一种基于光学动作捕捉技术的座椅舒适性评价方法

为研究坐姿的舒适性评价方法,以评估一种人机工程座椅和普通座椅之间的舒适差异性为例,提出一种实验测试方法并结合人机工程学理论来评估坐姿的舒适性。在该方法中,基于光学运动捕捉系统、压力传感器和JACK软件,通过EVART实时动作捕捉软件获得人体动作空间运动轨迹TRC文件,用MATLAB软件进行人体动作数据分析处理,获得人体在不同座椅上坐姿状态的角度差异数据,然后将TRC文件导入到JACK软件中,利用JACK软件中的TAT REPORTER工具输出肌力、力矩、疲劳等数据,与实验实际测量的数据进行对比分析,并用人机工程学的方法分析评价。研究表明,这种综合考虑关节角度和JACK软件输出数据的方法能有效地评估坐姿的舒适性。     

公路作业人员动作分析与服装功能设计

本文结合人体工效学、服装设计学、服装结构设计、服装材料学等知识,针对目前公路作业服的不足,通过对公路作业人员总结出的十个基本动作进行分析、实验,在传统作业服的基础上改进。此次功能服装的开发主要表现在结构与款式设计上,分为标准型、防护加强型、功能加强型三种,设计过程中,考虑到作业人员作业环境中存在的安全隐患及动作疲劳,有针对性的提高服装的防护和缓解疲劳功能,最大程度的实现其功能与舒适性。     

基于运动矢量分析的动作识别技术

改进人体行为识别传统模板匹配方法的算法,提出一种基于运动矢量分析动作识别技术,并对其识别效果进行实验验证.该技术把标准人体动作的百分比运动矢量作为模板,将待识别动作的百分比运动矢量与已知的模板进行对比,从而得到动作识别结果.该技术可以正确识别摆头、点头和摇头动作,动作重复3次的识别率可以达到95%以上.该技术进行实时动作识别具有效果好、算法简单、识别速度快、抗干扰性强等优点.     

基于跟踪微分器的骨骼服阻抗控制方法

将阻抗控制方法引入骨骼服的控制中,利用人机之间安装的多维力/力矩传感器的测量信息来估计参考轨迹.针对由于普通差分方法引起噪声放大,使得参考速度和参考加速度不可用的问题,利用两级跟踪微分器获得包含测量噪声情况下的光滑的参考速度和参考加速度信号,从而实现所设计的阻抗控制.该方法能控制骨骼服跟随人体运动,同时保持人体对骨骼服的作用力最小,减轻人体的能量消耗.采用该方法对人体负荷情况下的蹲起动作进行仿真实验,仿真结果验证了所设计控制器的有效性和可行性,以及对人体刚度参数估计不准和负荷变化具有一定的鲁棒性.     

基于脑电波信号的人体疲劳程度测试模型分析

针对人体疲劳程度检测问题,采集被测试者的脑电图(EEG)信号,利用阈值小波变换对EEG信号进行消噪处理,提取脑电波中的特征值,分析疲劳程度与特征值的相关性,建立脑电波信号与疲劳程度的数学模型,并用十折交叉验证法来验证该模型的准确率.结果表明:该模型检测人体疲劳程度的准确率可以达到96%以上.     

虚拟装配手势库设计及人机工效评估优化

针对虚拟装配环境下,虚拟人上肢仿真设置效率低、人机工效评估不精确的问题,对手部装配动作进行分析,定义手部关节结构、手臂及手部尺寸,建立参数化的装配手势模型并形成手势库.采用模糊算法改进快速上肢评估(RULA)方法,利用梯形函数对关节角度处于临界值时的评估分值进行优化,通过规则库得出最终评估结果.采用劳损指数(S I)评...     

海底管道涡激振动疲劳可靠性分析

海底管道悬跨管段在波流联合作用下非常容易发生疲劳破坏,故提出管跨非线性涡激振动疲劳失效可靠性分析方法．通过多项Galerkin方法对海底管跨的涡激振动方程进行求解,获得系统的非线性动力响应;综合考虑管跨疲劳可靠性评估中相关参数和程序的不确定性,运用现代断裂力学的方法对管跨进行疲劳可靠性评估．分析了几个重要参数对管跨疲劳失效的影响程度,建立了基于裂纹扩展理论的海底管道疲劳可靠性分析的方法．通过实例计算与分析,验证了该方法的适用性和可靠性．     

船舶装配作业工时智能估算技术

为了合理地估算船舶中间产品装配作业工时,提出了产品相似实例检索规则和算法．该算法应用神经网络获取实例产品的工时规律,并按此预测当前产品的装配作业工时．最后开发了船舶装配作业工时智能估算系统（IMHEAS）．经企业实际验证,该方法可以更加高效、准确地估算船舶中间产品作业工时．     

