【文章內(nèi)容簡介】 鏡架與頭部很貼合，活動時不易跌落，顏色搭配也酷。 43 戶外傘 InUnbra 設(shè)計師 Dirk Wynants（比利時） 委托企業(yè) Extramis （比利時）和 Syme （比利時） 滑輪和繩索位于傘的頂部，對傘下人無視覺干擾。轉(zhuǎn)一下把手，傘即輕松展開，覆蓋位置丌高，營造出私密溫馨的小空間，創(chuàng)設(shè)一個安詳氛圍?？砂仓迷谧雷?、水泥底座或地面上。 …… 獲 2022全球產(chǎn)品設(shè)計大獎賽 (IDEA)獎 The 2022 International Design Excellence Awads 人們的需求有顯在的， 也有潛在的，無盡無止， 等著設(shè)計師去慧眼發(fā)掘！ 44 人機工程 CAD軟件及應(yīng)用簡介 第一節(jié) 人機工程 CAD系統(tǒng)的組成和功能 人機工程 CAD系統(tǒng) 協(xié)助人進(jìn)行人機工程設(shè)計的計算機硬件、軟件之和。 計算機軟硬件飛速發(fā)展，使人機工程 CAD系統(tǒng)實現(xiàn)桌面化，走向普及。 一、人機工程 CAD軟件的基本功能 人機工程 CAD軟件一般具有 工作空間及產(chǎn)品建模 、 三維人體建模 、人體活動范圍生成與分析 、 視聽覺分析 等功能。 應(yīng)用上述功能，可 對產(chǎn)品或工作空間進(jìn)行人機分析，考察評估其適宜性，調(diào)整設(shè)計，使它符合人機學(xué)安全、舒適、高效的要求 。 二、人機工程 CAD的優(yōu)越性和目前的局限 （一）提高設(shè)計效率，節(jié)約時間和成本 。 人機工程 CAD軟件中已包含人機工程設(shè)計的基本理論、方法和常用資 料，在這一平臺上工作，可省略查找數(shù)據(jù)資料、核對技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等具體工作，大大提高設(shè)計效率，節(jié)約成本。 45 （ 二）降低人機測試經(jīng)費，避免人員和設(shè)備的事故。 某些真人實物的人機測試，人力與資金耗費巨大，且可能造成設(shè)備損 毀、人員傷亡。計算機模擬方法，則安全、快捷、經(jīng)濟，避免事故損失。 （三）人機工程 CAD軟件的發(fā)展，目前還處于相對初始的階段。 人機工程涉及的人體解剖學(xué)、心理學(xué)（感知、記憶、認(rèn)知、情緒、愛好、個性等）問題，怎樣加以量化使之用于設(shè)計，還有待進(jìn)一步研究。目前人機工程 CAD的這種局限，會在發(fā)展中逐步解決。 三、幾個較知名的人機工程 CAD軟件 （一） SAMMIE 圖 101 轎車駕駛室和后備箱人機模型 圖 102 輕軌車輛乘員艙的人機模型 46 （二） Jack 圖 103 Jack工具庫建模型 圖 104 Jack 中的人體模型 105 Jack 中的人體姿態(tài)調(diào)整 圖 106 Jack的虛擬現(xiàn)實功能 47 （三） SAFEWORK （四） RAMSIS （五） CATIA的人機工程模塊 法國達(dá)索公司開發(fā)的 CAD/CAE/CAM軟件，目前應(yīng)用廣泛，為美國通用及 其他汽車公司、美國波音、歐洲空客等飛機公司所采用。 達(dá)索公司重視與高校合作，所多高校購買或獲贈了其正版軟件。 CATIA使用簡單，界面精美，功能強大，是多種 CAE軟件的前端建模平臺。 廣泛使用的 CATIA有兩個系列， V4和 V5（現(xiàn)在已有 V6版推出），其中 V4為工作站版； V5為 PC版，可運行于 32位或 64位的 Windows 操作系統(tǒng)。 本書將重點介紹 CATIA的人機工程模塊，并采用它完成一個人機工程的應(yīng)用示例，以此向讀者展示人機工程 CAD軟件及其應(yīng)用方法的概略全貌。 CATIA是多語言版的。本書在介紹中采用簡體中文版的 Windows XP sp3為操作系統(tǒng)， CATIA V5 R16作為平臺。若軟件版本不同，菜單顯示會有少許的不一致，但這對操作方法并無影響。 另外，人機工程學(xué)一些專業(yè)術(shù)語的漢譯，在我國的書籍和文獻(xiàn)中存在一些差異，除個別專門作出注釋的術(shù)語以外，本書行文中采用的專業(yè)術(shù)語與現(xiàn)行CATIA軟件版本基本保持一致。 48 第二節(jié) CATIA人機工程模塊簡介 CATIA的 Ergonomics Design amp。 