[發明專利]一種虛擬現實中RULA實時評價方法

有效

• 申請號: 202110600585.0
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113331825B
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 姚壽文;王瑀;栗麗輝;胡子然;孔若思;蘭澤令
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: A61B5/11
• 分類號: A61B5/11;A61B5/00
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 張雪

本發明提供了一種虛擬現實中RULA實時評價方法，包括，采集動作幀，基于所述動作幀，建立空間坐標系，基于所述空間坐標系，提取關節點坐標，基于所述關節點坐標，獲取各肢體向量；基于所述關節點坐標及空間坐標系中坐標軸，獲取主矢狀面和修正矢狀面；基于各肢體向量、主矢狀面及修正矢狀面，獲取各肢體主分值和各肢體修正分值；基于所述各肢體主分值及各肢體修正分值，得到各肢體總分值，基于所述各肢體總分值，通過RULA工作表獲取人體姿勢的RULA分值。本發明所提供的RULA評價方法做到了人機工效的快速、實時、準確評價。

技術領域

本發明涉及人工機效評價技術領域，特別涉及一種虛擬現實中RULA實時評價方法。

背景技術

人機工效設計對工業生產、產品質量、生產成本，和工人安全等具有重要意義，亟需在工業產品設計中考慮人因因素。傳統的人機工效評價方法是工程師們使用CAM軟件中的數字人模型(Digital Human Model,DHM)對裝配設計進行人機工效評價。然而，CAM軟件的工作效率較低、精確度較差，且缺乏實時性。工程師需要調整DHM的肢體，和視野等，制作大量的關鍵幀，十分復雜且繁瑣，缺乏真實感和沉浸性。因此，亟需改進基于DHM的人機工效評價方法，通過虛擬現實技術提高評價的快速性、實時性和精確性。

在DHM的人機工效評價方法中RULA快速上肢分析模型是目前常用的人機工效評價方法。在機械工業領域，評價人機工效主要是通過對圖片或視頻中的人體關節角度進行主觀觀察或估計實現，這需要邀請該領域專家花費大量時間對姿勢進行分析，無法做到RULA模型的人機工效的快速、實時、準確評價。

發明內容

為解決上述現有技術中所存在的現有RULA模型無法進行快速、實時、準確評價的問題，本發明提供一種虛擬現實中RULA實時評價方法，包括：

采集動作幀，基于所述動作幀，建立空間坐標系，基于所述空間坐標系，提取關節點坐標，基于所述關節點坐標，獲取各肢體向量；

基于所述關節點坐標及空間坐標系中坐標軸，獲取主矢狀面和修正矢狀面；

將所述各肢體向量投影到所述主矢狀面中，得到各肢體向量的主投影向量，根據所述主投影向量，獲取各肢體向量在主矢狀面上的各肢體主角度；基于所述各肢體主角度，獲取各肢體主分值；

將所述各肢體向量投影到所述修正矢狀面中，獲取各肢體向量的修正投影向量，根據所述修正投影向量，獲取肢體向量在修正矢狀面上的修正角度；基于所述修正角度，得到各肢體修正分值；

基于所述各肢體主分值及各肢體修正分值，得到各肢體總分值，基于所述各肢體總分值，通過RULA工作表獲取人體姿勢的RULA分值。

優選的，所述關節點坐標包括尾椎坐標、頸部坐標、頭部坐標、左肩坐標、右肩坐標、左肘坐標、右肘坐標、左手腕坐標、右手腕坐標、左手坐標、右手坐標、左髖坐標、右髖坐標和肩椎坐標。

優選的，所述各肢體向量包括軀干向量、頸部向量、右上臂向量、左上臂向量、右前臂向量、左前臂向量、右手腕向量和左手腕向量。

優選的，獲取所述主矢狀面的具體步驟包括：

基于肩椎坐標、左肩坐標、右肩坐標，獲取主矢狀面，其中，所述肩椎坐標位于主矢狀面上，從所述左肩坐標指向所述右肩坐標的向量為所述主矢狀面的法向量。

優選的，所述修正矢狀面包括第一修正矢狀面，第二修正矢狀面，第三修正矢狀面；

所述第一修正矢狀面，用于基于所述各肢體向量，計算軀干扭轉修正分值、頸部扭轉修正分值；

所述第二修正矢狀面，用于基于所述各肢體向量，計算軀干側彎修正分值；

所述第三修正矢狀面，用于基于所述各肢體向量，計算頸部側彎修正分值、上臂側彎修正分值、前臂側彎修正分值。