基于肌肉骨骼负荷的作业舒适度评价方法研究
发布时间：2023-03-11 03:16
为了发现不良作业姿势,减轻身体疲劳,使作业人员可以高效、安全、健康地工作,克服以往作业舒适度评价方法依托专家经验、主观性较强、评价效果不理想的问题,提出了一种根据关节负荷、肌肉疲劳特性来客观地评价作业舒适度的评价方法—基于肌肉骨骼负荷的作业舒适度评价方法。该方法以不同关节活动时主要作用肌肉表面肌电时域指标(最大主动收缩肌电百分比)和频域指标(平均功率频率)在不同关节动作角度下的变化情况作为评价的依据,通过虚拟人体模型仿真实验获取了关节负荷数据,运用熵值法和相关分析法确定不同关节动作改变对人体舒适度的影响程度即关节动作的权重,结合模糊综合评价的方法对作业舒适度进行评价。论文的主要研究内容如下:(1)为了确定各关节动作改变对人体舒适度变化的影响程度,应用DELMIA人机工程仿真软件对虚拟人体模型的上肢5个主要参与活动关节(颈关节、肩关节、肘关节、腕关节和腰椎关节)进行关节负荷(关节力和关节力矩)仿真实验。根据关节的自由度和关节动作范围,设定了关节动作变化增量,利用软件中的姿势编辑器改变人体模型的动作姿势,通过生物力学分析功能模块得到关节负荷。由于每个关节动作随角度的变化对上肢5个关节的力矩...
【文章页数】：117 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 论文的背景及意义
1.2 研究现状
1.2.1 人体肌肉疲劳特性的研究现状
1.2.2 人体关节负荷疲劳特性的研究现状
1.2.3 人体姿势评价法的研究现状
1.3 研究内容
1.3.1 人体关节负荷仿真实验及研究
1.3.2 人体表面肌电试验及分析研究
1.3.3 基于肌肉骨骼负荷的作业舒适度评价方法研究
1.4 论文的层次结构
第二章 作业舒适度评价方法建立的理论
2.1 人体肌肉疲劳产生的机理与研究方法
2.1.1 人体肌肉疲劳产生的机理
2.1.2 人体肌肉疲劳的研究方法
2.2 人体肌肉疲劳肌电信号分析
2.2.1 肌电信号的处理方法
2.2.2 表面肌电在肌肉疲劳特性研究中的应用
2.3 人体关节负荷模型的建立方法及应用
2.3.1 基于不同建模方法的关节负荷模型
2.3.2 关节负荷仿真模型在作业舒适度评价研究中的应用
2.4 小结
第三章 基于DELMIA的关节负荷变化规律仿真实验
3.1 基于DELMIA的假设验证仿真实验
3.1.1 仿真实验环境介绍
3.1.2 上肢舒适度规律实验验证
3.1.3 上肢舒适度规律实验方案
3.1.4 验证结论
3.2 基于DELMIA的虚拟人关节负荷仿真实验
3.2.1 仿真实验方案
3.2.2 仿真实验步骤
3.2.3 仿真实验结果
3.3 评价指标权重的确定
3.3.1 熵值法的介绍
3.3.2 熵值法确定权重的步骤
3.3.3 各关节力矩权重的求解结果
3.4 关节力矩相关系数的确定
3.4.1 统计分析工具及理论的介绍
3.4.2 关节力矩相关分析
3.5 小结
第四章 静态姿势人体肌肉疲劳测试及分析
4.1 表面肌电采集系统的工作原理
4.2 静态姿势表面肌电试验准备
4.2.1 试验环境
4.2.2 试验对象
4.2.3 试验仪器和测试系统
4.3 静态姿势人体肌肉疲劳测试方案设计
4.3.1 测试肌肉的选择
4.3.2 表面肌电试验方案
4.3.3 表面肌电试验步骤
4.4 数据处理与分析
4.4.1 人体肌电信号的时域分析
4.4.2 人体肌电信号的频域分析
4.4.3 数据归一化
4.4.4 加权平均处理
4.5 小结
第五章 基于肌肉骨骼负荷的作业舒适度评价方法
5.1 作业舒适度模糊综合评价方法
5.1.1 作业舒适度评价因素集的建立
5.1.2 作业舒适度评价权重集的建立
5.1.3 作业舒适度评价备择集的建立
