人机接触运动交互中人体舒适感知的测量方法

目的 完善人机接触运动交互中用户的舒适度测量方法,提高机器人作业的智能感知能力。方法 基于机器人按摩作业平台,收集测试者人机接触中皮肤所受的力与变形等作业数据,以及主观触觉感知评价。建立以疼痛感、牵扯感和灼热感为基本维度的三维舒适度感知空间,通过反向传播神经网络建立客观测量数据与人体触觉感知的映射关系;采用支持向量机算法对人体触觉感知进行舒适、不舒适可作业和不舒适需停机分类。结果 实验结果显示,触觉感知预测模型和状态分类模型,能有效实现从作业特征信息到触觉感知再到人机作业状态的整体辨识。结论 该方法对人机交互过程中的作业特征和人体主观触觉感知进行联系和模式识别,为机器人安全、舒适的作业规划和在线控制提供了有效依据。     

电子设备方舱人机工效评价指标体系及应用研究

目的 雷达电子设备方舱的人机工效评价指标体系与评价模型构建.方法 基于雷达作业过程中的人机工效重点问题分析,融合采用焦点小组法与德尔菲法构建基于SHEL模型的电子设备方舱人机工效评价指标体系,并通过问卷法收集A/B两型电子设备方舱的主观评价数据进行工效学评价.结果 人机工效评价模型数据结果显示,B型雷达主观满意度略优于...     

空间站卫生间人机仿真评估与实践

目的 对空间站卫生间的人机关系进行分析,评价其人机工效,为空间站卫生间人机工程评价、设计优化提供理论方法和技术支持。方法 以DELMIA软件为分析工具,在对空间站卫生间环境建模后,导入航天飞行乘员人体尺寸模型,构建人机仿真虚拟场景。将空间站卫生间如厕过程分解,调整人体模型的如厕姿态及舒适角度范围,对空间站卫生间可达可视域进行判别,开展空间站卫生间如厕姿态舒适性仿真分析与评价。结果 仿真结果显示虚拟航天成员如厕各阶段姿态可达性、可视性、舒适性均满足人机工程学需求。结论 该空间站卫生间能为航天乘员提供一个舒适的如厕环境,其总体结构与布局符合人机工程学设计原则。     

牙科椅不同俯仰角度的人体舒适度研究

目的通过研究牙科椅俯仰角度的变化与人体舒适度之间的关系,为改善牙科椅的设计提供有力的参考依据。方法测试不同俯仰角度下人体主观舒适度,基于CATIA(交互式CAD/CAE/CAM系统)人机工程设计与分析模块,在导入的牙科椅模型中引入三维人体模型,建立虚拟人机关系,结合人机工程学理论,对不同俯仰角度下人体姿态的舒适度进行仿真分析,利用SPSS统计分析软件对所得的数据处理。结论牙科椅俯仰角度从0°转到60°的过程中,人体舒适度分值呈先上升后下降的趋势。人体最舒适的牙科椅俯仰角度为30°,最不舒适的角度为0°,同时验证了CATIA人机工程设计与分析的可行性。     

智能交互系统中人机组队协同工效提升的模型构建

目的 智能交互系统在城市救援及日常生活中应用越来越广泛,探讨了人机组队作业中人机协同工效提升的内在机制和规律,以构建人机组队协同的相容性理论模型并应用于复杂系统中人机组队的设计和优化。方法 采用跨学科交叉分析和文献调研分析的方法,分别对认知心理学、工程心理学和计算机科学等不同领域文献进行充分检索和分析,系统梳理了从智能体的界面设计及自动化水平、操作员状态与情境感知能力、人机关系及交互方式等对人机协同工效的影响因素;并通过共享心理模型、自然主义决策模型、多重表征模型尝试对人机如何协同的机制进行探讨和分析,指出了目前研究中存在的问题和不足。在此基础上提出较为系统的智能交互系统中人机组队相容性理论模型。结果 该模型通过对人、智能体、环境和任务特征进行分析,并从物理相容性、认知相容性和情感相容性三个角度,对人机组队协同工效提升的内在规律和机制进行深入探讨,有效提升人机组队协同的系统工效和用户体验,避免安全事故的发生。结论 智能交互系统中人机组队的相容性模型可用于未来人机协同工效提升的理论和实践研究,也可用于未来智能人机交互系统,特别是智能化时代人机组队的设计和优化,满足众多复杂的人机系统(如商用飞机驾驶舱、核电站中央控制室)人机高效协同设计的需求,为建立自然高效人机协同作业的交互模式提供科学依据。     

