【正文】 為例創(chuàng)建肢體連桿，選擇連桿對象為右上臂，定義連桿質(zhì)量特性、速度參數(shù)等，并定義材料特性。材料特性（Material）是計(jì)算質(zhì)量和慣性矩的關(guān)鍵因素，UG的材料功能可以創(chuàng)建新材料，檢索材料庫中的已有材料，并將這些材料特性賦給機(jī)構(gòu)中的實(shí)體。但當(dāng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析和反作用力的靜力學(xué)分析時(shí)，必須為每個(gè)連桿輸入質(zhì)量、質(zhì)心和慣性矩等參數(shù)。這樣在創(chuàng)建的肢體連桿上就包含了便于描述運(yùn)動(dòng)副位置及方位定義的相關(guān)信息。在創(chuàng)建連桿之前，要先定義中心線，中心點(diǎn)及描述模型的其他幾何體，以便對運(yùn)動(dòng)副和其他機(jī)構(gòu)對象定義和定向，并將這些描述性的幾何體放在連桿的定義中。機(jī)構(gòu)要運(yùn)動(dòng)，必須有一個(gè)機(jī)架，因此創(chuàng)建連桿的過程中必須要有一個(gè)連桿與地固連，不能移動(dòng)，即人體模型的某一個(gè)肢體段應(yīng)創(chuàng)建為固定連桿。將人體的肢體段抽象為連桿后（即把肢體段都抽象為剛性體），人體模型的各個(gè)肢體段和關(guān)節(jié)一起組成一個(gè)機(jī)構(gòu)，這個(gè)機(jī)構(gòu)就是運(yùn)動(dòng)的人體模型。Typedef struct uf_motion_solver_parameters_s uf_motion_solver_parameters_t。/*確定是否在分析中使用質(zhì)量特性，如果是“FALSE”，則表示不能進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真，或者運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真中也沒有慣性數(shù)據(jù)。/*靜力學(xué)分析的最大允許迭代次數(shù)，若動(dòng)作模型求解的問題具有收斂性，則增大這個(gè)數(shù)值。/*運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的最大允許迭代次數(shù)，若動(dòng)作模型求解的問題具有收斂性，則增大這個(gè)數(shù)值。/*動(dòng)力學(xué)分析的最大允許迭代次數(shù)，若解算器求解的問題具有收斂性，則增大這個(gè)數(shù)值。/*解算方案的最大允許誤差，想要得到更精確的結(jié)果，增大這個(gè)數(shù)值，想要更快得 出結(jié)果，減小這個(gè)數(shù)值。/*解算方案的最大允許步長，想要得到更詳細(xì)的結(jié)果，增大這個(gè)數(shù)值，想要更快得出結(jié)果，減小這個(gè)數(shù)值。下面給出解算方案參數(shù)類型定義的程序框架：Struct uf_motion_solver_parameters_s { uf_motion_solver_ts olver。不同的關(guān)節(jié)抽象為不同的運(yùn)動(dòng)副，如頸關(guān)節(jié)、腰關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)等有3個(gè)自由度的關(guān)節(jié)抽象為球面副；腕關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)等有2個(gè)自由度的關(guān)節(jié)抽象為萬向節(jié)；膝關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)等有1個(gè)自由度的關(guān)節(jié)抽象為旋轉(zhuǎn)副。該模塊可進(jìn)行機(jī)構(gòu)的干涉分析、運(yùn)動(dòng)軌跡分析和動(dòng)力學(xué)分析等。要想實(shí)現(xiàn)人體模型的運(yùn)動(dòng)仿真，首先要建立運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)主模型，進(jìn)而分析該主模型的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。所謂的“靜態(tài)運(yùn)動(dòng)控制”就是通過分別調(diào)節(jié)人體模型各個(gè)關(guān)節(jié)的角度，實(shí)現(xiàn)不同姿態(tài)展現(xiàn)。