基于虚拟试验的人机工效学分析评价技术研究
发布时间：2021-03-24 16:22
近些年来,面对航空市场巨大的需求,在航空产品维修设计领域内有了更高的要求,同时对机务人员的职业安全和风险问题也日趋重视,其中机务人员对航空复杂设备的拆装、维修、保障等作业要求更为严格,机务人员长时间高强度工作可能会导致工作相关的肌肉骨骼损伤（work-related musculoskeletal disorders,WMSD）,为了减小机务人员的维修风险则需要提高航空产品的维修性。通过沉浸式虚拟维修,借助虚拟电子样机,脱离实物样机的束缚,为设计部门提供一个良好的验证环境,同时也极大的节约了实物维修样机的成本,准确的评估机务人员维修任务中的骨骼损伤风险,将风险评估结果反馈给设计部门,提出修改意见,提高该产品的维修性。本文主要是搭建虚拟维修场景和开发航空维修风险测评系统用以实现虚拟维修验证,其关键技术问题为航空维修风险测评系统的开发。通过动作捕捉设备录入运动数据,将Mvnx格式的运动数据导入到自主研发快速上肢分析（RULA）和快速全身分析（REBA）系统进行数值分析,系统算法优化后可以实现附加值自动化判断、基于时间序列、身体两侧评估同时进行的风险评估,测评结果包括维修任务平均风险评估值、...
【文章来源】：中国民航大学天津市
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
论文技术路线
8第二章航空维修风险测评系统设计及开发精准可靠的航空维修风险评估，对航空公司和机务维修人员有着十分重要的意义。从机务维修人员健康方面，通过改善高风险维修动作或者提供物理支撑平台，能够有效的减小患有肌肉骨骼疾病机率。从经济方面考虑，减小了机务人员身体受伤的赔偿，进而减小了维修成本。从机队管理方面考虑，能够让机务人员更加快捷方便的进行维修排查，提高了飞机的安全性，降低了灾难的发生，增加了飞机的正点率，减小了对乘客的赔偿成本。这些需要在设计初始阶段进行缜密的规划，加强产品的可维修性。因此需要设计航空维修风险评估试验，因为现在市面上的人机工效学评估系统都是针对静态的、离散的姿态分析，缺少基于时间序列的维修任务分析系统，因此，需要开发基于时间的分析系统，研究出精准可靠维修性评估能够有效的降低风险的发生。2.1航空维修风险测评系统设计思路2.1.1系统设计步骤机务人员操作风险评价试验步骤为：（1）身穿动作捕捉设备进行具体的机务维修任务。（2）工作站利用动作捕捉设备采录维修动作信息。（3）将运动数据导入自主研发的航空维修风险测评系统和JACK软件进行风险评估。（4）将系统评估结果与JACK评估结果比较分析，验证研发系统分析的准确性和可靠性。流程如图2-1所示。图2-1试验设计路线
10中得到标记点的三维空间位置，完成了动作的捕捉。信号连续的发射与接收、分析、计算，就获得了连续的、运动的动作方向和位置等数据信息。Xsens惯性动作捕捉设备具有准确性高和采样速率快的特点，对于实验环境的要求比较低，不会因为存在大量的金属遮挡物而影响测量的准确性和采样速率，同时体积孝重量轻的高集成传感器为实验提供了简易型和可操作性。其中，Xsens中莱卡套装是有5种不同尺寸（S，M，L，XL和XXL）的特制动作捕捉衣，如图2-2所示，要根据试验人员选取合适的动作捕捉衣，确保捕捉衣要贴身。捕捉衣可拉伸，但是需要谨慎使用，一些紧身衣物可以套在捕捉衣里面，除了无线数据链路之外，外部没有连接和可视线。将传感器放到指定正确的位置是十分重要的，因为在整个动作捕捉的过程中每个传感器都有给定的ID。此外，最重要的是，传感器固定的位置要放到身体上运动最大范围和皮肤运动影响最小的地方。莱卡套装比绑带套装的精度更高。参考表2-2确保将传感器放到最佳位置上。图2-2Xsens动作捕捉设备表2-2传感器最佳位置关节宽（CM）长（CM）骨盆10140大腿1072小腿555上臂555前臂530
【参考文献】：
期刊论文
[1]运动疗法对电子制造业女工职业性肌肉骨骼疾患康复效果的影响[J]. 刘伟华,陈小波,周小斌. 工业卫生与职业病. 2020(01)
[2]基于Unity3D的虚拟维修教学系统设计与实现[J]. 严雨灵,陈闵叶,刘同强. 软件. 2019(11)
[3]虚拟现实技术在车辆维修领域的应用[J]. 谭黎丽. 汽车与驾驶维修(维修版). 2019(10)
[4]航空装备虚拟维修关键技术研究[J]. 张涛,袁野. 中国新通信. 2019(17)
[5]基于虚拟现实的飞机维修仿真与工效评估[J]. 张登峰,成红芳,罗旭升. 数字技术与应用. 2019(08)
[6]基于Unity与HTC Vive的Delta机器人虚拟仿真实验[J]. 李玉胜,董保香,穆洁尘,宫金良. 教育现代化. 2019(58)
[7]智能之选 3款大容量互联网冰箱[J]. 刘丹. 计算机与网络. 2019(10)
