基于中国乘员的汽车座椅乘坐姿态舒适性评价分级模型

为研究汽车座椅乘员姿态舒适性问题,针对影响乘员舒适性的矢状面姿态角度指标,文中提出了一种基于中国人群覆盖范围和博弈组合赋权的评价分级方法。首先,采用动作捕捉技术获取乘员各舒适姿态角度,得到角度覆盖的人群范围,从而计算各姿态角度指标得分;采用G1法和熵权法分别计算各指标的主客观权重,基于博弈组合赋权得到各指标的综合最优权重;最终,根据各指标得分及最优权重,按照加权平均方式得到汽车座椅整体姿态舒适性评分;制订5级分级标准获取汽车座椅乘坐姿态舒适性等级。通过被试乘坐汽车座椅的主观体验评分验证建立的分级模型的可行性,为国内智能座舱的座椅姿态调节模式优化设计提供指导和依据。

基于主观生理评价的叉车驾驶舒适性研究

文中通过制订叉车驾驶员工作生理舒适情况调查问卷,对不同吨位叉车驾驶舒适性进行评估。结合工作肌肉骨骼疾患主观评价工具与驾驶室舒适性评价问题,采用滚雪球抽样法进行样本搜集,并运用交叉分析等方法探讨不同吨位叉车驾驶室舒适性影响因素。样本中2.0~3.8 t驾驶室舒适性相对其他吨位最佳,且随着吨位的增加高风险身体部位的患病风险也在增加,4.0~10.0 t座椅可调范围与操作杆的位置适配程度及2.0~3.8 t刹车踏板需要进行改进,1.0~1.8 t和2.0~3.8 t操作杆应选前置,右肩不适与操作杆改进设计相关。该研究为叉车制造商和设计师提供指导,为提高叉车在各行工作场所的安全性和工作质量提供了见解,对叉车人机优化具有一定的工程应用价值。

用有限元法对旋转截骨术治疗股骨头坏死疗效的术前评估

股骨头坏死是常见的难治性疾病,旋转截骨术是保留股骨头手术治疗股骨头坏死的主要方法。用有限元法分析旋转截骨术手术前后人体骨骼力学特性,评估手术有效性和准确性,为提高手术疗效奠定基础。采集1例患者的髋关节CT图像,通过3D模型提取和优化,建立术前术后有限元模型,得到术前术后的应力变化情况。股骨应力分布情况表明:术后应力最大处从股骨头坏死处重新转移回股骨干,手术前后坏死区下方等效应力最大值分别为27.04,10.97 MPa,减小明显,为后续保守治疗提供了有利条件。

数字文化产业高质量发展背景下虚拟仿真沉浸式情景设计研究

随着数字文化产业的高质量发展,虚拟仿真沉浸式情景设计成为目前研究的热点。基于数字文化产业高质量发展背景,概述了数字文化产业的定义和特点以及数字文化产业高质量发展的重要性,分析了虚拟仿真沉浸式情景设计在数字文化产业中的应用及其对数字文化产业的影响。以虚拟博物馆和虚拟文化体验为例,分析了虚拟仿真沉浸式情景设计的效果。研究表明:虚拟仿真沉浸式情景设计具有丰富的表现形式和互动性,能够提供身临其境的体验,为数字文化产业带来新的发展机遇,但也存在挑战和问题,迫切需要关注技术创新、内容创作和用户参与等方面问题,以推动虚拟仿真沉浸式情景设计的进一步发展和应用。

人因工程学视角下的高校科研建筑公共空间设计策略研究

在工业5.0时代,科研教育向多学科交叉、产学研融合方向发展,高校科研建筑公共空间的重要性日益凸显。本研究根据人因工程学与建筑设计的关联,结合高校科研建筑公共空间的建设需要,建立人因要素系统框架,并以实现人、建筑、环境三者的最佳匹配为目标,提出人性化设计、高效智能空间营造、舒适和谐环境塑造的设计策略,以期为创设安全高效、健康舒适的高校科研建筑公共空间提供设计思路。

