[發(fā)明專利]操縱裝置操縱力舒適性等級(jí)劃分方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110184077.5
• 申請(qǐng)日: 2011-07-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102393875A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉明周;扈靜;蔣增強(qiáng);沈維蕾;葛茂根;張彥如;張銘鑫;周維維
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 何梅生

1.一種操縱裝置操縱力舒適性等級(jí)劃分方法，其特征在于利用力傳感器實(shí)時(shí)同步采集操縱力信息并進(jìn)行相應(yīng)處理，通過(guò)建立操縱力與勞動(dòng)強(qiáng)度和操縱者心理感知強(qiáng)度的映射關(guān)系，對(duì)操縱力舒適性進(jìn)行矢量描述，并進(jìn)行模糊聚類分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)操縱力舒適性等級(jí)的有效劃分；

(1)所述利用力傳感器實(shí)時(shí)同步采集操縱力信息并進(jìn)行相應(yīng)處理是：由設(shè)定數(shù)量的試驗(yàn)人員，針對(duì)同一個(gè)被操縱機(jī)構(gòu)進(jìn)行實(shí)際操縱，由設(shè)置在所述被操縱機(jī)構(gòu)上的力學(xué)傳感器實(shí)時(shí)采集各試驗(yàn)人員在操縱過(guò)程中有關(guān)操縱力大小的原始信號(hào)；對(duì)于所述原始信號(hào)進(jìn)行初始化選取，所述初始化選取是為操縱力設(shè)定一個(gè)提取下限值，對(duì)于大于所述提取下限值的操縱力的原始信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波，得到一組操縱力數(shù)據(jù)信息；

(2)所述對(duì)操縱力舒適性進(jìn)行矢量描述是：分別選取勞動(dòng)強(qiáng)度和感知強(qiáng)度作為反映人體舒適性的指標(biāo)，建立操縱力與勞動(dòng)強(qiáng)度和感知強(qiáng)度的映射關(guān)系；針對(duì)所述映射關(guān)系利用基于歐氏距離的相異度函數(shù)表達(dá)方法，進(jìn)行操縱力舒適性的矢量描述；

所述操縱力與勞動(dòng)強(qiáng)度和感知強(qiáng)度映射關(guān)系的建立按如下方式進(jìn)行：

a.操縱力與勞動(dòng)強(qiáng)度映射關(guān)系：

以相對(duì)代謝率RMR衡量勞動(dòng)強(qiáng)度，操縱力與勞動(dòng)強(qiáng)度的關(guān)系描述為：

RMR=M-RB=FS-RB---(1)]]>

式(1)中的M為能量代謝率，包括作業(yè)代謝率、基礎(chǔ)代謝率B和安靜代謝率R，其中，作業(yè)代謝率為操縱力F和操縱位移S的乘積；基礎(chǔ)代謝率B為人體處于基礎(chǔ)狀態(tài)下的單位時(shí)間和單位表面積的最基本能量消耗量；安靜代謝率R為人體為保持各部分的平衡以及某種姿勢(shì)在單位時(shí)間、單位表面積內(nèi)所消耗的能量；

b.操縱力與感知強(qiáng)度映射關(guān)系：根據(jù)史蒂文斯冪定律，感知強(qiáng)度和操縱力的關(guān)系描述為：

ψ＝k(φ-φ₀)ⁿ????(2)

式(2)中的ψ為感知強(qiáng)度，φ為操縱力，φ₀為操縱力的差別閾值，且φ≥φ₀，k為常數(shù)，n為隨操縱力變化、感知強(qiáng)度變化的比率；

將式(2)轉(zhuǎn)化為：log₁₀ψ＝nlog₁₀(φ-φ₀)+log₁₀k????(3)

由式(3)進(jìn)行線性回歸來(lái)確定感知變化率n和常數(shù)k；

所述利用基于歐氏距離的相異度函數(shù)表達(dá)方法進(jìn)行操縱力舒適性的矢量描述的方法為：

將所述步驟(1)中得到的一組操縱力數(shù)據(jù)信息隨機(jī)隨機(jī)劃分為初始樣本和分析樣本，所述初始樣本小于待分析樣本；分別逐一計(jì)算初始樣本和待分析樣本中操縱力所對(duì)應(yīng)的勞動(dòng)強(qiáng)度和感知強(qiáng)度，計(jì)算待分析樣本和初始樣本之間勞動(dòng)強(qiáng)度的歐氏距離D₁(i)，以及待分析樣本和初始樣本之間感應(yīng)強(qiáng)度的歐氏距離D₂(i)；

針對(duì)所述的歐氏距離D₁(i)和歐氏距離D₂(i)，利用相異度函數(shù)得到操縱力舒適性矢量描述點(diǎn)集：(D₁(1)，D₂(1)，D₁(2)，D₂(2)，L，D₁(m)，D₂(m))；

(3)所述基于聚類分析的操縱力舒適性等級(jí)劃分是：以操縱力舒適性矢量點(diǎn)集作為C-均值聚類分析的樣本集，通過(guò)模糊C-均值聚類分析FCM，設(shè)定聚類數(shù)為N，迭代計(jì)算出最優(yōu)模糊聚類矩陣和最優(yōu)模糊聚類中心矩陣，形成以勞動(dòng)強(qiáng)度和感知強(qiáng)度為縱橫坐標(biāo)，具有N個(gè)區(qū)域的二維散點(diǎn)圖；不同的區(qū)域?qū)?yīng)不同的操縱力舒適性等級(jí)，根據(jù)勞動(dòng)強(qiáng)度與感知強(qiáng)度比值越小操縱力舒適性越大，同時(shí)借鑒已標(biāo)準(zhǔn)化的振動(dòng)舒適性等級(jí)劃分準(zhǔn)則，確定各區(qū)域所對(duì)應(yīng)的操縱力舒適性等級(jí)。