【正文】 FALSE”，則表示不能進行動力學仿真，或者運動學仿真中也沒有慣性數據。/*靜力學分析的最大允許迭代次數，若動作模型求解的問題具有收斂性，則增大這個數值。/*運動學分析的最大允許迭代次數，若動作模型求解的問題具有收斂性，則增大這個數值。/*動力學分析的最大允許迭代次數，若解算器求解的問題具有收斂性，則增大這個數值。/*解算方案的最大允許誤差，想要得到更精確的結果，增大這個數值，想要更快得 出結果，減小這個數值。/*解算方案的最大允許步長，想要得到更詳細的結果，增大這個數值，想要更快得出結果，減小這個數值。下面給出解算方案參數類型定義的程序框架：Struct uf_motion_solver_parameters_s { uf_motion_solver_ts olver。不同的關節(jié)抽象為不同的運動副，如頸關節(jié)、腰關節(jié)、肩關節(jié)等有3個自由度的關節(jié)抽象為球面副；腕關節(jié)、踝關節(jié)等有2個自由度的關節(jié)抽象為萬向節(jié)；膝關節(jié)、肘關節(jié)等有1個自由度的關節(jié)抽象為旋轉副。該模塊可進行機構的干涉分析、運動軌跡分析和動力學分析等。要想實現(xiàn)人體模型的運動仿真，首先要建立運動機構主模型，進而分析該主模型的運動規(guī)律。所謂的“靜態(tài)運動控制”就是通過分別調節(jié)人體模型各個關節(jié)的角度，實現(xiàn)不同姿態(tài)展現(xiàn)。車輛人機工程學 課程論文 人體模型的運動仿真人體模型的運動是動態(tài)人體模型開發(fā)的難點和重點。本文所要創(chuàng)建的人體模型EHuman共包含17個軀干肢體段和每只手15個手指段，共47個肢體段，46個關節(jié)，共包含72個自由度。反映在人體模型中是繞著腰關節(jié)所在局部坐標系的X、Y、Z軸作旋轉運動。踝關節(jié)簡化為2個自由度，實現(xiàn)腳部前后擺動和左右旋轉運動。反映在人體模型中即是繞著髖關節(jié)所在局部坐標系的X、Y、Z軸作旋轉運動。腕關節(jié)實現(xiàn)手和前臂之間的內外擺和彎曲運動，表現(xiàn)為繞其所在坐標系的Y、Z軸作旋轉運動，屬常規(guī)運動所必需的自由度，故不能簡化。人體模型構造過程中表現(xiàn)為肩關節(jié)分別繞肩關節(jié)所在局部坐標系的X、Y、Z軸作旋轉運動。在上肢中，肩關節(jié)、肘關節(jié)和腕關節(jié)的聯(lián)合運動實現(xiàn)了手臂的運動。另外，若簡化某些關節(jié)處的常規(guī)運動所需的自由度，如簡化頭部的左歪、右歪，則會導致頭部運動僵化，不能實現(xiàn)頭部某些常規(guī)運動。每條關節(jié)鏈上的關節(jié)運動都是從該關節(jié)鏈的起始端傳遞而來的。因此，考慮在不影響運動逼真性的前提下，如何用最少的自由度描述人體運動問題，是簡化問題的關鍵。在表中所列的關節(jié)局部坐標系的轉動軸X、Y、Z定義符合右手法則。表21手指關節(jié)活動范圍表23給出的是人體主要關節(jié)的坐標描述和最大運動角度及舒適活動范圍。因為本文開發(fā)的人體模型的外形描述車輛人機工程學 課程論文細化到手指的各個指關節(jié)，手指的指掌關節(jié)能實現(xiàn)手指的擺動運動和繞關節(jié)軸的旋轉運動，近位指關節(jié)和遠位指關節(jié)只能在一個方向上實現(xiàn)手指的伸和屈。環(huán)轉運動是屈、展、伸、收的一次連續(xù)運動。擺動運動通常指相連兩肢體的屈伸和收展，如肘關節(jié)的的伸和屈、腕關節(jié)的內收和外展。 關節(jié)的類型根據關節(jié)類型把人體關節(jié)的運動分為滑動、擺動、旋轉、環(huán)轉四種基本運動形式。人體的關節(jié)按運動性質可分為單軸關節(jié)、雙軸關節(jié)、多軸關節(jié)等。本論文直接從GB100001988中查取所要用到的各個尺寸值，在標準中沒有列出的百分位數的人體尺寸通過百分位數法給出。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)計值估算法、用“加減”運算估算法、混合群體估算法及偏差系數值估算法等。人體測量學給出了相關的測量及簡化標準，如人體測量中經常用到均值、方差、標準差、標準誤差等統(tǒng)計函數來統(tǒng)計分析人體測量變量間的相互關系。由于人的年齡、性別、種族及職業(yè)等的差別，很多人體尺寸會隨著這些因素的改變而變化。主觀標準主要用于評價主觀指標，如一些與人的主觀感受相關聯(lián)的評價指標；客觀標準用于評價客觀指標，如一些可用精確數值或某一區(qū)間的數值來表示的評價指標。