計算機輔助人機軟件SAMMIE

李哲林博士/副教授TEL-mail:zhelinli@計算機輔助人機交互評估系統(tǒng)-SAMMIE

SystemforAidingManMachineInteractionEvaluation1.1應(yīng)用領(lǐng)域目錄SAMMIE簡介數(shù)據(jù)與對象分析功能案例介紹12341.2基本功能1.3操作界面2.1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2.2建模與導(dǎo)入3.1可達域分析4.1房車分析4.2車盲區(qū)分析3.2可視性分析2.3數(shù)字化人體3.3靜態(tài)力分析SAMMIE：SystemforAidingManMachineInteractionEvaluation，英國拉夫堡大學(xué)開發(fā)，主要用于設(shè)計和評估工作場所的設(shè)計。SAMMIECAD公司從1986年開始，就為世界上超過150家公司提供了人機咨詢服務(wù)，涉及300多個各行各業(yè)的項目。圖1

SAMMIE團隊成員圖2應(yīng)用領(lǐng)域1.1應(yīng)用領(lǐng)域圖8倉庫布局分析與仿真

作業(yè)空間分析

:各種場所中作業(yè)與空間分析，如車間布局和工位設(shè)計評估…

英國海軍控制中心設(shè)計與評估、英國空軍主干控制中心設(shè)計/英國核潛艇核反應(yīng)堆控制中心設(shè)計與評估…圖10英國海軍控制中心

1.1應(yīng)用領(lǐng)域圖9車間布局分析1.1應(yīng)用領(lǐng)域

汽車人機咨詢服務(wù):

SAMMIE為勞斯萊斯（RollsRoyce）汽車公司提供概念車方案評估；英國皇家軍事學(xué)院提供車輛座椅位置和姿勢的設(shè)計方案；設(shè)計了尺寸最小但可用性最高的車輛后視鏡…圖3SAMMIE參與設(shè)計的概念車

航空航天咨詢服務(wù):“臺風(fēng)”2000型戰(zhàn)斗機控制儀表盤的設(shè)計和評估，Canadian太空艙人機性能評估，EH101概念直升機內(nèi)倉人機性能評估和設(shè)計…圖4戰(zhàn)斗機機艙設(shè)計

圖5戰(zhàn)斗機控制面板設(shè)計

鐵路系統(tǒng)咨詢服務(wù):阿姆斯特丹軌道公交車設(shè)計、STIB布魯塞爾2000型軌道車輛車廂設(shè)計、香港機場大嶼山快線車廂設(shè)計、德國地鐵公司的乘客評估實驗、倫敦地鐵車廂設(shè)計……圖5座椅布局設(shè)計

圖6地鐵殘障人士設(shè)施設(shè)計大型車輛設(shè)計咨詢:公交車座椅布局的設(shè)計和評估，重型車輛視野性能評估…圖7車輛視野性能評估1.1應(yīng)用領(lǐng)域SAMMIE中完全控制人體模型的尺寸（人體測量學(xué)尺寸）和體型，可定制人體模型、在人體關(guān)節(jié)活動范圍內(nèi)移動人體的肢體和關(guān)節(jié)，模擬各種操作姿勢。·可達域：在工作場所中使用手或者腳可以觸碰到的范圍及物體?！ず线m性：用于評估近似人群對一定限制的工作空間的合適性?！すぷ髯藙荩焊鶕?jù)人體關(guān)節(jié)的角度模擬人體工作姿勢，并以此來評估人體工作姿勢的可行性、舒適性和身體關(guān)節(jié)受力等?！ひ曇埃焊鶕?jù)人體視野特性模擬人體模型的視野，通過參照頭部和頸部的運動，可以仿真人體實際操作過程中的視野，以此來對產(chǎn)品的視野性能進行評估。

