[发明专利]工程机械操作力范围的设定及司机作业疲劳度的评测方法

说明书

本发明公开了工程机械操作力设定技术领域的一种工程机械操作力范围的设定及司机作业疲劳度的评测方法。被试者在设定的操作力下对部件进行操纵，包括：依照设定的时间间隔采集被试者的主观疲劳数据；采集被试者的肌肉反馈的肌电信号；对采集的肌电信号进行数据处理，获取设定的操作力下被试者的肌肉激活程度；基于所有被试者的主观疲劳数据和肌肉激活程度值，确定部件的操作力范围。基于采集的所有被试者的主观疲劳数据和肌肉激活程度值，获取司机操纵部件时开始疲劳的时间，用于评估司机作业疲劳度的变化情况。从用户角度出发，明确了部件操作力的合理范围，同时解决了操纵疲劳度的量化评估问题。

技术领域

本发明属于工程机械操作力设定技术领域，具体涉及一种工程机械操作力范围的设定及司机作业疲劳度的评测方法。

背景技术

随着机械工程学、人类工效学的广泛应用和深入发展，越来越多的系统设计需要考虑到安全、舒适、高效等诸多因素，也使得疲劳、舒适、安全等方面的应用和评价得到广泛重视。人机系统操作者的疲劳状态不仅仅影响工作效率，更会影响操作者身心健康，因此，操纵疲劳等因素已经成为人们更加关注的问题，而作业疲劳度测试与评价更是成为系统设计非常重要的设计要求，亦是实现人、机、环境三者之间最佳匹配的关键问题所在。

操纵疲劳是一种不舒适感，指的是操作者在一定作业时间内的主观感受，同时亦会影响着操作者的身体状态，客观上会在同等条件下，失去其完成原来所从事的正常学习、活动或工作能力。疲劳研究对于人类工程学研究非常重要，它是结合生理学与心理学的相关知识，从提高生产效率出发，研究操作者的工作疲劳与恢复问题，以合理发挥操作者的能力，并在生产过程中发挥高效能。

目前国标对部件操作力的推荐值是从安全、机械结构本身等角度提出，而未考虑操纵的舒适性，导致提供的参考值较大，实际使用中，不符合人机工程，极易造成肌肉疲劳；对操纵疲劳的技术研究大多数采用主观评价或模糊分析的方法对疲劳程度进行判定，无法客观地度量操纵疲劳程度，缺乏更加直观、精准可信的检测方式和手段；且大多是在实验室进行的相对理想的实验操作，由于人机工程的研究对象是人—机—环境系统，实验室实验忽视了外界环境对驾驶行为和疲劳程度的影响，具有片面性。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明提供一种工程机械操作力范围的设定及司机作业疲劳度的评测方法，从用户角度出发，明确了部件操作力的合理范围，同时解决了操纵疲劳度的量化评估问题。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

第一方面，提供一种工程机械部件操作力范围的设定方法，被试者在设定的操作力下对部件进行操纵，包括：依照设定的时间间隔采集被试者的主观疲劳数据；采集被试者的肌肉反馈的肌电信号；对采集的肌电信号进行数据处理，获取设定的操作力下被试者的肌肉激活程度；基于所有被试者的主观疲劳数据和肌肉激活程度值，确定部件的操作力范围。

进一步地，所述对采集的肌电信号进行数据预处理，获取设定的操作力下被试者的肌肉激活程度，包括：对采集的肌电信号进行数据预处理；对预处理后的肌电信号通过低通滤波器进行数据过滤并求取肌电信号的均方根值；基于肌电信号的均方根值和肌肉最大自主收缩的均方根值，获取肌肉激活程度：

其中，Act表示肌肉激活程度，RMS表示肌电信号的均方根值，MVC表示肌肉最大自主收缩的均方根值。

进一步地，所述数据预处理包括：对肌电信号进行50Hz陷波、30Hz零相移高通滤波和全波整流。

进一步地，所述基于采集的所有被试者的主观疲劳数据和肌肉激活程度，确定部件的操作力范围，具体为：基于获取的肌肉激活程度，对司机在不同工况下的疲劳程度进行分析，包括：分别截取所有被试者的不同肌电信号，获得不同操作力下所有被试者的肌肉激活程度均值；基于不同操作力下所有被试者的肌肉激活程度均值，获得肌肉激活程度的增长率，以肌肉激活程度的增长率为关键指标，结合被试者的主观疲劳数据，确定部件的操作力范围。