車輛人機(jī)工程學(xué) 課程論文 人體模型的運(yùn)動(dòng)仿真人體模型的運(yùn)動(dòng)是動(dòng)態(tài)人體模型開發(fā)的難點(diǎn)和重點(diǎn)。本文所要?jiǎng)?chuàng)建的人體模型EHuman共包含17個(gè)軀干肢體段和每只手15個(gè)手指段，共47個(gè)肢體段，46個(gè)關(guān)節(jié)，共包含72個(gè)自由度。反映在人體模型中是繞著腰關(guān)節(jié)所在局部坐標(biāo)系的X、Y、Z軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。踝關(guān)節(jié)簡化為2個(gè)自由度，實(shí)現(xiàn)腳部前后擺動(dòng)和左右旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。反映在人體模型中即是繞著髖關(guān)節(jié)所在局部坐標(biāo)系的X、Y、Z軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。腕關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)手和前臂之間的內(nèi)外擺和彎曲運(yùn)動(dòng)，表現(xiàn)為繞其所在坐標(biāo)系的Y、Z軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，屬常規(guī)運(yùn)動(dòng)所必需的自由度，故不能簡化。人體模型構(gòu)造過程中表現(xiàn)為肩關(guān)節(jié)分別繞肩關(guān)節(jié)所在局部坐標(biāo)系的X、Y、Z軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在上肢中，肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)和腕關(guān)節(jié)的聯(lián)合運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了手臂的運(yùn)動(dòng)。另外，若簡化某些關(guān)節(jié)處的常規(guī)運(yùn)動(dòng)所需的自由度，如簡化頭部的左歪、右歪，則會(huì)導(dǎo)致頭部運(yùn)動(dòng)僵化，不能實(shí)現(xiàn)頭部某些常規(guī)運(yùn)動(dòng)。每條關(guān)節(jié)鏈上的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)都是從該關(guān)節(jié)鏈的起始端傳遞而來的。因此，考慮在不影響運(yùn)動(dòng)逼真性的前提下，如何用最少的自由度描述人體運(yùn)動(dòng)問題，是簡化問題的關(guān)鍵。在表中所列的關(guān)節(jié)局部坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)動(dòng)軸X、Y、Z定義符合右手法則。表21手指關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍表23給出的是人體主要關(guān)節(jié)的坐標(biāo)描述和最大運(yùn)動(dòng)角度及舒適活動(dòng)范圍。因?yàn)楸疚拈_發(fā)的人體模型的外形描述車輛人機(jī)工程學(xué) 課程論文細(xì)化到手指的各個(gè)指關(guān)節(jié)，手指的指掌關(guān)節(jié)能實(shí)現(xiàn)手指的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)和繞關(guān)節(jié)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，近位指關(guān)節(jié)和遠(yuǎn)位指關(guān)節(jié)只能在一個(gè)方向上實(shí)現(xiàn)手指的伸和屈。環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是屈、展、伸、收的一次連續(xù)運(yùn)動(dòng)。擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)通常指相連兩肢體的屈伸和收展，如肘關(guān)節(jié)的的伸和屈、腕關(guān)節(jié)的內(nèi)收和外展。 