1.2基本功能1.3操作界面鼠標(biāo)左鍵-旋轉(zhuǎn)，鼠標(biāo)中鍵-移動，鼠標(biāo)右鍵-縮放。

對象：標(biāo)準(zhǔn)對象（長方體、圓錐體、球體、棱柱等；

導(dǎo)入對象；

人體模型。所有對象都被賦予一個唯一能被系統(tǒng)識別的名稱標(biāo)識（不能用數(shù)字和中文）。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：樹狀，頂端是“workplace”，任何其他對象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為“workplace”的子對象。2.1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系統(tǒng)：GlobalAxisSystem、ObjectAxisSystem、LocalAxisSystem。GlobalAxisSystem：全局坐標(biāo)系，坐標(biāo)系有三個軸：X，Y和Z，點0，0，0在這三個軸相交點為中心點，其坐標(biāo)被稱為三維空間的中心。2.1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系系統(tǒng)：：GlobalAxisSystem、ObjectAxisSystem、LocalAxisSystem。ParentAxisSystem:父對象象坐標(biāo)標(biāo)系，其坐標(biāo)標(biāo)原點點為父父對象象在世世界坐坐標(biāo)系系的位位置點點。2.1數(shù)據(jù)結(jié)結(jié)構(gòu)3對象與與數(shù)據(jù)據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)坐標(biāo)系系統(tǒng)：：GlobalAxisSystem、ObjectAxisSystem、LocalAxisSystem。LocalAxisSystem，局部部坐標(biāo)標(biāo)系，，是以當(dāng)當(dāng)前對對象的的控制制點作作為坐坐標(biāo)原原點建建立的的坐標(biāo)標(biāo)系。。29十二二月202213建模：通過基本形形體組建成成復(fù)雜結(jié)構(gòu)構(gòu)2.2建模與導(dǎo)入入數(shù)據(jù)導(dǎo)入：：【File】->【【Import】->【W(wǎng)avefrontOBJ】】.在3DMax打開模型文文件，在使使用3DMax的導(dǎo)出命令令導(dǎo)出為OBJ文件，導(dǎo)出出時設(shè)置OBJ文件為三角形面片片格式。2.2建模與導(dǎo)入入Control：完成SAMMIE中模型的移移動、旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)、放大/縮小等模型型操作。2.2建模與導(dǎo)入入人體模型（DigitalHumanModel），簡稱DHM，是一個包括精確的人體測量值（人體的尺尺寸，如身身高、坐高高、手臂長長度等等））、體型（身體的形形狀）和關(guān)節(jié)靈活性（限限制肢體運運動的聯(lián)合合約束）的的真實人的的虛擬模型型。StickmanandNormalmanGroupmember2.3數(shù)字化人體體模型（1）創(chuàng)建人體模型打開Create菜單，然后后選擇Human選項，彈出CreateHuman對話框，設(shè)設(shè)置參數(shù)。。人體模型是是由18個關(guān)節(jié)點連連接19個部分組成成。2.3數(shù)字化人體體模型人體樣式(HumanStyle):人體樣式是是一種為人人體模型上上色的方式式，這種方方式允許用用戶模擬不不同衣服而而不必分別別為人體模模型的各個個部分指定定顏色。2.3數(shù)字化人體體模型（2）身體尺寸現(xiàn)有的人體體數(shù)據(jù)庫67usmale.sliDreyfus:男性數(shù)據(jù)(1967).美國-18歲以上的成成年男性67usfem.sliDreyfus:女性數(shù)據(jù)[DD1](1967).美國-18歲以上的成成年女性81ukmale.sliBODYSPACE(1986).S.Pheasant,英國19—65歲的男性81ukfem.sliBODYSPACE(1986).S.Pheasant,英國19—65歲的女性98usmale.sliADULTDATA,DTI,(1998).美國-男性98usfem.sliADULTDATA,DTI,(1998).美國-女性類似的有:中國人,荷蘭人,法國人,德國人,意大利人,日本人,瑞典人,英國人Aircrew.sli英國皇家空空軍2000型機組(1971).18-45歲.RAEtech.Rept.73083DEFSTAN-NBC-FIT.sli英國成年陸陸軍(1972).18-45歲.DEFSTAN00-25ANNEXECorrectedforNBCclothing(校正坐高[DD2])DEFSTAN-NBC-VIS.sli英國成年陸陸軍(1972)18-45歲.DEFSTAN00-25ANNEXECorrectedforNBCclothing(校正眼高[DD3])Defstan.sli英國成年陸陸軍(1972)18-45歲.DEFSTAN00-25裸體測量數(shù)數(shù)據(jù)2.3數(shù)字化人體體模型（2）身體尺寸根據(jù)數(shù)據(jù)定定制人體模模型。