and the time level is optimized. Is achieved.
また、作業補助装置が出力する作業補助量(アシスト量)が、作業負荷偏差がゼロに近付く数値に設定されることにより、作業補助装置(歩行補助装置10、荷役作業補助装置100)の出力が作業負荷平準化に対して過不足なく設定され、CO2削減に寄与する。
In addition, the work assistance amount (assist amount) output by the work assistance device is set to a value at which the work load deviation approaches zero, so that the output of the work assistance device (walking
つぎに、作業負荷低減支援装置200の動作フローを、図12のフローチャートを参照して説明する。
Next, an operation flow of the workload reduction supported 援装
まず、個人識別番号等、各作業者を特定する情報と、各作業者に割り当てられている作業内容、作業工程に関する情報を取り込み、作業者の識別を行う(ステップS101)。 First, information for identifying each worker, such as a personal identification number, information on work contents assigned to each worker, and information on the work process is taken in to identify the worker (step S101).
つぎに、各作業者の歩数、歩幅、歩行速度、床反力等の作業状況情報、心拍数や筋電位、発汗量等の生体情報を入力する(ステップS102)。 Next, work status information such as the number of steps, stride, walking speed and floor reaction force of each worker, and biological information such as heart rate, myoelectric potential, and sweating amount are input (step S102).
つぎに、作業者識別情報、作業状況情報、作業者の生体情報に基づいて作業負荷を定量的に分析し、作業負荷を数値化する(ステップS103)。 Next, the work load is quantitatively analyzed based on the worker identification information, the work situation information, and the biological information of the worker, and the work load is quantified (step S103).
つぎに、作業負荷平準値を決定する(ステップS104)。作業負荷平準値は、作業者の好ましい労働量に基づく規定値、あるいは作業者負荷数値化部201によって数値化された作業者負荷(作業負荷値)の最小値(Wd)に等しい値による作業負荷平準値La、あるいは最小値(Wd)の所定比率、例えば、80%相当の作業負荷平準値Lbである。
Next, a work load level value is determined (step S104). The workload level value is a specified value based on a preferable amount of labor of the worker or a workload based on a value equal to the minimum value (Wd) of the worker load (work load value) quantified by the worker
次に、該当作業者の作業内容、作業者負荷の内容に応じて、準備されている複数種類の作業補助装置より最適の作業補助装置を選定する。まず、該当作業者の作業が歩行作業中心のものであるか否かを判別し、作業者の作業が歩行・移動中心のものであれば、該当作業者に対して歩行補助装置10を提供することを決定する(ステップS105)。
Next, an optimal work auxiliary device is selected from a plurality of types of prepared work auxiliary devices according to the work content of the corresponding worker and the content of the worker load. First, it is determined whether or not the work of the corresponding worker is centered on walking work. If the work of the worker is centered on walking and movement, the walking assist
次に、作業負荷平準値に対する作業者負荷値の偏差を演算し、作業負荷偏差に基づいて歩行補助装置10のアシスト量を決定し(ステップS106)、該当作業者に提供する歩行補助装置10のアシスト量を設定する(ステップS107)。
Next, the deviation of the worker load value with respect to the work load level value is calculated, and the assist amount of the walking assist
これに対し、該当作業者の作業が歩行中心のものでなければ、つぎに、該当作業者の作業が荷役作業中心のものであるか否かを判別し、該当作業者の作業が荷役作業中心のものであれば、該当作業者に対して荷役作業補助装置100を提供することを決定する(ステップS108)。
On the other hand, if the corresponding worker's work is not centered on walking, then it is determined whether or not the corresponding worker's work is centered on cargo handling work. If so, it is determined to provide the cargo handling
次に、作業負荷平準値に対する作業者負荷値の偏差を演算し、作業負荷偏差に基づいて荷役作業補助装置100のアシスト量を決定し(ステップS109)、該当作業者に提供する荷役作業補助装置100のアシスト量を設定する(ステップS110)。
Next, the deviation of the worker load value with respect to the work load level value is calculated, the assist amount of the load handling
図13は、本実施形態の作業負荷平準化支援方法が適用された自動車製造ラインを解図的に示している。組立ライン300は、フロアパネル組立部P101、ドアパネル組立部P102、タイヤ組付部P103を有する。組立ライン300のライン速度は、ライン速度制御装置310により可変制御される。
FIG. 13 schematically shows an automobile production line to which the work load leveling support method of the present embodiment is applied. The
