[发明专利]一种虚拟场景下基于舒适性的可达性评价方法及系统

说明书

本发明公开了一种虚拟场景下基于舒适性的可达性评价方法及系统，方法包括：首先构建肢体运动学模型；根据肢体运动学模型确定基于舒适性的可达性评价体系；其次根据基于舒适性的可达性评价体系，对肢体运动学模型进行蒙特卡洛仿真，生成不同等级下的双手可达包络面；然后将数字样机和虚拟人导入虚拟环境，构建虚拟维修场景；最后将不同等级下的双手可达包络面导入所述虚拟维修场景，生成可达性评分。本发明引入舒适性对于维修人员可达性评价，以实现基于舒适性对可达性进行评价，科学细化实体可达性评价结果，提高了可达性评价的精度和准确性。

技术领域

本发明涉及虚拟维修技术领域，特别是涉及一种虚拟场景下基于舒适性的可达性评价方法及系统。

背景技术

维修性是产品的固有属性。对于大型复杂产品，维修性对产品效能发挥、运营成本以及使用安全都十分重要。可达性是维修性定性要求中最重要的设计指标，是维修性设计分析的第一要素。良好的可达性可使产品维修时方便、快捷、准确、有效，可大大节约人力、物理和时间成本，因此，在产品设计阶段时，应该给予可达性设计充分的重视。

虚拟维修技术因其可仿真物理环境、可有效的获取空间数据等优势，为提高装备的维修性设计水平、缩短装备维修性设计时间、降低因维修决策不当等造成的生产中断和费用损失，提供一个更加逼真的维修仿真环境。因此通过虚拟维修进行可达性设计与评价是目前维修性研究的一大趋势。国内外许多科研院所、高等院校在维修性设计理论和分析方法上做了大量的研究工作，维修性设计理论取得了长足的进展，在实体可达性评价方面也提出了许多量化评价方法，并取得了较好的实践效果。然而，目前基于虚拟维修技术的可达性评价工作仍然以定性评价为主，很多方法都需要首先设计并分析虚拟维修仿真过程，之后根据仿真过程对实体可达性进行量化评价。这些方法不仅要耗费大量精力去设计虚拟维修仿真过程，且维修仿真过程十分依赖设计人员水平，因此仿真并不一定符合真实维修情况，此外；评价过程中存在着大量的主观行为，依赖专家经验，无法给出客观数据支撑评价结果。

虚拟维修中另一种主要的可达性评价方法是利用虚拟人实体可达包络面判断目标是否可达，例如法国达索公司研发的DELMIA软件提供的可达性分析工具，该工具可构造出虚拟人手臂包络球，评价人员通过观察维修部位与手臂包络球的相对位置关系得出维修可达性评价结果，然而这种方法只能给出两种评价结果：可达和不可达。实际上，实体可达性指的是维修人员手臂接触到维修对象的难易程度，在装配维护过程中，操作的舒适性严重影响着维修效率和效果，即使维修目标实体可达，但维修操作迫使维修人员保持不舒适的维修姿态，则也属于可达性设计缺陷，所以可达性和舒适性是两个相互关联的维修性评价因素。因此如何基于舒适性对可达性进行评价是目前亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种虚拟场景下基于舒适性的可达性评价方法及系统，以实现基于舒适性对可达性进行评价，提高了可达性评价的精度和准确性。

为实现上述目的，本发明提供了一种虚拟场景下基于舒适性的可达性评价方法，所述方法包括：

构建肢体运动学模型；

根据肢体运动学模型确定基于舒适性的可达性评价体系；

根据基于舒适性的可达性评价体系，对肢体运动学模型进行蒙特卡洛仿真，生成不同等级下的双手可达包络面；

将数字样机和虚拟人导入虚拟环境，构建虚拟维修场景；

将不同等级下的双手可达包络面导入所述虚拟维修场景，生成可达性评分。

可选地，所述构建肢体运动学模型，具体包括：

确定影响人体可达性的五个活动关节及十个自由度；所述活动关节包括：腰部、颈椎和脊椎连接处、肩部、肘部以及手腕；

根据每个自由度的活动角度和每个关节之间的肢体长度确定相邻自由度间相对位置变化约束关系；