一種基于虛擬維修仿真過(guò)程的維修時(shí)間預(yù)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明是基于虛擬維修仿真過(guò)程的維修時(shí)間預(yù)計(jì)方法，它屬于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)輔助產(chǎn)品設(shè)計(jì)的【技術(shù)領(lǐng)域】。針對(duì)傳統(tǒng)維修時(shí)間預(yù)計(jì)方法的計(jì)算繁瑣、可視化程度很低及浪費(fèi)人力物力等不足，本方法統(tǒng)計(jì)維修動(dòng)作設(shè)計(jì)仿真規(guī)則，確定各維修動(dòng)作的補(bǔ)償時(shí)間，然后利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行維修過(guò)程的仿真，仿真后，統(tǒng)計(jì)仿真過(guò)程中維修動(dòng)作數(shù)量，利用補(bǔ)償時(shí)間預(yù)計(jì)維修時(shí)間。補(bǔ)償時(shí)間通過(guò)對(duì)比單個(gè)維修動(dòng)作實(shí)際與虛擬操作之間的差值或倍率進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償。本發(fā)明方法避免了傳統(tǒng)方法在計(jì)算過(guò)程中的繁瑣性和不確定性，利用產(chǎn)品樣機(jī)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期客觀、系統(tǒng)地對(duì)新產(chǎn)品的維修時(shí)間進(jìn)行預(yù)計(jì)，對(duì)產(chǎn)品的維修時(shí)間設(shè)計(jì)方案提供輔助支持。
【專利說(shuō)明】一種基于虛擬維修仿真過(guò)程的維修時(shí)間預(yù)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種基于虛擬維修仿真過(guò)程的維修時(shí)間預(yù)計(jì)方法，屬于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)輔助產(chǎn)品設(shè)計(jì)的【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]維修時(shí)間在產(chǎn)品的維修性定量設(shè)計(jì)中是一個(gè)非常重要的因素，其設(shè)計(jì)的好壞在一定程度上影響著產(chǎn)品維修的便捷性及產(chǎn)品本身的可用性，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期對(duì)維修時(shí)間進(jìn)行預(yù)計(jì)對(duì)于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的開(kāi)展有著輔助作用。傳統(tǒng)的維修時(shí)間預(yù)計(jì)方法的核心為時(shí)間累積，其過(guò)程借鑒于過(guò)往產(chǎn)品或相似產(chǎn)品，通過(guò)分配和預(yù)計(jì)兩個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)維修時(shí)間的預(yù)計(jì)，整個(gè)過(guò)程較依賴于復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算，其可視化程度很低，較難反應(yīng)出新研制產(chǎn)品在維修時(shí)間設(shè)計(jì)方面的復(fù)雜性和不確定性，而利用物理樣機(jī)開(kāi)展維修時(shí)間預(yù)計(jì)不僅在時(shí)間上有很大的滯后性，而且又會(huì)浪費(fèi)大量的人力和物力資源，對(duì)于產(chǎn)品的改進(jìn)所起到的效果由于其滯后性會(huì)大打折扣。另外一類基于時(shí)間測(cè)量的維修時(shí)間預(yù)計(jì)方法在人機(jī)功效方面應(yīng)用較為廣泛，對(duì)于流水線作業(yè)的操作較為適用，而對(duì)于相對(duì)復(fù)雜及有一定邏輯性的維修操作適用性較差。
