[发明专利]一种舰船受限空间操作仿真评价方法

权利要求书

1.一种舰船受限空间操作仿真评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)采用基于逐点扫描算法的包络面生成方法，生成虚拟人手臂可达域，包括最大可达域和舒适可达域范围；

2)采用基于逐点扫描算法的包络面生成方法，生成虚拟人视域，包括最佳视域、良好视域和有效视域；

所述步骤2)中生成虚拟人视域具体如下：

2.1)明确人眼辨认物体的最佳视野范围、良好视野范围和有效视野范围；

人眼在垂直方向3°和水平方向3°范围内看到的物体，其映像落在视网膜的中央凹上，是人眼辨认物体的最佳视野范围；在垂直面内水平视线以下30°，在水平面内零线左、右两侧各15°范围内，获得的物像最清晰，为良好视野范围；在垂直面内水平视线以上25°、以下35°，在水平面内零线左、右各35°的视野范围内，为有效视野范围；

2.2)在虚拟人两眼中心位置创建1个小球，将其转贴在左眼关节上，然后将小球沿视线方向移动1个视距；所述小球为视觉焦点，并且具备与眼关节同步运动的功能；采用逐点扫描算法，将眼关节在水平方向和垂直方向按照步长逐点扫描并记录下小球的三维坐标，将坐标进行图形化处理，生成虚拟人视距的最佳视域、良好视域和有效视域；

3)进行接触可达性和视觉可达性障碍检查；

通过检查可达域包络面是否包含抓取对象，进行接触可达性障碍检查，并获得其落在最大可达域或舒适可达域范围的结果；

通过检查可视域包络面是否包含观察对象，进行视觉可达性障碍检查，并获得其落在最佳视域、良好视域或有效视域的结果；

4)人因工程整合评价；

4.1)建立人因工程指标框架；

从力量、疲劳、姿势和代谢4个方面，建立人因工程指标框架，其中，力量分析包括搬运受力分析、下背部受力分析、静态力量预测、受力分析4个二级指标，所述力量分析是从力、力矩或肌肉力的大小角度来评价；疲劳分析包括手工操作极限分析和疲劳恢复分析2个二级指标，所述疲劳分析是从肌肉力量的最大值、肌肉力量达到疲劳时间、肌肉疲劳恢复时间来评价；姿势分析包括工作姿势分析、快速上肢分析2个二级指标，所述姿势分析是从人体不同操作姿态的难易程度来评价；代谢分析是指新陈代谢分析，所述代谢分析是根据计算出来的操作能量消耗是否超过人体正常承受能力来评价；

4.2)基于动素的各二级指标的权重系数确定

4.2.1)根据舰员使用与维修动作的特点，将动作分为移动类和操作类2类，移动类动作是指在使用与维修过程中的位置移动、姿势变化与调整；操作类动作则是指徒手操作和使用工具操作；

4.2.2)将上述两类动作划分为10类动素：人的移动、携物移动、调整姿势、抓取、定位、保持、放物、释放、使用工具、拆装操作；

4.2.2)确定10类动素与所有二级指标对应的权重系数；

4.3)根据权重系数计算人因工程评价值S。

2.根据权利要求1所述的舰船受限空间操作仿真评价方法，其特征在于，所述步骤1)生成虚拟人手臂可达域具体如下：

1.1)明确肩部的伸展度，肩部的外展度，肘部的伸展度的最大活动范围和舒适范围；

1.2)肩关节在水平方向上按照步长递增搜索，同时在垂直方向上按步长递减搜索；每改变一次关节的角度值，记录下手臂扫描点的一个三维坐标；

1.3)当肩关节在水平方向上搜索达到极限时，锁定肩关节水平方向，然后对肘关节进行递减搜索，同时在垂直方向上对肩关节进行递减搜索；每改变一次关节的角度值，记录下扫描点的一个三维坐标；

1.4)扫描完成后，对记录的点数据进行“网格化”处理，采用三角形表示可达域的几何表面；将上述两个活动区域的包络面合并起来，生成人的手臂可达域，包括最大可达域和舒适可达域范围。