面向任务的载人深潜人机交互信息重要度评估

为更好地识别复杂任务环境下深海载人潜水器驾驶舱人机交互信息重要度差异,提出一种基于复杂网络的人机交互信息重要度评估方法。以悬停采样任务为研究对象,运用决策阶梯模型及任务-网络建模技术识别复杂任务相关人机交互信息元及逻辑关联,构建交互信息复杂网络模型。基于网络拓扑特征参数,从节点间逻辑影响关系的角度提出节点全局及局部影响效应评估指标,结合解释结构模型层级权重指标对交互信息节点重要度综合值进行计算,得出悬停采样任务人机交互信息重要度排序。将排序结果与其他4种算法进行对比,在证明计算有效的基础上,邀请潜航员结合实际任务流程对交互信息进行主观重要度评估。结果显示,研究所得重要度排序结果与潜航员主观排序结果呈强相关,且对重要交互信息元的识别结果与潜航员主观感知相符合,验证了所提方法识别复杂任务人机交互信息重要度差异的有效性。

油烟机工效学试验研究

为研究油烟机清洗操作及结构设计的工效性,招募36名有经验的被试,搭建油烟机清洗及烹饪操作测试场景,对顶吸油烟机日常清洗部位,基于4个评价指标(可视性、距离、姿势及费力)综合给出各部位的清洗操作分值,得到油烟机底端外围、集烟腔及油杯后区的清洗可达域级别(轻松可达、比较费力可达及费力可达)分布。采用三维运动捕捉系统记录被试烹饪时的头部、左右手和锅具前端的活动范围,基于人机活动域分析得到顶吸油烟机人机碰撞高风险区域,以及侧吸油烟机倾角范围。研究方法和结果对油烟机安装、结构和布局设计及改善评估均有一定的实际应用价值。

环境线索对独生子女小学生过街安全性的影响

目的为进一步探究影响儿童过街碰撞时间的影响因素。方法招募39名小学生研究不同实验情境下儿童过街行为。基于儿童过街碰撞时间分别研究是否为独生子女、来车所处车道位置、是否有行人陪同对儿童过街的影响。结果在无行人陪同的条件下,来车处于第一车道时,非独生子女组的过街碰撞时间显著长于独生子女组,来车处于第二车道时二者没有显著差异;在有行人陪同的条件下,来车处于第二车道时,非独生子女组的过街碰撞时间显著长于独生子女组,来车处于第一车道时,二者没有显著差异。结论(1)非独生子女在过街时比独生子女更加谨慎,过街技能更好。(2)与有行人陪同条件相比,无行人陪同时儿童过街更加谨慎。(3)当来车处于第一车道时,无行人陪同下非独生子女过街更加谨慎;当来车处于第二车道时,有行人陪同下非独生子过街更加谨慎。

认知科学与未来教育变革

中国认知科学的三个发展阶段是科学研究、学科建设和人才培养,而认知科学时代的人才培养要通过教育变革来实现,为此要重新认识和定义教育。未来教育应坚持知识和能力并重,更加重视心智和认知能力的培养。通过建立人类认知五层级与教育发展各阶段的对应关系,可以重新制定教育发展各阶段的教学计划和人才培养方案,提高学生和受教育者各个层级的心智和认知能力,这是教育的根本任务,也是未来教育的发展方向。在认知-教育的视域下,应围绕“6+1”的学科框架,聚焦综合认知能力的提升,深化高校育人模式改革,培养21世纪的“大师”和“杰出人才”。此即认知科学时代对 “钱学森之问”的回答。

