[发明专利]一种虚拟现实中RULA实时评价方法

说明书

本发明提供了一种虚拟现实中RULA实时评价方法，包括，采集动作帧，基于所述动作帧，建立空间坐标系，基于所述空间坐标系，提取关节点坐标，基于所述关节点坐标，获取各肢体向量；基于所述关节点坐标及空间坐标系中坐标轴，获取主矢状面和修正矢状面；基于各肢体向量、主矢状面及修正矢状面，获取各肢体主分值和各肢体修正分值；基于所述各肢体主分值及各肢体修正分值，得到各肢体总分值，基于所述各肢体总分值，通过RULA工作表获取人体姿势的RULA分值。本发明所提供的RULA评价方法做到了人机工效的快速、实时、准确评价。

技术领域

本发明涉及人工机效评价技术领域，特别涉及一种虚拟现实中RULA实时评价方法。

背景技术

人机工效设计对工业生产、产品质量、生产成本，和工人安全等具有重要意义，亟需在工业产品设计中考虑人因因素。传统的人机工效评价方法是工程师们使用CAM软件中的数字人模型(Digital Human Model,DHM)对装配设计进行人机工效评价。然而，CAM软件的工作效率较低、精确度较差，且缺乏实时性。工程师需要调整DHM的肢体，和视野等，制作大量的关键帧，十分复杂且繁琐，缺乏真实感和沉浸性。因此，亟需改进基于DHM的人机工效评价方法，通过虚拟现实技术提高评价的快速性、实时性和精确性。

在DHM的人机工效评价方法中RULA快速上肢分析模型是目前常用的人机工效评价方法。在机械工业领域，评价人机工效主要是通过对图片或视频中的人体关节角度进行主观观察或估计实现，这需要邀请该领域专家花费大量时间对姿势进行分析，无法做到RULA模型的人机工效的快速、实时、准确评价。

发明内容

为解决上述现有技术中所存在的现有RULA模型无法进行快速、实时、准确评价的问题，本发明提供一种虚拟现实中RULA实时评价方法，包括：

采集动作帧，基于所述动作帧，建立空间坐标系，基于所述空间坐标系，提取关节点坐标，基于所述关节点坐标，获取各肢体向量；

基于所述关节点坐标及空间坐标系中坐标轴，获取主矢状面和修正矢状面；

将所述各肢体向量投影到所述主矢状面中，得到各肢体向量的主投影向量，根据所述主投影向量，获取各肢体向量在主矢状面上的各肢体主角度；基于所述各肢体主角度，获取各肢体主分值；

将所述各肢体向量投影到所述修正矢状面中，获取各肢体向量的修正投影向量，根据所述修正投影向量，获取肢体向量在修正矢状面上的修正角度；基于所述修正角度，得到各肢体修正分值；

基于所述各肢体主分值及各肢体修正分值，得到各肢体总分值，基于所述各肢体总分值，通过RULA工作表获取人体姿势的RULA分值。

优选的，所述关节点坐标包括尾椎坐标、颈部坐标、头部坐标、左肩坐标、右肩坐标、左肘坐标、右肘坐标、左手腕坐标、右手腕坐标、左手坐标、右手坐标、左髋坐标、右髋坐标和肩椎坐标。

优选的，所述各肢体向量包括躯干向量、颈部向量、右上臂向量、左上臂向量、右前臂向量、左前臂向量、右手腕向量和左手腕向量。

优选的，获取所述主矢状面的具体步骤包括：

基于肩椎坐标、左肩坐标、右肩坐标，获取主矢状面，其中，所述肩椎坐标位于主矢状面上，从所述左肩坐标指向所述右肩坐标的向量为所述主矢状面的法向量。

优选的，所述修正矢状面包括第一修正矢状面，第二修正矢状面，第三修正矢状面；

所述第一修正矢状面，用于基于所述各肢体向量，计算躯干扭转修正分值、颈部扭转修正分值；

所述第二修正矢状面，用于基于所述各肢体向量，计算躯干侧弯修正分值；

所述第三修正矢状面，用于基于所述各肢体向量，计算颈部侧弯修正分值、上臂侧弯修正分值、前臂侧弯修正分值。