[0003]虛擬維修仿真是虛擬維修人員在虛擬維修環(huán)境下以虛擬樣機(jī)為維修對(duì)象進(jìn)行維修過(guò)程的實(shí)現(xiàn)，該過(guò)程在產(chǎn)品實(shí)物樣機(jī)生產(chǎn)之前，充分利用虛擬樣機(jī)在虛擬環(huán)境下通過(guò)虛擬人員的操作將產(chǎn)品全部或部分維修過(guò)程真實(shí)的反應(yīng)，包括維修操作實(shí)現(xiàn)、維修工具保障使用、維修人員協(xié)調(diào)等，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期開(kāi)展進(jìn)行維修性設(shè)計(jì)分析、維修過(guò)程核查以及維修操作培訓(xùn)。虛擬維修仿真在現(xiàn)階段更多應(yīng)用于維修性的定性設(shè)計(jì)，如可視性、可達(dá)性等，對(duì)于在維修性定量因素設(shè)計(jì)中應(yīng)用相對(duì)較少。虛擬仿真過(guò)程能夠?qū)崿F(xiàn)單一產(chǎn)品以及整個(gè)系統(tǒng)的真實(shí)維修過(guò)程，這一真實(shí)過(guò)程能夠有效、真實(shí)、直觀地反應(yīng)維修過(guò)程中的設(shè)計(jì)缺陷，所以虛擬維修仿真過(guò)程提供的真實(shí)維修過(guò)程及仿真數(shù)據(jù)，為維修時(shí)間的預(yù)計(jì)提供了一個(gè)有效的技術(shù)途徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了克服傳統(tǒng)的維修時(shí)間預(yù)計(jì)方法中運(yùn)算復(fù)雜及可視化程度低的缺點(diǎn)，通過(guò)分析維修過(guò)程中維修人員的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)過(guò)程及種類，研究維修動(dòng)作在真實(shí)環(huán)境和虛擬環(huán)境中的本質(zhì)區(qū)別，給出合理的補(bǔ)償方案。本發(fā)明提供了一種基于虛擬維修仿真過(guò)程的維修時(shí)間預(yù)計(jì)方法，達(dá)到在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期客觀、系統(tǒng)地預(yù)計(jì)維修時(shí)間的目的。
[0005]本發(fā)明的基于虛擬維修仿真過(guò)程的維修時(shí)間預(yù)計(jì)方法，通過(guò)如下步驟實(shí)現(xiàn):
[0006]步驟一、確定維修過(guò)程中的人員的維修動(dòng)作，將維修動(dòng)作按照人體移動(dòng)和人員工具操作進(jìn)行分類；
[0007]步驟二、選定虛擬維修仿真平臺(tái)并確定維修動(dòng)作的維修仿真規(guī)則；
[0008]步驟三、確定維修動(dòng)作的基本補(bǔ)償量或補(bǔ)償倍率，得到維修動(dòng)作的補(bǔ)償時(shí)間；
[0009]獲取維修動(dòng)作的實(shí)際操作平均時(shí)間或?qū)嶋H平均旋合圈數(shù)，以及在虛擬環(huán)境中基于維修仿真規(guī)則的仿真虛擬時(shí)間，對(duì)比同一維修動(dòng)作的實(shí)際操作和虛擬操作的時(shí)間差，確定維修動(dòng)作的基本補(bǔ)償量或補(bǔ)償倍率，最后得到維修動(dòng)作的補(bǔ)償時(shí)間。
[0010]步驟四、利用虛擬環(huán)境中的人體動(dòng)作實(shí)現(xiàn)工具，依據(jù)步驟二中的維修仿真規(guī)則，根據(jù)實(shí)際的維修規(guī)程，完成虛擬環(huán)境中的維修過(guò)程仿真；
