面向汽车人机工程设计的人体建模系统及其关键技术研究-机械设计及理论专业毕业论文

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1、武汉理工大学博士学位论文面向汽车人机工程设计的人体建模系统及其姓名：刘春荣申请学位级别：博士专业：机械设计及理论指导教师：杨明忠2002.3.1武汉理工大学博士学位论文摘要汽车人机工程设计是车身设计开发过程中的重要环节。面向汽车人机工程设计的数字化三维人体建模系统，使汽车人机工程设计能够集成到已有的汽车设计三维CAD环境，有助于减少人机工程设计方面的返工、缩短车身开发时间、降低整车制造成本。本文针对我国汽车制造业车身设计开发过程的迫切需要，结合车身CAD环境，研究并提出了反映中国人体尺寸特征的SinoMAN人体建模系统，并对其关键技术进行了深入和系统的研究，开发了该人体建模系统的

2、原型系统。论文的创新性工作和主要成果如下：1．在研究国内外各种用途和复杂程度的人体建模系统的体系结构的基础上，提出了满足我国汽车制造业应用需要、基于我国人体测量数据的数字化三维人体建模系统总体体系结构，设计了各主要模块的功能及其相互关系，并在UGII软件环境下开发了三维人体建模系统SinoMAN的原型系统。2．研究了合理地构建不同百分位的中国男性和女性成人人体模型的方法。研究了补充和处理建立人体模型所需要然而匮乏的数据的方法。以参数化方法建立了人体模型骨骼体系和体表体系及其几何表达方法，对整个脊柱、锁关节和肩关节等处作了较复杂的建模，并兼顾了人体模型的实时操纵性和外观真实性。3．

3、探讨了以正向和反向运动学运动控制方法控制人体模型运动的方法，实现了骨骼体系和体表体系的关联运动。在此基础上，提出了一种特定汽车人机工程设计目的的混合运动控制策略与方法，使人体模型运动控制和姿势操纵更加高效和易用。利用该方法可判断由人体模型实例所代表的使用者群体的伸及能力，检验操作控制件的可伸及性和布局合理性。4．在探讨姿势记录方法和姿势舒适性及其影响因素的基础上，研究了人体模型姿势操纵中姿势角的平面化和参数化定义方法，建立了姿势操纵和运动控制之间的关联，提出和实现了驾驶和乘坐姿势的舒适性的一种定量评价和比较方法。最后对论文全文与研究工作做了总结和展望。■一一，”7关键词：』型坚境

4、：燮身设计：壅主厶扭工程；婴攥系统：A箜謦型壅!!±塞纵；运动控制：使用者群体武汉理工大学博士学位论文ABSTRACTTheautomotiveergonomicdesignisoneoftheimportantpartsduringautomobilesdesignanddevelopment．Theautomotiveergonomicdesignorienteddigital3-Dhuman·modelingsystemmakesitpossibletointegrateautomotiveergonomicdesignintothe3-Dcomputer-aidedaut

5、omotivedesignenvironment．Itwillreduceergonomicredesigncount，shortenthedevelopingcycleofbodyworks，anddecreasethemanufacturingcostofautomobileproducts．BasedondatabaseofhumandimensionsofChineseadultpopulations，ahuman-modelingsystemforChineseautomotiveindustryiSpresentedinthisthesis．Somekeytechni

6、quesofthissystemaredemonstratedanditsprototypeisdeveloped．ThemajorresearchworksandcreativeaspectsareoutlinedasfollOWS．1．Firstofall，thearchitecturesofmajorhuman．modelingsystemsdevelopedaroundtheworldareanalyzed．BasedonChineseanthropometricdatabaseandautomotiveindustrypractice，thearchitectureof

7、SinoMANfanewdigital3-Dhuman-modelingsystem)isputforward，itsprototypeisestablishedonUGIIsoftwareplatform，itSelementaryfunctionalmodulesaredeveloped，andrelationshipsamongthesemodulesarealsoanalyzed．2．ThemethodsformakinghumanmodelsofChinesemalea