關(guān)節(jié)的類型根據(jù)關(guān)節(jié)類型把人體關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)分為滑動(dòng)、擺動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、環(huán)轉(zhuǎn)四種基本運(yùn)動(dòng)形式。人體的關(guān)節(jié)按運(yùn)動(dòng)性質(zhì)可分為單軸關(guān)節(jié)、雙軸關(guān)節(jié)、多軸關(guān)節(jié)等。本論文直接從GB100001988中查取所要用到的各個(gè)尺寸值，在標(biāo)準(zhǔn)中沒有列出的百分位數(shù)的人體尺寸通過百分位數(shù)法給出。估算人體尺寸的方法有很多，一般常用的有回歸方程估算法，比例縮放估算法、概率統(tǒng)計(jì)值估算法、用“加減”運(yùn)算估算法、混合群體估算法及偏差系數(shù)值估算法等。人體測量學(xué)給出了相關(guān)的測量及簡化標(biāo)準(zhǔn)，如人體測量中經(jīng)常用到均值、方差、標(biāo)準(zhǔn)差、標(biāo)準(zhǔn)誤差等統(tǒng)計(jì)函數(shù)來統(tǒng)計(jì)分析人體測量變量間的相互關(guān)系。由于人的年齡、性別、種族及職業(yè)等的差別，很多人體尺寸會(huì)隨著這些因素的改變而變化。主觀標(biāo)準(zhǔn)主要用于評價(jià)主觀指標(biāo)，如一些與人的主觀感受相關(guān)聯(lián)的評價(jià)指標(biāo)；客觀標(biāo)準(zhǔn)用于評價(jià)客觀指標(biāo)，如一些可用精確數(shù)值或某一區(qū)間的數(shù)值來表示的評價(jià)指標(biāo)。在人體模型的軀體組成的表示方法中，頭、胸、腰、腹及手掌和足都是用長方體進(jìn)行描述的，而頸部是圓柱體，大腿、小腿、上臂、前臂、手指等是用圓臺進(jìn)行描述的。在左上肢上，左肩關(guān)節(jié)連接胸部和左上臂，左肘關(guān)節(jié)連接左上臂和左前臂，左腕關(guān)節(jié)連接左前臂和左手。經(jīng)過簡化的人體模型包括：軀干主關(guān)節(jié)鏈、左右上肢關(guān)節(jié)鏈、左右下肢關(guān)節(jié)鏈。車輛人機(jī)工程學(xué) 課程論文 人體模型簡化處理目前，研究人機(jī)工程學(xué)問題的方法有很多，人體模型是模擬與模型試驗(yàn)法和系統(tǒng)分析評價(jià)法中的一種重要的人機(jī)工程學(xué)的研究工具。即使從仿真需求上看，效果上已經(jīng)達(dá)到了逼真要求，卻未能實(shí)現(xiàn)精確的碰撞檢測。從目前國內(nèi)在人體模型的運(yùn)動(dòng)控制及仿真方面的發(fā)展現(xiàn)狀來看，應(yīng)用的運(yùn)動(dòng)函數(shù)不同，得到的仿真的逼真度就不同。山東大學(xué)的馮志全研究了三維人手的跟蹤問題，通過單目視覺跟蹤的方法獲取人手運(yùn)動(dòng)過程中每一時(shí)刻的姿態(tài)和位置。該模型建立在人手解剖學(xué)模型的基礎(chǔ)之上，分析了側(cè)擺和屈曲兩種關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，并且考慮各個(gè)手指之間的運(yùn)動(dòng)耦合關(guān)系。并且，隨著對人體模型研究的不斷深入，越來越多的研究者開始關(guān)注手部的靈巧運(yùn)動(dòng)研究。國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)的彭善躍對平面五連桿描述的點(diǎn)接觸兩足機(jī)器人的跑步運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研究，并搭建了仿真平臺并驗(yàn)證了控制策略的有效性。所研究的模型外觀上未能實(shí)現(xiàn)手指描述，虛擬交互方面也未實(shí)現(xiàn)碰撞檢測。目前，國內(nèi)有很多人進(jìn)行了人體模型的跑步或步行的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)及路徑規(guī)劃問題研究，也取得了很多成果。在CATIA中人體模型被普遍應(yīng)用于自動(dòng)布局，可以用攝影的方法來測量人體尺寸并用測量到的尺寸在CATIA軟件中快速的創(chuàng)建人體模型[49]，也可以在SolidWorks中實(shí)現(xiàn)虛擬人姿勢重構(gòu)。在文獻(xiàn)中提出一種新的算法,能減少著衣、圖像噪音和背景等因素引起的不確定數(shù)據(jù)的影響，從多個(gè)視頻圖像輪廓中提取一個(gè)體積數(shù)據(jù)(立體像素)來捕捉少量標(biāo)記模型的人體動(dòng)作。