Analysis 模塊由 4個分模塊集成： ⑴ Human Builder（人體建模）模塊 ，縮寫“ HBR”； ⑵ Human Measurements Editor（人體尺寸編輯）模塊 ，縮寫“ HME”； ⑶ Human Posture Analysis（人體姿態(tài)分析）模塊 ，縮寫“ HPA”； ⑷ Human Activity Analysis（人體行為分析）模塊 ，縮寫“ HAA”。 我國人機學(xué)書刊中，將 Human Measurements譯成“人體測量”較為常見。本書認(rèn)為，譯成“人體尺寸”更體現(xiàn)其專業(yè)含義，也符合中文習(xí)慣。期待與業(yè)內(nèi)同仁商榷。 一、人體建模 (Human Builder)模塊 打開 CATIA V5軟件，在菜單欄中逐次 單擊下拉式菜單中的選項： Start（開始）→Ergonomics Design amp。 Analysis →Human Builder，由此進(jìn)入人體建模型設(shè)計界面， 如圖 107所示。 圖 107 進(jìn)入 人體建模設(shè)計界面 49 運用人體建模模塊可以實現(xiàn)的功能如下。 （一）建立標(biāo)準(zhǔn)人體模型 逐次單擊 Insert→New Manikin（圖 108） 。或在 Manikin Tools（圖 109 ）中 單擊 Insert a New Manikin按鈕 ，彈出對話框（圖 1010），內(nèi)有兩個選項欄。 圖 108 新建人體模型菜單 圖 1010 新建人體模型對話框 圖 109 人體模型工具欄 50 1. Manikin（人體模型）欄 (1) Father product：用戶需在樹狀目錄中點選位置、地面、設(shè)施等元素。 (2) Manikin name：可自定義人體模型名稱。模型的默認(rèn)是 Manikin Manikin2等。 (3) Gender： Man或 Woman。 (4) Percentile：供選擇（或輸入）的范圍為 %～ %。 2． Optional（選擇）欄 (1) Population：可在下拉菜單中選擇人群的國籍，見圖 1011。 圖 1011 Optional（選擇）欄 51 (2) Model：選擇模型類型，如 Whole body、 Right Forearm等，見圖 1011。 (3) Referential：選擇模型的基準(zhǔn)點，如 Eye Point、 Left Foot）等，見圖 1011。 （二）設(shè)置人體模型姿態(tài) 若需預(yù)設(shè)人體模型姿態(tài)，可用 Manikin Posture工具欄（圖 1012）實現(xiàn)。 圖 1012 人體姿勢工具欄 姿態(tài)編輯 樹狀目錄中點選人體模型 →單擊 Posture Editor按鈕 →在彈出的 Posture Editor對話框（圖 1013） 的 Segments欄內(nèi)選擇部位的自由度， 在 Value欄內(nèi)設(shè)置百分位數(shù)即可。 圖 1013 姿態(tài)編輯對話框 52 肢體運動 在 Manikin Posture工具欄中單擊 Forward Kinematics按鈕 ，在 人體模型上選擇肢體，按住鼠標(biāo)左鍵前后拖動，肢體就會沿著箭頭方向繞相應(yīng)關(guān)節(jié)前后擺動。 在菜單 (圖 1014)中選擇 DOF2則為左右擺動。 CATIA中默認(rèn) DOF1（自由度 1）的運動。 DOF1為前后擺動， DOF2為左右擺動， DOF3為外旋和內(nèi)旋，見圖 1014。 圖 1014 自由度快捷菜單 53 7種標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài) 單擊 Standard Posture按鈕 ，在樹狀目錄中選擇人體模 型，即彈出圖 1015所示對話框?？稍谄渲?7種標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài)中進(jìn)行選擇。 每種姿勢可作高度和角度的調(diào)整，常用的 5種姿態(tài)見圖 1016。 