基于模糊神经网络的汽车变速杆操纵舒适性评价

针对目前汽车变速杆操纵舒适性评价方法的不足,提出一种基于模糊神经网络的汽车变速杆操纵舒适性评价方法,通过模糊神经网络对实验测得的操纵舒适性特征参数和主观舒适度评价构成的样本进行学习和训练,建立汽车变速杆操纵舒适性评价系统。试验结果验证了该方法的可行性和合理性。     

基于操纵力感知场的人机系统操纵舒适性度量方法研究

操纵舒适性度量是人机系统研究的一项重要内容。针对操纵舒适受多方面复杂因素的影响,难以准确、稳定地进行度量的问题,重点围绕人与机器二者的关系,构建人机系统操纵力感知场,将各影响因素以及相关的测评方法映射到场结构中进行归类分析。提取人、机接触应力和操纵者的肌肉应力作为场源核心参量,以同二者相对应的感知强度作为场强参量,利用史蒂文斯幂定律定量描述接触应力、肌肉应力与其对应的感知强度的映射关系,并以高斯势函数表征感知强度与舒适性之间的关系,最终依据操纵力感知场的分布特性,从局部和整体两方面实现操纵舒适性综合度量。应用该方法进行汽车刹车踏板操纵舒适性测评实验,实例分析结果表明,所得操纵舒适性指数与主观测评结果一致,该方法能够作为主观测评的有效补充,为人机系统操纵舒适性优化设计提供理论依据和数据支持。     

基于灰色关联分析的操纵装置操纵舒适性评价

针对操纵装置操纵舒适性定量分析与客观评价困难的问题,通过对人机接触界面操纵力力学特征的分析,以均方差最小为选取原则,提取操纵舒适性特征参数,形成操纵舒适性评价指标集。在此基础上,运用离差权法和灰色关联分析法建立操纵舒适性评价模型,以实现对操纵舒适性的客观评价。最后,通过实例验证了该方法的可行性与合理性。     

基于SVR的汽车操纵装置操纵力舒适性预测研究

提出一种基于支持向量回归机（SVR）的操纵装置操纵力舒适性预测方法。将操纵力以及人体生理参数作为预测的输入,分别映射到劳动强度和感知强度两个评价指标,在此基础上建立基于SVR的操纵力舒适性评价模型,输出人体的综合舒适度指标。以变速杆为例,通过模拟变速杆的操纵过程,获取相应的预测样本数据,利用支持向量回归机建立的操纵力舒适性预测模型进行预测,结果显示这一预测方法优于RBF神经网络的预测模型。     

贝叶斯回归的多核ESN在站立姿态下的操纵舒适性预测研究

操纵舒适性是人机系统研究的重要内容之一。针对操纵舒适性评价的不确定性和模糊性,构建基于贝叶斯的多核回声状态网络(Echo state network,ESN)模型,对站立姿态下的操纵舒适性进行评价。通过实验,收集不同操纵位置对用户的舒适性影响。15名被试者参与了本次实验,每个被试者需要完成100个操纵任务,实验过程中被试者的操纵姿势、目标位置、脚底压力、被试人体尺寸和主观舒适性的数据将被记录下来。选取了10%的实验数据对所提出的方法进行了验证,并与BP神经网络预测模型进行比较,结果表明T-S FNN模型具有较小的均方根误差。最后随机选取了10组操纵任务与快速上肢评估方法(RULA)进行比较,结果表明该方法和实际值相关性系数为0.97(p0.05),与RULA结果的相关性为0.66(p0.05),说明该方法能够较好地反应真实结果。     

修井机司钻工操纵舒适性评价

考虑到目前通过主观感受评价舒适性的方法不够精确,且针对修井机操纵作业舒适性的研究比较少等问题,以XJ70修井机为例,在生物力学分析软件AMS中建立了典型百分位的中国成年男子人体坐姿数字模型,导入了刹把及座椅模型,对刹把操纵作业进行了逆向动力学仿真;以相关肌群的肌肉活动度为评价指标,研究了座椅高度以及靠背倾角对刹把操纵作业过程中各肌群的影响规律及其映射关系。建立了基于肌肉负荷的操纵舒适性评价模型,为操纵舒适性的量化评价提供了一种新途径,对选择舒适的作业姿势以及座椅可调范围的优化具有一定的指导意义。     