5.1.4 作业舒适度隶属函数的确定
5.1.5 评价方法的建立
5.2 作业舒适度评价实例
5.2.1 天窗装配工序的作业内容和人机工程问题
5.2.2 “紧固天窗螺栓”作业模型的建立
5.2.3 关节角度以及关节动作的舒适度指数的确定
5.2.4 基于肌肉骨骼负荷的作业舒适度模糊评价结果
5.3 与RULA评价结果的对比
5.4 小结
第六章 结论与展望
6.1 论文主要研究工作及结论
6.2 主要创新点
参考文献
附录 原始表面肌电信号图
致谢
攻读硕士学位期间已发表的论文
本文编号：3759090
【文章页数】：117 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 论文的背景及意义
1.2 研究现状
1.2.1 人体肌肉疲劳特性的研究现状
1.2.2 人体关节负荷疲劳特性的研究现状
1.2.3 人体姿势评价法的研究现状
1.3 研究内容
1.3.1 人体关节负荷仿真实验及研究
1.3.2 人体表面肌电试验及分析研究
1.3.3 基于肌肉骨骼负荷的作业舒适度评价方法研究
1.4 论文的层次结构
第二章 作业舒适度评价方法建立的理论
2.1 人体肌肉疲劳产生的机理与研究方法
2.1.1 人体肌肉疲劳产生的机理
2.1.2 人体肌肉疲劳的研究方法
2.2 人体肌肉疲劳肌电信号分析
2.2.1 肌电信号的处理方法
2.2.2 表面肌电在肌肉疲劳特性研究中的应用
2.3 人体关节负荷模型的建立方法及应用
2.3.1 基于不同建模方法的关节负荷模型
2.3.2 关节负荷仿真模型在作业舒适度评价研究中的应用
2.4 小结
第三章 基于DELMIA的关节负荷变化规律仿真实验
3.1 基于DELMIA的假设验证仿真实验
3.1.1 仿真实验环境介绍
3.1.2 上肢舒适度规律实验验证
3.1.3 上肢舒适度规律实验方案
3.1.4 验证结论
3.2 基于DELMIA的虚拟人关节负荷仿真实验
3.2.1 仿真实验方案
3.2.2 仿真实验步骤
3.2.3 仿真实验结果
3.3 评价指标权重的确定
3.3.1 熵值法的介绍
3.3.2 熵值法确定权重的步骤
3.3.3 各关节力矩权重的求解结果
3.4 关节力矩相关系数的确定
3.4.1 统计分析工具及理论的介绍
3.4.2 关节力矩相关分析
3.5 小结
第四章 静态姿势人体肌肉疲劳测试及分析
4.1 表面肌电采集系统的工作原理
4.2 静态姿势表面肌电试验准备
4.2.1 试验环境
4.2.2 试验对象
4.2.3 试验仪器和测试系统
4.3 静态姿势人体肌肉疲劳测试方案设计
4.3.1 测试肌肉的选择
4.3.2 表面肌电试验方案
4.3.3 表面肌电试验步骤
4.4 数据处理与分析
4.4.1 人体肌电信号的时域分析
4.4.2 人体肌电信号的频域分析
4.4.3 数据归一化
4.4.4 加权平均处理
4.5 小结
第五章 基于肌肉骨骼负荷的作业舒适度评价方法
5.1 作业舒适度模糊综合评价方法
5.1.1 作业舒适度评价因素集的建立
5.1.2 作业舒适度评价权重集的建立
5.1.3 作业舒适度评价备择集的建立
5.1.4 作业舒适度隶属函数的确定
5.1.5 评价方法的建立
5.2 作业舒适度评价实例
5.2.1 天窗装配工序的作业内容和人机工程问题
5.2.2 “紧固天窗螺栓”作业模型的建立
5.2.3 关节角度以及关节动作的舒适度指数的确定
5.2.4 基于肌肉骨骼负荷的作业舒适度模糊评价结果
5.3 与RULA评价结果的对比
5.4 小结
第六章 结论与展望
6.1 论文主要研究工作及结论
6.2 主要创新点
参考文献
附录 原始表面肌电信号图
致谢
攻读硕士学位期间已发表的论文
本文编号：3759090
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