[0011]步驟五、分析步驟四完成的維修仿真過(guò)程，借助于維修過(guò)程分析工具，確定維修仿真過(guò)程中各種維修動(dòng)作的數(shù)量；
[0012]步驟六、根據(jù)步驟三確定的各種維修動(dòng)作的補(bǔ)償時(shí)間，對(duì)步驟五獲取的全部維修動(dòng)作進(jìn)行補(bǔ)償，并對(duì)整個(gè)維修仿真過(guò)程的實(shí)際維修時(shí)間進(jìn)行預(yù)計(jì)。
[0013]所述的步驟一中將維修動(dòng)作分為行走、姿態(tài)調(diào)整和手部操作三類；其中，行走類包含虛擬維修環(huán)境中的全部行走動(dòng)作；姿態(tài)調(diào)整類包含腿部調(diào)整、軀干調(diào)整、拾取、放置和碰撞幾種維修動(dòng)作；手部操作類包含插頭類、螺絲刀和扳手類維修動(dòng)作。
[0014]所述的步驟二中選取虛擬維修仿真平臺(tái)DELMIA。所述的維修仿真規(guī)則設(shè)置為:為行走設(shè)置人走路的實(shí)際平均速度及平均步長(zhǎng)；為腿部調(diào)整、軀干調(diào)整、拾取和放置分別設(shè)置由兩個(gè)以上的動(dòng)作幀連接來(lái)實(shí)現(xiàn)；為碰撞根據(jù)空間大小及手部操作的實(shí)際情況設(shè)置；對(duì)插頭類操作、螺絲刀操作和扳手操作的旋轉(zhuǎn)操作進(jìn)行簡(jiǎn)化，分別設(shè)置由一次以上的相同旋轉(zhuǎn)操作完成。
[0015]所述的步驟三中各種維修動(dòng)作的補(bǔ)償時(shí)間為:
[0016]根據(jù)實(shí)際時(shí)間來(lái)設(shè)置行走的仿真時(shí)間，對(duì)行走的補(bǔ)償時(shí)間為0 ;
[0017]碰撞的仿真虛擬時(shí)間為0，根據(jù)實(shí)際時(shí)間設(shè)置碰撞的補(bǔ)償時(shí)間；
[0018]對(duì)于有設(shè)備障礙的腿部調(diào)整，軀干調(diào)整，拾取和放置中的每種維修動(dòng)作，每?jī)蓚€(gè)動(dòng)作幀之間的轉(zhuǎn)換就是一次仿真調(diào)整，獲取維修動(dòng)作的實(shí)際操作平均時(shí)間和仿真虛擬時(shí)間，則維修動(dòng)作的基本補(bǔ)償量=(實(shí)際操作平均時(shí)間-仿真虛擬時(shí)間)/仿真調(diào)整次數(shù)，維修動(dòng)作的補(bǔ)償時(shí)間=基本補(bǔ)償量X仿真虛擬時(shí)間；
[0019]對(duì)于插頭類操作、螺絲刀操作和扳手操作中的每種維修動(dòng)作，獲取實(shí)際平均旋合圈數(shù)和虛擬旋合圈數(shù)，補(bǔ)償倍率=實(shí)際平均旋合圈數(shù)/虛擬旋合圈數(shù)，補(bǔ)償時(shí)間=仿真虛擬時(shí)間X補(bǔ)償倍率。
[0020]與現(xiàn)有方法相比，本發(fā)明基于虛擬維修仿真過(guò)程的維修時(shí)間預(yù)計(jì)方法具有如下的優(yōu)點(diǎn):
[0021]a)本發(fā)明所采用的虛擬平臺(tái)DELMIA為工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的通用軟件，對(duì)虛擬樣機(jī)的數(shù)據(jù)格式有較強(qiáng)的通用性；
[0022]b)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期的虛擬樣機(jī)階段開(kāi)展維修對(duì)象的維修時(shí)間預(yù)計(jì)，擺脫了傳統(tǒng)方法的滯后性，可能客觀、系統(tǒng)地對(duì)新產(chǎn)品的維修時(shí)間進(jìn)行預(yù)計(jì)，對(duì)產(chǎn)品的維修時(shí)間設(shè)計(jì)方案提供輔助支持，有效地支持產(chǎn)品的維修性定量設(shè)計(jì)；
