宋福宏[1]2007年在《基于汽车人机工程的虚拟人体模型研究》文中研究表明汽车人机工程学是人机工程学在汽车这一特定领域的应用，旨在建立一个和谐的人—车—环境系统。使用虚拟人体模型进行汽车人机学设计及评价是汽车人机工程设计的一种重要方法，目前国内尚未开发出功能完善的人机工程学人体建模系统，而国外的软件又不符合我国的国情。针对我国汽车行业对人体建模系统的迫切需求，本文在UG二次开发环境下，建立了一个面向汽车人机工程设计及评价的OPEHM(Occupant Packaging Ergonomics Human Model)虚拟人体建模系统，并对其中的关键技术进行了深入研究。该系统有助于减少汽车人机工程方面的重设计，缩短开发周期，节省设计经费。本文主要完成了以下几个方面的工作：首先，综述了虚拟人体模型在汽车人机工程设计中的国内外研究现状，在此基础上确定了研究目的及研究内容。其次，根据国标提供的数据，建立了人体尺寸的数学模型和人体尺寸数据库，并在UG二次开发环境中实现了ODBC数据源的动态连接，为建立虚拟人体模型提供了数据基础。第叁，在分析虚拟人体模型几何表达方法优缺点的基础上，确定了用于汽车人机工程设计及评价的虚拟人体模型的层次结构——骨骼层和肌肉层，提出了虚拟人体模型的骨骼简化模型和几何表达方法。第四，研究了人体模型正向运动控制方法，建立了人体模型各身段的局部坐标和正向运动控制层次模型，在此基础上建立了人体模型的正向运动数学模型，提出了人体模型正向运动控制算法。最后，依据汽车人机工程学标准，在该人体模型的基础上开发了具有人机交互菜单和操作界面的汽车人机工程评价软件。并使用该系统对某型汽车驾驶环境进行了人机工程评价，针对评价结果提出了初步的改进意见。通过实例评价验证，该系统能对汽车驾驶室进行人机工程设计和评价，具有较强的实用性和通用性。
汪丽[2]2006年在《面向动作分析的虚拟人体建模研究》文中进行了进一步梳理90年代以来，随着以计算机技术为支柱的信息技术的迅速发展，现代IE开始研究生产要素之间的新规律，为创造新的IE技术寻求理论依据。其中最重要的是人和其他管理资源之间的关系，要解决在高效率设施条件下，人的适应性和提高生产率的问题。而人机工程学就是研究生产系统中人、机器和环境之间的相互作用的一门边缘科学，是IE的一个重要分支专业基础知识。 人机工程学在国外已有70多年的发展历史，在制造过程中已得到了广泛的应用。随着计算机技术和数字技术的发展，人们对人机工程的研究从简单的应用发展到高性能的评价与仿真范畴。计算机技术的引入为人机工程学的研究提供了新的方法，其对人机工程学的辅助主要表现在方法和应用两个方面。在研究方法方面，它针对传统的研究方法在获取实验数据及实验结果方面的局限性，提出了有效的解决方法，并将这些方法计算机化，以便与人机系统软件相结合；在人机工程应用方面，它将人机工程学的实验结果、分析评价方法及标准，以计算机软件工具的形式应用在产品设计、工作空间设计以及人机系统的设计中。 本论文所要研究的课题，就是基于应用方面，以面向人机工程的虚拟人体模型的构建为主要研究内容，探讨一个计算机辅助人机分析系统的总体框架。具体工作如下： 首先阐述了人机工程学基础及其与工业工程的关系，人机工程学是工业工程的一个重要分支专业基础知识，人机工程仿真通过模拟人操作机器的各种动作，把人机相互作用的动态过程可视化，并充分利用人机工程学的各种评价标准和算法，对工业工程研究过程中的人机因素进行量化分析和评价，分析评价的结果将进一步用于人机系统的设计与改善，以达到工业工程提高工作效率的最终目标。 人机系统的模拟中，一个关键的问题是——人体模型。在整理了我国成年人身体结构尺寸的统计测量数据的基础上，本文深入研究了新兴的对虚拟人体模型建模技术以及已有建模软件，并着重从工业工程中需要考虑人机工程学人的要素角度出发，对用于人机工程的虚拟人体模型的需求做了分析。 在人体几何模型的构建方面，论文提出了一种适用于系统的基于VRML的叁维人体建模标准—Hanim1.1标准的人体建模方案，并且为了降低建模难度，对于基