基于典型相关分析的操纵杆操纵疲劳分析

以人机系统操纵杆操纵疲劳定量评价为研究目标,从操纵杆操纵力与人体相关生理信号的关联关系出发,提取特征参数,形成评价指标集。采用典型相关分析算法建立操纵杆操纵疲劳评价模型,实现对人机系统操纵疲劳的预测与评价分析。     

基于Hausdorff距离的摩托车制动器操纵舒适性优化设计方法

根据企业产品开发实际以及用户在产品的实际使用过程中的需求,以手柄位移与手柄力之间关系曲线为制动器操纵舒适性评价指标,在对摩托车盘式制动器工作原理进行分析以及影响摩托车制动器操纵舒适性的设计因素确认的基础上,建立起摩托车盘式制动器操纵舒适性数学模型。根据摩托车制动器操纵舒适性设计在本质上是实际产品的舒适性曲线向根据设计实践获得的随车型,以及用户群而变化的目标舒适性曲线逼近的特点,提出采用Hausdorff距离度量舒适性曲线间的逼近度,并以此为优化设计目标建立制动操纵舒适性优化设计模型。最后通过该方法在实际设计中的应用,获得较优的、合理可行的制动器操纵舒适性优化设计结果,解决了实际设计中对操纵舒适性设计无从着手、设计效率低等问题。     

基于振动和声发射信号的截齿磨损程度识别研究

为实现采煤机截齿截割过程中磨损程度的在线监测和识别,提出一种基于RBF(Radical Basis Function)神经网络的截齿磨损程度多特征信号监测方法。提取截割过程中不同磨损程度截齿的振动和声发射特征信号,分别分析振动和声发射信号的峰值、时域图方差和频域图均方根值这6个特征参数,获取振动信号、声发射信号与不同磨损程度截齿的变化规律。建立5种不同磨损程度截齿的多特征信号样本数据库,采用多特征信号样本对RBF神经网络进行学习和训练,建立截齿磨损程度的识别模型,实现截齿磨损程度在线监测与精确识别。实验结果表明:随着截齿磨损程度的加剧,截齿振动和声发射时域信号中信号峰值和方差均呈增大的趋势;振动和声发射的频域信号中频谱图均方根也呈现逐渐增大的趋势;基于RBF神经网络的截齿磨损程度监测系统的网络判别结果和测试样本的实际磨损程度类别相符,该RBF神经网络系统能够对截齿磨损程度类型进行准确的监测和识别。     

基于多方法融合的铁路轴承故障诊断

由于铁路轴承的易损性和故障信号提取的复杂性,文中应用了多方法融合的诊断法对铁路轴承进行故障诊断,并对基于多方法融合的BP和RBF两种网络进行了比较。首先,对采集到得信号进行FIR降噪,再对降噪后的信号进行小波包分解,构造特征向量,以此为故障样本对BP和RBF网络进行训练,实现智能化故障诊断,实验结果表明文中提出的方法能很好地诊断出轴承故障类型,但多方法融合的RBF的泛化能力优于BP网络,同时,在训练时间上,RBF网络也要优于BP网络,这为机械故障诊断提供理论依据。     

工具手柄舒适度评定方法的研究及其实现

针对手持式工具手柄舒适度评定的需求,建立了相应的评定模型和评定指标。根据手的生理特征及握持姿态,建立了6个断面,且每断面5个测评点的评测指标体系,并构建了测评点的评定值与手柄舒适度的计算模型,在此基础上开发了一套工具手柄舒适度评测软件。研究结果表明,该软件在一定程度上有效的实现了工具手柄舒适度的评定。     

