以掌纹识别设备设计参数优化为例的上肢舒适度研究

发布时间：2022-12-22 18:13

　　舒适度作为产品人机工程设计中的一项重要指标,不仅会影响用户对产品的满意度,甚至会影响用户的健康。本文以掌纹识别设备为依托,建立人体尺寸预测模型,对人体上肢进行姿势预测,建立基于关节力矩的上肢舒适度评价模型,并对掌纹识别设备进行优化。首先,对人体尺寸进行预测。由于人体尺寸具有差异性,因此准确且具有代表性的人体尺寸是产品设计的前提。人体尺寸预测是一种通过小样本得出大数据的预测方法。本文通过逐步回归分析法,选定将身高（S）、身体质量指数（BMI）和胯高/身高（H/S）作为预测因子,应用回归模型,对上臂长、前臂长和手长的尺寸进行预测。其次,对人体上肢进行姿势预测。在CATIA—V5中建立掌纹识别设备的三维模型,并将依据规则自定义的人体模型文件导入软件中。设定不同的掌纹识别设备的参数布置,选取特定身高百分位,在CATIA软件中进行仿真实验,得到15组人体姿势预测结果,并对15组仿真结果进行分析,研究掌纹识别设备的参数布置对关节角的影响,另外,在关节力矩的计算基础上,构建基于关节力矩的上肢舒适度评价模型。通过构建人体上肢动力学模型,计算人体上肢各个关节力矩,对关节力矩进行相关分析,将筛选出的的关节... 

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
        1.1.1 课题背景
        1.1.2 课题研究的目的及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 人体舒适度研究现状
        1.2.2 人体尺寸预测研究现状
        1.2.3 虚拟人技术在人机工程学中的应用现状
        1.2.4 舒适度评价方法研究现状
    1.3 课题主要研究内容
第2章 人体上肢姿势预测研究
    2.1 人体上肢尺寸预测模型构建
        2.1.1 人体尺寸获取
        2.1.2 预测因子选取
        2.1.3 人体上肢尺寸预测模型构建
        2.1.4 人体上肢尺寸预测模型验证
    2.2 人体上肢动力学模型构建
        2.2.1 人体上肢模型简化
        2.2.2 简化人体上肢各环节的质量与质心
    2.3 基于反向运动学的上肢姿势预测分析
        2.3.1 正向运动学与反向运动学
        2.3.2 姿势预测实验设计
        2.3.3 实验结果及分析
    2.4 本章小结
第3章 基于关节力矩的上肢姿势不舒适度建模
    3.1 关节力矩计算分析
        3.1.1 关节力矩的研究意义
        3.1.2 关节力矩的计算
    3.2 上肢姿势不舒适度评价模型构建
        3.2.1 姿势舒适程度产生机理的简述
        3.2.2 上肢姿势不舒适度建模方法
        3.2.3 姿势不舒适度计算
    3.3 评价结果对比分析
        3.3.1 快速上肢评价方法(RULA)
        3.3.2 上肢不舒适度模型评价结果及分析
    3.4 本章小结
第4章 掌纹识别设备设计参数优化
    4.1 掌纹识别设备简介
        4.1.1 掌纹识别设备的应用范围
        4.1.2 掌纹识别设备的结构分析
    4.2 设备设计参数优化
        4.2.1 选择设计变量
        4.2.2 确定约束条件和优化目标
        4.2.3 优化过程及结果
    4.3 本章小结
结论
参考文献
附录1 男性人体尺寸
附录2 女性人体尺寸
附录3 人体模型文件
攻读学位期间发表的学术论文
致谢



本文编号：3723784