車輛人機(jī)工程學(xué) 課程論文在人體模型的姿勢重構(gòu)方面，研究者的切入點(diǎn)也各不相同，取得的成果也很多。浙江大學(xué)的徐孟開發(fā)了一個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的人體外力模型，能實(shí)現(xiàn)力和扭矩分析，但脊柱關(guān)節(jié)鏈的運(yùn)動(dòng)約束有一定偏差。但是針對不同的布局，需手動(dòng)輸入權(quán)值數(shù)據(jù)，影響準(zhǔn)確程度。但創(chuàng)建的人體模型只是考慮了位置和時(shí)間特性的運(yùn)動(dòng)學(xué)問題，未考慮力等真正實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的原因。并通過對IK算法的進(jìn)一步研究，達(dá)到實(shí)時(shí)、逼真、柔性的控制，并可以根據(jù)周圍環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)反應(yīng)。運(yùn)動(dòng)仿真方面有運(yùn)動(dòng)規(guī)律仿真，運(yùn)動(dòng)軌跡仿真等。 國內(nèi)發(fā)展概述人體模型的運(yùn)動(dòng)控制方法有很多，選擇不同的運(yùn)動(dòng)控制方法，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的路徑會(huì)有一定的差異，但是最終都能實(shí)現(xiàn)預(yù)定運(yùn)動(dòng)的目的。Jared Gragg等研究提出了一種混合方法預(yù)測最佳司機(jī)座椅調(diào)節(jié)范圍以滿足不同人不同車輛的直接姿態(tài)預(yù)測，該混合方法結(jié)合了邊界數(shù)值、人口抽樣和個(gè)別抽樣等數(shù)值操作。Steffen Knoop等在動(dòng)態(tài)三維人體模型的關(guān)節(jié)上設(shè)置人工智能通訊點(diǎn)的方式來跟蹤人體外輪廓的運(yùn)動(dòng)，模型由一系列剛性圓柱體組成，連接這些圓柱體的關(guān)節(jié)定義為一些人為的通訊點(diǎn)（迭代最近點(diǎn)）來跟蹤算法，并計(jì)算相關(guān)的力和力矩情況。HeeDeok Yang等對三維人體姿勢的重構(gòu)做了相關(guān)的研究，分別從捕捉三維立體圖像序列、捕捉有效的視覺特征、分析輪廓的相關(guān)向量等方面入手研究了人體模型的姿勢重構(gòu)[1215]。Sancisi N等人創(chuàng)建了人體膝關(guān)節(jié)的一種單自由度的球形機(jī)械模型，并在假肢和矯形器的設(shè)計(jì)中深入研究了人體膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征。，文中給出了第50百分位的人體模型的有限元模型，并且模型加入了材料屬性能更好的預(yù)測人體局部的損傷情況。其次，在運(yùn)動(dòng)仿真方面，本文根據(jù)人體模型各個(gè)關(guān)節(jié)的自由度數(shù)目，用特定的函數(shù)驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，對模型整體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真，從而實(shí)現(xiàn)人體模型的簡單連續(xù)運(yùn)動(dòng)。本文針對當(dāng)前人體模型設(shè)計(jì)過程中上存在的諸多問題，開發(fā)了參數(shù)化的人體模型。（2）從尺寸的精確度上看，人體模型的尺寸都是經(jīng)過簡化或是估算得到的，模型的尺寸不能真實(shí)體現(xiàn)個(gè)體的形態(tài)。盡管不同的人機(jī)問題對應(yīng)著不同的設(shè)計(jì)要求，但應(yīng)用在人機(jī)工程上的人體模型的設(shè)計(jì)原則是一致的，即要達(dá)到：外觀合理、尺寸精確、運(yùn)動(dòng)逼真。第三篇：車輛人機(jī)工程學(xué) 課程論文車輛人機(jī)工程學(xué) 課程論文基于人機(jī)工程學(xué)評價(jià)與仿真的人體模型建模╳ ╳ ╳（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院，哈爾濱，150030）摘要： 隨著人機(jī)工程技術(shù)的不斷完善，參數(shù)化的人體模型已不再僅是作為一種靜態(tài)的視覺參考，而是在此基礎(chǔ)上融入了人體結(jié)構(gòu)、人體功能和人體力學(xué)等方面的特征,使人體模型不僅具有合理的外觀、精確的尺寸，還具有合乎實(shí)際的運(yùn)動(dòng)形式。