2.3數(shù)字化人體體模型（2）身體尺寸外部測量區(qū)區(qū)域提供了了8個欄目讓用用戶自己來來定義數(shù)據(jù)據(jù)，以此來來創(chuàng)建用戶戶自定義的的人體模型型。。（3）體形（somatotyping）人體的體型型按照肥胖胖、強壯或或者瘦弱的的程度予以以分類，共76種?！癊ndomorphy”是指又軟又又軟的體型型（肥胖））；“Mesomorphy”是指肌肉、、骨骼和組組織都比較較強壯的體體型（強壯壯）；“Ectomorphy”是指又瘦又又脆弱的體體型（瘦弱弱）2.3數(shù)字化人體體模型（4）人體模型動作和姿態(tài)態(tài)2.3數(shù)字化人體體模型（4）人體模型動作和姿態(tài)態(tài)(a)人體模型列列表。2.3數(shù)字化人體體模型(4)人體模型動作和姿態(tài)態(tài)(b)姿態(tài):模型當(dāng)前的的姿勢和8中默認的姿姿勢，如爬爬行、平伏伏、仰臥等等貼合地面（（OnFloor）按鈕適用于于有關(guān)控制制點的所選選姿勢，讓讓腳放置在在地面上。。2.3數(shù)字化人體體模型(4)人體模型動作和姿態(tài)態(tài)(c)坐姿人體模模型2.3數(shù)字化人體體模型(4)人體模型動作和姿態(tài)態(tài)(c)坐姿人體模模型2.3數(shù)字化人體體模型(5)內(nèi)部人體測測量數(shù)據(jù)內(nèi)部人體測測量（InternalAnthropometry）選項卡允許許用戶為不不同的身體體組成部分分單獨指定定百分位數(shù)數(shù)。2.3數(shù)字化人體體模型(6)關(guān)節(jié)約束及運動允許用戶查查看每個關(guān)關(guān)節(jié)的約束束值2.3數(shù)字化人體體模型(6)關(guān)節(jié)約束及運動關(guān)節(jié)移動體體區(qū)域允許許用戶在關(guān)關(guān)節(jié)約束下下去移動人人體模型的的各個部分分，包括擺動動、偏轉(zhuǎn)、、扭動。2.3數(shù)字化人體體模型(7)手指手部按鈕允允許用戶像像為身體選選擇姿勢一一樣，為手手部選擇預(yù)預(yù)定義的握握拳類型或或者姿勢。2.3數(shù)字化人體體模型29十二月月202233（1）可達點：指定一個所要要到達的對象象或者位置，進行位置分分析。3.1可達域29十十二二月202234（2）可達達域包包絡(luò)：：分析析可觸觸及的的平面面或者者立體體范圍圍。3.1可達域域29十十二二月月202235（1）視視錐錐體體(conesofview)（2）直直接接視視野野(directview)（3）間間接接視視野野(indirectview)3.2可視視性性分分析析1.Deering-SunMicrosystemMichaelF.Deering教授授的的研研究究成成果果，Sun系統(tǒng)統(tǒng)公公司司（1）視錐錐體體人體體眼眼球球示示意意圖圖人體體分分別別圖圖形形能能力力劃劃分分3.2可視視性性分分析析1.Deering-SunMicrosystemMichaelF.Deering教授授的的研研究究成成果果，Sun系統(tǒng)統(tǒng)公公司司（1）視錐錐體3.2可視視性性分分析析1.Deering-SunMicrosystemMichaelF.Deering教授授的的研研究究成成果果，Sun系統(tǒng)統(tǒng)公公司司（1）視錐錐體體3.2可視視性性分分析析2Kroemer+Grandjean（1）視錐錐體體基于于Hill和Kroemer與1986年的的研研究究成成果果開開發(fā)發(fā)的的視視錐錐體體。。3.2可視視性性分分析析3.Field-Wikipedia用戶戶在在試驗驗中中心心感感覺覺到到的的可可以以觀觀察察到到的的空空間間區(qū)區(qū)域域（1）視錐錐體體3.2可視視性性分分析析29十十二月202241(2)直接視野野3.2可視性分分析29十十二月202242（2）直接視視野創(chuàng)建路徑徑3.2可視性分分析29十二月月2022432、直接視野孔徑投影3.2可視性分析29十二二月202244（3）間接視野野3.2可視性分析析29十十二二月月202245（3）間間接接視視野野創(chuàng)建建鏡鏡子子3.2可視視性性分分析析29十十二月2022463、間接視視野鏡面投影影3.2可視性分分析SAMMIE提供了一一些簡單單的指標(biāo)標(biāo)來評估估脊柱底底部的負負載和對對脊柱運運動起主主要作用用的豎脊脊肌的受受力情況況。3.3靜態(tài)力分分析29十十二二月202248BiomechanicalAnalysis）生物物力學(xué)學(xué)分析析只在在Human對象起起作用用，為為了分分析的的準(zhǔn)確確需要要設(shè)置置許多多信息息。首先要要設(shè)置置的是是Human體重。ErectorSpinaeoffset（豎脊脊?。谥钢戈P(guān)于于脊椎椎底部部的豎豎脊肌肌的活活動，通常我我們設(shè)設(shè)置為為50到60mm設(shè)置兩兩手的的負重重。