專利名稱：一種三維人體評價模板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于人體關(guān)節(jié)研究技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種三維人體評價模板。
背景技術(shù)：
人機界面是指人與機器之間相互作用的區(qū)域，人機界面因素中，元件的幾何位置在系統(tǒng)設(shè)計占有重要的基礎(chǔ)地位，不合適的幾何位置設(shè)計會使操作者處于靜力性持續(xù)緊張狀態(tài)，導致局部軟組織血供減少，肌肉組織缺血、無氧代謝增加，導致各種職業(yè)病的發(fā)生。現(xiàn)有的評價技術(shù)方案:根據(jù)國家和行業(yè)標準對產(chǎn)品尺寸的約定，觀察元件是否在標準允許的范圍內(nèi)來判定；采用計算機輔助設(shè)計，通過建立人機界面元件和人體的數(shù)字模型來判定?，F(xiàn)有技術(shù)方案采用建立實物評價模板的方法進行，將評價模板放置在待評價的人機環(huán)境內(nèi)，將評價模板的手腳位置擺至操作位置，從評價模板上直接觀察模板四肢關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角及其所在的區(qū)域，即可判定元件位置是否合理，現(xiàn)有技術(shù)方案摒棄了按照區(qū)域約束評價的方法，采用人體關(guān)節(jié)活動角來評價設(shè)計方案的舒適性，因為不管評價人體個體尺寸數(shù)據(jù)是否有差異，關(guān)節(jié)活動角舒適范圍是相等的，這種評價方法還可以減少因為人體尺寸不同帶來的評價差異問題，目前，現(xiàn)有的技術(shù)不能顯示不同人體特征操作者的差異性，同時，在所有的元件的幾何位置都符合國家標準的情況下，操作者也可能存在極不舒適的狀況，從而導致評價結(jié)論不準確；另外，需要首先建立評價界面建立三維虛擬模型，評價過程復雜，對評價人員要求高，不夠簡單直觀。

發(fā)明內(nèi)容
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本發(fā)明實施例的目的在于提供一種三維人體評價模板，旨在解決現(xiàn)有的技術(shù)不能顯示不同人體特征操作者的差異性、評價結(jié)論不準確、評價過程復雜，對評價人員要求高的問題。本發(fā)明實施例是這樣實現(xiàn)的，一種三維人體評價模板，所述三維人體評價模板包括:前后擺刻度盤、內(nèi)外擺刻度盤、扭轉(zhuǎn)運動刻度盤、腕關(guān)節(jié)內(nèi)外屈曲運動刻度盤、踝關(guān)節(jié)上下運動刻度盤、肘關(guān)節(jié)刻度盤、膝關(guān)節(jié)前后擺刻度盤；所述前后擺刻度盤和內(nèi)外擺刻度盤設(shè)置在肩關(guān)節(jié)正交套筒的上下伸展、左右擺動兩個方向和髖關(guān)節(jié)上下和左右擺動部位；所述扭轉(zhuǎn)運動刻度盤和腕關(guān)節(jié)內(nèi)外屈曲運動刻度盤設(shè)置在腕關(guān)節(jié)內(nèi)外屈曲運動和扭轉(zhuǎn)部位；所述扭轉(zhuǎn)運動刻度盤踝關(guān)節(jié)上下運動刻度盤設(shè)置在踝關(guān)節(jié)上下屈曲和扭轉(zhuǎn)部位；所述肘關(guān)節(jié)刻度盤設(shè)置在肘關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)軸部位，所述膝關(guān)節(jié)前后擺刻度盤設(shè)置在膝關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)軸部位。
進一步、所述三維人體評價模板在肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)設(shè)置角度測量裝置。肩關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)運動采用正交套筒實現(xiàn)；肘關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)運動采用轉(zhuǎn)軸實現(xiàn)；腕關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)運動采用轉(zhuǎn)軸實現(xiàn)；手、足的扭轉(zhuǎn)運動采用設(shè)置在肩關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)處的扭轉(zhuǎn)套筒實現(xiàn)。