[0023]c)避免了性傳統(tǒng)方法的固有的、復(fù)雜的計(jì)算方式，充分利用虛擬仿真過(guò)程提供的過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行維修時(shí)間預(yù)計(jì)；本發(fā)明方法中對(duì)于維修時(shí)間預(yù)計(jì)的思路對(duì)于在其他虛擬仿真平臺(tái)進(jìn)行維修時(shí)間預(yù)計(jì)提供了參考。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本發(fā)明的基于虛擬維修仿真過(guò)程的維修時(shí)間預(yù)計(jì)方法的原理示意圖；
[0025]圖2為常見(jiàn)維修動(dòng)作劃分示意圖；[0026]圖3為單一維修動(dòng)作實(shí)際操作與虛擬操作的對(duì)比示意圖；
[0027]圖4為本發(fā)明實(shí)施例在DELMIA平臺(tái)下的維修仿真過(guò)程示意圖；
[0028]圖5為本發(fā)明實(shí)施例在仿真生成后基于Gant圖的維修動(dòng)作數(shù)量統(tǒng)計(jì)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0030]本發(fā)明在虛擬環(huán)境實(shí)現(xiàn)維修過(guò)程的仿真之后，通過(guò)對(duì)比單個(gè)維修動(dòng)作實(shí)際操作與虛擬操作之間的差值或倍率對(duì)仿真時(shí)間進(jìn)行相應(yīng)的逐一補(bǔ)償，避免了傳統(tǒng)方法在計(jì)算過(guò)程中的繁瑣性和不確定性，從而充分利用產(chǎn)品樣機(jī)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期客觀、系統(tǒng)地對(duì)新產(chǎn)品的維修時(shí)間進(jìn)行預(yù)計(jì)，對(duì)產(chǎn)品的維修時(shí)間設(shè)計(jì)方案提供輔助支持。
[0031]結(jié)合圖1，下面對(duì)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的基于虛擬維修仿真過(guò)程的維修時(shí)間預(yù)計(jì)方法進(jìn)行說(shuō)明。
[0032]步驟一、確定維修過(guò)程中的人員的維修動(dòng)作，將維修動(dòng)作進(jìn)行分類。
[0033]維修過(guò)程可以分解為單一的維修動(dòng)作來(lái)進(jìn)行相關(guān)分析，由于維修對(duì)象的不同，維修過(guò)程多種多樣，但是這些維修過(guò)程包含的基本維修動(dòng)作基本一致，這些基本維修動(dòng)作是維修過(guò)程仿真生成與分析的基礎(chǔ)。
[0034]分析維修操作中的常用維修動(dòng)作，如行走、身體移動(dòng)、工具操作等。根據(jù)常見(jiàn)的維修過(guò)程的特點(diǎn)，人體行走、姿態(tài)調(diào)整和手部操作組成了維修過(guò)程的絕大部分，本發(fā)明方法選用這三大類人員動(dòng)作進(jìn)行分析，如圖2所示。三大類維修動(dòng)作中分別包含有具體的維修動(dòng)作，對(duì)三類動(dòng)作中的每個(gè)具體維修動(dòng)作分別以0-8進(jìn)行標(biāo)識(shí)，其詳細(xì)說(shuō)明如下。
[0035]行走類:
[0036]0)行走:虛擬維修環(huán)境中的全部行走動(dòng)作，包括向前行走、向后行走和側(cè)向行走。
[0037]姿態(tài)調(diào)整類:
[0038]1)腿部調(diào)整:維持上身姿態(tài)，維修人員從維修點(diǎn)到維修點(diǎn)的腿部移動(dòng)；
[0039]2)軀干調(diào)整:維修人員在維修點(diǎn)維持腿部姿態(tài)時(shí)的軀干調(diào)整；
[0040]3)拾取:確定腿部和軀干姿態(tài)，為了拾取操作對(duì)象時(shí)的上肢和手部姿態(tài)調(diào)整；
