[发明专利]基于装配界面的机械装备装配训练方法

说明书

基于装配界面的机械装备装配训练方法,受训工人通过机械装备的虚拟装配场景与实际装配行为相结合的方式，完成机械装备的装配步骤实训、装配工具使用培训及钳工工艺培训；该机械装备装配训练方法与纯粹的虚拟现实和穿戴式虚拟现实装配相比，性价比高、体验度高、使用方便、装置结构简洁合理，系统稳定可靠，可大面积的推广。

技术领域

本发明涉及机械装备的技术领域，具体地说是一种基于装配界面的机械装备装配训练方法。

背景技术

对于大型复杂机械装备，由于结构复杂、零部件多、体积大、重量大、安装费用高等诸多因素，造成装配过程复杂、装配费用高昂。为了保证一线生产任务安全、保质、保量、按时完成，通常不允许新入职的装配工人直接投入到实际操作，需要经过理论学习、技能培训和实际操作三步走才能正式上岗。随着机械行业人才流动加剧，使得装配工人的培训任务越来越繁重。为了提高装配操作的培训效果，最好的办法是在机械装备实物上进行装配训练，但这样又会无形中提高实际操作培训的成本。为了解决该问题，培训市场上出现了虚拟装配训练软件，即利用虚拟现实技术对机械装备装配过程进行培训。虚拟装配训练软件完全以计算机软件模拟机械装备的装备过程，可让装配工人掌握机械装备的装配过程和装配要点，但装配工人得不到肢体训练。随即一种将数据手套与虚拟现实技术相结合的机械装备装配训练方法出现，通过佩戴数据手套采集装配工人的肢体动作，将装配工人的肢体动作反映到虚拟现实场景中的机械装备装配过程。该方法需要佩戴数据手套和头盔等数据采集装置，并且缺少力、力矩、空间位置以及工具使用等方面的直接体验，使训练过程脱离了真实的装配体验。而且数据手套和头盔等可穿戴装备价格昂贵，无形中增加了机械装备的装配训练成本，在实际应用中效果并不好。

发明内容

发明目的：

本发明提供一种基于装配界面的机械装备装配训练方法，其目的是解决以下问题：

1、以往机械装备装配训练的理论教学不能满足需求，而完全采用实物模拟培训方式又受到经费、场地等诸多因素的限制，培训手段的局限性使得传统的装配训练方法大面积推广难度大、成本高。

2、以往装配工人培训时间长、工人技能水平提升慢、培训成本高。而短期的机械装备装配训练，使装配工人对装配步骤、方法和手段记忆不清晰和技术得不到强化，往往会造成实际生产中出现装错、装配质量不高、装配慢等问题。

3、一些基于虚拟现实的机械装备装配训练方法，采用虚拟现实技术进行装配工人培训，但纯粹的基于软件层面的虚拟现实技术和穿戴式虚拟现实技术真实体验度低，缺乏肢体动作响应或空间物理信号的感知，培训效果并不理想。

技术方案：

本发明提供一种基于装配界面的机械装备装配训练方法，该方法装配训练开始时，首先启动机械装备虚拟装配软件，通过控件或菜单调出所要训练装配工步对应的虚拟装配场景，驱动装配界面装置到达对应的空间位置，开始接收来自于装配人员通过肢体或装配工具传递来的空间动作和力学信号。装配人员在装配训练过程中，可通过虚拟现实显示屏幕对部件的空间位置进行实时观察。此过程中，装配人员完成了真实的装配动作，并向装配训练装置输出真实的力学行为。与此同时作用在装配界面上的力、力矩、位移、转角等传感器实时采集装配界面上的力学信号和运动信号，并将传感信号传递给上位计算机，经上位计算机计算得到当前装配步骤的完成情况，并将其反映到当前装配步骤的虚拟现实场景，展示给装配工人。

基于装配界面的机械装备装配训练方法,其特征在于:受训工人通过机械装备的虚拟装配场景与实际装配行为相结合的方式，完成机械装备的装配步骤实训、装配工具使用培训及钳工工艺培训；该方法采用虚拟现实屏幕显示机械装备的装配场景、选择机械装备的装配步骤、确认机械装备及其零部件的当前空间位置；由专门的机械装置及其传感系统模拟的机械装备装配界面，接受和测量受训人员的肢体动作和力学行为，将测得数据传递给上位计算机，经上位计算机反馈给机械装备的虚拟装配场景。