[發明專利]一種虛擬場景下基于舒適性的可達性評價方法及系統

有效

• 申請號: 202110571313.2
• 申請日: 2021-05-25
• 公開（公告）號: CN113393091B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 周棟;仵宏鐸;周啟迪;郭子玥;梁宇寧;王妍;陳承璋
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q10/00;G06F30/10;G06F111/18;G06F111/04
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 杜陽陽

本發明公開了一種虛擬場景下基于舒適性的可達性評價方法及系統，方法包括：首先構建肢體運動學模型；根據肢體運動學模型確定基于舒適性的可達性評價體系；其次根據基于舒適性的可達性評價體系，對肢體運動學模型進行蒙特卡洛仿真，生成不同等級下的雙手可達包絡面；然后將數字樣機和虛擬人導入虛擬環境，構建虛擬維修場景；最后將不同等級下的雙手可達包絡面導入所述虛擬維修場景，生成可達性評分。本發明引入舒適性對于維修人員可達性評價，以實現基于舒適性對可達性進行評價，科學細化實體可達性評價結果，提高了可達性評價的精度和準確性。

技術領域

本發明涉及虛擬維修技術領域，特別是涉及一種虛擬場景下基于舒適性的可達性評價方法及系統。

背景技術

維修性是產品的固有屬性。對于大型復雜產品，維修性對產品效能發揮、運營成本以及使用安全都十分重要。可達性是維修性定性要求中最重要的設計指標，是維修性設計分析的第一要素。良好的可達性可使產品維修時方便、快捷、準確、有效，可大大節約人力、物理和時間成本，因此，在產品設計階段時，應該給予可達性設計充分的重視。

虛擬維修技術因其可仿真物理環境、可有效的獲取空間數據等優勢，為提高裝備的維修性設計水平、縮短裝備維修性設計時間、降低因維修決策不當等造成的生產中斷和費用損失，提供一個更加逼真的維修仿真環境。因此通過虛擬維修進行可達性設計與評價是目前維修性研究的一大趨勢。國內外許多科研院所、高等院校在維修性設計理論和分析方法上做了大量的研究工作，維修性設計理論取得了長足的進展，在實體可達性評價方面也提出了許多量化評價方法，并取得了較好的實踐效果。然而，目前基于虛擬維修技術的可達性評價工作仍然以定性評價為主，很多方法都需要首先設計并分析虛擬維修仿真過程，之后根據仿真過程對實體可達性進行量化評價。這些方法不僅要耗費大量精力去設計虛擬維修仿真過程，且維修仿真過程十分依賴設計人員水平，因此仿真并不一定符合真實維修情況，此外；評價過程中存在著大量的主觀行為，依賴專家經驗，無法給出客觀數據支撐評價結果。

虛擬維修中另一種主要的可達性評價方法是利用虛擬人實體可達包絡面判斷目標是否可達，例如法國達索公司研發的DELMIA軟件提供的可達性分析工具，該工具可構造出虛擬人手臂包絡球，評價人員通過觀察維修部位與手臂包絡球的相對位置關系得出維修可達性評價結果，然而這種方法只能給出兩種評價結果：可達和不可達。實際上，實體可達性指的是維修人員手臂接觸到維修對象的難易程度，在裝配維護過程中，操作的舒適性嚴重影響著維修效率和效果，即使維修目標實體可達，但維修操作迫使維修人員保持不舒適的維修姿態，則也屬于可達性設計缺陷，所以可達性和舒適性是兩個相互關聯的維修性評價因素。因此如何基于舒適性對可達性進行評價是目前亟需解決的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種虛擬場景下基于舒適性的可達性評價方法及系統，以實現基于舒適性對可達性進行評價，提高了可達性評價的精度和準確性。

為實現上述目的，本發明提供了一種虛擬場景下基于舒適性的可達性評價方法，所述方法包括：

構建肢體運動學模型；

根據肢體運動學模型確定基于舒適性的可達性評價體系；

根據基于舒適性的可達性評價體系，對肢體運動學模型進行蒙特卡洛仿真，生成不同等級下的雙手可達包絡面；

將數字樣機和虛擬人導入虛擬環境，構建虛擬維修場景；

將不同等級下的雙手可達包絡面導入所述虛擬維修場景，生成可達性評分。

可選地，所述構建肢體運動學模型，具體包括：

確定影響人體可達性的五個活動關節及十個自由度；所述活動關節包括：腰部、頸椎和脊椎連接處、肩部、肘部以及手腕；

根據每個自由度的活動角度和每個關節之間的肢體長度確定相鄰自由度間相對位置變化約束關系；