人机协同的物流系统研究

针对现代工程技术领域人机一体化系统理论的发展和人机一体化柔性制造系统的研究，提出了先进制造环境中人机协同物流系统的概念，给出了人机协同物流系统的概念模式和体系结构，分析了其中的人机功能分配和人机界面的特点，探讨了人机协同物流系统的设计方法，并简要介绍了一个应用实例。     

A novel estimating method for steering efficiency of the driver with electromyography signals

The existing research of steering efficiency mainly focuses on the mechanism efficiency of steering system, aiming at designing and optimizing the mechanism of steering system. In the development of assist steering system especially the evaluation of its comfort, the steering efficiency of driver physiological output usually are not considered, because this physiological output is difficult to measure or to estimate, and the objective evaluation of steering comfort therefore cannot be conducted with movement efficiency perspective. In order to take a further step to the objective evaluation of steering comfort, an estimating method for the steering efficiency of the driver was developed based on the research of the relationship between the steering force and muscle activity. First, the steering forces in the steering wheel plane and the electromyography （EMG） signals of the primary muscles were measured. These primary muscles are the muscles in shoulder and upper ann which mainly produced the steering torque, and their functions in steering maneuver were identified previously. Next, based on the multiple regressions of the steering force and EMG signals, both the effective steering force and the total force capacity of driver in steering maneuver were calculated. Finally, the steering efficiency of driver was estimated by means of the estimated effective force and the total force capacity, which represented the information of driver physiological output of the primary muscles. This research develops a novel estimating method for driver steering efficiency of driver physiological output, including the estimation of both steering force and the force capacity of primary muscles with EMG signals, and will benefit to evaluate the steering comfort with an objective perspective.     

BODY PRESSURE DISTRIBUTION OF AUTOMOBILE DRIVING HUMAN MACHINE CONTACT INTERFACE

Aiming at the fatigue and comfort issues of human-machine contact interface in automo- bile driving and based on physiological and anatomical principle,the physiological and biochemical process of muscles and nerves in the formation and development of fatigue is analyzed systematically. The fatigue-causing physiological characteristic indexes are mapped to biomechanical indexes like muscle stress-strain,the compression deformation of blood vessels and nerves etc.from the perspec- tive of formation mechanism.The geometrical model of skeleton and parenchyma is established by applying CT-scanned body data and MRI images.The general rule of comfort body pressm'e distribu- tion is acquired through the analysis of anatomical structure of buttocks and femoral region.The comprehensive test platform for sitting comfort of 3D adjustable contact interface is constructed.The test of body pressure distribution of human-machine contact interface and its comparison with subjec- tire evaluation indicates that the biomechanical indexes of automobile driving human-machine con- tact interface and body pressure distribution rule studied can effectively evaluate the fatigue and comfort issues of human-machine contact interface and provide theoretical basis for the optimal de- sign of human-machine contact interface.     

三维数字化人机设计与评价系统研究

讨论了计算机辅助工业设计过程中人机设计与评价问题,提出了三维数字化人机设计与评价子系统的构建想法。初步讨论了人机子系统功能、构成和交互方式,确定了该系统下4个子模块,即人机尺寸数据库和查询模块、用于模拟检测的三维人体模型库模块、人机特征部件库模块和人机设计评价模块。详细讨论了这4个模块结构、内容的构建和实现过程。最后,通过一款数控机床外型设计中人机设计实例分析了该系统在实际设计中的应用。     

重型牵引车驾驶室悬置与悬架参数的集成优化设计

针对汽车多变量集成优化平顺性和操纵稳定性的问题,以某重型车为研究对象,建立了带有驾驶室悬置和空气悬架的整车模型。以驾驶室悬置参数和悬架参数为变量,建立了多目标协同优化模型。利用理想参数修改法确定了6个最佳优化参数,运用响应面方法拟合出4个回归模型,并进行加权,得到优化目标的最优解和权重因子大小。与仅选择悬架参数进行优化设计的结果对比,集成优化后的驾驶室悬置与悬架参数更理想,平顺性和操纵稳定性改善较明显。