吴兰萍[3]2006年在《面向产品设计自动化的人机工程研究与应用》文中指出随着科技的进步和人们生活水平的提高，随着信息时代和全球制造的到来，产品的快速创新设计日益受到人们的重视。工业设计是一项综合性的规划活动，设计的目的是人而不是产品，所以现代工业设计的主导思想应以人为中心，着重研究“人”与“物”之间的协调关系。人机工程学为满足以人为本的设计目的提供了基本的理论和技术，是设计活动中必须遵循的基本原则。它坚持以人为核心的主导思想，综合考虑人、机、环境叁要素，统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒适性等问题，使系统达到最佳的综合性能。 本文全面阐述了人机工程学的定义以及和工业设计的关系，阐述了人机工程技术的基本原理和内容以及在产品设计的不同阶段的具体内容。重点分析了现有计算机辅助人机工程软件，例如JACK、SAMMIE、SAFEWORK等。 本文根据产品设计自动化的要求，从自然和社会角度研究产品的起源和形成过程，为自顶向下的产品设计提出了一种新型的设计原理——以生命为原型的设计原理(Life-Originated-Design，简称LORD)。人作为具有最高智能的生命系统，可以看作是设计过程中产品的功能、需求、信息、结构和过程的原型。 数字化人体模型是计算机辅助人机工程设计的重要手段。分析了基于H-anim标准的人体建模以及基于Java的控制方法的特点，构建了具有一定真实感的、反映人体静态参数的可视化模型，并对这个模型的行为建模方法、姿态控制方法以及视域分析方法进行了研究。运用基于H-anim标准的数字化人体模型与DARFAD软件系统，构建了一个数字化人机设计系统框架。 最后，结合腹腔镜外科手术虚拟培训系统的实例，将人机工程学原理与LORD原理运用于系统的软硬件设计，演示了本文研究的应用。
戢敏[4]2004年在《基于人机工程的动态人体模型研究和应用》文中研究说明动态人体模型是很多破坏性试验(如汽车碰撞试验、飞机弹射座椅研制试验、跳伞试验、直升飞机着地试验等)中一项重要的测试工具。它模仿人体的外形和内部结构，用于研究破坏性试验中人体的损伤情况。 国外的动态安全人体模型具有欧美人的参数，它是基于欧美人的身材特点和力学特征设计的。在试验时，由于人种的差异(重量、身高、活动范围、转动惯量)会导致人体单位体积、单位重量接受的能量产生很大的变化，所以用国外的动态安全人体模型来做有关中国人的安全试验不符合实际情况，会导致安全性的减少和危险性的增加。因此，必须生产出符合中国人身材特点和力学特性的动态人体模型。 本文从人机工程学的角度出发，分析了中国人人体各部分测量尺寸变量的相互关系、分布特征、统计规律以及估算方法，研究了推算和获取人体模型所需要的人体尺寸测量值的方法，得出了飞行员第5百分位，第50百分位以及第95百分位人体的主要尺寸。在分析人体骨骼解剖结构的基础上，研究了人体关节的类型、关节的运动，并在此基础上研究了人体运动的关节链以及运动自由度，分析了个人体关节的具体运动形式和运动范围，对人体各部分运动进行简化处理，综合考虑零件的材料和制造工艺性，结合国外人体模型的设计经验，设计出基于我国人体测量数据的叁维人体模型的机械结构系统，该系统具有与人体基本相同的自由度，能够实现人体在叁维空间的旋转、弯曲与伸展、内收与外展运动。 美国Unigraphics Solutions公司的UG是一个高度集成的CAD／CAE／CAM系统软件，它基于完全的叁维实体复合造型、特征建模、装配建模技术，能设计出复杂的产品模型。本文基于UG叁维CAD平台，运用参数化设计出第95百四川大学硕士学位论文分位动态人体模型机械结构，为进一步研究其他百分位的人体机械模型奠定了基础。关键词:人机工程人体模型人体测量学百分位关节骨骼自由度UG参数化设计
