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《中国农业大学》 2000年
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机械系统人机界面优化设计方法的研究

宋正河  
【摘要】: 对机械系统人机界面几何位置匹配关系的评价和优化是设计人机系统不可回避的问题 之一,多年来一直未能得到很好的解决。随着基础研究工作的深入和计算机技术的发展, 使这一复杂问题有了解决的条件。本课题研究提出:在对机械系统人机界面评价的基础上, 以匹配优度作为目标函数,实现对人机界面的优化设计。 首先,研究了面向对象技术的思想、理论和方法在机械系统人机界面优化设计中的应 用,并运用面向对象的分析和设计方法设计了不依赖于任何计算机软、硬件系统且非常稳 定的机械系统人机界面优化设计的对象(类)及其相互关系,确定了优化设计问题空间的 基本框架。 其次,针对一般机械系统人机界面灵活复杂的特点,提出并设计实现了一种用于描述 机械系统人机界面的基于链表的存储结构,该数据结构圆满地解决了对于任意复杂机械系 统人机界面的计算机描述问题。 第三,研究提出了机械系统人机界面的虚拟构造方法,在计算机上实现了机械系统人 机界面的构造。其中,详细介绍了三维人体模型及中国成年人人体尺寸数据库的构造方法。 本研究用面向对象的建模方法,将人体看成由一系列互相关联的肢体构成。人体数据库是 保证所构造人体模型尺寸准确的关键,本课题以国家标准GB10000-88的数据为基础研制 了人体尺寸数据库,为人体模型的正确显示和人机界面的虚拟构造提供了标准参数。 第四,研究提出了基于评价的机械系统人机界面优化设计方法。该设计方法以匹配优 度作为目标函数,以人机界面各元件的几何位置布置区域作为约束条件,综合运用多目标 最优化方法和下降算法,对机械系统人机界面进行了优化设计。 第五,讨论了机械系统人机界面优化设计软件系统的特点及结构,采用C++语言和先 进的三维图形库OpenGL,在基于WindowsNT平台的PC机上研究开发了软件系统HMIOD, 用于评价并优化一般机械系统的人机界面位置匹配关系。HMIOD系统可以自由地构造机 械系统人机界面的模型、调整模型参数、选取符合国家标准人体尺寸的标准人体对机械系 统进行评价,然后将评价结果输出到文件中,最后针对评价结果优化设计该人机界面。该 软件系统包括了三维实体建模、三维变换、机械系统基本元件输入、人体模型、人体尺寸 数据库、动态属性修改、视图切换、结果输出等模块。 最后,以某一车辆驾驶室的人机界面为例,验证了软件系统HMIOD。
【学位授予单位】:中国农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2000
【分类号】:TP391.7;TP11

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 张鄂;洪军;李彦山;刘明利;;汽车人机界面人体上肢位姿建模与优化研究[J];西安交通大学学报;2008年05期
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王琦;服装面料实样库自动寻样系统设计[D];东华大学;2010年
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3 黄璐;铁道车辆人椅界面数字化设计及其乘坐舒适性仿真[D];中南大学;2011年
4 李富强;火炮人机环系统计算机仿真及典型部件有限元分析[D];南京理工大学;2003年
5 舒余安;皮卡汽车驾驶室的人机工程学研究[D];南昌大学;2005年
6 彭莉;带式高速邮包分拣机人机界面研究与设计[D];贵州大学;2006年
7 李栋;基于人机工程学的机械系统人机界面舒适性研究[D];西安建筑科技大学;2007年
8 许忠华;火电厂控制室显控系统人因评价研究与应用[D];哈尔滨工程大学;2007年
9 姜楠;米饭质构特性测量方法与技术的研究[D];扬州大学;2010年
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
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5 黄金陵,李炭,邵立,裘真,张君媛;车身内部布置CAD系统及其应用[J];汽车技术;1998年05期
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7 魏斌;袁修干;沈翔;;人-机系统计算机仿真研究的现状及展望[A];第三届全国人—机—环境系统工程学术会议论文集[C];1997年
8 林建;周一鸣;毛恩荣;;面向对象技术在人机工程学研究中的应用[A];第三届全国人—机—环境系统工程学术会议论文集[C];1997年
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【共引文献】
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4 张丽丽;祁玉龙;;一类特殊规划的求解算法[J];安徽大学学报(自然科学版);2008年04期
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9 高洪;孟舒;查为民;李玲纯;张海涛;;6-3-3并联机构物理样机结构优化[J];安徽工程大学学报;2011年03期
10 吴俊;模糊数学在乡镇经济发展条件评价中的作用[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2000年04期