ライン速度制御装置310は、作業負荷低減支援処理装置200とデータ通信可能に接続され、5作業負荷低減支援処理装置200の作業補助量設定部206で演算された実歩行速度、制御目標歩行比に基づいてライン速度を最適制御することができる。
The line
図14に示されているように、工場の組立ライン上に車台が流れてくる車体組立工程において、中腰作業環境(重負荷環境移動作業:プロペラシヤフト装着作業工程、エンジンとミッション締結作業工程等)においては、作業者の関節モーメント負荷が大となるため、作業者にかかる関節モーメントを低減することが、重要となる。このため、中腰作業環境の作業者には、荷役作業補助装置100を提供する。
As shown in FIG. 14, in the body assembly process in which the chassis flows on the assembly line of the factory, the middle waist work environment (heavy load environment movement work: propeller shaft installation work process, engine and mission fastening work process, etc.) In this case, since the joint moment load of the worker becomes large, it is important to reduce the joint moment applied to the worker. For this reason, the cargo handling
これに対し、作業環境(平地・傾斜地歩行作業、軽部品装着作業工程、ボルト締結作業工程、台車押し作業工程等)の軽負荷で、歩行作業が中心の作業においては、歩行時の歩幅や、単位時間当たりの歩数から計算される歩行率を適切に誘導することにより、歩行時の消費エネルギを最小限の抑えることが可能となるから、軽負荷歩行作業中心の作者業には、歩行補助装置10を提供する。 On the other hand, in work that is light in the work environment (flat ground / slope walking work, light parts mounting work process, bolt fastening work process, cart pushing work process, etc.) By properly guiding the walking rate calculated from the number of steps per unit time, it is possible to minimize the energy consumption during walking. 10 is provided.
図15は、自動車製造工場における車型(製造車種)間、工程間の作業者平準化を、図16は工場全体の作業者平準化を解図的に示している。組立ライン上を流れる車型や工程毎に発生する各作業負荷が変動した場合には、各作業者の作業負荷量(歩行補助装置10:作業消費エネルギ、荷役作業補助装置100:関節モーメント負荷)を低減するために各作業者に現時点の作業負荷の何パーセントかのアシストを行い、作業車の作業負荷を低減し、作業者間の作業負荷を平準化することにより、ライン全休の流れが改善され、タクトタイムの減少効果が可能となる。 FIG. 15 illustrates the worker leveling between the vehicle types (models manufactured) and the processes in the automobile manufacturing factory, and FIG. 16 illustrates the worker leveling of the entire factory. When the work load generated for each vehicle type or process flowing on the assembly line fluctuates, the work load amount of each worker (walking assist device 10: work energy consumption, cargo handling work assist device 100: joint moment load) By reducing the workload of work vehicles and leveling the workload among workers, the flow of all line breaks is improved by assisting each worker with some percentage of the current workload to reduce it. The tact time can be reduced.
図17は、本実施形態の作業負荷低減方法が適用された工場の作業負荷状況を解図的に示している。作業負荷平準化の最適化を図るように、アシスト量や歩行比を変化させ、各作業者の関節モーメント負荷と消費エネルギを減少させる。それにより、作業者の負担を低減し、これを作業工程間、さらには時間的な平準化を行うように制御を行うことにより、作業者の人員数や、一人の作業者の作業工程の効率化が可能となり、工場全体で総工数を低減することが可能になり、今後予測される若年層の離職率の増加、小子高齢化による労働人口の減少に対して、本実施形態の次世代工場への適用により、多大な効果を期待できる。 FIG. 17 schematically shows a work load situation of a factory to which the work load reduction method of the present embodiment is applied. In order to optimize the work load leveling, the assist amount and the walking ratio are changed to reduce the joint moment load and energy consumption of each worker. As a result, the burden on the worker is reduced, and this is controlled so as to perform leveling between the work processes and further, so that the number of workers and the efficiency of the work process of one worker are reduced. The total number of man-hours can be reduced in the entire factory, and the next-generation factory of this embodiment will respond to the expected increase in the turnover rate of young people and the decline in the working population due to the aging of children and children. A great effect can be expected by applying to the above.
