一种基于数字镜影的人机工效学调整线训练系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于数字镜影的人机工效学调整线训练系统及方法，包括多功能训练模块、评价模块和辅助模块，训练方法包括S1，构建汽车调整线模拟训练基础库，基础库包括工作场地、设备的三维模型库、训练任务库和虚拟人体模型库；S2，选择进行的训练任务，多功能训练模块调取需要的模型素材生成模拟训练场景；S3，用户穿戴动作捕捉传感器和VR眼镜后，在构建好的数字镜影场景里进行操作任务的训练，使用VR眼镜为用户实时提供虚拟场景的视觉变化，同时使用大屏幕显示整个操作流程，通过数据采集模块获取人体和助力机械手的实时动作数据并传到中央处理器中，用于控制虚拟训练中的运动；S4，训练任务完成后，评价模块对操作过程进行评价。评价。评价。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字镜影的人机工效学调整线训练系统及方法


[0001]本专利技术属于数字镜影
，具体涉及一种基于数字镜影的人机工效学调整线训练系统及方法。

技术介绍

[0002]随着社会生产力和科学技术的不断发展，数字镜影技术和动作捕捉技术不断兴起。数字镜影技术是通过计算机生成一种模拟环境，并结合采集的图像信息实现交互式的三维视景和行为，从而使用户沉浸到模拟环境中，实现人与数字镜影环境的交互，达到身临其境的体验。
[0003]目前数字镜影技术在航天、医学、文娱等领域得到应用并带来诸多便利，并继续影响人们的生活。动作捕捉技术是在运动物体的关键部位设置跟踪器，经过计算机处理后得到三维空间坐标的数据，可实现在三维空间中物体运动的复现。动作捕捉技术在影视游戏，医疗康复等领域应用广泛，并且在数字镜影领域中，经过与VR设备的搭配，可以实现用户与虚拟环境进行交互。
[0004]随着数字化和自动化技术的发展，汽车制造业中对人的技能要求越来越高，因此在技能提高方面的训练显得尤为重要。现阶段汽车调整线的工人训练过程基本是在车间实装培训，由于车间环境复杂、训练时间不充分等问题，在技能提高方面的效果并不显著，同时还会占用公共资源，对企业生产会带来一定的成本损失。部分工作岗位存在一定的危险性，若操作不当不仅会给企业带来损失，同时还存在着较大的人身安全意外可能，所以实装培训成本高、经济性差，并具有一定的安全隐患。因此，需要一种不受时空限制、经济成本低、训练效率高并且安全可靠的具有评价功能的模拟训练系统。

