基于飞行操作流程的虚拟现实驾驶舱操纵设备布置评估

飞机驾驶舱操纵设备的布置直接影响飞行员的操作体验,关系到操作舒适性、便利性以及飞行安全。以飞行操作流程为基础,综合考虑了执行动作过程中的舒适性、可视性、可达性方面的人机工效需求,本文提出了一种虚拟现实环境的驾驶舱操纵设备布置的评估方法。首先,基于虚拟现实环境建立了面向多评价指标及多操作流程的布置综合评估模型;然后围绕操作可达性、姿态舒适度、操作可视性以及布局紧凑性的人机工效需求,提出了虚拟现实环境下的评估算法,并实现驾驶舱布置综合评价的定量分析;最后以部分驾驶舱为布置评估对象,验证了提出布置评估方法的有效性。     

基于可达域的激光增材制造装备人机界面布局优化研究

由于激光增材制造装备具有多维度信息、多流程、多功能、多对象等人机交互特征,导致其人机交互效率低、舒适安全性差,直接影响制件成形质量的稳定性。基于此,提出一种基于可达域的激光增材制造装备人机界面布局优化方法。依据双手垂直可达域的舒适性划分人机交互界面可达域等级,构建基于可达域的激光增材制造装备人机界面布局优化模型。针对基于域模型构建的多决策变量界面布局模型求解问题,提出一种基于狼群-粒子群算法的混合智能求解算法,将狼群算法的奔走围攻行为机制引入粒子群算法,解决粒子群算法因种群多样性较低而导致计算结果容易陷入局部最优解问题。最后,以LDM4030激光增材制造装备为例,对其人机界面布局进行优化,并进行工效学仿真与眼动试验,结果表明：优化后的人机界面布局在舒适性、安全性以及界面的合理性上都优于原装备的设计,验证了该模型的有效性和可行性。     

面向舱室布局优化的上肢操作舒适性评估方法研究

针对舱室布局设计评估决策问题,考虑关节力矩对关节舒适性的影响,提出了以上肢操作舒适性评估布局方案优劣的方法。应用CATIA软件进行了主要操作姿势仿真实验,然后根据人体生物力学模型分析关节力矩,通过Kane动力学方程建立了上肢动力学模型,进而借助NASA力量模型将关节力矩引入到关节舒适性评估中,解决了不同关节角度组合时上肢的整体舒适性评估问题。关节角度和上肢操作舒适性关系曲线可为舱室的布局工效评估与优化提供参考,在设计初期阶段考虑人的因素,及时发现设计缺陷,提高设计效率。     

基于AHP-GEM模糊分析的飞机驾驶舱人机界面评价

为对飞机驾驶舱人机界面进行科学评价,针对传统层次分析法存在的的不一致性问题,基于群组决策特征根法和模糊理论提出AHP-GEM模糊综合分析法。基于AHP方法建立了驾驶舱人机界面评价指标体系;运用AHP-GEM模糊综合评价方法将定性指标转换为定量指标,进而构建了飞机驾驶舱人机界面评价模型与软件原型系统。以某型飞机驾驶舱人机界面设计评价为例,验证了该方法有助于规避决策过程的主观性,简化了传统计算过程。     

飞机结构件生产线设备布局仿真与优化

针对飞机结构件生产线设备布局物流成本高、设备布局不合理等问题,提出采用遗传算法对飞机结构件生产线设备布局进行优化,寻求最优布局方案。研究重点为遗传算法在多设计变量及工业生产过程中的应用。分析历史订单数据,得出各设备之间的物流关系,并以此建立以历史订单数据和物流成本最低为目标函数的优化模型。在优化过程中,考虑实际基因型交叉情况,提出采用以两设备之间的历史订单数最大为约束条件来进行交叉操作。采用MATLAB软件和Plant Simulation软件对该模型进行仿真,两者仿真结果表明：优化后的设备布局在实际生产过程中有效降低了物流成本,且各设备间的物流量较为均衡,符合生产经济性原则,验证了遗传算法求解飞机结构件生产线设备布局的可行性与有效性。     

基于驾驶适应性的运输机驾驶舱CATIA人因工程分析

在我国大型运输机的研制过程中,有必要对飞机的驾驶舱进行基于驾驶适应性的人因工程分析和设计,为飞行员提供一个舒适、安全、省力的驾驶环境。以建立的驾驶舱显示面板与操纵台模型和驾驶员标准坐姿人体模型为基础,通过对飞行员对操纵杆操作、飞行员控制台可达性分析和飞行员视野模拟给出了基于驾驶适应性的运输机驾驶舱CATIA人因工程分析和仿真。     