[0041]4)放置:確定腿部和軀干姿態(tài)，為了放置操作對(duì)象時(shí)的上肢和手部姿態(tài)調(diào)整；
[0042]5)碰撞:姿態(tài)調(diào)整過(guò)程中人體部位和周圍環(huán)境或?qū)ο蟀l(fā)生的碰撞。
[0043]手部操作類:
[0044]6)插頭類操作:手部操作的插拔類動(dòng)作，如電插頭、固定銷等；
[0045]7)螺絲刀操作:操作螺絲刀時(shí)的旋轉(zhuǎn)操作；
[0046]8)扳手操作:操作扳手時(shí)的手部和上肢移動(dòng)。
[0047]步驟二、選定虛擬維修仿真平臺(tái)并確定相應(yīng)的維修仿真實(shí)現(xiàn)規(guī)則。為增強(qiáng)本發(fā)明方法的普適性，選用航空、航天、船舶、兵器、汽車等行業(yè)常用的虛擬平臺(tái)DELMIA，其平臺(tái)數(shù)據(jù)可以來(lái)自于與之兼容的平臺(tái)如CATIA等，也可以來(lái)自于其他平臺(tái)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)如UG等。維修仿真實(shí)現(xiàn)規(guī)則的確定是保證維修過(guò)程客觀、真實(shí)反映以及后續(xù)時(shí)間預(yù)計(jì)的基礎(chǔ)，根據(jù)DELMIA環(huán)境下的人機(jī)動(dòng)作仿真工具特點(diǎn)，確定單個(gè)維修動(dòng)作的維修仿真規(guī)則。
[0048]本發(fā)明實(shí)施例選用虛擬平臺(tái)DELMIA，根據(jù)DELMIA環(huán)境下的人機(jī)動(dòng)作仿真工具特點(diǎn)，及維修動(dòng)作的特點(diǎn)來(lái)設(shè)定維修動(dòng)作的仿真規(guī)則。如圖2所示,維修動(dòng)作都是由動(dòng)作巾貞組合實(shí)現(xiàn)的，但根據(jù)具體維修動(dòng)作的特點(diǎn)，可對(duì)維修動(dòng)作進(jìn)行簡(jiǎn)化來(lái)實(shí)現(xiàn)仿真。為行走設(shè)置用來(lái)表示時(shí)間的參數(shù)；為腿部調(diào)整、軀干調(diào)整、拾取和放置分別設(shè)置由有限個(gè)數(shù)的動(dòng)作幀連接來(lái)實(shí)現(xiàn)；為碰撞根據(jù)空間大小及手部操作的實(shí)際情況設(shè)置；對(duì)插頭類操作、螺絲刀操作和扳手操作進(jìn)行簡(jiǎn)化，分別設(shè)置為由一次以上的相同旋轉(zhuǎn)操作完成。
[0049]本發(fā)明實(shí)施例中確定步驟一中的單個(gè)維修動(dòng)作維修仿真規(guī)則如下。
[0050]行走類:
[0051]0)行走:DELMIA中對(duì)行走仿真設(shè)置了人走路的實(shí)際平均速度及平均步長(zhǎng)，對(duì)行走動(dòng)作采用其缺省值。
[0052]姿態(tài)調(diào)整類:
[0053]1)腿部調(diào)整:腿部調(diào)整仿真是由動(dòng)作幀來(lái)實(shí)現(xiàn)，設(shè)置腿部調(diào)整由4個(gè)動(dòng)作幀連接來(lái)實(shí)現(xiàn)，分別為:固定支撐腿、抬起另外一只腿至維修點(diǎn)上方、放置移動(dòng)的腿至維修點(diǎn)、移動(dòng)支撐腿至維修點(diǎn)附近；每?jī)蓚€(gè)動(dòng)作幀之間的轉(zhuǎn)換就是一次調(diào)整，腿部調(diào)整具有3次調(diào)整；
[0054]2)軀干調(diào)整:軀干調(diào)整仿真是由動(dòng)作幀來(lái)實(shí)現(xiàn)，確定軀干調(diào)整由5個(gè)動(dòng)作幀連接來(lái)實(shí)現(xiàn)，分別為:固定雙腿、彎曲或旋轉(zhuǎn)軀干、調(diào)整上臂2次以保證過(guò)渡平滑、調(diào)整手部至維修點(diǎn)；軀干調(diào)整具有4次調(diào)整；