10 歩行補助装置
100 荷役作業補助装置
200 作業負荷平準化支援装置
201 作業者負荷数値化部
202 作業負荷平準値決定部
203 作業負荷偏差算出部
204 作業補助装置付与決定部
205 作作業補助装置選定部
206 作業補助量設定部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
作業者に装着された生体センサにより計測される生体状態の計測値を用いて各作業者の作業負荷を数値化する作業者負荷数値化プロセスと、
前記作業者負荷数値化プロセスにて数値化された各作業者の作業負荷に基づいて作業負荷平準値を決定する作業負荷平準値決定プロセスと、
前記作業負荷平準値決定プロセスにて決定された作業負荷平準値に対する前記作業者負荷の偏差を作業者毎に算出する作業負荷偏差算出プロセスと、
前記作業負荷偏差算出プロセスにて算出された作業負荷偏差に基づいて、作業補助力を作業者に与える作業補助装置の作業者に対する付与を決定する作業補助装置付与決定プロセスと、
前記作業補助装置が出力する作業補助量を、前記作業負荷偏差がゼロに近付く数値に設定する作業補助量定量化プロセスと、
を有する作業負荷平準化方法。 A method for leveling a worker's workload in a workplace where a plurality of workers work,
A worker load quantification process that quantifies each worker's workload using a measurement value of a biological state measured by a biological sensor attached to the worker;
A workload level determination process for determining a workload level based on the workload of each worker quantified in the worker load quantification process;
A workload deviation calculation process for calculating, for each worker, a deviation of the worker load with respect to the workload level determined in the workload level determination process;
Based on the work load deviation calculated in the work load deviation calculation process, a work auxiliary device application determination process for determining the application of the work auxiliary device to give the work auxiliary power to the worker,
A work assistance amount quantification process for setting the work assistance amount output by the work assistance device to a numerical value at which the workload deviation approaches zero; and
A workload leveling method comprising:
作業者に装着された作業補助装置の仕事量を用いて各作業者の作業負荷を数値化する作業者負荷数値化プロセスと、
前記作業者負荷数値化プロセスにて数値化された各作業者の作業負荷に基づいて作業負荷平準値を決定する作業負荷平準値決定プロセスと、
前記作業負荷平準値決定プロセスにて決定された作業負荷平準値に対する前記作業者負荷の偏差を作業者毎に算出する作業負荷偏差算出プロセスと、
前記作業負荷偏差算出プロセスにて算出された作業負荷偏差に基づいて、作業補助力を作業者に与える作業補助装置の作業者に対する付与を決定する作業補助装置付与決定プロセスと、
前記作業補助装置が出力する作業補助量を、前記作業負荷偏差がゼロに近付く数値に設定する作業補助量定量化プロセスと、
を有する作業負荷平準化方法。 A method for leveling a worker's workload in a workplace where a plurality of workers work,
A worker load quantification process that quantifies the workload of each worker using the workload of the work assisting device attached to the worker ;
A workload level determination process for determining a workload level based on the workload of each worker quantified in the worker load quantification process;
A workload deviation calculation process for calculating, for each worker, a deviation of the worker load with respect to the workload level determined in the workload level determination process;
Based on the work load deviation calculated in the work load deviation calculation process, a work auxiliary device application determination process for determining the application of the work auxiliary device to give the work auxiliary power to the worker,
A work assistance amount quantification process for setting the work assistance amount output by the work assistance device to a numerical value at which the workload deviation approaches zero; and
A workload leveling method comprising:
作業者の靴部に装着された床反力センサにより検出される床反力より推定演算される関節モーメント値を用いて各作業者の作業負荷を数値化する作業者負荷数値化プロセスと、
前記作業者負荷数値化プロセスにて数値化された各作業者の作業負荷に基づいて作業負荷平準値を決定する作業負荷平準値決定プロセスと、
前記作業負荷平準値決定プロセスにて決定された作業負荷平準値に対する前記作業者負荷の偏差を作業者毎に算出する作業負荷偏差算出プロセスと、
前記作業負荷偏差算出プロセスにて算出された作業負荷偏差に基づいて、作業補助力を作業者に与える作業補助装置の作業者に対する付与を決定する作業補助装置付与決定プロセスと、