基于Plant Simulation的储能装置装配数字化车间仿真分析

为了解决飞轮储能装置智能工厂构建中存在的系统复杂、分散度大等问题,研究基于Plant Simulation的储能装置装配数字化车间建模与优化配置分析技术。建立基于离散事件仿真软件Plant Simulation的某飞轮储能装置装配车间的数字化模型,对装配车间在规划设计阶段的设施布局、物流路径布置方案进行了仿真优化。对飞轮储能装置自动化装配车间生产系统进行了分析、试验、诊断和评价。以飞轮储能装置数字化车间实际项目为依托,完成了工艺布局的仿真建模和试验。     

关于轮椅产品的人机工程评价与分析系统研究

本文根据实验显示根据轮椅产品的特性设计的人机工程分析与评价系统能够建立虚拟人机环境，并对舒适度、可及范围、姿势预测、姿态分析等多个指标进行动态分析和评价。在实际中能够对轮椅产品的人机特性进行有效的分析与评价，给设计师提供反馈修改建议，让设计师达到创新的目的。     

基于关键点的儿童座便器接触面设计方法研究

目的 针对人机接触面设计的复杂性，提出基于关键点的儿童座便器接触面设计方法，增加儿童坐便器的舒适性。方法 根据儿童身体尺寸制作陶土实验模型，长宽高尺寸分别为200 mm´250 mm´173 mm。选取左右两侧坐骨结节和臀沟下缘为接触面关键点，共有二十位儿童完成了乘坐实验，每次实验结束后利用柯尼卡美能达公司(VIVID-910)激光扫描仪对实验模型进行扫描，将实验模型转化为有关计算机辅助设计的数字化模型，并得出关键点坐标数据。以百分位为主要分析手段对样本数据进行典型尺度等级划分，确定关键点的统计数值。结果 利用了Creo Parametric 1.0参数化设计软件和关键点坐标数据构建曲面，完成了儿童座便器设计。结论 该方法不仅为儿童坐便器优化提供了新的参考，而且在人机接触面设计领域具有一定的适用性。     

基于Kano-QFD的适老化卫浴产品设计研究

目的 提升智能化卫浴产品适老化程度,增加老年用户产品使用满意度。方法 以Kano模型与QFD质量功能展开集成方法辅助设计决策为主,人机研究与用户行为状态分析为辅。使用问卷调查法挖掘用户需求,对获取的用户需求进行重要度量化,并进行重要度修正,辅助构建老年卫浴产品QFD质量屋,结合辅助方法,最终完成适老化卫浴产品设计实例;最后使用JACK仿真分析对输出方案进行人机舒适度验证分析。结果 通过Kano–QFD模型结合辅助方法的设计思路能更加精确定位用户需求,产出方案具有较高的适老化程度,较好地提升了用户满意度。结论 提出整合Kano–QFD模型及人机数据与行为状态分析辅助设计的方法,对智能卫浴产品的适老化设计过程优化与产品实际输出,具有一定的参考价值。     

平整机机架加工工段平面布置优化设计

为解决平整机机架加工工段现场搬运次数多、搬运距离长、物流路径出现交叉浪费等问题,应用程序分析方法,结合工业工程（IE）提问技术以及ECRS-4大原则,对生产流程进行优化改善;在简化加工过程的基础上,增设必要的辅助部门;基于系统布置设计（SLP）原理进行平面布置优化,分析作业单位相互关系,给出相关图解,并考虑修正因素和实际条件的限制,设计出两套可行的布置方案;应用加权因素法,进行方案的评价择优,从而确定出最佳方案,最终节约生产时间37 h,缩短物流路径15 m。通过优化设计,可有效降低生产成本,减少安全隐患,方便管理,保障服务,进而提高加工效率,并为制造系统平面布置提供借鉴和参考。     

JACK虚拟技术在车间作业设备优化中的应用

以某汽车外饰件厂保险杠制造工序为研究对象,运用人机工程学原理结合工厂实际,设计新的作业装置,得到更合理的操作动作以实现作业装置和作业动作的联合优化.运用面向对象的仿真建模技术建立作业操作的运动仿真模型,利用仿真模型测试人体关节受力,以此优化作业装置设计方案.所得新方案下工作时间减少45.9%,上肢关节受力平均减少55.1%.     