牛晓佩[5]2014年在《矿用自卸车驾驶室人机工程开发与研究》文中进行了进一步梳理大吨位矿用自卸车主要运行在矿山中，其运行环境较为恶略，而且该种车辆不同于一般的道路车辆，其驾驶室是置于平台之上，离地高度较高，驾驶员操纵作业频率较高，因此该种车辆驾驶室的人机工程开发尤为必要。为了提高车辆的人机工程性能，在驾驶室的设计开发阶段充分考虑人机工程因素，合理进行布置设计，提高驾驶员的乘坐、操纵舒适性，充分满足视野性、可伸及性等要求。本文采用了自下而上的驾驶室设计思路，以人为中心，从驾驶员出发，进行驾驶室内部的布置设计，从而确定驾驶室的整体尺寸。首先，确定了踏板的位置和硬点参数，主要是踏平面角的确定，在此基础上，分析研究了H点的位置。本文主要是以中国人体尺寸为基础，使人体关节处于舒适位置，进行H点区域的分析。然后，进一步固定椅面角度，从而得到H点的舒适曲线，并与SAE适宜线进行对比分析。接着，根据前文确定的H点区域，选定合适的H点，进行眼椭圆的定位和形状的确定，眼椭圆形状和位置则决定了驾驶员视线位置。在眼椭圆的基础上，利用前方下视野和方向盘遮挡视野来进行仪表板主断面的设计与位置的确定，并进行仪表板上部件的布置设计。然后，完成手和脚操纵部件的布置设计，以及驾驶员作业空间设计等。最后，以前文布置的驾驶室为基础建立驾驶室内部叁维模型，引入人机仿真软件RAMSIS，结合UG的总布置模块，在设计初期利用少量CAD数据进行大量的人机工程仿真分析，全面校核自卸车驾驶室的姿态舒适性、手脚可伸及性以及视野性等。
朱一男[6]2016年在《基于人机工程学的乘用车总布置开发》文中认为乘用车总布置开发是整个乘用车开发的核心及基础。而基于人机工程学的乘用车总布置开发则是乘用车总布置开发的大势所趋。本文首先介绍了基于人机工程学的总布置开发大致流程及具体要求,对驾驶员的姿态设定、在整车中的位置设定以及主要操纵件布置都做了详细的说明。本文重点是利用Ramsis软件及人机验证模型平台对上述初步设定好的总布置方案进行搭建、校核、评价、修正。本文对Ramsis软件的主要功能和应用流程做了介绍,并对Ramsis校核时人体模型的选择及常见人机工程问题的校核过程做了重点说明。其中通过Ramsis对驾驶员的主要视野盲区,比如前方下部视野盲区,A、B、C柱视野盲区,左右侧下部视野盲区,后方下部视野盲区,后视镜视野盲区的产生、目标设定、校核验证及改善建议都做了详细的说明。人机验证模型平台的基本构造、搭建流程、人及相关零部件的安装及基于此的主观评价及对人机总布置方案的反馈也是本文的重点内容。本文结合车型A的实际人机验证模型平台的搭建、标定、主观评价的内容及评价结果的筛选反馈过程,将人机验证模型平台在人机主观评价及对人机总布置方案的评价、修正上的应用阐述的深入明确。通过对乘用车总布置人机工程方案的评价、修正方法的分析研究,总结出了评价、修正人机工程方案的两套方案的具体流程及应用说明,这对以后中国自主品牌乘用车的开发提供了详实可用的技术依据。
杨博[7]2016年在《基于计算机辅助人机工程的家用汽车个性化内饰改装设计研究》文中提出随着家用汽车在我国的普及和国外家用汽车改装文化的传入,国人对于家用汽车的需求不再局限于汽车厂商提供的汽车原型,越来越多人开始热衷于通过改装自己的汽车,来满足自身个性化的需求。目前国内家用汽车改装行业刚刚起步,许多技术服务尚未完善,而家用汽车作为现代人出行的主要交通工具,对其进行的改装设计必须满足安全驾驶的要求,同时满足特定用户的使用需求和人机工程的要求。在背景分析与理论研究方面,本文针对家用汽车改装的定义和内容,以及国内目前家用汽车改装行业发展现状进行了研究分析,并对国内家用汽车个性化改装的需求进行市场调研,得出国内家用汽车用户对个性化改装的需求点和关注点。同时,本文对国内家用汽车内饰改装的人机工程研究现状做了市场调研,发现国内改装行业人机研究的匮乏。