前記作業補助装置が出力する作業補助量を、前記作業負荷偏差がゼロに近付く数値に設定する作業補助量定量化プロセスと、
を有する作業負荷平準化方法。 A method for leveling a worker's workload in a workplace where a plurality of workers work,
A worker load quantification process for quantifying each worker's workload using a joint moment value estimated and calculated from a floor reaction force detected by a floor reaction force sensor attached to the shoe portion of the worker;
A workload level determination process for determining a workload level based on the workload of each worker quantified in the worker load quantification process;
A workload deviation calculation process for calculating, for each worker, a deviation of the worker load with respect to the workload level determined in the workload level determination process;
Based on the work load deviation calculated in the work load deviation calculation process, a work auxiliary device application determination process for determining the application of the work auxiliary device to give the work auxiliary power to the worker,
A work assistance amount quantification process for setting the work assistance amount output by the work assistance device to a numerical value at which the workload deviation approaches zero; and
A workload leveling method comprising:
前記作業負荷偏差算出プロセスは、前記作業負荷平準値に対する前記作業者負荷の偏差(作業者負荷−作業負荷平準値)を作業者毎に算出し、
前記作業補助装置付与決定プロセスは、前記作業負荷偏差が正値の作業者に対して、作業補助力を作業者に与える作業補助装置を付与する請求項1から3の何れか一項に記載の作業負荷平準化方法。 The workload level determination process is a minimum value of the workload or a value obtained by multiplying the minimum value by a predetermined ratio as a workload level value,
The workload deviation calculation process calculates a deviation of the worker load with respect to the workload level value (worker load-workload level value) for each worker,
The said work assistance apparatus provision determination process gives the work assistance apparatus which gives work assistance power to a worker with respect to the worker whose said work load deviation is a positive value. Workload leveling method.
各作業者の作業負荷を数値化する作業者負荷数値化手段と、
前記作業者負荷数値化手段にて数値化された各作業者の作業負荷に基づいて作業負荷平準値を決定する作業負荷平準値決定手段と、
前記作業負荷平準値決定手段にて決定された作業負荷平準値に対する前記作業者負荷の偏差を作業者毎に算出する作業負荷偏差算出手段と、
前記作業負荷偏差算出手段にて算出された作業負荷偏差に基づいて、作業補助力を作業者に与える作業補助装置の作業者に対する付与を決定する作業補助装置付与決定手段と、
前記作業補助装置が出力する作業補助量を、前記作業負荷偏差がゼロに近付く数値に設定する作業補助量設定手段と、
を有する作業負荷平準化支援装置。 A workload leveling support device for leveling a worker's workload in a workplace where a plurality of workers work,
Worker load quantification means for quantifying the workload of each worker;
A workload level determination unit that determines a workload level based on the workload of each worker digitized by the worker load leveling unit;
Workload deviation calculating means for calculating, for each worker, a deviation of the worker load with respect to the workload level determined by the workload level determining means ;
Based on the work load deviation calculated by the work load deviation calculating means, work auxiliary device provision determining means for determining the provision of the work auxiliary device that gives the work auxiliary power to the worker to the worker;
Work auxiliary amount setting means for setting the work auxiliary amount output by the work auxiliary device to a numerical value at which the work load deviation approaches zero;
A work load leveling support apparatus.
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