一种基于光学动作捕捉技术座椅舒适性评价方法,这篇动作捕捉论文范文为免费优秀学术论文范文,可用于相关写作参考。
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摘 要：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,和实验实际测量的数据进行对 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.
关键词：安全人机学；人机工程座椅；坐姿舒适性；光学运动捕捉；JACK软件
中图分类号：TB472 文献标志码：A
Abstract：To research the sitting posture comfort evaluation method, through the example of comfort evaluation of the ergonomic seat and standard office seat, a methodology is introduced to evaluate the sitting posture comfort combining ergonomics theory. The proposed method is based on optical motion capture system, pressure sensor and JACK software, and TRC file is acquired by using EVART realtime capture software for identifying the spatial motion trail of human body. Then MATLAB software is used to analyze the human body motion data, and the sitting posture angle difference data for human body in different seats is acquired. TRC file is loaded into JACK software, and with the TAT REPORTER of JACK software, muscle force, moment of force and fatigue data, etc. are output, which are compared with the actual measured data from experiments, and ergonomics method is used for the evaluation. The result shows that the method of considering joint angles combining JACK software for data output is effective for evaluating sitting comfort.
Keywords：safe human engineering； manmachine seat； sitting posture comfort； optical motion capture； JACK software
坐姿的舒适性对人体健康的影响是很重要的.随着人机工程学座椅设计和相关的人体坐姿分析研究的深入进行,先进的人机工程座椅设计方法被广泛应用在军事、航空、航天、医疗、交通运载工具、工程机械装备等领域.各类人机工程座椅创新设计和坐姿人体生物力学分析研究日益得到人机工程学工作者和机械设计师们的关注,特别是对座椅及其相应的坐姿进行科学客观的评价一直是个热点话题.本文将一种人体坐姿动态测试实验方法应用于坐姿舒适性评价及座椅设计预测.
近几十年来,生物力学和人机工程学研究人员通过研制许多不同的操作装置来预测人的姿势和动作,对人体运动学也有了更加清晰的研究.如何能够快速、方便、节约成本地评估这个能力,使设计过程变得更快,是广大研究人员需要解决的难题.
河北科技大学学报2015年第5期陶庆,等：一种基于光学动作捕捉技术的座椅舒适性评价方法从人体工程学的角度来看,舒适的座椅应该提供健康的坐姿和保证座椅的安全性；相反,座椅不舒适性的主要因素应该是肌肉和骨骼系统的不适应[1].好的座椅应该尽量避免疲劳的快速产生,例如腰背部疲劳和疼痛的产生.通常,测量座椅的舒适性和不舒适性都是基于对身体姿势、动作的细微观察[2]和各类人体运动学测试实验,或直接主观评价座椅的舒适性.例如：用脊柱的压缩负载[3]和腰背部的肌肉压力来判定坐姿的舒适程度[4]；用光电技术捕捉身体各个部位的空间位置信息,计算关节之间的角度来确定坐姿的舒适性[5]；研究座椅表面的压力分布及压力转换；从形态学的角度设计和人体坐姿外轮廓相一致的座椅等；这些客观评价过程中往往还会添加评估座椅整体舒适性的主观评价.以上评价方法中,测量座椅表面压力被证明是一种评价座椅舒适性比较有效的方法,它能加快座椅设计过程.然而,仅仅将座椅表面压力峰值作为评价座椅的不舒适性指标,还达不到十分满意的效果,因此,多个文献指出目前仍然没有一个可靠的方法来完整描述坐姿舒适度,坐姿的舒适性依然是一个未知的概念和定义[6].为了达到尽可能准确测试人机座椅舒适性的目的,基于通过人体骨骼关节角度的变化可以估计人体坐姿舒适性的研究成果,研究人员提出了一种可行的方法来评估人机工程座椅的舒适度[78].该方法基于Motion Capture光学运动捕捉系统,通过EVART实时动作捕捉软件获得人体动作的各种有效数据,通过MATLAB软件对实际测量的人体动作进行数据处理和分析,从生物力学的角度评价坐姿的舒适性,通过EVART软件和JACK软件的数据转换,导出相应的坐姿状态下人体各部位的力和坐姿疲劳数据,并加以对 析,更清晰地表达座椅之间的舒适性差异.
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