最后,本文对家用汽车设计中的人机工程学和计算机辅助人机工程方法进行了深入研究,提出了基于计算机辅助人机工程的家用汽车内饰改装人机分析的研究思路和方法。在设计实践方面,本课题与广州本田技研公司进行产学共创合作,选用本田“歌诗图”这一车型,根据特定用户的个性化需求和前期对于与汽车内饰设计相关的人机工程学的研究,进行内饰改装设计,并建立数字叁维模型。在数字模型的基础上进行计算机辅助人机工程分析,主要内容包括:建立参数化人体模型,依据目标客户的人体尺寸数据建立相应的仿真人体数字模型;对车辆的内部乘员布置进行分析;对前后排乘员的坐姿和乘坐空间进行人机校核;对前后排乘员的上下车方便性进行人机校核;对驾驶员的视野进行模拟分析和校核。最后,根据本设计的内部空间进行区域划分,对不同区域或功能进行可触及范围和人体关节舒适度方面的分析,通过分析结果对内饰造型的改装设计和布置提出改进意见,进行优化设计。本课题的研究成果,在确保内饰改装符合国家家用汽车安全驾驶基本要求的前提下,为国内家用汽车改装行业提供一套基于人机工程学理论,并利用相关计算机仿真分析软件对改装结果进行校核与设计优化的内饰改装设计研究思路和具体方法流程,具有一定的应用研究价值。
徐孟[8]2006年在《面向人机工程仿真分析的人体生物力学模型》文中认为人机工程仿真分析能够在设计早期对产品的人机因素进行分析和评价，利用计算机建立人体和机器的计算模型，融入人体生理特征，模拟人操作机器的各种动作，进而将人、机相互作用的动态过程可视化，通过结合人机工程学的各种评价标准和算法，对产品(机)的人机因素进行量化分析和评价。人机工程仿真分析一方面可以大大降低产品开发的成本，为产品创新提供强有力的支持；另一方面，可以大大降低一些危险性产品的测试风险。 虚拟人体模型是人机工程仿真分析的核心，它作为真实人体的替身，是检验和分析产品设计方案中人机工程性能的关键。现有人体模型在人体数据支持，模型精度以及功能应用等方面都存在很多缺陷，使其无法满足越来越高级、复杂的人机工程分析、评价算法的需要。论文以人机工程仿真设计、分析、评价为目的，建立了由几何模型、运动模型、内力模型和外力模型四部分组成的虚拟人体生物力学模型，并围绕上述需求展开相关理论、技术和方法的研究工作。 论文首先讨论了面向人机工程仿真的人体几何模型的建模方法，从人体解剖学出发，通过对人体的动、静态测量数据进行参数化，以及对关节运动约束机制的改进，使模型具有更详尽的人体数据咨询能力；为了更好地支持肌肉的生物力学分析，探讨了骨骼肌的几何建模方法。 针对人机交互过程中上述几何模型的运动建模问题，论文给出了两种互补的方法。一种方法是对传统的基于逆向运动学的改进，以快速、有效地调整人体姿势为目的，给出了基于人体生理约束的IK算法及基于时空约束的IK改进算法；另一种方法以运动捕获技术为基础，针对简单骨骼到复杂骨骼的运动重定向情况，提出了新概念及新方法来处理重定向过程中产生的关节冗余问题。从而达到精确地再现人体动作，保证人机分析的准确性的目的。 为了对骨及关节的受力情况进行人机分析，论文建立了针对人体各环节的骨及关节的外力和扭矩的求解模型，亦称为外力模型。以多刚体简化模型和人体生物力学参数为建模基础，以逆向动力学及多刚体系统动力学为理论依据，针对动、静态两种情况，分别给出了基于生物力学的外力求解模型。 以实现肌肉施力分析为目的，论文讨论了肌肉在动、静性收缩两种情况下，
周翔波[9]2004年在《面向人机工程的叁维人体尺度模型》文中研究指明计算机辅助人机工程设计的目的是研究人体各类特性，并把这些特性应用于人机工程分析与设计中。建立参数化叁维人体模型以及分析人体各类尺度，对于人机工程设计、人体关节运动控制和人体模型的碰撞检测研究都具有重要的意义。然而多关节的人体运动难以描述，叁维人体尺度还没有有效地应用于人机工程设计中。本文在综合现有国内外研究成果的基础上，对用于人机工程的虚拟叁维人体模型进行了研究。首先结合人机工程统计数据建立了简化的叁维人体模型，并研究了参数化人体模型变形方法；其次探讨了多关节且关节转角受限制的叁维人体尺度模型；然后介绍一种针对运动捕获数据的人体关节运动编辑和重定向方法，并将其应用于操作动作仿真。最后结合实例，通过人体视觉空间尺度、活动空间尺度的实时模拟，进行人机工程的可见度和可及度检测。结果表明：该人体尺度模型和运动仿真方法简单实用，生成的空间模型直观准确，能较好地辅助人机工程设计。