垂向振动下坐姿人体局部频率敏感特性研究

为了研究振动频率对坐姿人体局部舒适性的影响,开展了人体最不适部位主观评价测试,依据主观评价结果构建了振动频率-人体部位舒适感的层次树,定量分析了定义于3.15~31.50 Hz范围内各个三分之一倍频程中心频率的振动激励对于局部不适感的贡献.随后进行了全身振动下人椅界面-人体局部传递率测试,关注传递率的频率峰值与局部不适感敏感频率的对应关系.在不同振动强度下拟合多个局部的振动不适感与全身不适感的数学关系,得到各局部不适感对全身不适感的贡献度.结果表明:全身振动下,坐姿人体“最不适”部位受振动频率影响显著,且这种频率敏感特性对振动强度不敏感.31.50 Hz以下振动造成的不适感主要集中在头部、胸部和腹部,头部对10.00~25.00 Hz的振动具有更明显的不适感,胸部和腹部分别对3.15~5.00 Hz和5.00~8.00 Hz的振动更敏感.即使人体各部位敏感频率不同,但都与座椅至该部位的传递率峰值频率接近,这表明了人体局部主客观响应间的对应关系.进而可以通过层次分析法得到分别适用于头部、胸部和腹部的频率权重.输入人体的振动激励经该计权处理后可反映坐姿人体垂向振动下的局部舒适度水平,从而为舒适性设计提供指导.

考虑步兵头盔动作适应性的颈部生物力学分析及优化

针对步兵在佩戴头盔下不同头部动作的适应性问题,建立头部动态“头—颈—盔”肌骨模型,研究头部不同运动下颈部肌群和关节受力特性,获得不同运动下盔上装备位置对颈部肌肉的影响规律。采用多目标粒子群算法,以动态下颈部肌群最大激活度为优化目标,进行盔上装备位置优化,获得盔上装备较优位置。结果表明:与头部中立位相比,上仰30°时颈部最大肌肉激活度增加1551.21%,侧弯40°时增加885.42%,旋转40°时增加35.23%;上仰和旋转中T1C7椎间压力最大,与头部中立位相比,T1C7椎间压力在上仰30°时增加357.98%,旋转40°时增加10.71%;侧弯运动中C1C0和T1C7椎间剪切力最大,且大小相同、方向相反,侧弯40°时最大剪切力为104.71 N;多动作适应下盔上装备质心位置较优范围为(0.0017~0.0489 m,0.06~0.08 m,-0.08~0.08 m)。

氧气浓度对人体生理及认知能力的影响研究

目的 探究氧气浓度对人体生理及认知能力的影响.方法 通过对被试的生理指标监测和认知能力测试等方法,综合评估被试在21%和24%两种不同含氧量环境中的生理状态.结果 氧气浓度较高条件下血液循环有一定改善,SCL提高程度更大,脑电波中beta波更加明显.结论 较高的氧气浓度有助于改善人体血液循环,对精神压力的舒缓也有一定的作用,有助于人的注意力提升.

办公任务中软颈托对人体生物力学负荷及舒适度的影响

坐姿办公的普及提高了颈痛的发生率,非医疗建议下的颈部护具使用需求逐渐增加。为了评估软颈托在典型办公任务中的干预作用,探讨其日常使用价值,31名健康受试者分别在佩戴和不佩戴软颈托的情况下,完成规定的坐姿交互任务,记录运动学参数、表面肌电值及主观评价。结果显示:软颈托仅影响个别任务的头颈屈曲角和手腕水平最远运动距离,其余运动学参数无显著差异;不同任务中,竖脊肌、胸锁乳突肌、上斜方肌活动均有所下降;后颈部不适减少,但前颈部新增轻微不适。因此,软颈托不能矫正姿态,但能够降低颈部肌肉负荷和疲劳不适感,且不会对日常造成阻碍,虽然有组织界面压力风险,但仍适合作为日常辅助干预措施被使用。

基于人因学及Jack仿真的消防操作台设计

从人因学的角度出发,根据消防救援任务对车载单人消防机器人操作控制平台进行设计,并依托计算机辅助布局方法和双手作业分析,借助yaahp软件等进行操控器位置协助和布局,针对设计后的人机界面进行了Jack仿真分析,通过人因学多项反应时间实验及按键双手协调实验对设计效果进行分析评价,以减少长期作业带来的疲劳,有效提高作业人员操作的精准性。

