一种对测量人体下肢操作工效的活动域的细分方法技术

本发明专利技术涉及人体工效学的计算技术领域，公开了一种对测量人体下肢操作工效的活动域的细分方法，包括步骤1：确定并测量计算人体下肢功能最大可达域所需的尺寸数据；步骤2：基于测量的人体下肢的尺寸数据，对垂直轴上的下肢活动域进行划分；步骤3：确定并测量每层高度上下肢脚部最大可达域的坐标值；步骤4：均分下肢最大可达域平面；本方法主要针对人体下肢活动域，通过细分方法实现对活动域的近似等量划分，该方法对下肢活动域进行细分，确保了操作工效测量的规范性、严谨性和精确性。严谨性和精确性。严谨性和精确性。

【技术实现步骤摘要】
一种对测量人体下肢操作工效的活动域的细分方法


[0001]本专利技术属于人体工效的计算
，特别是一种操作工效研究中对下肢操作工效测量时的下肢活动域细分方法。

技术介绍

[0002]随着人们生活水平的提高，人们对产品使用的人类工效学要求越来越重视。人类工效学是研究人体特性与机器、环境匹配的科学，旨在实现人
‑
机
‑
环境系统的整体最佳效益，为人们提供安全、高效、舒适的工作和生活条件。
[0003]操控装置是机器上负责接收操作者控制命令的器件，作为人机交互的主要接口，在一般工业和日常生活产品中应用极其广泛。操控装置的操作安全性、效率性和舒适性很大程度取决于操控装置位置和布局的工效学设计，当操控装置的位置和布局不合适时，不仅会造成操作失误增加、效率低下，还会令操作者产生疲劳，甚至累积引发关节疾病。
[0004]我国对于操控装置的研究不少，也有对操控装置的一般性标准要求，但相对于操控装置的工效使用需求，目前国内研究在数据积累、技术规范和内容完整性方面显得不足。国外人体特性和使用习惯与中国人存在较大差异，其数据和标准不能直接引用。因此，时常有需要针对我国人体特性和使用习惯等，对我国人民进行操作工效的测量，其中的人体下肢操作工效的活动域测量，是脚动操控装置位置和布局设计的基础数据来源。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种对测量人体下肢操作工效的活动域的细分方法，能有效的细分下肢活动域，将对脚动装置的布局工效水平和操作产生有益影响。
>[0006]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种测量人体下肢操作工效的活动域细分方法，包括步骤：
[0007]步骤1：确定并测量计算人体下肢功能最大可达域所需的尺寸数据，其包括下肢的踝高H1，即踝高H1＝H3
‑
H4,H3为站姿或立姿状态下胫骨头高度,H4为小腿长度；
[0008]步骤2：基于测量的人体下肢的尺寸数据，对垂直轴上的下肢活动域进行划分；
[0009]步骤4：将右髋关节点在各层上的投影点O作为坐标原点，计算获得的各区域单元的位置坐标。
[0010]步骤3中，区域分割具体包括以下步骤：
[0011]将右髋关节点所在矢状面在第1至第m
‑
1层各层上的投影记为y轴，从右髋关节点在各层上的投影点O正前方点Ri处为起点，沿y轴向内依次取k个点a1,a2,
…
,ak
‑
1,ak，其中，Ri，i＝1,2,
…
,m
‑
1,为大腿长、小腿长、踝高之和在第i高度层上的投影长度，Ria1＝a1a2＝
…
＝ak
‑
1ak＝L，akO＜L。
[0012]步骤3中，区域划分具体包括以下步骤：
[0013]左侧区域圆弧建立
[0014]以ORi为直径，过O和Ri两点画圆，将y轴左侧的半圆圆弧记为arcL0，其为左侧区域
最外层圆弧；以a1ak为直径，过a1和ak两点画圆，将y轴左侧的半圆圆弧记为arcL1；以a2ak
‑
1为直径，过a2和ak
‑
1两点画圆，将y轴左侧的半圆圆弧记为arcL2，依次类推，形成圆弧arcLj，j＝1,2,
…
,t，t＝k/2，k为偶数；t＝(k
‑
1)/2，k为奇数；相邻圆弧之间以及与圆弧右半侧组成了t+1个封闭图形，即左侧区域被划分为t+1部分。
[0015]步骤3中，区域划分还包括以下步骤：
[0016]右侧区域圆弧建立：
[0017]以右髋关节点在各层上的投影点O点为圆心，以投影点O点正前方Ri为半径画圆，将y轴右侧的四分之一圆圆弧记为arcR0，其为右侧区域最外层圆弧；以O点为圆心，以Oak为半径画圆，将y轴右侧的四分之一圆圆弧记为arcRj
’
，j
’
＝1,2,
…
,k；相邻圆弧之间以及与步骤3
‑
2中arcLj对应的圆弧右半侧组成了k+1个封闭图形，即右侧区域被划分为k+1部分。
[0018]步骤3中，均分圆弧包括以下步骤：
[0019]均分最外层圆弧获得多个区域单元：
[0020]左侧区域中的圆弧arcL0和右侧区域中的圆弧arcR0，组成一条连续曲线cur0，对曲线cur0的弧长与层高L的比值取整，得到分段数ncur0，以分段数ncur0均分曲线cur0，在曲线cur0上得到ncur0
‑