進一步、所述前后擺刻度盤、內(nèi)外擺刻度盤、扭轉(zhuǎn)運動刻度盤、腕關(guān)節(jié)內(nèi)外屈曲運動刻度盤、踝關(guān)節(jié)上下運動刻度盤、肘關(guān)節(jié)刻度盤、膝關(guān)節(jié)前后擺刻度盤上設(shè)有指針。進一步、所述三維人體評價模板按照人體工程學標準在刻度盤用紅、黃、綠三種色調(diào)區(qū)別非活動區(qū)域、可行活動區(qū)域和舒適活動區(qū)域。本發(fā)明的三維人體評價模板，通過在前后擺刻度盤和內(nèi)外擺刻度盤設(shè)置在肩關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)，扭轉(zhuǎn)運動刻度盤和腕關(guān)節(jié)內(nèi)外屈曲運動刻度盤設(shè)置在腕關(guān)節(jié)，扭轉(zhuǎn)運動刻度盤踝關(guān)節(jié)上下運動刻度盤設(shè)置在踝關(guān)節(jié)，肘關(guān)節(jié)刻度盤設(shè)置在肘關(guān)節(jié)，膝關(guān)節(jié)前后擺刻度盤設(shè)置在膝關(guān)節(jié)。本發(fā)明關(guān)節(jié)處設(shè)置角度測量裝置，通過指針聯(lián)動，讀出關(guān)節(jié)活動角度，按照人體工程學標準在刻度盤用紅、黃、綠三種色調(diào)區(qū)別非活動區(qū)域、可行活動區(qū)域和舒適活動區(qū)域，直觀鑒別操作舒適度，將位置評價與人體評價特性對接，簡單方便。


圖1是本發(fā)明實施例提供的肩關(guān)節(jié)模板正交套管的示意圖；圖2是本發(fā)明實施例提供的髖關(guān)節(jié)模板正交套管的示意
圖3是本發(fā)明實施例提供的腕關(guān)節(jié)模板扭轉(zhuǎn)的示意圖；圖4是本發(fā)明實施例提供的腕關(guān)節(jié)模板屈曲運動的示意圖；圖5是本發(fā)明實施例提供的踝關(guān)節(jié)模板扭轉(zhuǎn)運動的示意圖；圖6是本發(fā)明實施例提供的踝關(guān)節(jié)模板屈曲運動的示意圖；圖7是本發(fā)明實施例提供的肘關(guān)節(jié)模板的三維示意圖；圖8是本發(fā)明實施例提供的膝關(guān)節(jié)模板的三維示意圖。圖中:1、前后擺刻度盤；2、內(nèi)外擺刻度盤；3、扭轉(zhuǎn)運動刻度盤；4、腕關(guān)節(jié)內(nèi)外屈曲運動刻度盤；5、踝關(guān)節(jié)上下運動刻度盤；6、肘關(guān)節(jié)刻度盤；7、膝關(guān)節(jié)前后擺刻度盤。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。圖1示出了本發(fā)明提供的三維人體評價模板結(jié)構(gòu)。為了便于說明，僅僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分。本發(fā)明的三維人體評價模板，該三維人體評價模板包括:前后擺刻度盤、內(nèi)外擺刻度盤、扭轉(zhuǎn)運動刻度盤、腕關(guān)節(jié)內(nèi)外屈曲運動刻度盤、踝關(guān)節(jié)上下運動刻度盤、肘關(guān)節(jié)刻度盤、膝關(guān)節(jié)前后擺刻度盤；前后擺刻度盤和內(nèi)外擺刻度盤設(shè)置在肩關(guān)節(jié)正交套筒的上下伸展、左右擺動兩個方向和散關(guān)節(jié)上下和左右擺動部位；扭轉(zhuǎn)運動刻度盤和腕關(guān)節(jié)內(nèi)外屈曲運動刻度盤設(shè)置在腕關(guān)節(jié)內(nèi)外屈曲運動和扭轉(zhuǎn)部位；扭轉(zhuǎn)運動刻度盤踝關(guān)節(jié)上下運動刻度盤設(shè)置在踝關(guān)節(jié)上下屈曲和扭轉(zhuǎn)部位；肘關(guān)節(jié)刻度盤設(shè)置在肘關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)軸部位，膝關(guān)節(jié)前后擺刻度盤設(shè)置在膝關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)軸部位。作為本發(fā)明實施例的一優(yōu)化方案，三維人體評價模板在肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)設(shè)置角度測量裝置，通過指針聯(lián)動，讀出肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的活動角度。