29十二二月202249點擊“Calculate”計算計算結(jié)果：：指出模型的的COG（重心）的坐標(biāo)為為(-4.9,0,978)；DiscCompression（間盤壓力力）為902.42N；ExertedbytheErectorSpinae（豎脊肌受受力）為80.83N；DiscShear（間盤剪切切力）是0N。3.3靜態(tài)力分析析29十十二月202250可改變human的姿勢和和負重重重新計算算受力狀狀態(tài)。調(diào)整關(guān)節(jié)節(jié)角度，，改變姿姿勢。改變體重重和負重重3.3靜態(tài)力分分析4案例介紹紹29十二月月2022514.1房車分析4.2汽車盲區(qū)分析析作業(yè)129十十二二月202252汽車駕駕駛員員行為為分析析與駕駕駛室室空間間分析析-以寶來來汽車車為例例（1）駕駛駛員行行為分分析（2）交互互界面面：基本：：座椅椅、方方向盤盤、油油門、、剎車車、離離合器器、檔檔位撥撥桿；；輔助：：空調(diào)調(diào)、音音響等等（3）核心心：人人體-百分位位要求：（1）兩人人一組組，下下次課課討論論，然然后改改進；；（2）提交交word文檔分分析報報告，，建立汽汽車模模型，，進行行操作作域分分析。。29十十二二月月202253練習(xí)習(xí)題題：：宿宿舍舍或或地地鐵鐵等等空空間間分分析析要求求：（1）兩兩人人一一組組，，下下次次課課討討論論，，然然后后改改進進；；（2）提提交交word文檔檔，，包包含含行行為為分分析析、、觸觸及及范范圍圍分分析析；；作業(yè)業(yè)229十十二月202254自行車或或摩托車車后視鏡鏡視野分分析作業(yè)3作業(yè)4用計算機機輔助人人機仿真真技術(shù)分分析一個個產(chǎn)品，，對產(chǎn)品品的人機機性能進進行評估估，從視視野、人人體姿態(tài)態(tài)（可觸觸及）等等方面進進行分析析。（1）3人一個組組，確定定分工（（如視野野分析、、行為分分析、建建模、調(diào)調(diào)研等））；（2）提交一一份不少少于10頁的分析析報告（（word文檔），，一份匯匯報用PPT，sammie模型；（（統(tǒng)一提提交，用用光盤刻刻錄）；；（3）提交時時間：12月31日前；人機性能能分析報報告提綱綱（1）人群選選擇；（2）產(chǎn)品人人機界面面分析；；（3）用戶行行為分析析；（4）用戶行行為仿真真；（5）仿真結(jié)結(jié)果分析析；9、靜夜四四無鄰，，荒居舊舊業(yè)貧。。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、雨中中黃葉葉樹，，燈下下白頭頭人。。。20:50:1420:50:1420:5012/29/20228:50:14PM11、以以我我獨獨沈沈久久，，愧愧君君相相見見頻頻。。。。12月月-2220:50:1420:50Dec-2229-Dec-2212、故人人江海海別，，幾度度隔山山川。。。20:50:1520:50:1520:50Thursday,December29,202213、乍見翻疑夢夢，相悲各問問年。。12月-2212月-2220:50:1520:50:15December29,202214、他他鄉(xiāng)鄉(xiāng)生生白白發(fā)發(fā)，，舊舊國國見見青青山山。。。。29十十二二月月20228:50:15下下午午20:50:1512月月-2215、比不不了得得就不不比，，得不不到的的就不不要。。。。十二月月228:50下下午午12月月-2220:50December29,202216、行動出成果果，工作出財財富。。2022/12/2920:50:1520:50:1529December202217、做做前前，，能能夠夠環(huán)環(huán)視視四四周周；；做做時時，，你你只只能能或或者者最最好好沿沿著著以以腳腳為為起起點點的的射射線線向向前前。。。。8:50:15下下午午8:50下下午午20:50:1512月月-229、沒有有失敗敗，只只有暫暫時停停止成成功??！。12月月-2212月月-22Thursday,December29,202210、很多事情情努力了未未必有結(jié)果果，但是不不努力卻什什么改變也也沒有。。。20:50:1520:50:1520:5012/29/20228:50:15PM11、成功就就是日復(fù)復(fù)一日那那一點點點小小努努力的積積累。。。12月-2220:50:1520:50Dec-2229-Dec-2212、世間成事，，不求其絕對對圓滿，留一一份不足，可可得無限完美美。。20:50:1520:50:1520:50Thursday,December29,202213、不知香香積寺，，數(shù)里入入云峰。。。12月-2212月-2220:50:1520:50:15December29,202214、意志堅強強的人能把把世界放在在手中像泥泥塊一樣任任意揉捏。。29十二二月20228:50:15下下午20:50:1512月-2215、楚塞塞三湘湘接，，荊門門九派派通。。。。十二月月228:50下下午午12月月-2220:50December29,202216、少年十十五二十十時，步步行奪得得胡馬騎騎。。2022/12/2920:50:1520:50:1529December202217、空空山山新新雨雨后后，，天天氣氣晚晚來來秋秋。。。。8:50:15下