装载机驾驶舱人机工程改进设计研究

为改善装载机驾驶环境,减轻驾驶员操作疲劳,提高舒适性,以JACK软件为分析工具,在装备设计过程中模拟驾驶员的工作状态和操作行为,准确识别装载机驾驶舱设计中需改进的人机工程问题。建立了符合中国驾驶员身体数据的虚拟人体模型,对某型装载机驾驶舱内的布置设计在可视性、可触及性及身体姿态舒适性等方面进行人机工程分析和校核,并利用标识驾驶员手、脚可及范围与舒适区域的三维图形工具对装载机驾驶舱进行改进设计。在产品设计过程中进行人机工程虚拟仿真,可有效提高驾驶舱的工效。     

飞机驾驶舱舒适性参数可视化技术

为提高飞机驾驶舱人机工效水平,缩短设计过程,以舒适性设计为例,采用遗传算法进行飞行员人体姿势预测。将关节空间坐标作为变量,并以确定性约束减少变量的数量,提高算法求解速度与精度;运用Jack软件对姿势预测结果进行检测,证明了算法的有效性。通过快速上肢评估算法对所得姿势进行评估,获得舒适性参数,最后以不同等级RGB值对舒适性参数进行可视化表示。     

基于虚拟人的驾驶舱布局分析

驾驶舱布局关系驾驶者的驾驶安全、舒适、高效等问题,传统的驾驶舱布局是由数名操作者或者工效学家亲身体会得出,具有一定的片面性。随着计算机技术的迅猛发展,虚拟人技术得到广泛应用。将虚拟人技术引入驾驶舱布局分析中,提出一种基于虚拟人的驾驶舱布局评价方法,通过在JACK中创建符合我国驾驶员的1%、50%、99%的虚拟人模型,分析驾驶舱中可视域、可达域、舒适性等方面问题,为驾驶舱布局提出改进意见。这样既降低驾驶舱研发成本,又缩短产品更新周期。     

驾驶舱热舒适性与空调经济性分析研究

随着生活品质的提高,人们对汽车性能的要求也越来越高,驾驶舱内热舒适性与汽车安全性、经济性等各方面性能都有密切关系,而空调送风参数是直接影响驾驶舱内热环境和空调能耗的重要因素。本研究以某种带有座椅通风功能空调系统的货车驾驶舱模型为例,针对夏季炎热环境,考虑太阳辐射和驾驶舱各部位的热传导、热对流和热辐射,利用算流体力学(CFD)的方法对空调出风口不同出风口送风温度和送风速度情况下的驾驶舱内流场进行了研究,采用热舒适性偏差和空调制冷量Q为评价指标,分别对热舒适性和经济性进行评价,探究汽车空调不同工作状态时这两种性能的变化规律。数值模拟结果表明,人体热舒适性和空调经济性随送风温度和送风速度的改变呈规律性变化,汽车空调送风的高温、高速工况和低温、低速工况可使人体达到相同舒适性水平,但在获得相同水平热舒适性时,高温、高速工况较之低温、低速工况具有更好的经济性。     

机械系统人机界面生物力学特性测定研究

人体生物力学特性是人机界面乘坐舒适性的重要研究内容.本文以汽车乘驾人机界面为研究对象,通过分析研究,提出了表征人体生物力学特性的特征指标,研究了人体乘驾舒适性的主客观评价方法,并提出机械系统人机界面生物力学特性的测试原理和实现方法.     

涡轮喷气发动机状态显示生态界面设计

飞机驾驶舱是复杂的高技术的环境系统,其人机界面设计需采用合适的方法.生态界面设计理论是一种在复杂的社会技术系统中用来设计人机界面的理论体系,并在实践中得到证明.将生态界面设计理论运用到飞机驾驶舱人机界面中,选取飞机涡轮喷气式发动机为具体的设计对象,对该对象的工作领域进行分析得出抽象层级,结合图形界面设计等理念和方法,给出具体的设计方案.     

