基于人体仿真技术的家具电子开料作业疲劳研究

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1、基于人体仿真技术的家具电子开料作业疲劳研究刘永溪，于娜，申黎明,费凡（南京林业大学家具与工业设计学院，江苏南京210037）摘要：本文运用人体仿真技术,对家具电子开料作业中的人体疲劳进行研究。研究结果表明：蹲姿作业时，推荐腰椎舒适作业角度范围约为60°到70°；立姿弯腰作业时，推荐弯腰作业脊柱弯曲角度应大于60°。板料放置高度控制在900毫米以上更有利于保护作业者腰椎的健康安全。关键字：电子开料；人体仿真；作业疲劳Thefatigueresearchofthefurnitureelectronicsawsoperationw

2、hichisbasedonhumanbodysimulationtechnologyLIUYong-xi,YUNa,SHENLi-ming,FEIFan(CollegeofFurniture&IndustrialDesign,NanjingForestryUniversity,Nanjing,Jiangsu210037,China)基金项目：江苏省高校自然基金项目（164104825）；江苏高校优势学科建设工程资助项目（PAPD）；国家级大学生创新创业训练计划项目（111401312）。作者简介：刘永溪（1990-），男，硕

3、士研究生，主要研究方向为家具人体工程学。E-mail：lyx102forever@hotmail.com。通讯作者：于娜（1981-），女，副教授，主要研究方向为家具设计及制造工程，人体工程学。E-mail：yuna96@hotmail.com。Abstract:Thispaperuseshumansimulationtechnologytostudythehumanbody’sfatigueinthefurnitureelectronicsawsoperation.Theresearchresultsshowthat:wh

4、enthebodyissquattingtooperate,thecomfortableoperationangleoflumbarisrecommendedrangingfrom60°to70°.Whenthebodyisbendingtooperate,thecomfortableoperationangleoflumbarisrecommendedabove60°.Sheetsplacedabove900mminheightismoreconducivetotheprotectionofthehealthandsafe

5、tyofoperators’lumbarspine.Keywords:electronicsaws;humansimulation;fatigue开料是家具制造生产的首道工序，其出材率的高低将直接影响生产成本和材料的利用率，并进一步影响下道工序的生产，对整条生产线的流畅具有重要作用[1]。对电子开料作业过程中人的动作行为进行作业疲劳的分析研究，有利于改进作业过程，减少时间和木材浪费，提高企业效益[2]。同时,对于缓解工人过劳所带来的健康问题具有重要帮助。作业疲劳测试常用的方法有生化法、主观评价法、动作行为观察法、生理参数测试

6、法（包含心率测试、肌电分析、脑电分析等）[3,4]。此外，新兴的人体仿真技术是通过计算机建立人、物、系统的虚拟三维时空模型进行实验研究。应用这种方法可以节省实验的成本，规避风险，打破时空的限制，方便快捷[5,6]。目前，国内外的仿真研究已经相当成熟，木材加工生产领域的作业工效和作业疲劳的研究也不鲜见[7,9]。但是，将人体仿真技术运用到家具生产作业领域的研究却并不多。本课题研究目的在于，通过应用人体仿真技术来研究家具开料作业，实现家具开料作业的生产优化与人体健康疲劳的保护。随着家具生产领域作业疲劳问题的日益突出，运用人体仿真

7、技术进行家具开料作业疲劳的研究就显得很有意义。1研究对象、内容与方法1.1研究对象与内容本文选取板式家具制造车间中的电子开料作业系统中的人作为研究对象。研究内容是作业者的作业疲劳问题。1.2研究方法1.2.1软件设备本文使用的人体仿真分析软件是3DStaticStrengthPredictionProgramVersion6.0.2版本。1.2.2仿真过程根据现场拍摄的视频图片等资料，进行作业者的各项典型作业姿势和作业环境的虚拟仿真，再进行各项数据指标的输出[10]。作业姿势仿真流程如图1。图1作业姿势仿真流程示意图Tab.

8、1Theschematicdiagramofworkingposturesimulation2仿真研究结果本文仿真实验研究结果主要包含了人体承受能力、L5/S1腰椎间盘间压力、和腿部负荷三项指标。表2.1显示，除了弯腰时的臀部和前推时的踝关节的承受能力低于第90百分位，电子开料锯主锯手在任