虚拟现实环境下动作分析与人因工效评价方法研究

【摘要】随着现代计算机技术的发展，虚拟现实技术在现实中也得到了广泛应用，而人机工程学是在构建便于人们操作的作业环境的基础上，将操作员工、机器设备、作业环境作为一个统一的整体来研究，以此来使作业人处于一个健康、高效、舒适的工作状态。本论文主要是基于人因工效学的操作者的动作捕捉技术与人因工效评价方法的研究，同时针对某厂中的生产线员工的人体尺寸、工作环境、操作动作进行调查研究，根据所收集的人体数据在Jack软件中通过模型重用、基于特征参数调整等方法来快速生成所需百分度的三维人体模型；同时建立所需三维环境。运用Kniect运动捕捉设备对一线员工的操作动作进行运动捕捉，并将捕捉的运动数据进行数据重组分析，并将该重组数据运用到Jack软件的人体评价中，以替代现场、视频和图像的动作分析方法，达到实时、准确的人因工效分析效果，然后根据其重组数据进行模拟仿真。然后提出模糊评价方法，对其进行作业工效评价，最后将其评价方法与仿真结果进行对比分析，得出结论。其主要内容为：首先，概述了课题的研究背景及意义，并对本研究的问题和现状作了详细研究和分析，最后提出本研究着重需要解决的问题点和创新点方向；随后针对在本研究中所需要的一些关键技术的方法和目前的研究现状作了详细的分析，主要包括：动作捕捉、虚拟人三维建模技术，人机工程学的相关理论等，并提出了模糊层次分析法的人机工效评价方法。然后对某厂的装配车间进行调研分析，收集该装配车间的物理布局和一线操作员工的身体数据，在此基础上，运用在Jack软件建立所分析生产线的三维虚拟模型和适合该车间的三维虚拟人体。运用运动捕捉系统kinect将捕捉到的人体运动数据通过数据重构等方法得到逼真人体运动姿势及运动序列，为下节的模糊评价提供了数据支撑。最后利用模糊综合评价方法来对虚拟人的劳动负荷进行综合评价。运用模糊算法来对某厂装配线的个别负荷重的操作员工在正常工作时所承受的劳动负荷进行评价分析，得到所需要的评价结果及结论，最后运用Jack软件对所研究的工位进行模拟仿真，将评价结果与运用模糊层次分析法的评价结果进行对比分析，证明该方法的可行性，并对本研究内容作了总结，提出了今后的研究方向。
【作者】王海燕；
【导师】李仁旺；
【作者基本信息】浙江理工大学，机械制造及其自动化，2014，硕士
【关键词】虚拟人；动作捕捉；逆运动学；人机工效；模糊层次分析法；

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