测井仪绞车主控台操纵装置的人机布局优化研究

为了提高油田测井仪绞车使用过程中的舒适性和安全性,深入研究了测井仪绞车主控台操纵装置的优化布局方法。采用BP神经网络算法对主控台操纵装置在油田测井过程中的重要度和使用频次进行依次排序,为合理性布局提供数据支持;利用CATIA中的人机工效模块,以第50百分位数的男性人体模型为评定依据评测人体视域、上肢可达域的最优值,并利用人体动力学模型计算力矩和位移的关系,以此为依据,对操作者使用装置的舒适度进行优化设计,提出了合理性布局方案。     

飞机总体布局方案设计中的重心控制

重心控制贯穿于飞机设计、制造以及飞行的全过程,在总体布局方案设计阶段就应给予高度的重视.首先分析了飞机总体布局方案设计阶段对重心控制的特殊要求;然后建立了布局优化的数学模型并采用改进的遗传算法进行求解,实现了飞机横截面内的重心优化,并最小化了布局空间;最后在Pro/E中建立布局仿真模型,利用搜索法实现飞机纵向重心的调节.     

基于人体运动仿真的自行车结构优化

为了使自行车具有良好的骑行性能、动力输出性能,自行车设计过程需要根据人体的身体特征对自行车结构进行优化.采用一种新颖的人机建模仿真软件——The Anybody Modeling System,建立了自行车-人体下肢耦合模型并进行动力学仿真,分析了自行车结构尺寸对人体骑行状态的影响,并对自行车结构的相关因素进行正交试验.针对特定人体尺寸,以人体骑行舒适性为客观评价指标.给出了自行车的结构优化参数.     

车载折叠机构设计与有限元仿真分析

文中在充分考虑人机工程学的基础上设计了一种特种车辆所用的车载折叠机构。以第50百分位操作人员为例，对车内作业空间进行布局规划，综合水平、垂直作业区域设计设备用折叠机构，并对机构铰接点进行运动学分析，仿真各点运动轨迹，以保证操作人员的舒适性与安全性。同时，对折叠机构关键件的运动速度进行分析，结合分析数据对其进行有限元仿真，以保证设计满足工程需求。     

人因工程在半自动化分拣设备优化中的应用

以某快递企业的半自动化分拣设备为研究对象,在实地调研的基础上分析分拣作业,运用人机工程学原理对分拣设备进行优化,得到更合理的操作动作,实现人-机-环境的联合优化。引入JACK虚拟技术对分拣设备和分拣作业进行匹配仿真,利用JACK中的Force Solver力量分析工具和OWAS舒适度分析工具评估人体关节受力和作业的舒适度。在优化方案下,分拣作业的工作时间减少74.7%,分拣效率得到提高;堆位误分的风险降低;各主要关节的受力平均降低58.6%,缓解了操作疲劳,降低了腰背等关节的损伤风险,增加了工作的舒适度。     

增强现实车间布局设计的交互操作方法

为了准确描述人手自然动作及其背后隐含的操作意图,达到在大空间增强现实环境下高效、自然地进行车间布局设计的目的,提出一种基于数据手套、磁跟踪器的人机交互语义模型。该模型借鉴图灵机的思想,分成物理层、词法层和语法层三部分。其中,物理层的作用是从数据手套、磁跟踪器中获得操作者手部信息(手势、手势变化和手部运动轨迹);词法层由可组合成各种不同操作意图的基本手势信息组成;语法层则是根据手部信息映射到具体操作意图的逻辑推理层。该模型的提出可为实现在真实车间环境中进行车间布局设计的各项操作奠定基础。通过原型系统的实际运行情况验证了所提交互语义模型的有效性。     

人手抓取运动轨迹研究

为更好的实现手部快速稳定抓取,避免虚拟环境中穿刺现象发生,以自动抓取思想为基础,将目标物体特征变量引入多指抓取进行运动轨迹的构建与验证。通过人手结构分析人指运动特征,提出了以目标物体尺寸和位置为变量的指尖运动轨迹模型;对手进行正逆向运动学分析求解,同时设定抓取规则保证抓取的稳定性;基于SolidWorks和MATLAB对指尖运动轨迹模型仿真分析,并通过抓取实例验证,仿真结果正确反映了人手抓取的特征,验证了该方法的有效性。     

基于ANSYS的某客车车身骨架的有限元分析

以客车车身骨架为研究对象,通过对车身结构力学特性的分析,建立客车车身骨架有限元模型,采用ANSYS软件进行仿真。对在不同工况下车身骨架应力、形变状况进行了仿真与分析,为优化改进该车型的设计参数提供了依据;进行了车身结构模态分析,为改善汽车的操纵稳定性、行驶安全性和乘坐舒适性提供数据依据,具有重要的理论意义和实用价值。