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8 原玉磊;蒋理兴;张永旭;裴保全;;三维激光扫描仪定向技术研究[A];2009年全国测绘仪器综合学术年会论文集[C];2009年
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10 李艳平;何渝;;应用谷峰法求解连续函数总体极值的设计与实现[A];2006北京地区高校研究生学术交流会——通信与信息技术会议论文集(下)[C];2006年
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3 韩福冬;再生混凝土基本力学性能的数理统计分析和可靠度研究[D];山东科技大学;2010年
4 徐芳芳;优化问题的PVD算法研究[D];山东科技大学;2010年
5 周谦;工业机器人离线编程及其在光纤激光加工平台中的应用[D];山东科技大学;2010年
6 陈楠楠;互动音乐桌[D];山东科技大学;2010年
7 朱耿峰;支持向量机在冲击地压预测模型中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
8 韩晓峰;高斯混合模型及在探测网络社区结构中的应用[D];山东科技大学;2010年
9 梁春辉;拟人灵巧手的设计及其工作空间研究[D];浙江理工大学;2010年
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【同被引文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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7 周杲;地质科学计算可视化软件系统研究[D];成都理工大学;2002年
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10 周翔波;面向人机工程的三维人体尺度模型[D];西安电子科技大学;2004年
【二级引证文献】
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1 张建伟;王永康;南立军;;基于Altia软件的车辆电子信息系统显示界面的仿真[J];车辆与动力技术;2009年03期
2 邱义芬;陈拥华;袁修干;;基于人体模型的舱外航天服热系统分析与计算[J];北京航空航天大学学报;2006年02期
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10 李倩;吉晓民;高峰;;上肢可达工作空间的重建[J];中国机械工程;2012年21期
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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中国期刊全文数据库 前10条
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10 宋顺林,詹永照,薛安荣,伏劲松;三维计算机动画中人体建模方法的研究[J];软件学报;1995年05期
中国重要会议论文全文数据库 前8条
1 龙升照;;人-机-环境系统工程理论及其在生产力发展中的意义[A];第一届全国人—机—环境系统工程学术会议论文集[C];1993年
2 谢维信;秦桉;;人-机界面及图形集合的评价[A];第一届全国人—机—环境系统工程学术会议论文集[C];1993年
3 陈琪;余雄南;;基于知识的人-机界面概述[A];第一届全国人—机—环境系统工程学术会议论文集[C];1993年
4 王生;高弘;;工作座椅的分析评价研究[A];第三届全国人—机—环境系统工程学术会议论文集[C];1997年
5 袁国安;郝强;王小念;刘军;朱宏伟;;防空雷达人-机界面设计规则及评估方法的研究[A];第三届全国人—机—环境系统工程学术会议论文集[C];1997年
6 王近中;唐志文;梁振福;陈国根;王有谦;罗修裕;王云景;薛建华;;舰艇舱室环境因素对人体影响的研究(二)——舰船装备的人体测量及作业域布局[A];第三届全国人—机—环境系统工程学术会议论文集[C];1997年
7 魏斌;袁修干;沈翔;;人-机系统计算机仿真研究的现状及展望[A];第三届全国人—机—环境系统工程学术会议论文集[C];1997年
8 林建;周一鸣;毛恩荣;;面向对象技术在人机工程学研究中的应用[A];第三届全国人—机—环境系统工程学术会议论文集[C];1997年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 袁文桥;虚拟圆锥螺纹量规刚性模型及其可视化的研究[D];中国农业大学;2000年
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3 林建,毛恩荣,周一鸣;机械系统人机界面匹配优度的研究[J];人类工效学;1997年03期
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7 栗承斌;天线罩数控专用磨床关键控制技术的研究[D];大连理工大学;2006年
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10 张琪;塑料薄膜表面处理电源的PS-PWM控制及其人机界面[D];浙江大学;2006年
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