技术实现思路
/>[0005](一)解决的技术问题
[0006]为解决现有的技术不足，本专利技术的目的在于提供一种基于数字镜影的人机工效学调整线训练系统及方法，通过构建虚拟的模拟训练系统，使受训人员不受时间、空间限制进行汽车调整线的岗位技能培训与提高，同时设计专用虚拟训练助力机械手解决虚拟环境中操作在现实中没有反馈的问题，增加了训练的操作感，本专利技术不仅考虑用户操作方面的评价结果，还考虑了人机工效方面的评价，有利于减少工人由于作业姿态不当导致的职业类疾病的发生概率。
[0007](二)技术方案
[0008]本专利技术为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
[0009]一种基于数字镜影的人机工效学调整线训练系统，包括：多功能训练模
[0010]块，多功能训练模块包括教学模块和训练模块，教学模块用于针对用户的经验水平提供教学，训练模块用于用户训练，训练模块有不同的训练模式和训练难度；
[0011]评价模块，评价模块用于对用户的操作过程进行人机工效学评价、综合评价和专
家评价，使用户准确找到操作中的弱势部分；
[0012]辅助模块，辅助模块为多功能训练模块和评价模块提供支持，包括助力机械手模块、数据处理模块、显示模块和外部设备；
[0013]助力机械手模块包括真实助力机械手，真实助力机械手的多个旋转关节位置分别安装有用于采集和捕捉真实助力机械手姿态的位置传感器，位置传感器用于实时采集真实助力机械手的动作姿态并传递到中央处理器端，中央处理器用于驱动虚拟环境中的虚拟助力机械手，实现用户操作外部真实助力机械手时，虚拟环境中的虚拟助力机械手也进行对应的运动，
[0014]数据处理模块，用于数据的获取和数据处理分析；
[0015]数据处理模块包括数据采集模块、数据分析模块和记录回放模块，所述数据采集模块通过九轴传感器对用户操作过程中人体运动数据、训练任务完成情况数据进行采集，并传输到中央处理单元，所述数据分析模块用于将数据采集模块获取到的数据进行预处理，并按照规定好的评价标准进行计算判断，得出最终评价；所述记录回放模块用于将采集的数据和评价结果进行归纳记录和保存；
[0016]显示模块，用于显示播放学习、显示模拟训练场景、操作指令和显示评价结果；
[0017]外部设备包括中央处理器、数字镜影设备和动作捕捉设备。
[0018]更进一步而言，所述教学模块包括AR教学模块和视频教学模块，所述AR教学模块在用户佩戴AR眼镜并确认命令后，视野中出现虚拟的工人按照标准的操作进行演示；所述视频教学模块是通过大屏幕显示播放学习；
[0019]所述训练模块包括基础训练模块、单项训练模块和综合训练模块，所述单项训练模块用于对流程中的单个操作进行练习，所述综合训练模块是对整个流程进行练习。
[0020]更进一步而言，所述评价模块包括人机工效评价模块、综合评价模块、专家评价模块、评价结果输出展示模块以及评价结果保存模块；
[0021]人机工效评价模块用于对用户在整个操作过程中的人机工效进行实时评估，人体姿态数据由数据采集模块获取，评价标准由数据分析模块提供；
[0022]综合评价模块用于对用户整个操作过程进行评价；
[0023]专家评价模块，专家通过大屏幕旁观用户的整个操作流程，并对用户操作进行主观评价；
[0024]评价结果输出展示模块与人机工效评价模块、综合评价模块和专家评价模块相关联，并将评价结果通过大屏幕进行输出显示；
[0025]所述评价结果保存模块用于将同一用户的操作评价结果保存到同一位置进行归纳整理。
[0026]更进一步而言，助力机械手的承重部分与抓具部分使用快换盘进行连接，快换盘包括连接在助力机械手上的快换盘母盘和连接在抓具上的快换盘工具盘，抓具上设有操作手柄和第三传感器。
[0027]更进一步而言，显示模块包括大屏幕、VR眼镜和AR眼镜，所述大屏幕用于播放教学视频、训练者的整个操作流程、评价结果；VR眼镜为用户提供虚拟训练场景，同时VR眼镜也为训练人员显示他下一步的操作指令；AR眼镜用于教学时为用户提供教学方式和观察操作流程。
[0028]一种基于数字镜影的人机工效学调整线训练方法，其特征在于：包括如下步骤：
[0029]S1，构建汽车调整线模拟训练基础库，所述基础库包括工作场地、设备的三维模型库、训练任务库和虚拟人体模型库；
[0030]S2，选择将要进行的训练任务，多功能训练模块调取所需要的模型素材生成模拟训练场景；
[0031]S3，用户穿戴动作捕捉传感器和VR眼镜后，在构建好的数字镜影场景里进行操作任务的训练，使用VR眼镜为用户实时提供虚拟场景的视觉变化，同时使用大屏幕显示整个操作流程，通过数据采集模块获取人体和助力机械手的实时动作数据并传到中央处理器中，用于控制虚拟训练中的运动；
[0032]S4，训练任务完成后，评价模块对操作过程进行评价，用户根据提示将错误操作改正，重新完成训练任务。
[0033]更进一步而言，所述S3中数字镜影场景包括数字镜影设备、用户佩戴的VR眼镜和动作捕捉传感器、真实助力机械手、大屏幕以及与他们相连的中央处理器。
[0034](三)有益效果
[0035]本专利技术的有益效果如下：
[0036]1、本专利技术首先在三维空间中对汽车调整线工位进行重构，设定操作标准和模拟流程，用户穿戴完整设备后根据自身水平选择本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字镜影的人机工效学调整线训练系统，其特征在于：包括：多功能训练模块，多功能训练模块包括教学模块和训练模块，教学模块用于针对用户的经验水平提供教学，训练模块用于用户训练，训练模块有不同的训练模式和训练难度；评价模块，评价模块用于对用户的操作过程进行人机工效学评价、综合评价和专家评价，使用户准确找到操作中的弱势部分；辅助模块，辅助模块为多功能训练模块和评价模块提供支持，包括助力机械手模块、数据处理模块、显示模块和外部设备；助力机械手模块包括真实助力机械手，真实助力机械手的多个旋转关节位置分别安装有用于采集和捕捉真实助力机械手姿态的位置传感器，位置传感器用于实时采集真实助力机械手的动作姿态并传递到中央处理器端，中央处理器用于驱动虚拟环境中的虚拟助力机械手，实现用户操作外部真实助力机械手时，虚拟环境中的虚拟助力机械手也进行对应的运动，数据处理模块，用于数据的获取和数据处理分析；数据处理模块包括数据采集模块、数据分析模块和记录回放模块，所述数据采集模块通过九轴传感器对用户操作过程中人体运动数据、训练任务完成情况数据进行采集，并传输到中央处理单元，所述数据分析模块用于将数据采集模块获取到的数据进行预处理，并按照规定好的评价标准进行计算判断，得出最终评价；所述记录回放模块用于将采集的数据和评价结果进行归纳记录和保存；显示模块，用于显示播放学习、显示模拟训练场景、操作指令和显示评价结果；外部设备包括中央处理器、数字镜影设备和动作捕捉设备。2.根据权利要求1所述的一种基于数字镜影的人机工效学调整线训练系统，其特征在于：所述教学模块包括AR教学模块和视频教学模块，所述AR教学模块在用户佩戴AR眼镜并确认命令后，视野中出现虚拟的工人按照标准的操作进行演示；所述视频教学模块是通过大屏幕显示播放学习；所述训练模块包括基础训练模块、单项训练模块和综合训练模块，所述单项训练模块用于对流程中的单个操作进行练习，所述综合训练模块是对整个流程进行练习。3.根据权利要求1所述的一种基于数字镜影的人机工效学调整线训练系统，其特征在于：所述评价模块包括人机工效评价模块、综合评价模块、专家评价模块、评价结果输出展示模块以及评价结果保存...

【专利技术属性】
技术研发人员：王红平，王磊，张乂文，王柏超，顾莉栋，宋林森，胡晶，于征磊，王文瑞，董雷，刘菁茹，刘宙元，阮守新，李鑫，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：