[0055]3)拾取:拾取動(dòng)作的仿真是由動(dòng)作幀來(lái)實(shí)現(xiàn)，確定拾取動(dòng)作由5個(gè)動(dòng)作幀來(lái)實(shí)現(xiàn)，也就是4次調(diào)整，前兩 次調(diào)整為上肢接近拾取物體，后兩次調(diào)整手掌和手指姿態(tài)來(lái)抓取物體；
[0056]4)放置:放置動(dòng)作的仿真是由動(dòng)作幀來(lái)實(shí)現(xiàn)，確定放置動(dòng)作由5個(gè)動(dòng)作幀來(lái)實(shí)現(xiàn)，也就是4次調(diào)整，同拾取動(dòng)作類似，前兩次調(diào)整為上肢接近拾放置地點(diǎn)，后兩次調(diào)整手掌和手指姿態(tài)來(lái)放置物體；
[0057]5)碰撞:由于非沉浸式虛擬環(huán)境中的人缺乏交互功能，不能感知周圍物體，所以在仿真過(guò)程中人體與周圍的碰撞應(yīng)該根據(jù)空間大小及手部操作真實(shí)地體現(xiàn)。
[0058]手部操作類:
[0059]6)插頭類操作:為減少仿真操作中的重復(fù)操作，對(duì)于插頭類操作中的旋轉(zhuǎn)操作進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化以提高仿真效果，設(shè)置仿真中的插頭旋轉(zhuǎn)操作為每次旋轉(zhuǎn)60度，共操作3次完成；
[0060]7)螺絲刀操作:同插頭類操作，螺絲刀操作在虛擬仿真中同樣采取簡(jiǎn)化處理，設(shè)置螺絲刀的仿真操作為每次旋轉(zhuǎn)90度,共操作3次完成；
[0061]8)扳手操作:同上述兩類操作，對(duì)于扳手操作同樣采取簡(jiǎn)化處理，設(shè)置扳手的仿真操作為每次旋轉(zhuǎn)60度，共3次完成。
[0062]步驟三、確定維修動(dòng)作的基本補(bǔ)償量或補(bǔ)償倍率。
[0063]如圖3所示，為實(shí)際維修動(dòng)作與仿真維修動(dòng)作的對(duì)比示意圖。
[0064]本發(fā)明實(shí)施例對(duì)應(yīng)步驟二中的維修仿真規(guī)則，給出各種維修動(dòng)作的補(bǔ)償規(guī)則，其中編號(hào)為i的時(shí)間補(bǔ)償用Conii表示，i=0, 1，…，8 ;具體各種維修動(dòng)作的補(bǔ)償時(shí)間如下:
[0065]行走類:
[0066]0)行走:DELMIA中對(duì)行走仿真考慮了人走路的實(shí)際平均速度及平均步長(zhǎng)，根據(jù)缺省值完成的行走仿真符合真實(shí)情況，虛擬人行走的時(shí)間即為真實(shí)時(shí)間，對(duì)行走動(dòng)作不進(jìn)行補(bǔ)償，即Como=0。[0067]姿態(tài)調(diào)整類:
[0068]1)腿部調(diào)整:當(dāng)周圍存在設(shè)備遮擋等因素時(shí)，對(duì)腿部姿態(tài)的每次調(diào)整根據(jù)實(shí)際調(diào)整時(shí)的平均時(shí)間給出基本補(bǔ)償量h，所以腿部調(diào)整仿真的時(shí)間補(bǔ)償C0miS3tl ;當(dāng)周圍不存在設(shè)備遮擋時(shí)，腿部調(diào)整不進(jìn)行補(bǔ)償。
[0069]2)軀干調(diào)整:對(duì)軀干姿態(tài)生成過(guò)程的每次調(diào)整，根據(jù)實(shí)際調(diào)整時(shí)的平均時(shí)間給出基本補(bǔ)償量t2，所以軀干調(diào)整仿真的時(shí)間補(bǔ)償Com2為4t2 ；
[0070]3)拾取:對(duì)拾取動(dòng)作生成過(guò)程的每次調(diào)整，根據(jù)實(shí)際調(diào)整時(shí)的平均時(shí)間給出基本補(bǔ)償量t3，所以拾取仿真的時(shí)間補(bǔ)償Com3為4t3 ；
[0071]4)放置:對(duì)放置動(dòng)作生成過(guò)程的每次調(diào)整，根據(jù)實(shí)際調(diào)整時(shí)的平均時(shí)間給出基本補(bǔ)償量t4，所以放置仿真的時(shí)間補(bǔ)償Com4為4t4 ；