[8]汽车生产物流作业肌骨损伤评价方法改进研究[J]. 孙林辉,尚康,章艺蒙,张智逵. 工业工程与管理. 2019(05)
[9]基于XSENS传感器的人体上肢动作捕捉系统[J]. 申思远,傅剑,夏聪. 电子世界. 2019(06)
[10]快速上肢评估法在制鞋业生产过程工效学风险分析中的应用[J]. 沈波,罗秀凤,陈惠,刘佩芳,许旭艳,高雅,王忠旭. 工业卫生与职业病. 2018(05)
硕士论文
[1]基于Unity与HTC Vive的石化沉浸式仿真培训系统的设计与实现[D]. 朱一龙.杭州电子科技大学 2018
本文编号：3098021
【文章来源】：中国民航大学天津市
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
论文技术路线
8第二章航空维修风险测评系统设计及开发精准可靠的航空维修风险评估，对航空公司和机务维修人员有着十分重要的意义。从机务维修人员健康方面，通过改善高风险维修动作或者提供物理支撑平台，能够有效的减小患有肌肉骨骼疾病机率。从经济方面考虑，减小了机务人员身体受伤的赔偿，进而减小了维修成本。从机队管理方面考虑，能够让机务人员更加快捷方便的进行维修排查，提高了飞机的安全性，降低了灾难的发生，增加了飞机的正点率，减小了对乘客的赔偿成本。这些需要在设计初始阶段进行缜密的规划，加强产品的可维修性。因此需要设计航空维修风险评估试验，因为现在市面上的人机工效学评估系统都是针对静态的、离散的姿态分析，缺少基于时间序列的维修任务分析系统，因此，需要开发基于时间的分析系统，研究出精准可靠维修性评估能够有效的降低风险的发生。2.1航空维修风险测评系统设计思路2.1.1系统设计步骤机务人员操作风险评价试验步骤为：（1）身穿动作捕捉设备进行具体的机务维修任务。（2）工作站利用动作捕捉设备采录维修动作信息。（3）将运动数据导入自主研发的航空维修风险测评系统和JACK软件进行风险评估。（4）将系统评估结果与JACK评估结果比较分析，验证研发系统分析的准确性和可靠性。流程如图2-1所示。图2-1试验设计路线
10中得到标记点的三维空间位置，完成了动作的捕捉。信号连续的发射与接收、分析、计算，就获得了连续的、运动的动作方向和位置等数据信息。Xsens惯性动作捕捉设备具有准确性高和采样速率快的特点，对于实验环境的要求比较低，不会因为存在大量的金属遮挡物而影响测量的准确性和采样速率，同时体积孝重量轻的高集成传感器为实验提供了简易型和可操作性。其中，Xsens中莱卡套装是有5种不同尺寸（S，M，L，XL和XXL）的特制动作捕捉衣，如图2-2所示，要根据试验人员选取合适的动作捕捉衣，确保捕捉衣要贴身。捕捉衣可拉伸，但是需要谨慎使用，一些紧身衣物可以套在捕捉衣里面，除了无线数据链路之外，外部没有连接和可视线。将传感器放到指定正确的位置是十分重要的，因为在整个动作捕捉的过程中每个传感器都有给定的ID。此外，最重要的是，传感器固定的位置要放到身体上运动最大范围和皮肤运动影响最小的地方。莱卡套装比绑带套装的精度更高。参考表2-2确保将传感器放到最佳位置上。图2-2Xsens动作捕捉设备表2-2传感器最佳位置关节宽（CM）长（CM）骨盆10140大腿1072小腿555上臂555前臂530
【参考文献】：
期刊论文
[1]运动疗法对电子制造业女工职业性肌肉骨骼疾患康复效果的影响[J]. 刘伟华,陈小波,周小斌. 工业卫生与职业病. 2020(01)
[2]基于Unity3D的虚拟维修教学系统设计与实现[J]. 严雨灵,陈闵叶,刘同强. 软件. 2019(11)
[3]虚拟现实技术在车辆维修领域的应用[J]. 谭黎丽. 汽车与驾驶维修(维修版). 2019(10)
[4]航空装备虚拟维修关键技术研究[J]. 张涛,袁野. 中国新通信. 2019(17)
[5]基于虚拟现实的飞机维修仿真与工效评估[J]. 张登峰,成红芳,罗旭升. 数字技术与应用. 2019(08)
[6]基于Unity与HTC Vive的Delta机器人虚拟仿真实验[J]. 李玉胜,董保香,穆洁尘,宫金良. 教育现代化. 2019(58)
[7]智能之选 3款大容量互联网冰箱[J]. 刘丹. 计算机与网络. 2019(10)
[8]汽车生产物流作业肌骨损伤评价方法改进研究[J]. 孙林辉,尚康,章艺蒙,张智逵. 工业工程与管理. 2019(05)
[9]基于XSENS传感器的人体上肢动作捕捉系统[J]. 申思远,傅剑,夏聪. 电子世界. 2019(06)
[10]快速上肢评估法在制鞋业生产过程工效学风险分析中的应用[J]. 沈波,罗秀凤,陈惠,刘佩芳,许旭艳,高雅,王忠旭. 工业卫生与职业病. 2018(05)
硕士论文
[1]基于Unity与HTC Vive的石化沉浸式仿真培训系统的设计与实现[D]. 朱一龙.杭州电子科技大学 2018
本文编号：3098021
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