基于关节点运动轨迹的人体动作识别

为了提高动作识别的准确率和实时性,提出一种基于关节点运动轨迹的动作识别方法.受心理物理学中关于人体运动实验的启发,使用人体骨架关节点的运动轨迹表示人体动作,它能够在时空维度上对动作进行完整表达.在此基础上,使用高斯混合模型对关节点运动轨迹进行聚类,进而通过Fisher向量进行特征量化.考虑到动作识别任务的实时性要求,提出基于核极限学习机的动作识别,以此提升动作识别任务的实时性和准确率.最后,在公开数据集UTD-MHAD和KARD上对提出的方法进行了验证,实验结果证明了该方法的有效性.     

随机振动下装配误差对液压导管疲劳寿命影响仿真分析

在军事实战化训练强度全面提高的背景下,战斗机液压导管频繁出现裂纹、漏油等严重威胁飞行安全的故障情况。针对后机身液压导管疲劳寿命与机体结构寿命不匹配的问题,重点以装配误差作为液压导管疲劳寿命主要影响因素开展仿真分析研究。从随机振动载荷疲劳寿命分析入手,运用数字建模方法绘制典型管路模型,结合Miner线性累计损伤理论,利用有限元分析软件设置疲劳计算程序对正常装配液压导管疲劳寿命进行仿真评估。根据管路不同装配误差情况调整模型设置,基于结构动力学理论,对不同装配误差下的液压导管进行疲劳寿命分析,得到当装配误差大于0.73mm,液压导管疲劳寿命将低于3 000飞行小时机体寿命的分析结果。研究成果为进一步开展航空液压导管装配理论研究提供了技术支撑和经验参考。     

基于虚拟现实的人机工程MTM和NIOSH方法研究

人机工程学是按照人的特性设计和改善人-机-环境系统的科学,虚拟现实技术近年来发展迅速,其逼真模拟特性可作为人机工程模拟研究法的一个有效手段.该文研究了虚拟现实技术在人机工程中的应用,使用虚拟现实软件对工人的作业进行了仿真,利用MTM方法-时间测定和NIOSH举起分析功能,研究了工人在冲床上加工零件的方法-时间测定及手推车的人机工程设计.     

基于表面肌电信号的绝缘手套法带电作业人员上肢肌肉疲劳分析

绝缘手套法是配网带电作业的主要作业方式,为获取穿戴绝缘手套的带电作业人员上肢肌肉的疲劳特性及其诱发的肌肉骨骼系统疾患(work-related musculoskeletal disorders,WMSDs)的风险,开展了基于表面肌电信号(surface electromyogra-phy,sEMG)的绝缘手套法带电作业人员上肢肌肉疲劳评估研究.针对配网绝缘手套法的典型作业工况,搭建了绝缘手套法带电作业上肢的sEMG试验平台,采集受试者上肢(右手)各目标肌肉在是否穿戴绝缘手套下的sEMG信号;基于时域特征参数积分肌电值(integrated electromyography,IEMG)、均方根值(root mean square,RMS)及频域特征参数平均功率频率(mean power frequency,MPF)、中位频率(median frequency,MDF)对绝缘手套的上肢肌肉疲劳特征进行评估;基于支持向量机(support vector machine,SVM)构建了带电作业人员上肢肱桡肌疲劳状态识别模型.结果表明:穿戴绝缘手套作业时各目标肌肉更容易进入疲劳状态;穿戴绝缘手套作业时,作业人员上肢部位的肱桡肌、肱二头肌、肱三头肌、三角肌的疲劳程度依次递减,与仿真计算的分析结果一致;sEMG时域特征参数IEMG、RMS对作业人员上肢肌肉疲劳的表征效果要优于频域特征参数MPF和MDF;带电作业人员上肢肱桡肌疲劳状态识别模型总体平均准确率为86.56％,能有效识别上肢肱桡肌肌肉疲劳状态.     

基于6自由度平台的体感模拟算法研究

针对模拟驾驶器对动感逼真度和平台工作空间的需求,将基于洗出算法的体感模拟控制策略应用于6自由度并联式运动模拟器.首先对系统进行了整体设计及数学建模,然后通过分析人体感知机理,提出了基于加速度控制的体感模拟洗出算法;随后具体研究了模拟驾驶过程中可能存在的多种复杂工况及对应的加速度控制模式;最后,通过联合仿真与实验验证了所提出控制算法的可行性及控制效果,结果显示平台在有限运动范围内动感逼真度得到了显著提升.      