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、手指等是用圓臺進行描述的。在左上肢上，左肩關節(jié)連接胸部和左上臂，左肘關節(jié)連接左上臂和左前臂，左腕關節(jié)連接左前臂和左手。經過簡化的人體模型包括：軀干主關節(jié)鏈、左右上肢關節(jié)鏈、左右下肢關節(jié)鏈。車輛人機工程學 課程論文 人體模型簡化處理目前，研究人機工程學問題的方法有很多，人體模型是模擬與模型試驗法和系統(tǒng)分析評價法中的一種重要的人機工程學的研究工具。即使從仿真需求上看，效果上已經達到了逼真要求，卻未能實現(xiàn)精確的碰撞檢測。從目前國內在人體模型的運動控制及仿真方面的發(fā)展現(xiàn)狀來看，應用的運動函數不同，得到的仿真的逼真度就不同。山東大學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動過程中每一時刻的姿態(tài)和位置。該模型建立在人手解剖學模型的基礎之上，分析了側擺和屈曲兩種關節(jié)運動結構，并且考慮各個手指之間的運動耦合關系。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注手部的靈巧運動研究。國防科學技術大學的彭善躍對平面五連桿描述的點接觸兩足機器人的跑步運動進行研究，并搭建了仿真平臺并驗證了控制策略的有效性。所研究的模型外觀上未能實現(xiàn)手指描述，虛擬交互方面也未實現(xiàn)碰撞檢測。目前，國內有很多人進行了人體模型的跑步或步行的運動控制技術及路徑規(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用于自動布局，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中實現(xiàn)虛擬人姿勢重構。在文獻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據的影響，從多個視頻圖像輪廓中提取一個體積數據(立體像素)來捕捉少量標記模型的人體動作。車輛人機工程學 課程論文在人體模型的姿勢重構方面，研究者的切入點也各不相同，取得的成果也很多。浙江大學的徐孟開發(fā)了一個運動狀態(tài)下的人體外力模型，能實現(xiàn)力和扭矩分析，但脊柱關節(jié)鏈的運動約束有一定偏差。但是針對不同的布局，需手動輸入權值數據，影響準確程度。但創(chuàng)建的人體模型只是考慮了位置和時間特性的運動學問題，未考慮力等真正實現(xiàn)運動的原因。并通過對IK算法的進一步研究，達到實時、逼真、柔性的控制，并可以根據周圍環(huán)境進行實時反應。運動仿真方面有運動規(guī)律仿真，運動軌跡仿真等。 國內發(fā)展概述人體模型的運動控制方法有很多，選擇不同的運動控制方法，實現(xiàn)運動的路徑會有一定的差異，但是最終都能實現(xiàn)預定運動的目的。Jared Gragg等研究提出了一種混合方法預測最佳司機座椅調節(jié)范圍以滿足不同人不同車輛的直接姿態(tài)預測，該混合方法結合了邊界數值、人口抽樣和個別抽樣等數值操作。Steffen Knoop等在動態(tài)三維人體模型的關節(jié)上設置人工智能通訊點的方式來跟蹤人體外輪廓的運動，模型由一系列剛性圓柱體組成，連接這些圓柱體的關節(jié)定義為一些人為的通訊點（迭代最近點）來跟蹤算法，并計算相關的力和力矩情況。HeeDeok Yang等對三維人體姿勢的重構做了相關的研究，分別從捕捉三維立體圖像序列、捕捉有效的視覺特征、分析輪廓的相關向量等方面入手研究了人體模型的姿勢重構[1215]。Sancisi N等人創(chuàng)建了人體膝關節(jié)的一種單自由度的球形機械模型，并在假肢和矯形器的設計中深入研究了人體膝關節(jié)的運動學特征。，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測人體局部的損傷情況。其次，在運動仿真方面，本文根據人體模型各個關節(jié)的自由度數目，用特定的函數驅動關節(jié)運動，對模型整體進行運動學和動力學仿真，從而實現(xiàn)人體模型的簡單連續(xù)運動。本文針對當前人體模型設計過程中上存在的諸多問題，開發(fā)了參數化的人體模型。（2）從尺寸的精確度上看，人體模型的尺寸都是經過簡化或是估算得到的，模型的尺寸不能真實體現(xiàn)個體的形態(tài)。盡管不同的人機問題對應著不同的設計要求，但應用在人機工程上的人體模型的設計原則是一致的，即要達到：外觀合理、尺寸精確、運動逼真。