作業姿勢に関する個人差のクラスタリング手法の提案と物体保持姿勢への適用
作業姿勢を生成する際の予測精度の向上を目的として，クラスタ分析を応用して作業姿勢の個人差を分類する手法を提案し，矢状面における荷物保持姿勢の分類に適用して有効性を検討した．被験者は12名であり，荷物保持の位置と荷物質量を変化させて5か所の関節角度（体幹前傾角，肩関節，肘関節，膝関節，足関節）を計測した．提案手法を適用し，膝関節と足関節の角度が個人差の発生要因であることを定量的に評価した．被験者は体重が軽い第一クラスタ，中間の第二クラスタ，体重が重い第三クラスタの3つに分割された．設定した作業条件の中で，低い位置における作業姿勢で個人差が顕著であり，第一クラスタは膝関節を伸展させているのに対し，...
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| Published in | 人間工学 Vol. 51; no. 4; pp. 256 - 264 |
|---|---|
| Main Authors | , , |
| Format | Journal Article |
| Language | Japanese |
| Published |
一般社団法人 日本人間工学会
2015
日本人間工学会 |
| Subjects | |
| Online Access | Get full text |
| ISSN | 0549-4974 1884-2844 |
| DOI | 10.5100/jje.51.256 |
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| Abstract | 作業姿勢を生成する際の予測精度の向上を目的として，クラスタ分析を応用して作業姿勢の個人差を分類する手法を提案し，矢状面における荷物保持姿勢の分類に適用して有効性を検討した．被験者は12名であり，荷物保持の位置と荷物質量を変化させて5か所の関節角度（体幹前傾角，肩関節，肘関節，膝関節，足関節）を計測した．提案手法を適用し，膝関節と足関節の角度が個人差の発生要因であることを定量的に評価した．被験者は体重が軽い第一クラスタ，中間の第二クラスタ，体重が重い第三クラスタの3つに分割された．設定した作業条件の中で，低い位置における作業姿勢で個人差が顕著であり，第一クラスタは膝関節を伸展させているのに対し，第二クラスタと第三クラスタは膝関節を屈曲させていた．また，作業姿勢が類似した被験者をクラスタリングすることで，生成した作業姿勢の膝関節と足関節角度の予測精度が有意に向上することを確認した． |
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| AbstractList | 作業姿勢を生成する際の予測精度の向上を目的として，クラスタ分析を応用して作業姿勢の個人差を分類する手法を提案し，矢状面における荷物保持姿勢の分類に適用して有効性を検討した．被験者は12名であり，荷物保持の位置と荷物質量を変化させて5か所の関節角度（体幹前傾角，肩関節，肘関節，膝関節，足関節）を計測した．提案手法を適用し，膝関節と足関節の角度が個人差の発生要因であることを定量的に評価した．被験者は体重が軽い第一クラスタ，中間の第二クラスタ，体重が重い第三クラスタの3つに分割された．設定した作業条件の中で，低い位置における作業姿勢で個人差が顕著であり，第一クラスタは膝関節を伸展させているのに対し，第二クラスタと第三クラスタは膝関節を屈曲させていた．また，作業姿勢が類似した被験者をクラスタリングすることで，生成した作業姿勢の膝関節と足関節角度の予測精度が有意に向上することを確認した． 作業姿勢を生成する際の予測精度の向上を目的として, クラスタ分析を応用して作業姿勢の個人差を分類する手法を提案し, 矢状面における荷物保持姿勢の分類に適用して有効性を検討した. 被験者は12名であり, 荷物保持の位置と荷物質量を変化させて5か所の関節角度(体幹前傾角, 肩関節, 肘関節, 膝関節, 足関節)を計測した. 提案手法を適用し, 膝関節と足関節の角度が個人差の発生要因であることを定量的に評価した. 被験者は体重が軽い第一クラスタ, 中間の第二クラスタ, 体重が重い第三クラスタの3つに分割された. 設定した作業条件の中で, 低い位置における作業姿勢で個人差が顕著であり, 第一クラスタは膝関節を伸展させているのに対し, 第二クラスタと第三クラスタは膝関節を屈曲させていた. また, 作業姿勢が類似した被験者をクラスタリングすることで, 生成した作業姿勢の膝関節と足関節角度の予測精度が有意に向上することを確認した. |
| Author | 瀬尾, 明彦 茅原, 崇徳 保志, 沙那子 |
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| Copyright | 2015 一般社団法人 日本人間工学会 |
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| References | 13) Kim JH, Abdel-Malek K et al: Prediction and analysis of human motion dynamics performing various tasks, International Journal of Human Factors Modelling and Simulation, 1 (1), 69-94, 2006 28) Seo A, Lee JH et al: Estimation of trunk muscle parameters for a biomechanical model by age, height and weight, Journal of Occupational Health, 45 (4), 197-201, 2003 15) Zou Q, Zhang Q, et al: An alternative formulation for determining weights of joint displacement objective function in seated posture prediction, Lecture Notes in Computer Science, 6777, 231-242, 2011 23）中村隆一, 齋藤宏, 他：基礎運動学第6版, 512-521, 医歯薬出版, 東京, 2003 14) Marler T, Farrell K, et al: Vision performance measures for optimization-based posture prediction, Proceedings of Digital Human Modeling for Design and Engineering Conference, Paper No. 2006-01-2334, Lyon, France, 2006 5) Chaffin DB, Andersson GBJ, et al: Occupational Biomechanics fourth ed., 37-160, Wiley, New York, 2006 6) Pheasant S, Haslegrave SM: Bodyspace: Anthropometry, Ergonomics and the Design of Work, third ed., 239-279, CRC Press, New York, 2006 8) Faraway JJ: Regression analysis for a functional response, Technometrics, 39 (3), 254-261, 1997 16) Yang J, Marler T, et al: Multi-objective optimization-based method for kinematic posture prediction: Development and validation, Robotica, 29 (2), 245-253, 2011 9) Faraway JJ, Zhang X, et al: Rectifying postures reconstructed from joint angles to meet constraints, Journal of Biomechanics, 32 (7), 733-736, 1999 1) Hägg GM: Corporate initiatives in ergonomics-an introduction, Applied