肩關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)運動采用正交套筒實現(xiàn)；肘關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)運動采用轉(zhuǎn)軸實現(xiàn)；腕關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)運動采用轉(zhuǎn)軸實現(xiàn)；手、足的扭轉(zhuǎn)運動采用設(shè)置在肩關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)處的扭轉(zhuǎn)套筒實現(xiàn)。作為本發(fā)明實施例的一優(yōu)化方案，三維人體評價模板按照人體工程學標準在刻度盤用紅、黃、綠三種色調(diào)區(qū)別非活動區(qū)域、可行活動區(qū)域和舒適活動區(qū)域。下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明的應(yīng)用原理作進一步描述。如圖1-圖8所示，本發(fā)明的三維人體評價模板，在肩關(guān)節(jié)正交套筒的上下伸展和左右擺動兩個方向分別布置了前后擺刻度盤I和內(nèi)外擺刻度盤2 ;髖關(guān)節(jié)上下和左右擺動部位也布置了前后擺刻度盤I和內(nèi)外擺刻度盤2 ;腕關(guān)節(jié)內(nèi)外屈曲運動和扭轉(zhuǎn)部位布置了扭轉(zhuǎn)運動刻度盤3和腕關(guān)節(jié)內(nèi)外屈曲運動刻度盤4 ;踝關(guān)節(jié)上下屈曲和扭轉(zhuǎn)部位布置了扭轉(zhuǎn)運動刻度盤3和踝關(guān)節(jié)上下運動刻度盤5 ;肘關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)軸部位布置了肘關(guān)節(jié)刻度盤6 ;膝關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)軸部位布置了膝關(guān)節(jié)前后擺刻度盤7。本發(fā)明的工作原理為:按照國家標準建立人體評價模板，研究人體四肢活動在模板上的表現(xiàn)，即把人操作元件時的動作在模板上表達為可評價的各種角度，根據(jù)人體解剖學和人機工程學確定人體四肢活動的舒適關(guān)節(jié)范圍。肩關(guān)節(jié)是人體內(nèi)比較靈活的關(guān)節(jié)，解剖學肩關(guān)節(jié)為萬向節(jié)結(jié)構(gòu)，但這種結(jié)構(gòu)不利于直接得到角度指數(shù)，人機工程學和GB15759-1995對于肩關(guān)節(jié)的活動是按照上下伸展、左右擺動兩個方向進行運動的，因此采用正交套筒來模擬這兩個方向的運動，髖關(guān)節(jié)是下肢運動的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，同樣可以實現(xiàn)上下和左右擺動，采用和肩關(guān)節(jié)類似的結(jié)構(gòu)來分解合成其運動；腕關(guān)節(jié)主要實現(xiàn)內(nèi)收外展屈曲運動，同時抓握可以扭轉(zhuǎn)，屈曲運動可以用轉(zhuǎn)軸進行運動角度的確定，扭轉(zhuǎn)運動實際是前臂和大臂的肌肉參與的合成運動，在評價模板中用扭轉(zhuǎn)套筒來表征其運動角度，位置定義在肩關(guān)節(jié)處，踝關(guān)節(jié)主要也可實施上下屈曲運動，用轉(zhuǎn)軸進行運動角度確定；肘關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)主要進行屈曲運動，用轉(zhuǎn)軸進行運動描述。本發(fā)明在各關(guān)節(jié)處設(shè)計角度測量裝置，通過指針聯(lián)動，可以直接讀出各關(guān)節(jié)活動角度，按照人體工程學標準在刻度盤用紅、黃、綠三種色調(diào)區(qū)別非活動區(qū)域、可行活動區(qū)域和舒適活動區(qū)域，可以直觀鑒別操作舒適度，將位置評價直接與人體評價特性對接，簡單方便。