1个分段点；将位于左侧区域中的圆弧arcL0上的分段点分别与左侧区域的圆心连线，这些连线与圆弧arcL0、arcL1共同形成区域单元；将位于右侧区域中的圆弧arcR0上的分段点分别与右侧区域的圆心连线，这些连线与圆弧arcR0、arcR1共同形成多个区域单元。
[0021]步骤3中，均分圆弧还包括以下步骤：
[0022]均分左侧区域中的圆弧arcLj，获得一个或多个区域单元：
[0023]对圆弧arcLj的弧长与层高L的比值取整，得到圆弧arcLj的分段数narcLj，以分段数narcLj均分圆弧arcLj，在圆弧arcLj上得到narcLj
‑
1个分段点并将这些分段点与左侧区域的圆心连线，这些连线与相邻两个圆弧共同形成区域单元；
[0024]当分段数narcLj等于1，表示圆弧arcLj无需分段，将圆弧arcLj与其右半圆弧组成的区域并入与其相邻的右侧区域中的区域单元中。
[0025]步骤3中，均分圆弧还包括以下步骤：
[0026]均分右侧区域中的圆弧arcRj
’
，获得多个区域单元：
[0027]对圆弧arcRj
’
的弧长与层高L的比值取整，得到圆弧arcRj
’
的分段数narcRj
’
，以分段数narcRj
’
均分圆弧arcRj
’
，在圆弧arcRj
’
上得到narcRj
’‑
1个分段点并将这些分段点与右侧区域的圆心连线，这些连线与相邻两个圆弧以及x轴、arcLj右半圆弧共同形成多个区域单元；
[0028]当分段数narcRj
’
等于1，表示圆弧arcRj
’
无需分段，将圆弧arcRj
’
与x轴和arcLj右半圆弧组成的区域并入与其相邻的左侧区域中的区域单元中。
[0029]步骤2中，对垂直轴上的下肢活动域划分包括以下步骤：
[0030]以踝高H1的倍数d为步长，计算得到下肢活动域范围S所需划分的层格数n和层数m，n＝[H3/(H1*d)+0.5]，m＝n+1。
[0031]步骤2中，对垂直轴上的下肢活动域划分还包括以下步骤：：
[0032]基于计算的活动域范围S与层格数n，计算每层层高L，L＝H3/本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测量人体下肢操作工效的活动域细分方法，其特征在于：包括步骤：步骤1：确定并测量计算人体下肢功能最大可达域所需的尺寸数据，其包括下肢的踝高H1，即踝高H1＝H3
‑
H4,H3为站姿或立姿状态下胫骨头高度或者设定值,H4为小腿长度；步骤2：基于测量的人体下肢的尺寸数据，对垂直轴上的下肢活动域进行划分；步骤3：将前m
‑
1层各层上的下肢最大可达域平面，以右髋关节点所在矢状面为边界分割为左侧区域和右侧区域，在所述左侧区域和所述右侧区域建立一层或多层圆弧，均分各层圆弧获得一个或多个区域单元；步骤4：将右髋关节点在各层上的投影点O作为坐标原点，计算获得的各区域单元的位置坐标。2.如权利要求1所述的一种测量人体下肢操作工效的活动域细分方法，其特征在于：步骤3中，区域分割具体包括以下步骤：将右髋关节点所在矢状面在第1至第m
‑
1层各层上的投影记为y轴，从右髋关节点在各层上的投影点O正前方点Ri处为起点，沿y轴向内依次取k个点a1,a2,
…
,ak
‑
1,ak，其中，Ri，i＝1,2,
…
,m
‑
1,为大腿长、小腿长、踝高之和在第i高度层上的投影长度，Ria1＝a1a2＝
…
＝ak
‑
1ak＝L，akO＜L。3.左侧区域圆弧建立右侧区域圆弧建立如权利要求2所述的一种测量人体下肢操作工效的活动域细分方法，其特征在于：步骤3中，区域划分具体包括以下步骤：左侧区域圆弧建立：以ORi为直径，过O和Ri两点画圆，将y轴左侧的半圆圆弧记为arcL0，其为左侧区域最外层圆弧；以a1ak为直径，过a1和ak两点画圆，将y轴左侧的半圆圆弧记为arcL1；以a2ak
‑
1为直径，过a2和ak
‑
1两点画圆，将y轴左侧的半圆圆弧记为arcL2，依次类推，形成圆弧arcLj，j＝1,2,
…
,t，t＝k/2，k为偶数；t＝(k
‑
1)/2，k为奇数；相邻圆弧之间以及与圆弧右半侧组成了t+1个封闭图形，即左侧区域被划分为t+1部分。4.如权利要求3所述的一种测量人体下肢操作工效的活动域细分方法，其特征在于：步骤3中，区域划分还包括以下步骤：右侧区域圆弧建立：以右髋关节点在各层上的投影点O点为圆心，以投影点O点正前方Ri为半径画圆，将y轴右侧的四分之一圆圆弧记为arcR0，其为右侧区域最外层圆弧；以O点为圆心，以Oak为半径画圆，将y轴右侧的四分之一圆圆弧记为arcRj
’
，j
’
＝1,2,
…
,k；相邻圆弧之间以及与步骤3
‑
2中arcLj对应的圆弧右半侧组成了k+1个封闭图形，即右侧区域被划分为k+1部分。5.如权利要求4所述的一种测量人体下肢操作工效的活动域...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜俊敏，呼慧敏，冉令华，张欣，罗玲，牛文磊，王瑞，赵朝义，吴海媚，王中婷，
申请(专利权)人：中国标准化研究院，
类型：发明
国别省市：