Ergonomics, 34 (1), 3-15, 2003 27）山田みどり, 近藤健, 他：健常人の膝関節トルク値の予測－重回帰分析を用いて－, 理学療法のための運動生理, 7（1）, 9-13, 1992 18) Hoffman SG, Reed MP, et al: Predicting force-exertion postures from task variables, Proceedings of Digital Human Modeling for Design and Engineering Conference and Exhibition, Paper No.2007-01-2480, Seattle, U.S.A., 2007 2) Beecher V, Paquet V: Survey instrument for the universal design of consumer products, Applied Ergonomics, 36 (3), 363-372, 2005 12) Perez MA, Nussbaum MA: A neural network model for predicting postures during non-repetitive manual materials handling tasks, Ergonomics, 51 (10), 1549-1564, 2008 25) Burgess-Limerick R: Squat, stoop, or something between?, International Journal of Industrial Ergonomics, 31 (3), 143-148, 2003 17) Chaffin DB, Faraway JJ, et al: Stature, age, and gender effects on reach motion postures, Human Factors, 42 (3), 408-420, 2000 26）産業技術総合研究所：AIST人体寸法データベース1991-92, Retrieved March 26, 2015, available from https://www.dh.aist.go.jp/database/91-92/data/search9.html 3) Bubb H, Fritzsche F: A scientific perspective of digital human models: past, present, and future, Duffy VG ed., Handbook of Digital Human Modeling, 3:1-30, CRC Press, New York, 2009 19) Park W, Martin BJ, et al: Representing and identifying alternative movement techniques for goal-directed manual tasks, Journal of Biomechanics, 38 (3), 519-527, 2005 11) Park W, Chaffin DB, et al: A computer algorithm for representing spatial-temporal structure of human motion and a motion generalization method, Journal of Biomechanics, 38 (11), 2321-2329, 2005 22）SKETCH研究会統計分科会：臨床データの信頼性と妥当性, 2-33, サイエンティスト社, 東京, 2005 7) Park W: Data-based human motion simulation methods, Duffy VG ed., Handbook of Digital Human Modeling, 9:1-17, CRC Press, New York, 2009 24) Burgess-Limerick R, Abernethy B: Qualitatively different modes of manual lifting, International Journal of Industrial Ergonomics, 19 (5), 413-417, 1997 20) Adams DC, Cerney MM: Quantifying biomechanical motion using Procrustes motion analysis, Journal of Biomechanics, 40 (2), 437-444, 2007 21) Sharma S: Applied Multivariate Techniques, 185-236, Wiley, New York, 1995 10) Chaffin DB, On simulating human reach motions for ergonomics analyses, Human Factors and Ergonomics in Manufacturing, 12 (3), 235-247, 2002 4) Summerskill S, Marshall R: Digital human modeling in the user-centered design process, Karwowski W, Soares MM, et al ed., Human Factors and Ergonomics in Consumer Product Design, 293-234, CRC Press, New York, 2011 |
| References_xml | – reference: 22）SKETCH研究会統計分科会：臨床データの信頼性と妥当性, 2-33, サイエンティスト社, 東京, 2005 – reference: 4) Summerskill S, Marshall R: Digital human modeling in the user-centered design process, Karwowski W, Soares MM, et al ed., Human Factors and Ergonomics in Consumer Product Design, 293-234, CRC Press, New York, 2011 – reference: 6) Pheasant S, Haslegrave SM: Bodyspace: Anthropometry, Ergonomics and the Design of Work, third ed., 239-279, CRC Press, New York, 2006 – reference: 9) Faraway JJ, Zhang X, et al: Rectifying postures reconstructed from joint angles to meet constraints, Journal of Biomechanics, 32 (7), 733-736, 1999 – reference: 27）山田みどり, 近藤健, 他：健常人の膝関節トルク値の予測－重回帰分析を用いて－, 理学療法のための運動生理, 7（1）, 9-13, 1992 – reference: 28) Seo A, Lee JH et al: Estimation of trunk muscle parameters for a biomechanical model by age, height and weight, Journal of Occupational Health, 45 (4), 197-201, 2003 – reference: 20) Adams DC, Cerney MM: Quantifying biomechanical motion using Procrustes motion analysis, Journal of Biomechanics, 40 (2), 437-444, 2007 – reference: 8) Faraway JJ: Regression analysis for a functional response, Technometrics, 39 (3), 254-261, 1997 – reference: 17) Chaffin DB, Faraway JJ, et al: Stature, age, and gender effects on reach motion postures, Human