自然美学启示下的家具设计可持续性探究

本文旨在探究自然美学在家具设计中的可持续性应用,结合人体工程学和文化传统,以实现家具设计的和谐发展。本文梳理了自然美学的概念和原则,明确了其在家具设计中的指导作用。随后,对可持续家具材料进行分类和特性分析,并探讨了自然美学对材料选择的影响,阐述了可持续材料在家具设计中的具体应用案例。论文提出了自然界形态启发、材料选择与人体适应性、文化背景与人体工程学等方面的优化策略。分析了不同文化背景下家具设计的特色,同时探讨了传统工艺与现代设计的融合策略,包括保留传统工艺、创新现代设计和跨文化融合创新等。本文为家具设计领域的可持续发展提供了实用性的指导和借鉴。

基于人机工程学的滑移装载机驾驶室视野优化设计

为了优化滑移装载机驾驶员的视野情况以及减少驾驶室视野盲区,根据GB/T 16937—2020提出的可视性视野要求,对驾驶室的前后视野进行优化设计。基于人机工程学相关理论与标准,在三维建模软件Rhino建立滑移装载机驾驶室数字模型,根据GB/T 16937—2020测量方法对驾驶员视野进行测量与计算;在人因分析软件Jack中建立滑移装载机驾驶室虚拟人机系统,仿真模拟驾驶员的视野情况以及后视镜的反射区域并得到相关分析数据,对两种测量方法的驾驶员视野数据进行对比分析,根据分析结果对滑移装载机驾驶室进行优化设计并进行人机视野校核。改进方案有效提升驾驶员的视野情况,满足国家标准规定的可视性要求。

基于人机工程的压雪车驾驶室舒适性研究

目的 压雪车是滑雪场运营的必需车辆,驾驶员通常要在夜间低温恶劣环境下连续作业,这对其驾驶室设计的人因安全性和驾驶舒适性提出了高要求.方法 本研究以人机工程学理论为基础,针对第一款国产室外大中型压雪车SG400 的驾驶室,从作业空间、驾驶员视野、人机界面的控制元件布置及其功能设计等方面开展了安全和舒适性分析与评估.结果 SG400 压雪车驾驶室作业空间和驾驶员视野设计合理,满足人因安全要求;人机界面的部分控制元件布置和功能设计有待改善,并提出了针对性的优化建议.结论 为国产压雪车的人因安全与舒适性设计、压雪车相关设计标准的制定提供理论依据.

基于EEG的警觉度客观检测与通道筛选技术研究

在航天领域,警觉度的降低会影响航天员的工效,还可能引发重大安全事故。针对航天领域的警觉度客观检测技术进行研究,设计了多轮次PVT和3⁃back任务结合的警觉度建模实验,并全程采集EEG信号和行为学数据,该实验范式成功诱导了37名志愿者警觉度下降,并伴随着大脑快波成分减少,慢波成分增加,复杂度降低等现象,在额叶、颞叶和枕叶区域变化明显。使用方差分析(ANOVA)结合支持向量机(SVM)对单个特征建模的方法筛选出了6个警觉度敏感特征,在此基础上使用SVM⁃RFECV方法筛选出了12个警觉度敏感导联,最后使用SVM进行警觉度客观检测模型的构建。结果显示:特征筛选前的平均分类正确率为83.10%,在导联筛选后为87.16%,提升了约4%。特征筛选和导联筛选工作有效地提高了模型的综合性能,同时简化了脑电采集流程,减少了后续数据处理的工作量和时间成本。

基于质量文化视角的消毒拉环产品构建及应用

通过对消毒拉环产品设计方法进行研究,从质量文化的角度对消毒拉环进行设计。以质量文化为指导,分析了消毒拉环的用户需求,明确了消毒拉环的设计方向。通过对用户需求和产品特性进行分析,确定了消毒拉环的设计目标和设计原则。基于质量文化视角,以用户为中心,以市场为导向,提出了一种质量文化视角下的消毒拉环产品设计方法,为相关企业产品设计提供借鉴。

基于人因工程的涂胶车间的问题研究

在现代生产活动中,企业高度重视效率和质量,却往往忽视了员工的利益与安全。工人过度的疲劳作业,将会导致不可修复的肌肉骨骼损伤;而不合理的操作姿势同样会造成工人的损害,甚至会影响工作效率和质量。本文以涂胶车间为研究对象,开展人因设计及评价,提出了一系列改善改进方法,为人机工程学的实际应用提供了有效的参考。