エルゴノミクス設計支援ツール DhaibaWorks（ダイバワークス）は、
国立研究開発法人産業技術総合研究所 人工知能研究センター デジタルヒューマン研究チーム
で開発された、身体機能を考慮した製品設計を支援する
デジタルヒューマンプラットフォームです。
用途に応じて、生体力学・人間工学の最新の研究成果や知見を取り入れた
アプリケーション開発を行います。
国立研究開発法人産業技術総合研究所との共同研究や デジタルヒューマン技術協議会 等において既に活用されており、 一定の成果を挙げています。
- 製品設計
- エルゴノミクス評価
- 産業用ロボット・介護機器
DhaibaWorksは、以下のような機能の実現を目的として開発されています。
- 日本人男女の統計学的な代表寸法を持つデジタルヒューマンモデルを生成する。
- 被験者の寸法を持つデジタルヒューマンモデルを生成する。
- モーションキャプチャによって計測されたランドマーク位置から、被験者の動作姿勢や被験者と製品との接触領域を計算機上で再現・可視化する。
- 対象製品の筐体モデルに対し、代表寸法を持つデジタルヒューマンモデルの姿勢・動作を生成・可視化する。
- 得られた姿勢や動作に対し、さまざまな指標を用いて定量的にエルゴノミクス評価を行い、より多くのユーザーに対し、高いエルゴノミクス評価値を持つような筐体寸法を特定する。
- Pythonスクリプトによって新たな機能の追加やバッチ処理が可能となる。また、DhaibaWorks SDKを利用したプラグインを作成することで、より高速かつ複雑な処理の追加が可能となる。
- CADシステムを同時に起動することで、CAD上で設計中のデザインをDhaibaWorks上に直接インポートする。また、筐体形状のパラメータをDhaibaWorks上で直接指定し対応する形状を得ることで、感度解析等のバッチ処理を行う。
DhaibaWorksには、さまざまな表現モデルおよび機能モデル(エレメント)が実装されています。以下に、代表的なエレメントを示します。
| エレメント | 機能説明 |
|---|---|
| メッシュ | 製品筐体やデジタルヒューマンの表皮形状を表現する。 |
| リンクモデル | 人間の骨格構造および関節回転を模擬するリンク機構モデルを表現する。 |
| 点群 | 高密度な点の集合を表現する。干渉判定やボクセルを用いた形状復元等に用いられる。 |
| 特徴点群 | 表皮上の解剖学的特徴点や、製品筐体上のマーカ貼付位置を表現する。位置姿勢のフィッティング等で用いられる。 |
| カメラ | デジタルヒューマンやディスプレイの視野を表現する。 |
| モーションキャプチャ | モーションキャプチャで取得したマーカーシーケンスを表示し、マーカを用いて製品モデルやデジタルヒューマンモデルの姿勢を再現したり接触領域を表示する機能をもつ。 |
| デフォーマ | 一般的なスキニング手法を用いて、リンクモデルの関節回転に基づいて得られた姿勢に対応して、表皮メッシュの変形を行う。 |
| 物理シミュレーション | 剛体・柔軟体を含むさまざまな形状モデルに対して高速な干渉判定および動力学シミュレーションを行う。 |
| 姿勢生成 | 物理シミュレーションを用いて、デジタルヒューマンモデルの製品に対する把持・操作時の姿勢を自動生成する。 |
| エルゴノミクス評価 | 再現されたデジタルヒューマンと製品モデルの把持・操作姿勢に基づき、定量的なエルゴノミクス評価を行う。把持安定性、把持容易性、形状適合性といったさまざまな評価が存在する。 |
スクリプトによる拡張機能
DhaibaWorksで実装されているエレメントは、内部的にはインタフェースを多重継承したクラスとして定義されています。大部分のエレメントの機能はPythonで記述されたスクリプトから実行できるため、多様なファイル形式の入出力や、対象製品に合わせたエルゴノミクス評価指標などを柔軟に実装します。
DhaibaWorksのPythonスクリプト用コンソールから入力されたスクリプトの一部
arm = dhGetDlementByName("body_arm")
bone = arm.bone("S_L_Foot")
R = bone.getR()
R = R.toZYXRotAngle()
rx = r.get(0) / (2.0*3.141592) * 360.0
rx
”body_arm”という名称のリンクモデルエレメントがもつリンク”s_L_Foot”の関節回転行列を取得し、ロールピッチヨー角に変換して、現在の回転角を出力している。OS: Microsoft Windows, Mac OS X
対象：デジタルヒューマン技術協議会の一部の会員専用（法人会員1, 個人会員, 特別会員）
* 詳細は、営業担当者までお問い合わせください。