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的 任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種三維人體評價模板，其特征在于，所述三維人體評價模板包括:前后擺刻度盤、內(nèi)外擺刻度盤、扭轉(zhuǎn)運動刻度盤、腕關(guān)節(jié)內(nèi)外屈曲運動刻度盤、踝關(guān)節(jié)上下運動刻度盤、肘關(guān)節(jié)刻度盤、膝關(guān)節(jié)前后擺刻度盤； 所述前后擺刻度盤和內(nèi)外擺刻度盤設(shè)置在肩關(guān)節(jié)正交套筒的上下伸展、左右擺動兩個方向和關(guān)節(jié)上下和左右擺動部位； 所述扭轉(zhuǎn)運動刻度盤和腕關(guān)節(jié)內(nèi)外屈曲運動刻度盤設(shè)置在腕關(guān)節(jié)內(nèi)外屈曲運動和扭轉(zhuǎn)部位； 所述扭轉(zhuǎn)運動刻度盤踝關(guān)節(jié)上下運動刻度盤設(shè)置在踝關(guān)節(jié)上下屈曲和扭轉(zhuǎn)部位； 所述肘關(guān)節(jié)刻度盤設(shè)置在肘關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)軸部位，所述膝關(guān)節(jié)前后擺刻度盤設(shè)置在膝關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)軸部位。
2.如權(quán)利要求1所述的三維人體評價模板，其特征在于，所述三維人體評價模板在肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)設(shè)置角度測量裝置；肩關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)運動采用正交套筒實現(xiàn)；肘關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)運動采用轉(zhuǎn)軸實現(xiàn)；腕關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)運動采用轉(zhuǎn)軸實現(xiàn)；手、足的扭轉(zhuǎn)運動采用設(shè)置在肩關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)處的扭轉(zhuǎn)套筒實現(xiàn)。
3.如權(quán)利要求1所述的三維人體評價模板，其特征在于，所述前后擺刻度盤、內(nèi)外擺刻度盤、扭轉(zhuǎn)運動刻度盤、腕關(guān)節(jié)內(nèi)外屈曲運動刻度盤、踝關(guān)節(jié)上下運動刻度盤、肘關(guān)節(jié)刻度盤、膝關(guān)節(jié)前后擺刻度盤上設(shè)有指針。
4.如權(quán)利要求1所述的三維人體評價模板，其特征在于，所述三維人體評價模板按照人體工 程學標準在刻度盤用紅、黃、綠三種色調(diào)區(qū)別非活動區(qū)域、可行活動區(qū)域和舒適活動區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三維人體評價模板，包括前后擺刻度盤、內(nèi)外擺刻度盤、扭轉(zhuǎn)運動刻度盤、腕關(guān)節(jié)內(nèi)外屈曲運動刻度盤、踝關(guān)節(jié)上下運動刻度盤、肘關(guān)節(jié)刻度盤、膝關(guān)節(jié)前后擺刻度盤；前后擺刻度盤和內(nèi)外擺刻度盤設(shè)置在肩關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)，扭轉(zhuǎn)運動刻度盤和腕關(guān)節(jié)內(nèi)外屈曲運動刻度盤設(shè)置在腕關(guān)節(jié)，扭轉(zhuǎn)運動刻度盤踝關(guān)節(jié)上下運動刻度盤設(shè)置在踝關(guān)節(jié)，肘關(guān)節(jié)刻度盤設(shè)置在肘關(guān)節(jié)，膝關(guān)節(jié)前后擺刻度盤設(shè)置在膝關(guān)節(jié)。本發(fā)明在人體關(guān)節(jié)處設(shè)置角度測量裝置，通過指針聯(lián)動，讀出關(guān)節(jié)活動角度，按照人體工程學標準在刻度盤用紅、黃、綠三種色調(diào)區(qū)別非活動區(qū)域、可行活動區(qū)域和舒適活動區(qū)域，直觀鑒別操作舒適度，將位置評價與人體評價特性對接，簡單方便。
文檔編號G01B5/00GK103245266SQ20131018063
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月10日
發(fā)明者祁麗霞, 宋連公, 張艷君, 趙智勇 申請人:華北水利水電學院