圖 1015 標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài)對話框 a） sit（坐姿） （圖 1016 各種標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài)） 54 圖 1016 各種標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài) b） Stoop（彎腰） c） Twist（扭腰） d） Lean（側(cè)彎） e） Adjust Elbow（肘部調(diào)整） 55 （三）人體模型的屬性編輯 以改變部位顏色為例進(jìn)行說明，其余屬性設(shè)置方法相同。 選中部位，在菜單欄中逐次點擊 Edit（或右擊所選部位） →Properties菜單，見圖 1017。 在彈出的對話框內(nèi) Surface Color欄中，單擊顏色框的下拉箭頭，見圖 1018，選定顏色后單擊 OK鍵確認(rèn)。 圖 1017 在菜單欄中選擇“屬性 ” 圖 1018 屬性選項欄 56 （四）人體模型的高級設(shè)置 、終止干涉 CATIA中的 Clash Detection工具欄（圖 1019）能檢驗人和機器的是否在空間產(chǎn)生干涉。 在主菜單逐次單擊 Tools→Options，彈出 Options對話框。 在左側(cè)樹狀目錄中選中 Digital Mockup→DMU Fitting，然后在 DMU Manipulation欄的 Clash Feedback選項中激活 Clash Beep，如圖 1020所示。 圖 1020 干涉檢驗設(shè)置 圖 1019 干涉檢驗工具欄 本書選用的 CATIA中文版 本中，將 Clash Detection譯 為“碰撞方式 ”。 57 圖 1021 干涉檢驗 圖 1022 終止干涉 設(shè)人體模型和設(shè)備有距離，雙擊 Clash Detection On圖標(biāo) ，使其高亮。 用羅盤拖動人體模型，當(dāng)兩者發(fā)生干涉，干涉部分成高亮輪廓，見圖 1021。 欲使兩者避免干涉，則雙擊 Clash Detection Stop圖標(biāo) ，使其高亮。用羅盤拖動人體模型向設(shè)備靠近，人體接觸設(shè)備即停止向前移動。繼續(xù)拖動羅盤，只顯示干涉部分的高亮輪廓，見圖 1022。 如不再進(jìn)行干涉檢驗，可雙擊 Clash Detection Off圖標(biāo) ，此時再重復(fù)上述操作，干涉問題不再顯示。 “羅盤”的默認(rèn)位置在軟件界面的右上角。將鼠標(biāo)放在羅盤的紅色方塊上，鼠標(biāo)光標(biāo)的形狀發(fā)生改變，此時可將羅盤移動到操作對象上，對操作對象進(jìn)行平移、旋轉(zhuǎn)等操作。羅盤的直邊用于平移，圓邊用于旋轉(zhuǎn)。 58 2. 放置人體模型 設(shè)人體模型原站在地板一角（圖 1023，參考點在左腳），可移到任意位置。 在 Manikin Posture工具欄內(nèi)單擊 Place Mode按鈕 ，將羅盤移至需要位置 （圖 1024）；在樹狀目錄中單擊人體模型，人體模型自動移位（圖 1025）。 拖動羅盤可使人體模型作各方向的移動或轉(zhuǎn)動（圖 1026），再次單擊按 鈕 ，人體模型放置完畢。 圖 1023 地板上 的人體模型 圖 1024 移動羅盤 圖 1025 放置 人體模型 圖 1026 轉(zhuǎn)動 人體模型 59 3. 視野 顯示人體模型視野中物體圖像的操作如下：單擊 Manikin Tools工具欄中 Open Vision Window按鈕 ，彈出的視野窗口見圖 1027。右擊視野窗口，出現(xiàn)視野窗口菜單（圖 1028）。 圖 1028的 Capture選項可對視野圖片進(jìn)行刪除、保存、打印、復(fù)制：單擊Edit菜單，出現(xiàn) Vision window display對話框，見圖 1029。激活不同選項即可。 圖 1027 視野窗口 圖 1028 視野窗口菜單 圖 1029 視野窗口顯示對話框 60 單擊 View modes按鈕 ，出現(xiàn)圖 1030所示的 Customize View Mode對話框，其中不同選項對應(yīng)不同的顯示圖像。 圖 1030 定制視野模式對話框 在屬性菜單（圖 1031）的樹狀目錄上右擊 Vision條目，然后在彈出的菜 單上選擇 Properties菜單，彈出 Properties對話框（圖 1032）。 圖 1031 屬性菜單 61 Properties對話框（圖 1032）中 Type欄列出了雙眼、左右合一、右眼、左眼、立體 5種視野類型，以及 Field of view（視野范圍）欄、 Distance（距離）欄提供相應(yīng)選擇