новости
анонс текущий номер архив
форум
о журнале
главный редактор представители авторы
распространение
ревю превью вью интервью
1-2004
журналы
форум издания акции
партнёры



Компьютерное моделирование в эргономическом проектировании
И.З. Раузеев

«Разработка различных эргономических подсистем автоматизированного проектирования сдерживается недостаточностью формализованных характеристик человека для создания его математической модели, которая, по словам Кудрявцева А.М., должна явиться основой САПР- эргономики».

Внедрение результатов эргономических исследований в современную проектную практику сопряжено с определенными трудностями, связанными с формой представления эргономических данных. Вид их зачастую очень далек от моделей, с которыми работает дизайнер. Традиционной формой работы дизайнера с «челоческим фактором» до последнего времени оставались геометрические эргономические модели. Такие модели в виде графических изображений человеческой фигуры или ее отдельных частей составляют основу для разработки художественно-конструкторской документации. Они несут в себе зачастую массу информации, для обработка и представления которой целесообразным становится применение современных средств компьютерной графики.

Существующие антропометрические методы проектирования различных систем «человек – машина - среда», «человек – рабочее место – среда», «человек – оборудование – среда» направлены на учет антропометрических признаков через схематическое изображение человека. В связи с этим, чем больше антропометрических признаков (статических и динамических) будет воплощено в эргономической модели человека, тем точнее она будет отображать физиологические особенности человека в проектах дизайнеров, а главное, в их конечных результатах - в форме проектируемых объектов.

Все эти «ручные» методы, базирующиеся на устаревших на сегодняшний день приемах инженерной графики, макетирования и т.д., уже не всегда способны решать поставленные задачи. В особенности если стоит вопрос решения сложных эргономических задач в условиях, стисненными временными рамками. Возможности же компьютерного моделирования, и прежде всего интерактивного, не ограничиваются процессом автоматизации проектирования - они безграничны и грандиозны.

Для решения эргономических задач в процессе дизайнирования на кафедре ДАС КазГАСУ была разработана трехмерная объемная эргономическая модель R1 (А.Цыбисов, А.Дмитриев, З.Галеев, рук. И.Раузеев). Она, на наш взгляд, открывает новые возможности, позволяя средствами компьютерной графики на первом этапе решения задачи пространственно-антропометрической совместимости (ПАС)человека (оператора) с элементами рабочего места (оборудования) в различных эргономических системах, включает в себя проектирование поверхностей по размещению тела оператора, поверхностей по размещению органов управления и средств отображения информации на основе моторных полей и полей зрения с установлением регулировочных параметров»), учитывать многообразие антропометрических признаков.

Шарнирная система предлагаемой эргономической модели позволяет использовать антропометрическую модель человека как в рабочей позе «стоя», так и «сидя».

Эргономическая модель R1 может использоваться в качестве инструмента моделирования сенсомоторных зон по размещению органов управления и систем отображения информации.

Моделирование оптимальных рабочих зон рук, ног и границ максимальной досягаемости осуществляется на основе динамических эргономических параметров с учетом прироста «в длине» руки при различных ее положениях. Формирование совместных рабочих зон для группы пользователей осуществляется в диалоговом режиме в зависимости от органов управления.

Для дальнейшего развития компьютерного метода эргономического моделирования систем «человек – машина - среда» необходима формализация эргономических характеристик, закладываемых в математическую модель человека - оператора. Ряд отдельных физиологических характеристик, можно воспроизвести на мониторе в более крупном масштабе для оперативного наблюдения за состоянием человека оператора, отдельных частей его тела или сегментов эргономической модели.

В современных условиях автоматизации и роботизации производства обеспечить вариантность исполнения каждого объекта окружающего нас повседневно можно лишь при условии развития САПР, но это на значит, что подобные системы должны будут при минимальном участии или вовсе без него выполнять максимум работы по проектированию. Творческий потенциал человека должен главенствовать в системе «человек-компьютер - среда», как бы не стал всемогущ последний. «Компьютер оперирует четырьмя измерениями (декартовы координаты плюс время), тогда как грубый материальный мир, по представлениям физики, требует для своего описания большего числа, при чем в каждом отдельном случае число это может быть различным. Человеческий мир - более тонкий, неуловимый, полный неопределенностей – может формироваться только человеком, хотя и при участии самых передовых технических средств».

Начало моделирования пространственных параметров, а именно зон досягаемости, было положено Р. Барнесом. Суть метода моделирования заключалась в представлении руки человека в виде жесткого стержня, шарнирно укрепленного в плечевом суставе. В предлагаемой модели выделяются две зоны: максимальная (полная длина руки с учетом кисти, предплечья и плеча) и оптимальная (длина кисти и предплечья).Учет строения скелетно-мышечного аппарата руки позволяет значительно улучшить модель Барнеса. Моделирование зон досягаемости – это частный случай общей задачи математического описания движений человека. Известны биомеханические модели человеческого тела Ханавана, Галленстейна, Хустона и Г. В. Коренева.

В биомеханических моделях человека само тело человека представляется в виде совокупности твердых тел,, соединенных при помощи удерживающих связей, на примере шарниров. В нашем случае тела это стержни, имитирующие звенья биокинематической цепи.

Движения человеческого тела в биологических науках принято измерять в прямоугольной системе координат, каждая плоскость которой получила традиционное название (сагитальная, фронтальная и горизонтальная). Условно выделяют три оси вращения в шарнирных суставах: поперечную, передне- заднюю и вертикальную оси. При необходимости измерения амплитуд движений в суставах определяются максимальные углы вращения звеньев относительно соответствующих осей.

Разработанная биомеханическая модель тела человека спосбствует эфективнму проектированию рабочего пространсва человека благодаря более полному учету его биомеханических особенностей и возможностей.

Яндекс.Метрика