CATIAV5人机工程分析方法在康复器设计中的应用研究

　　0 前言

　　人机工程学是研究系统中人与其他组成部分的交互关系的一门科学，并运用其理论、原理、数据和方法进行设计，以优化系统的工效和人的健康幸福之间的关系[1].康复器的设计与人体的各项生理参数及人机尺寸密切相关，利用 CATIAV5 的虚拟人体使人机工程在此领域的应用更加快捷和方便，使康复器设计科学化，并缩短了产品的研发周期.利用该软件进行计算机辅助设计，是以工程技术为平台，以人体数据库为核心，以图形系统和网络为支撑，把康复领域产品系统真正集成起来，使其设计、制造、检测、售后服务等工作一体化，达到集约化的目的.

　　1 CATIA V5 的人机工程功能

　　康复器中每部分的结构、尺寸、形状、材质、质量等因素都会影响到人使用时的操控性、灵活性、稳定性和舒适性等指标，而所有的设计依据都必须根据使用者的人体数据而定.为了在进行产品设计过程中能够很好的解决“人—机—环境”之间的问题，CATIA V5 最早提出了人机设计与分析解决方案.其模块是建立在人体测量数据库基础之上的，并对产品进行“人—机配合”测试.在 CATIAV5 中集成为 4 个模块：人体模型构造、人体测量编辑、人体行为分析、人体模型姿态分析[2].

　　1.1 标准人体模型的构造

　　CATIA V5 提供了数字化虚拟人体的建立和管理工具，在产品设计初期就能对产品进行人机工程学的交互分析.其提供的工具包括：人体模型生成、性别和身高百分比定义、人机工程学产品生成、人机工程学控制技术、动作生成及高级视觉仿真等.

　　CATIA V5 能够提供的人体数据库包括美国人、加拿大人、法国人、日本人、韩国人;可调用的模型包括全身、右前臂、左前臂;提供的参考点包括：眼睛参考点、默认参考点、左脚参考点、右脚参考点、最低脚参考点、胯部参考点.本文根据中国人体具体尺寸自行建立的人体模型为女性，以眼睛为参考点，人体数据采用第 50 百分位，具体数据见表1.

　　1.2 人体测量编辑

　　基于人体编辑功能，本文对人体各部位之间的距离进行了测量，并把通过各种先进测量工具测得的中国人体特定人群的数据添加到模型中，定义了符合中国人体尺寸的模型，来评价康复器与所建立的人体模型目标的吻合程度.在此模块中，本文通过改变人体模型的性别及人体测量变量，对不同性别的人体模型进行了测试.系统预置了立姿、侧平举、坐姿、跪姿 4 种姿势供选择.在此模块下，可以进行人体模型工作空间分析，本文主要应用于人在使用康复器时可达域的测试.

　　1.3 人体行为分析