Factors, 42 (3), 408-420, 2000 – reference: 13) Kim JH, Abdel-Malek K et al: Prediction and analysis of human motion dynamics performing various tasks, International Journal of Human Factors Modelling and Simulation, 1 (1), 69-94, 2006 – reference: 12) Perez MA, Nussbaum MA: A neural network model for predicting postures during non-repetitive manual materials handling tasks, Ergonomics, 51 (10), 1549-1564, 2008 – reference: 19) Park W, Martin BJ, et al: Representing and identifying alternative movement techniques for goal-directed manual tasks, Journal of Biomechanics, 38 (3), 519-527, 2005 – reference: 16) Yang J, Marler T, et al: Multi-objective optimization-based method for kinematic posture prediction: Development and validation, Robotica, 29 (2), 245-253, 2011 – reference: 26）産業技術総合研究所：AIST人体寸法データベース1991-92, Retrieved March 26, 2015, available from https://www.dh.aist.go.jp/database/91-92/data/search9.html – reference: 14) Marler T, Farrell K, et al: Vision performance measures for optimization-based posture prediction, Proceedings of Digital Human Modeling for Design and Engineering Conference, Paper No. 2006-01-2334, Lyon, France, 2006 – reference: 15) Zou Q, Zhang Q, et al: An alternative formulation for determining weights of joint displacement objective function in seated posture prediction, Lecture Notes in Computer Science, 6777, 231-242, 2011 – reference: 10) Chaffin DB, On simulating human reach motions for ergonomics analyses, Human Factors and Ergonomics in Manufacturing, 12 (3), 235-247, 2002 – reference: 24) Burgess-Limerick R, Abernethy B: Qualitatively different modes of manual lifting, International Journal of Industrial Ergonomics, 19 (5), 413-417, 1997 – reference: 1) Hägg GM: Corporate initiatives in ergonomics-an introduction, Applied Ergonomics, 34 (1), 3-15, 2003 – reference: 11) Park W, Chaffin DB, et al: A computer algorithm for representing spatial-temporal structure of human motion and a motion generalization method, Journal of Biomechanics, 38 (11), 2321-2329, 2005 – reference: 5) Chaffin DB, Andersson GBJ, et al: Occupational Biomechanics fourth ed., 37-160, Wiley, New York, 2006 – reference: 3) Bubb H, Fritzsche F: A scientific perspective of digital human models: past, present, and future, Duffy VG ed., Handbook of Digital Human Modeling, 3:1-30, CRC Press, New York, 2009 – reference: 7) Park W: Data-based human motion simulation methods, Duffy VG ed., Handbook of Digital Human Modeling, 9:1-17, CRC Press, New York, 2009 – reference: 2) Beecher V, Paquet V: Survey instrument for the universal design of consumer products, Applied Ergonomics, 36 (3), 363-372, 2005 – reference: 21) Sharma S: Applied Multivariate Techniques, 185-236, Wiley, New York, 1995 – reference: 18) Hoffman SG, Reed MP, et al: Predicting force-exertion postures from task variables, Proceedings of Digital Human Modeling for Design and Engineering Conference and Exhibition, Paper No.2007-01-2480, Seattle, U.S.A., 2007 – reference: 25) Burgess-Limerick R: Squat, stoop, or something between?, International Journal of Industrial Ergonomics, 31 (3), 143-148, 2003 – reference: 23）中村隆一, 齋藤宏, 他：基礎運動学第6版, 512-521, 医歯薬出版, 東京, 2003 |
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| SourceID | medicalonline jstage |
| SourceType | Publisher |
| StartPage | 256 |
| SubjectTerms | クラスタ分析 デジタルヒューマン 姿勢分類 姿勢生成 級内相関係数 |
| Title | 作業姿勢に関する個人差のクラスタリング手法の提案と物体保持姿勢への適用 |
| URI | https://www.jstage.jst.go.jp/article/jje/51/4/51_256/_article/-char/ja http://mol.medicalonline.jp/library/journal/download?GoodsID=dp5ergon/2015/005104/007&name=0256-0264j |
| Volume | 51 |
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| ispartofPNX | 人間工学, 2015/08/20, Vol.51(4), pp.256-264 |
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