[0072]5)碰撞:根據(jù)人員在實(shí)際操作時(shí)發(fā)生碰撞的時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，對(duì)虛擬仿真中出現(xiàn)的每次碰撞給出t5補(bǔ)償時(shí)間。碰撞的仿真虛擬時(shí)間為0，每次根據(jù)實(shí)際操作的平均時(shí)間t5，給出它的補(bǔ)償時(shí)間Com5為t5。
[0073]手部操作類:
[0074]6)插頭類操作:考慮仿真規(guī)則中對(duì)插頭類操作的簡(jiǎn)化處理，給出插頭類操作的基本補(bǔ)償倍率為^，相應(yīng)的補(bǔ)償時(shí)間Com6計(jì)算如下，其中ηι為實(shí)際操作時(shí)插頭旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，t6為插頭操作的仿真時(shí)間；
[0075]
【權(quán)利要求】
1.一種基于虛擬維修仿真過(guò)程的維修時(shí)間預(yù)計(jì)方法，其特征在于，包括如下步驟:步驟一、確定維修過(guò)程中的人員的維修動(dòng)作，將各種維修動(dòng)作按照人體移動(dòng)和人員工具操作進(jìn)行分類；步驟二、選定虛擬維修仿真平臺(tái)并確定各種維修動(dòng)作的維修仿真規(guī)則；步驟三、確定維修動(dòng)作的基本補(bǔ)償量或補(bǔ)償倍率，得出維修動(dòng)作的補(bǔ)償時(shí)間；步驟三中獲取維修動(dòng)作的實(shí)際操作平均時(shí)間或?qū)嶋H平均旋合圈數(shù)，以及在虛擬環(huán)境中基于維修仿真規(guī)則的仿真虛擬時(shí)間，對(duì)比同一維修動(dòng)作的實(shí)際操作和虛擬操作的時(shí)間差，確定維修動(dòng)作的補(bǔ)償量或補(bǔ)償倍率，得出維修動(dòng)作的補(bǔ)償時(shí)間；步驟四、利用虛擬環(huán)境中的人體動(dòng)作實(shí)現(xiàn)工具，依據(jù)步驟二中的維修仿真規(guī)則，根據(jù)實(shí)際的維修規(guī)程，完成虛擬環(huán)境中的維修過(guò)程仿真；步驟五、分析步驟四完成的維修仿真過(guò)程，獲取維修仿真過(guò)程中各種維修動(dòng)作的數(shù)量;步驟六、根據(jù)步驟三確定的維修動(dòng)作的補(bǔ)償時(shí)間，對(duì)步驟五獲取的全部維修動(dòng)作進(jìn)行補(bǔ)償，并對(duì)整個(gè)維修仿真過(guò)程的實(shí)際維修時(shí)間進(jìn)行預(yù)計(jì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于虛擬維修仿真過(guò)程的維修時(shí)間預(yù)計(jì)方法，其特征在于，所述的步驟一中，將動(dòng)作分為行走、姿態(tài)調(diào)整和手部操作三類，每類包括的維修動(dòng)作如下:行走類包含如下:行走:虛擬維修環(huán)境中的全部行走動(dòng)作，包括向前行走、向后行走和側(cè)向行走；姿態(tài)調(diào)整類包含如下:`腿部調(diào)整:維持上身姿態(tài)，維修人員從維修點(diǎn)到維修點(diǎn)的腿部移動(dòng)；軀干調(diào)整:維修人員在維修點(diǎn)維持腿部姿態(tài)時(shí)的軀干調(diào)整；拾取:確定腿部和軀干姿態(tài)，為了拾取操作對(duì)象時(shí)的上肢和手部姿態(tài)調(diào)整；放置:確定腿部和軀干姿態(tài)，為了放置操作對(duì)象時(shí)的上肢和手部姿態(tài)調(diào)整；碰撞:姿態(tài)調(diào)整過(guò)程中人體部位和周圍環(huán)境或?qū)ο蟀l(fā)生的碰撞；手部操作類包含如下:插頭類操作:手部操作的插拔類動(dòng)作；螺絲刀操作:操作螺絲刀時(shí)的旋轉(zhuǎn)操作；扳手操作:操作扳手時(shí)的手部和上肢移動