基于人机工程学的牙科椅舒适度改善研究

为了提高牙科就诊患者在牙科椅上就诊的舒适度,本文以牙科椅为研究对象,以人机工程学为理论依据,运用仿真软件Jack,建立数字人模型,对牙科椅进行建模与仿真。对牙科椅座面、靠背、头托、扶手等主要部件尺寸及患者舒适度进行仿真分析,并在此基础上提出改善方案。结果表明：通过对牙科椅基本尺寸的重新设计,可以建立更加适合我国就诊患者身材尺寸的牙科椅模型,提升患者就诊舒适度。     

助老机器人伴行模态人机耦合系统的耐冲击振动特性分析

由于助老机器人在户外辅助老年人行走过程中会遇到路面不平冲击或其它瞬时冲击,不仅会对助老机器人本身产生冲击振动影响,还会引起由此带来老年人手部的局部振动。为了研究助老机器人人机耦合系统的耐冲击性,对助老机器人人机耦合系统振动特性进行了较深入的分析。①分析了助老机器人的前、后轮在不同作用输入下的强迫振动,分别建立了助老机器人系统和老年人人体系统的振动模型;②建立了助老机器人人机耦合系统的振动模型;③采用Matlab/Simulink软件分别从地面不平冲击和瞬时冲击两类情况对助老机器人人机耦合系统的耐冲击振动特性进行了振动模型仿真分析。结果表明:两类情况下老年人手部的振动幅值、振动最大速率和助老机器人把手的振动幅值、振动最大加速度以及最大耦合作用力均较小,助老机器人人机耦合系统的耐冲击性较好。其研究过程为分析对防摔控制和人手舒适度调节控制的影响提供了理论基础。     

基于坐姿分析的座椅舒适度测试与评价

人们的很多生产生活活动是在坐姿下完成的,因此研究坐姿舒适度有很重要的意义。坐姿舒适度在座椅的设计中扮演着越来越重要的角色,而对座椅舒适度的研究也逐渐偏重对坐姿舒适度的评价。人性化座椅的设计必须满足舒适度高的要求,以达到人体舒适坐姿的需求。针对坐姿舒适度评价,采用经典的光学动作捕捉技术和问卷调查相结合的方法对坐姿舒适度进行科学评价。实验选用美国Motion Analysis光学动作捕捉系统,设置11个Eagle数字捕捉镜头,用EVaRT软件获取了40名志愿者人体关键点在空间中的点位数据,采用PCA主成分分析提取特征点的方法提取关键点,用MATLAB软件自主编程对关键点数据进行处理和计算,比较测试者坐在2种不同座椅上的关节角度和力矩数据差异。统计结果表明,志愿者采用不同的姿势坐在不同的座椅上时,躯干、大腿、膝盖部位的角度和力矩数据差异较为明显。结合人机工程理论,利用这些数据差异对坐姿进行分析,为座椅设计提供理论依据。这种人机工程学理论分析评价和问卷调查相结合的方法,为座椅的舒适度评价提供了有效的依据。     

随机批量运输的柔性作业车间AGV配置优化

针对柔性作业车间中物料搬运系统的AGV数量配置问题,以最小化AGV购置成本为目标,建立具有系统产出率和生产周期双重约束的优化模型。由于该优化问题是一个随机非线性的整数规划问题,且约束条件无法用决策变量的封闭形式表示,为此,提出一种基于仿真的粒子群优化算法求解该问题。针对具有随机批量运输特征的柔性作业车间,基于离散事件仿真平台构建系统的性能估算模型,提出一种嵌入仿真模型的粒子群优化算法求解AGV数量配置的优化方案。通过仿真算例实验以及不同优化方法对比,对比结果显示,该方法较其他算法在优化结果的优越性和稳定性上分别平均提高了8%和8.9%。分析实际应用案例确定了优化的配置方案,结果验证了所提方法的有效性,具有实际应用价值。     