男女使用工具的能力有很大的差異。大部分工具只考慮右手操作。當(dāng)抓握空間寬度為45~80mm時(shí)，抓力最大?？梢圆捎萌切位蚓匦?，增加工具放置時(shí)的穩(wěn)定性。掌寬71~ 97mm（5%女性至95%男性)，把手長度為100~125mm。著力抓握30~40mm，精密抓握8~16mm。1）直徑 ：直徑大小取決于用途與手的尺寸。2）保持手腕處于順直狀態(tài)3）避免掌部組織受壓力4）避免手指重復(fù)動(dòng)作（3）把手設(shè)計(jì) 單把手的工具，操作方式是掌面與手指周向抓握。答：（1）一般原則1）必須有效地實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能；2）必須與操作者身體成適當(dāng)比例，使操作者發(fā)揮最大效率；3）必須按照作業(yè)者的力度和作業(yè)能力設(shè)計(jì)，所以要適當(dāng)?shù)乜紤]到性別素質(zhì)上的差異；4）工具要求的作業(yè)姿勢不能引起過度疲勞。主要問題在于進(jìn)出座椅不方便；坐者只能采取前傾作業(yè)姿勢，如欲后仰休息，則膝部以下補(bǔ)膝蓋所限制。其設(shè)計(jì)特點(diǎn)如下圖3所示，由坐骨與膝蓋來分擔(dān)大腿以上部位的重量，以減輕脊柱和臀部的負(fù)擔(dān)。為了解決這一問題，設(shè)計(jì)時(shí)從膝部支承考慮，提供一膝部下方至小腿中部的膝靠，這樣座面傾斜時(shí)前滑的趨勢被膝靠阻擋發(fā)，保持坐姿的穩(wěn)定。（3）膝靠式座椅，為了適應(yīng)辦公室工作，如打字、書寫的坐姿要求，座面應(yīng)設(shè)計(jì)成前傾式。坐下時(shí)，座面下陷一定高度，坐穩(wěn)后，提升機(jī)構(gòu)使之回復(fù)到原來位置。調(diào)整后，座椅還可以在任意角度鎖緊。通常的座椅背靠與椅面夾角是固定的，座面除椅墊能部分地吸收落坐時(shí)的沖擊以外，沒在有其他吸收沖擊的措施。五、綜合應(yīng)用題(本大題共2小題，每小題10分，共20分)。答：： 產(chǎn)品最小功能尺寸=人體尺寸百分位數(shù)+功能修正量。a）確定系統(tǒng)作業(yè)結(jié)構(gòu)b）確定作業(yè)c）描述作業(yè)3）作業(yè)輔助：指一種“信息裝置”或文件，其中包括作業(yè)者作業(yè)時(shí)需要使用的信息。1）功能分析與功能分配a）功能化的設(shè)計(jì)思維 b）功能化與功能分解c）功能分配原則：比較分配原則；剩余分配原則；經(jīng)濟(jì)分配原則；宜人分配原則；彈性分配原則。2.“人—機(jī)—環(huán)境”系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法。（7）機(jī)與環(huán)境關(guān)系的研究。（5）人機(jī)關(guān)系的研究：人機(jī)系統(tǒng)功能分配，人機(jī)界面優(yōu)化匹配，人機(jī)系統(tǒng)特性協(xié)調(diào)，人機(jī)系統(tǒng)可靠性及人機(jī)系統(tǒng)安全性。（3）機(jī)的特性的研究：信息傳遞技術(shù)，操縱控制技術(shù)，安全保障技術(shù)，動(dòng)力學(xué)仿真技術(shù)及宜人化技術(shù)。答：人機(jī)工程學(xué)主要由研究和實(shí)驗(yàn)，應(yīng)用和工程兩個(gè)學(xué)術(shù)研究方向構(gòu)成.（1）人機(jī)工程學(xué)的學(xué)科構(gòu)成（2）人的特性的研究：人體尺寸及人體測量技術(shù)，人體的力學(xué)性能。(√)、教育訓(xùn)練、媒體或環(huán)境、法制。(√)~20cm。()，雙把手工具最大握力應(yīng)限制在100N左右。()，坐骨處的壓力值以8～15kPa為宜，在接觸邊界處壓力降至2～8kPa。(√)，對黃色、藍(lán)色、紅色的視野依次減小，而對綠色的視野最小。(DE) 三、判斷題(本大題共10小題，每小題2分，共20分)判斷下列各題，正確的在題后括號內(nèi)打“√”，錯(cuò)的打“”。，在其形成與發(fā)展中，大致經(jīng)歷了______等三個(gè)階段。 二、多項(xiàng)選擇題(本大題共10小題，每小題2分，共20分)在每小題列出的五個(gè)備選項(xiàng)中至少有兩個(gè)是符合題目要求的，請將其代碼填寫在題后的括號內(nèi)?！嬉韵聲r(shí)，隨意運(yùn)動(dòng)喪失，瞳孔反射，人瀕臨死亡。 176。176。至以下30176。(C)～400 ～420～480 ～480 ，發(fā)生事故的原因大多是人的不安全行