重機の操作を学ぶには通常数年かかります。これは、オペレーターが手の動きと機械アームとの間に不自然な心理的マッピングを構築しなければならないからです。マサチューセッツ工科大学（MIT）のエンジニアたちは、この変換ステップを完全にスキップする新しいタイプのコントローラーを開発しました。これにより、初心者はほぼ即座に専門家のパフォーマンスに達することができます。このチームは、MITの機械工学部の主任研究科学者であるHermano Krebsが率いており、ミニ掘削機のアームとバケットに似たデバイスを設計しました。訓練を受ける人はこのデバイスを握り、実際の掘削機を操作するのと同様の方法で自分の腕を動かします。同時に、6つのディスプレイがこれらの動作を仮想掘削機にマッピングします。
研究者たちは『計算と土木工学ジャーナル』で研究結果を報告しました。
Krebsはこの挑戦を、ゲームセンターのクレーンゲームを操作することに例えました。2つのジョイスティックを使ってクレーンの動きを制御するには、直感的ではない心理的マッピングが必要です。掘削機はオペレーターが同時にジョイスティックの動きをアーム、腕、バケット、キャビンの動きに変換することを要求しますが、これはより複雑なバージョンです。Krebsは、新しいインターフェースがほとんどの変換負担を排除したと述べています。彼は、このデバイスが新しいオペレーターの迅速なトレーニングツールとして、また実際の機械を直接操作する方法として機能できると考えています。オペレーターがキャビン内にいる場合でも、トレーラーから遠隔操作する場合でも、これは当てはまります。
マサチューセッツ工科大学の新型コントローラーが掘削機のトレーニング時間を大幅に短縮
Krebsは2018年に日本の機械製造業者である住友重機械工業と協力を始めました。その時、同社は馴染みのある問題を提起しました。日本の掘削機オペレーターの労働力は急速に高齢化しており、従来の方法で代替者を訓練するには時間がかかりすぎます。初心者オペレーターは通常、実際の機械を操作しながらコントロールラインを運転し、ジョイスティックの入力と掘削機の動作との間に心理的なつながりを徐々に構築する必要があります。これらの動作を調整して実際のタスクを完了するには、数ヶ月または数年かかることがあります。MITのチームは、心理的マッピングのステップを完全に排除することで、時間を大幅に短縮できると推測しました。
研究者たちは、このシステムを「ワールドスペースインターフェース」と呼び、従来のジョイスティックシミュレーターと比較してテストを行いました。参加者には専門家と初心者の経験レベルを持つボランティアが含まれています。参加者は毎日1時間訓練を行い、7日間続けました。課題には、建設現場、道路、鉱山、河岸など15の実際の仮想環境が含まれました。研究によると、ジョイスティックシミュレーターを使用している間、初心者は訓練過程で常に専門家に遅れをとっていましたが、改善は見られました。一方、ワールドスペースインターフェースを使用した場合、初心者は最初の授業から専門家と同等のパフォーマンスを示しました。研究の共著者であるMITのポスドク研究員Joao Buzzattoは、これは完全にジョイスティックのコマンドを必要としない初の掘削機インターフェースであると述べています。
チームは現在、触覚フィードバック機能の追加に取り組んでおり、これによりデバイスは抵抗を生み出し、重い物を掘る際の物理的感覚を模倣できるようになります。共著者のSolmon Jeongは、この機能がシステムをより直感的にするだろうと述べています。キャタピラー、現代自動車、小松などの製造業者は、トレーニングや最終的な遠隔操作用の独自の仮想掘削機シミュレーターを開発しています。しかし、これらのシステムは依然として従来のジョイスティック制御に基づいています。MITのチームは、彼らのアームとバケットの設計が最終的にこの方法を完全に置き換え、初めて操作するオペレーターでも初日から作業を開始できるようになることを想定しています。