人体食指工作空间研究

建立了人体食指机构学模型，采用非线性约束优化方法，求解食指的可达工作空间和一定方向限制下的工作空间，进行了手部的最佳操纵位置和姿态分析，可用于操纵元件的人体工程设计。     

磁电弹结构多场耦合分析的 稳定Node-based光滑径向基点插值法

为提高磁电弹结构分析的精度,提出稳定Node-based光滑径向基点插值法（SNS-RPIM）. 基于传统Node-based光滑径向基点插值法（NS-RPIM）,引入与场变量梯度方差有关的稳定项,消除不确定参数,推导了多场耦合问题的SNS-RPIM方程,求解了磁电弹结构静力响应问题,并与有限元法计算结果进行比较. 数值算例结果表明,SNS-RPIM能够得到更加接近真实解的结果,有效解决了有限元系统刚度偏硬的问题;在精度与收敛性方面,SNS-RPIM比有限元法表现得更加出色,从而为磁电弹材料的进一步应用提供了有效的分析方法.     

基于改进的主成分分析法的矿工表情识别

针对传统的矿工面部表情识别方法中对矿工面部表情进行特征提取的时间较慢且识别准确率不高的问题,以主成分分析法为基础,运用Fisher线性判别法对传统的主成分分析法进行改进。首先在主成分分析法的基础上增加一个类间离散矩阵,使其投影后不同类别之间特征点的距离更大,同一类别之间特征点的距离更加紧凑,对矿工面部表情图像特征提取的结果更具有代表性和针对性;然后运用径向基神经网络将低维非线性可分的矿工面部表情图像对应的特征矩阵映射到高维空间并使其线性可分,从而实现对矿工面部表情的识别和分类。实验结果表明,所提出的方法对矿工面部表情识别的识别率为89.0%,优于传统矿工面部表情分类识别算法,在矿井安全监控、疲劳驾驶等领域有较好的应用前景。     

综合能源系统优化模型综述与文献计量分析

综合能源系统作为中国建设清洁低碳、安全、高效的现代能源体系的重要组成部分,其在系统模拟、优化仿真等领域亟须改进和完善,以便更好地服务于新型能源系统网络场景应用,支撑中国能源绿色发展战略.因此,基于对中外综合能源系统优化模型研究的归纳总结和对比分析,提出了在能源高质量发展和能源互联网建设背景下综合能源系统优化模型需要着力的研究方向,通过文献计量分析法探究综合能源系统优化研究领域的热点及发展趋势,并系统总结了当前综合能源系统优化研究的不足并做出展望.     

基于Flexsim的生产线平衡优化

以C公司动机装配线的工艺流程为研究对象,分析了工艺流程中存在的工序编排不合理、工人操作不规范等影响生产线平衡的现象.根据现场布局运用Flexsim仿真软件进行建模仿真,发现瓶颈工序,并运用5W1H和ECRS原则,工艺流程程序表和双手操作分析图的结合来改善生产线上存在的问题.最后对改善前与改善后进行了对比,显示改善后的工时缩短,改善后的产能平衡率由75％提高至81％,提高了6％,生产线整体效益提高,验证了改善方案的可行性.     

基于决策者风险态度的直觉模糊多属性决策方法

根据直觉模糊多属性决策的特征,引进反应决策者风险态度的风险参数,构造融决策者风险态度、得分函数和精确函数为一体的综合得分函数,并依据综合得分函数得到一种排序直觉模糊数的新方法,再结合直觉模糊加权平均算子提出一种属性值为直觉模糊数的多属性决策方法,并通过算例说明该决策方法的可行性和有效性.     

基于头部姿态的眼睛差分定位的驾驶员疲劳检测

基于面部特征的驾驶员疲劳判断是应用最广泛的方法,而眼睛睁闭程度最直接表达驾驶员的精神状态。传统的眼睛检测方法受环境、传输、头部姿态的影响,眼睛的定位精度不高,从而导致疲劳分析不准确。本文提出一种基于脸部图像灰度差进行眼睛检测的方法,正常情况下在人脸上半部只有眼睛进行睁闭的活动,故眼部区域灰度会发生变化,由此来进行标定。该方法主要包括基于adaboost算法的人脸识别、图像预处理、眼睛的检测、积分投影法计算眼睛的高宽比以及基于PERCLOS准则的驾驶员疲劳判断。最后分别基于头部左转、右转和正视三种情况下进行实验,根据结果表明该方法能够较好的进行眼睛的检测,对于进行驾驶员的疲劳判断有极大的意义。