第一篇：車輛人機工程學 課程論文車輛人機工程學 課程論文基于人機工程學評價與仿真的人體模型建模╳ ╳ ╳（東北農業(yè)大學工程學院，哈爾濱，150030）摘要： 隨著人機工程技術的不斷完善，參數化的人體模型已不再僅是作為一種靜態(tài)的視覺參考，而是在此基礎上融入了人體結構、人體功能和人體力學等方面的特征,使人體模型不僅具有合理的外觀、精確的尺寸，還具有合乎實際的運動形式。隨著研究的不斷深入，參數化的人體模型已經成為一種有效的輔助工具，直接參與到工作環(huán)境的設計與評價過程中來。參數化的人體模型的設計目前存在以下三方面的難點：（1）從外觀上看，基于簡單幾何體搭建的人體模型具有必要的人機工程測量基準，但模型的外形較生硬、失真度較大；基于曲面表達的人體模型外形較逼真但是缺少準確的測量基準。（3）從運動情況來看，目前多數人體模型只能進行靜態(tài)的尺寸測量，少數模型即使能夠實現(xiàn)連續(xù)的動作仿真，但逼真度不高。首先，人體模型采用數據庫管理系統(tǒng)進行參數化建模，同時加入各肢體段的質量數據和各個關節(jié)的活動角度范圍數據。關鍵詞：人機工程學、UG二次開發(fā)、人體模型、碰撞檢測、運動仿真車輛人機工程學 課程論文 人體模型國內外研究現(xiàn)狀 國外發(fā)展概述最近幾年，歐美許多國家和亞洲其他國家對人體模型方面的研究向著更精細的方向發(fā)展，不再僅僅是追求外形上的相似性，更關注內部結構、姿勢重構、運動仿真以及熱效應等生理效應方面的內容。Kim KiSun等人研究了基于縱向、垂直、俯仰運動的慣性測量的坐姿人體模型的動態(tài)建模[9]。Satoru Takada等開發(fā)一個在給出的環(huán)境條件下可以預測熱響應的人體熱模型，能實現(xiàn)人體溫度調節(jié)。文獻中研究了用于電磁仿真軟件中的一個動態(tài)的人體模型，在人體表面固定天線來模擬動態(tài)人體的運動和姿勢并捕捉運動數據。SeungYeobBaek等開發(fā)一種能集成到各種產品設計應用程序中的參數人體建?？蚣?，該建?？蚣苡蓜?chuàng)建數據庫、統(tǒng)計分析和模型生成三個階段組成。綜合國外人體模型的發(fā)展可以看出，國外的人體模型盡管做的外形的逼真度很高而且功能很完善，但是由于種族和生活區(qū)域等因素的不同，以國外人體作為標準的人體尺寸不僅在數值上有一定的差異，而且由于在工作過程中不同的操作習慣，也將影響人體模型的運動規(guī)律等運動仿真的相關參數的設計。目前，國內對人體模型的運動控制的研究分路徑研究、步態(tài)研究、靈巧關節(jié)、姿勢驅動和姿勢重構等幾個方面進行。天津大學的劉艷等人研究了用于人機測試的虛擬人，提出了一種能實現(xiàn)手臂的無碰撞可達測試的路徑規(guī)劃算法。山東大學的汪麗等提出了基于VRML（Virtual Reality Modeling Language）的三維人體建模方案，并給出了人機工程仿真軟件的總體框架。西南石油大學的鄧麗提出了一種基于人體姿勢驅動的工作空間的研究方法，通過調節(jié)二維的人體桿狀模型的下肢關節(jié)角度，從而確定坐姿的下肢工作空間。上海大學的王企遠提出并驗證了人體下肢髖關節(jié)、膝關節(jié)和踝關節(jié)轉角變化規(guī)律的數學建模方法，并制定了一套完整的步態(tài)規(guī)劃方法，但患者只能被動的跟隨步行腿的步態(tài)運動。浙江大學的陳逸帆研究了基于解剖學的人體模型，并通過施加約束的逆向運動學方法實現(xiàn)人體模型的運動姿態(tài)控制，但研究未添加頭部，手、腳等的關節(jié)約束，沒能實現(xiàn)交互操作及碰撞檢測等。有研究者提出在給出所有骨骼的視覺特征的基礎上，首先從候選的姿勢庫中找到有關的候選姿勢，動態(tài)的設計候選的姿勢來形成連續(xù)的姿勢序列，從而創(chuàng)建特定姿態(tài)的人體模型的方法。文獻中提出的一種主動形狀模型(Active Shape Model)能主動的探測和跟蹤人體動作過程中的變形情況。運輸設備的幾何參數是影響操作者舒適度的關鍵因素，基于舒適度或人機評價需求的人體模型可以用來分析設備的幾何參數對人體舒適性的影響，模擬和評價操作中的人體可達域和視域等。武漢理工大學的任靜麗等分析了跑步運動的關鍵時刻及關鍵階段，建立了沿指定路徑的跑步運動模型。西北工業(yè)大學的羅貫提出了一種16關節(jié)，39個自由度的人體模型，模型未包含手部的詳細描述，通過控制上肢、下肢、軀干等關節(jié)的姿態(tài)實現(xiàn)步行、跑步等基本運動，運動仿真方面未能實現(xiàn)多剛體系統(tǒng)模型的碰撞檢測。但是研究未實現(xiàn)三維人體建模，導致仿真結果與實際的運動狀態(tài)會存在一定的差異。北京航空航天大學機器人所的張玉茹等人提出了一種食指的運動學模型。武漢理工大學的曹文祥研究了虛擬人手的運動學方程，并用Pro/E軟件實現(xiàn)人手五指的裝配建模，能實現(xiàn)伸屈和收展運動，卻沒有考慮動力