基于标准作业时间和仿真的装配线规划

在分析装配线规划内容的基础上,提出了基于标准作业时间及系统仿真的装配线规划方法并开发了相应的原型系统。通过建立装配操作树,定义装配操作约束,规划合理平衡的装配工位,同时生成装配作业表。以此作业表为输入,建立装配线的仿真模型,为装配线系统布置中的流参数等优化提供环境。通过这些工作,为企业制定工时定额合理的装配线,提高自主规划生产系统的能力提供途径。     

基于Kano-FAST-E的鞋面压合机优化设计

目的 降低鞋面压合机设备作业过程中的失误率、优化人机交互体验。方法 基于Kano模型调研分析作业人员与企业经理对当前设备的使用感受及需求;利用FAST理论重新定义设备的功能区域并指导设计展开;基于人机工程学理论(E),对设计方案的功能布局和结构尺寸进行优化,提升人机操作效率;利用眼动试验对改进前后的功能布局进行对比分析验证,并借助李克特量表对设计方案进行用户满意度评价。结果 完成鞋面压合机的优化设计实践,提升了设备的人机性能和用户满意度,有效提高了作业人员认读效率、减少视觉疲劳和错误操作。结论 改进后的鞋面压合机赋予了工人更加安全、高效且人性化的操作模式,验证了Kano-FAST-E的设计策略对该设备的人机优化设计具有指导意义,也为同类设备的开发实践提供参考。     

基于模糊综合评价法的除雪机设计评价应用

目的 为了合理评价除雪机中多个设计因素对除雪机的影响,并选择出最优设计方案,建立将定性和定量相结合进行分析的除雪机设计方案评价模型。方法 针对除雪机的使用方式和应用特点,以及现有除雪机存在的问题,采用层次分析法(Analytic Hierarchy Process, AHP)和亲和图(JK)法对相关影响因素进行多层次的归类和总结,从外观、体验、人机和维护4个方面建立除雪机的多层级分析模型,并通过MATLAB辅助计算得到各影响因素的权重;然后运用模糊综合评价方法(Fuzzy Comprehensive Evaluation, FCE)对3个方案进行评分,形成各自的评分集和矩阵集并进行合成计算得到模糊评判结果向量,最终选择得到最优设计方案。结论 将该评价模型应用于3款除雪机造型设计方案评价中,应用实例分析表明该评价模型可以完成各设计方案的优劣排序,其评价过程客观准确,为后期除雪机的设计和优化提供量化分析参考。     

一种基于信息熵的分布参数结构传感器/激励器优化布置方法

针对用基于有限元方法的离散坐标体系研究传感器优化布置、所得仅为结构真实动力响应近似解直接影响传感器优化布置结果问题,提出基于贝叶斯统计系统识别方法与信息熵理论的分布参数结构传感器优化布置方法。以结构模型修正为目的,用贝叶斯统计系统识别方法识别结构模型参数最优值及不确定性程度,利用信息熵定量表征结构模型参数识别结果的不确定性程度;再将传感器优化布置问题转化为连续数值优化问题,以传感器位置为优化变量,通过遗传算法极小化模型参数识别结果的不确定性(即信息熵)识别传感器的最优布置位置;获得最大结构响应信息量,即识别结构模型参数的不确定性最小。通过双墩带弹性支撑的三跨连续梁桥数值仿真研究对该方法进行验证。     

RGV人工补货工位的人机系统设计及3D模拟

针对中国普天集团烟草分拣项目的人性化设计,应用人机系统设计方法及3D模拟,并以子系统中RGV人工补货工位为例进行设计与研究,通过对其约束条件和系统作业流程的分析,建立人机系统模型,主要解决其系统人性化设计环节相对薄弱的问题。