本文關(guān)鍵詞：非接觸式人體關(guān)節(jié)靜態(tài)力學(xué)預(yù)測(cè)與分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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【摘要】：肌肉骨骼疾病是制造工業(yè)中最常見的一種職業(yè)病,其產(chǎn)生的主要原因是生物力學(xué)上認(rèn)為肌肉和骨骼的受力超過其力學(xué)耐受性而引起的組織損傷。為了預(yù)防肌肉骨骼疾病,需要建立一套人因工程的評(píng)價(jià)系統(tǒng)。本文的目的是結(jié)合PSA標(biāo)致雪鐵龍集團(tuán)的實(shí)際工業(yè)需求,開發(fā)一套非接觸式人體關(guān)節(jié)靜態(tài)力學(xué)分析系統(tǒng)(Bio SAFE軟件),通過處理工作工位的圖片進(jìn)行建模,分析人體的生物力學(xué)信息。本文的研究?jī)?nèi)容包括人體生物力學(xué)建模分析,Bio SAFE軟件設(shè)計(jì),仿真建模及實(shí)驗(yàn)測(cè)試。本文首先根據(jù)人體解剖學(xué)建立了人體體段肌肉骨骼模型,對(duì)模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)力學(xué)和靜態(tài)力學(xué)分析。然后據(jù)此模型在MATLAB開發(fā)平臺(tái)上設(shè)計(jì)了一套可視化的人體關(guān)節(jié)靜態(tài)力學(xué)評(píng)估軟件Bio SAFE。之后,本文仿真人體三維模型進(jìn)行生物力學(xué)分析,與Bio SAFE軟件結(jié)果對(duì)比分析誤差,確定了如何減小Bio SAFE軟件誤差的方法。本文的最后搭建了光學(xué)運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)Vicon和表面肌電信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)Captiv,從力學(xué)和生理學(xué)上獲得關(guān)節(jié)及肌肉力學(xué)信息,將之與Bio SAFE軟件結(jié)果對(duì)比,實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明,Bio SAFE可以較好地預(yù)測(cè)估計(jì)人體的關(guān)節(jié)力矩和肌肉力。最后我們成功地將Bio SAFE軟件交付PSA標(biāo)致雪鐵龍集團(tuán)人因工程部門使用。
【關(guān)鍵詞】：肌肉骨骼模型 靜力學(xué)預(yù)測(cè) Bio SAFE軟件 人因工程 生物力學(xué)
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：R318.01;TP311.52
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-13
• 第一章 緒論13-26
• 1.1 課題來源13
• 1.2 研究背景13-19
• 1.2.1 人因工程學(xué)13-15
• 1.2.2 肌肉骨骼疾病15-17
• 1.2.3 PSA標(biāo)致雪鐵龍集團(tuán)的實(shí)際工程問題17-19
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀19-24
• 1.3.1 人工觀測(cè)法19-21
• 1.3.2 人體測(cè)量建模法21-22
• 1.3.3 表面肌電信號(hào)分析法22-24
• 1.4 研究目的24
• 1.5 章節(jié)安排24-26
• 第二章 人體生物力學(xué)分析26-38
• 2.1 人體解剖學(xué)26-28
• 2.1.1 人體解剖學(xué)基準(zhǔn)26-27
• 2.1.2 人體肌肉骨骼解剖學(xué)27-28
• 2.2 人體生物力學(xué)建模與計(jì)算28-37
• 2.2.1 人體體段模型建立28-30
• 2.2.2 人體生物力學(xué)參數(shù)30-32
• 2.2.3 體段肌肉骨骼動(dòng)態(tài)力學(xué)分析32-34
• 2.2.4 體段肌肉骨骼靜態(tài)力學(xué)分析34-37
• 2.3 本章小結(jié)37-38
• 第三章 人體關(guān)節(jié)靜態(tài)力學(xué)軟件設(shè)計(jì)38-63
• 3.1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介38-42
• 3.1.1 企業(yè)用戶需求38-39
• 3.1.2 系統(tǒng)框架39-40
• 3.1.3 軟件總體介紹40-42
• 3.2 輸入系統(tǒng)設(shè)計(jì)42-46
• 3.2.1 關(guān)節(jié)點(diǎn)位置確定42-44
• 3.2.2 重物質(zhì)心位置確定44-45
• 3.2.3 重力方向確定及圖片比例尺確定45-46
• 3.3 分析系統(tǒng)原理46-55
• 3.3.1 關(guān)節(jié)角度分析46-49
• 3.3.2 體段質(zhì)心分析49-50
• 3.3.3 關(guān)節(jié)力矩分析50-52
• 3.3.4 肌肉力與關(guān)節(jié)力分析52-55
• 3.4 分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)55-62
• 3.4.1 關(guān)節(jié)角度分析模塊56-57
• 3.4.2 體段質(zhì)心分析模塊57-58
• 3.4.3 關(guān)節(jié)力矩分析模塊58-59
• 3.4.4 肌肉力與關(guān)節(jié)力分析模塊59-61
• 3.4.5 結(jié)果報(bào)告輸出模塊61-62
• 3.5 本章小結(jié)62-63
• 第四章 人體模型仿真分析與對(duì)比63-79
• 4.1 人體三維模型與二維模型對(duì)比仿真63-69
• 4.1.1 人體三維模型建立63-66
• 4.1.2 人體二維模型建立66-68
• 4.1.3 人體三維、二維模型生物力學(xué)分析68-69
• 4.2 仿真結(jié)果與分析69-74
• 4.2.1 人體姿態(tài)的影響69-72
• 4.2.2 相機(jī)成像的旋轉(zhuǎn)角度的影響72-74
• 4.2.3 結(jié)論分析74
• 4.3 基于雙目視覺的人體三維模型建立74-78
• 4.3.1 基于雙目視覺的三維模型重建技術(shù)原理74-76
• 4.3.2 三維模型重建技術(shù)的應(yīng)用76-78
• 4.4 本章小結(jié)78-79
• 第五章 對(duì)比實(shí)驗(yàn)與軟件應(yīng)用79-89
• 5.1 力學(xué)對(duì)照：光學(xué)運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)與Bio SAFE對(duì)比實(shí)驗(yàn)79-82
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)79-80
• 5.1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析80-82
• 5.2 生理學(xué)對(duì)照：表面肌電信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)與Bio SAFE對(duì)比實(shí)驗(yàn)82-86
• 5.2.1 表面肌電信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)原理82-83
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理83-85
• 5.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析85-86
• 5.3 軟件應(yīng)用及誤差分析86-88
• 5.3.1 軟件應(yīng)用86-88
• 5.3.2 系統(tǒng)誤差及原因88
• 5.4 本章小結(jié)88-89
• 第六章 結(jié)束語89-91
• 6.1 本文主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)89-90
• 6.2 后續(xù)工作90-91
• 參考文獻(xiàn)91-96
• 致謝96-97
• 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文97-99

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本文編號(hào)：856552