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于虛擬維修仿真過(guò)程的維修時(shí)間預(yù)計(jì)方法，其特征在于，步驟二中所述的維修仿真規(guī)則具體設(shè)置為:為行走設(shè)置人走路的實(shí)際平均速度及平均步長(zhǎng)；為腿部調(diào)整、軀干調(diào)整、拾取和放置分別設(shè)置由兩個(gè)以上的動(dòng)作幀連接來(lái)實(shí)現(xiàn)；為碰撞根據(jù)空間大小及手部操作的實(shí)際情況設(shè)置；對(duì)插頭類操作、螺絲刀操作和扳手操作的旋轉(zhuǎn)操作進(jìn)行簡(jiǎn)化，分別設(shè)置由一次以上的相同旋轉(zhuǎn)操作完成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于虛擬維修仿真過(guò)程的維修時(shí)間預(yù)計(jì)方法，其特征在于，所述的腿部調(diào)整，設(shè)置由4個(gè)動(dòng)作幀連接來(lái)實(shí)現(xiàn)，分別為:固定支撐腿、抬起另外一只腿至維修點(diǎn)上方、放置移動(dòng)的腿至維修點(diǎn)、移動(dòng)支撐腿至維修點(diǎn)附近；所述的軀干調(diào)整，設(shè)置由5個(gè)動(dòng)作幀連接來(lái)實(shí)現(xiàn)，分別為:固定雙腿、彎曲或旋轉(zhuǎn)軀干、2次調(diào)整上臂、調(diào)整手部至維修點(diǎn)；所述的拾取，設(shè)置由5個(gè)動(dòng)作幀來(lái)連接實(shí)現(xiàn)；所述的放置，設(shè)置由5個(gè)動(dòng)作幀來(lái)連接實(shí)現(xiàn)；所述的插頭類操作，設(shè)置插頭旋轉(zhuǎn)操作為每次旋轉(zhuǎn)60度，共操作3次完成；所述的螺絲刀操作，設(shè)置螺絲刀的仿真操作為每次旋轉(zhuǎn)90度，共操作3次完成；所述的扳手操作，設(shè)置扳手的仿真操作為每次旋轉(zhuǎn)60度，共3次完成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于虛擬維修仿真過(guò)程的維修時(shí)間預(yù)計(jì)方法，其特征在于，所述的步驟三中維修動(dòng)作的補(bǔ)償時(shí)間為:根據(jù)實(shí)際時(shí)間來(lái)設(shè)置行走的仿真時(shí)間，對(duì)行走的補(bǔ)償時(shí)間為0 ;碰撞的仿真虛擬時(shí)間為0，根據(jù)實(shí)際時(shí)間設(shè)置碰撞的補(bǔ)償時(shí)間；對(duì)于有設(shè)備障礙的腿部調(diào)整，軀干調(diào)整，拾取和放置中的每種維修動(dòng)作，每?jī)蓚€(gè)動(dòng)作幀之間的轉(zhuǎn)換就是一次仿真調(diào)整，獲取維修動(dòng)作的實(shí)際操作平均時(shí)間和仿真虛擬時(shí)間，則維修動(dòng)作的基本補(bǔ)償量=(實(shí)際操作平均時(shí)間-仿真虛擬時(shí)間)/仿真調(diào)整次數(shù)，維修動(dòng)作的補(bǔ)償時(shí)間=基本補(bǔ)償量X仿真虛擬時(shí)間；對(duì)于插頭類操作、螺絲刀操作和扳手操作中的每種維修動(dòng)作，獲取實(shí)際平均旋合圈數(shù)和虛擬旋合圈數(shù)，補(bǔ)償 倍率=實(shí)際平均旋合圈數(shù)/虛擬旋合圈數(shù)，補(bǔ)償時(shí)間=仿真虛擬時(shí)間X補(bǔ)償倍率。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK103678821SQ201310726708
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月25日
【發(fā)明者】周棟, 呂川, 耿杰, 曹清遠(yuǎn), 郭志奇 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)