吕胜[10]2012年在《SF35100型矿用自卸车驾驶室人机工程优化设计》文中研究说明汽车的人机工程性能已成为设计师考虑的重要问题，现阶段国内汽车驾驶室设计基本是按照美国机动车协会（SAE）推荐的方法进行，并不完全适应于中国人体基本特征，同时国内对于矿用自卸车这样的大型载货汽车，人机工程学研究较少，导致国内自卸车驾驶室设计水平普遍不高。但是对于矿用自卸车驾驶员来说，操纵机器时间通常比较长,工作环境比较恶劣，操纵动作单一而且频率较高，这些因素都直接导致驾驶员的疲劳现象。所以自卸车甚至比普通汽车有更高的人机性能要求。为了全面提高车辆的人机工程性能，需要改进驾驶室设计的某些关键参数，使之适应于目标驾驶员的人体特征以及自卸车的结构特点。本文以SF35100型300t电动轮矿用自卸车为研究对象，针对该车存在的姿态舒适性、操纵轻便性和视野优良性等问题，全面优化驾驶室设计，并利用人机工程仿真软件RAMSIS校核驾驶室设计方案的可靠性。本文的主要研究内容有：（1）首先在人体关节角度处于舒适位置的基础上，进行驾驶员H点位置优化，改进SAE中H点的传统示意线法，使之适用于矿用自卸车结构及中国人体特征，并在H点优化的基础上，分别建立座椅参考点SGRP点以及方向盘中点W相对于踵点(AHP点)的数学模型，为驾驶室设计提供理论基础。（2）把生物力学中基本概念—关节力矩引入到驾驶室操纵杆和脚踏板的设计之中，并通过Kane动力学方程求解操作操纵杆及脚踏板过程中的关节力矩，然后结合NASA力量模型，介绍了力矩舒适度的概念，除了关节角度之外，关节力矩也是衡量姿势舒适性的一个重要因素，本文依据关节力矩舒适度和关节角度舒适度两个方面的因素来优化矿用自卸车操纵杆和脚踏板的设计。（3）介绍了驾驶员眼椭圆的概念，并阐述了矿用自卸车驾驶员眼椭圆形状以及中心位置的确定方法，而眼椭圆的眼椭圆形状和位置则决定了驾驶员视线位置，然后在眼椭圆的基础上进一步设计驾驶室视野，全面优化驾驶员前方视野、仪表板视野以及后视镜视野。（4）把人机仿真软件RAMSIS引入到自卸车驾驶室设计中，利用RAMSIS软件的自动姿态计算、疲劳分析和视野分析等功能，在设计初期利用少量CAD数据进行大量的人机工程性能分析,全面校核自卸车驾驶室的姿态舒适性、手足可伸及性以及视野性，并验证前面驾驶室优化方案的可靠性。
参考文献：
[1]. 基于汽车人机工程的虚拟人体模型研究[D]. 宋福宏. 哈尔滨工程大学. 2007
[2]. 面向动作分析的虚拟人体建模研究[D]. 汪丽. 山东大学. 2006
[3]. 面向产品设计自动化的人机工程研究与应用[D]. 吴兰萍. 山东大学. 2006
[4]. 基于人机工程的动态人体模型研究和应用[D]. 戢敏. 四川大学. 2004
[5]. 矿用自卸车驾驶室人机工程开发与研究[D]. 牛晓佩. 湖南大学. 2014
[6]. 基于人机工程学的乘用车总布置开发[D]. 朱一男. 吉林大学. 2016
[7]. 基于计算机辅助人机工程的家用汽车个性化内饰改装设计研究[D]. 杨博. 华南理工大学. 2016
[8]. 面向人机工程仿真分析的人体生物力学模型[D]. 徐孟. 浙江大学. 2006
[9]. 面向人机工程的叁维人体尺度模型[D]. 周翔波. 西安电子科技大学. 2004
[10]. SF35100型矿用自卸车驾驶室人机工程优化设计[D]. 吕胜. 湖南大学. 2012
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