人因特性驱动蚁群算法的操作界面布局优化
发布时间：2021-07-29 16:58
以优化复杂机械设备人机界面,提高操作效率、降低操作人员能耗为目的,结合人因工程分析软件Simens Jack（以下简称为Jack）可视域与可达域分析,构建机械设备操纵界面布局优化函数。根据操纵器在空间中位置关系,引入约束条件,对操纵器布局位置进行限定。应用蚁群算法正反馈机制与启发式搜索方法,对目标函数进行求解,将迭代结果映射为操纵器布局排列。通过以上方法对某隧道救援钻机操作台进行改进,将优化后的人机界面与原操作界面在Jack软件中进行对比仿真,验证方法的可行性。
【文章来源】：组合机床与自动化加工技术. 2020,(05)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
可视域分析
应用Jack软件构建人体可达域模型,创建身高、体重百分位为50的亚洲男性,以静态站姿下小臂水平前伸为基础模型,选取肘关节最大屈曲角度的25%、50%、75%、100%作为参考姿势,100%对应为最舒适姿势[10],但不适用于水平工作台,因此选择次舒适的50%肘关节转动角度作为可达域分析模型的最佳姿势,进行可达域原则构建。如图 2所示,数字人处于最佳操作姿势,a、b两点分别为左右掌心在布局平面Z上的垂直投影,可达域原则暂以右利者讨论,因此以b点为可达域原则最佳布局位置,a点为次级优先布局位置,点c为布局平面Z上距离点a最远的布局位置,其距离为d1,点d为布局平面Z上距离点b最远的布局位置,其距离为d2。根据待布物i与a、b两点的距离与d1、d2的关系,构建可达域原则位置系数。设点a坐标为(xa,ya),点b坐标为(xb,yb),待布物i(xi,yi)到点a、点b的距离分别为dia、dib,则:
式(12)中,h表示操纵杆高度,φ表示操纵杆最大转动角度,d′表示操纵杆转动φ时在水平方向投影长度,dig表示操纵杆间距,r表示操纵杆最大截面半径,如图3所示。结合式(11)、式(12)限定条件,求解操纵器最佳布局位置。根据蚁群算法快速寻优的特点,将可视域、可达域两个原则作为其正反馈机制与启发式搜索条件,处理上述布局优化问题。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Optimized design of collector topology for offshore wind farm based on ant colony optimization with multiple travelling salesman problem[J]. Ramu SRIKAKULAPU,Vinatha U. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy. 2018(06)
[2]随机时变车辆路径问题的多目标鲁棒优化方法[J]. 段征宇,雷曾翔,孙硕,杨东援. 西南交通大学学报. 2019(03)
[3]人体上肢关节活动范围的舒适性评价[J]. 张睿明,柳忠起,周前祥,谌玉红,李晨明. 中国安全科学学报. 2018(08)
[4]基于视觉注意力分配的飞机驾驶舱人机界面布局优化[J]. 叶坤武,包涵,魏思东. 南京航空航天大学学报. 2018(03)
[5]GUI中图标利用率与易搜索率匹配设计方法[J]. 梁永强,李培林,王崴,瞿珏,刘晓卫. 计算机辅助设计与图形学学报. 2018(01)
[6]基于眼动追踪的数控界面布局认知特性评价[J]. 李晶,郁舒兰,刘玮. 计算机辅助设计与图形学学报. 2017(07)
[7]遗传-蚁群算法求解司钻控制室操纵器布局优化[J]. 邓丽,王国华,余隋怀. 工程设计学报. 2016(02)
[8]基于视觉搜索的飞机显示界面设计原则[J]. 范晓丽,周前祥,柳忠起,解芳. 北京航空航天大学学报. 2015(02)
[9]基于模拟退火算法的操纵器排列优化[J]. 颜声远,陈玉,梁龙远. 核动力工程. 2014(S1)
[10]基于鱼群算法的舱室布局优化问题关键技术研究[J]. 宗立成,余隋怀,孙晋博,韩立伟,安珊珊. 机械科学与技术. 2014(02)
本文编号：3309705
【文章来源】：组合机床与自动化加工技术. 2020,(05)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
可视域分析
应用Jack软件构建人体可达域模型,创建身高、体重百分位为50的亚洲男性,以静态站姿下小臂水平前伸为基础模型,选取肘关节最大屈曲角度的25%、50%、75%、100%作为参考姿势,100%对应为最舒适姿势[10],但不适用于水平工作台,因此选择次舒适的50%肘关节转动角度作为可达域分析模型的最佳姿势,进行可达域原则构建。如图 2所示,数字人处于最佳操作姿势,a、b两点分别为左右掌心在布局平面Z上的垂直投影,可达域原则暂以右利者讨论,因此以b点为可达域原则最佳布局位置,a点为次级优先布局位置,点c为布局平面Z上距离点a最远的布局位置,其距离为d1,点d为布局平面Z上距离点b最远的布局位置,其距离为d2。根据待布物i与a、b两点的距离与d1、d2的关系,构建可达域原则位置系数。设点a坐标为(xa,ya),点b坐标为(xb,yb),待布物i(xi,yi)到点a、点b的距离分别为dia、dib,则:
式(12)中,h表示操纵杆高度,φ表示操纵杆最大转动角度,d′表示操纵杆转动φ时在水平方向投影长度,dig表示操纵杆间距,r表示操纵杆最大截面半径,如图3所示。结合式(11)、式(12)限定条件,求解操纵器最佳布局位置。根据蚁群算法快速寻优的特点,将可视域、可达域两个原则作为其正反馈机制与启发式搜索条件,处理上述布局优化问题。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Optimized design of collector topology for offshore wind farm based on ant colony optimization with multiple travelling salesman problem[J]. Ramu SRIKAKULAPU,Vinatha U. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy. 2018(06)
[2]随机时变车辆路径问题的多目标鲁棒优化方法[J]. 段征宇,雷曾翔,孙硕,杨东援. 西南交通大学学报. 2019(03)
[3]人体上肢关节活动范围的舒适性评价[J]. 张睿明,柳忠起,周前祥,谌玉红,李晨明. 中国安全科学学报. 2018(08)
[4]基于视觉注意力分配的飞机驾驶舱人机界面布局优化[J]. 叶坤武,包涵,魏思东. 南京航空航天大学学报. 2018(03)
[5]GUI中图标利用率与易搜索率匹配设计方法[J]. 梁永强,李培林,王崴,瞿珏,刘晓卫. 计算机辅助设计与图形学学报. 2018(01)
[6]基于眼动追踪的数控界面布局认知特性评价[J]. 李晶,郁舒兰,刘玮. 计算机辅助设计与图形学学报. 2017(07)
[7]遗传-蚁群算法求解司钻控制室操纵器布局优化[J]. 邓丽,王国华,余隋怀. 工程设计学报. 2016(02)
[8]基于视觉搜索的飞机显示界面设计原则[J]. 范晓丽,周前祥,柳忠起,解芳. 北京航空航天大学学报. 2015(02)
[9]基于模拟退火算法的操纵器排列优化[J]. 颜声远,陈玉,梁龙远. 核动力工程. 2014(S1)
[10]基于鱼群算法的舱室布局优化问题关键技术研究[J]. 宗立成,余隋怀,孙晋博,韩立伟,安珊珊. 机械科学与技术. 2014(02)
本文编号：3309705
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