关于计算机辅助人机工程的探究

摘 要 计算机的快速发展带动了一系列的产业的迅速发展,其中包括人机工程学.人机工程是研究人与机之间的相互关系的一门学科,在近几年的时间里发生了质的飞跃.本文主要阐述人机工程学的概念、计算机辅助人机工程学以及应用在人机工程学上的技术.

关 键 词 人机工程学；计算机辅助人机工程

中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）16-0009-01

科学技术飞速发展为人机工程注入了新的血液,计算机图形设备、计算机辅助设备、虚拟人工等技术的飞速发展.计算机技术引入人机工程,不仅为人机工程学的研究注入新活力,更为实际的生产生活提供了较强的实用性.把计算机用于人机工程学是时代的需要,也是当下迫切需要研究的课题.

1.人机工程学和计算机辅助工业设计

任何的设计都是本着以人为本的宗旨,在设计中根据人的意愿进行设计,目的是满足人们的需求更好地为人们怎么写作.广义上的人机工程包括人类生存和环境,简单的说就是人-机-环境的统一体.研究人机工程目的是研究三者之间的关系,目的是使得产品设计适合人类的需要同时也使人们的工作效率得到提高.随着计算机的发展,人机工程不仅仅局限在传统的数据积累上,充分的利用计算进的图形计算能力建立立体的图形化、交互式、虚拟化的设计,并进一步应用于实际的生产生活中.计算机工程学涉及的面很广包含的知识也很丰富.其中包括人体科学、环境科学体系.当前对于人机工程学的研究还未形成一套完整地体系,在许多的创新领域有待进一步的提高和完善.在实际的操作研究中研究者往往只是拿出人机工程中的一小部门进行研究,具体实验的设计和方法还存在欠缺,没有形成统一的研究体系.但是理论上对于人机工程的研究是人-机-环境三者的有机统一形成的整体进行研究.

计算机辅助工业设计简称CAID是以计算机软硬件为技术手段,以信息科学为理论基础进行的网络信息的集合.CAID在设计的方法、过程、质量等方面发生质的变化,不仅仅停留在CAID制图的简单平台上.CAID是在计算机技术和工业设计相结合的支持下进行的各种创造性的活动,它是以工业的知识为主体,利用计算机的网络信息,根据人们的需求进行的产品外观、色彩和美学原则上的设计,系统地对人-机-环境进行科学的分析,充分发挥人的主观能动性.随着信息时代的到来,计算机在工业领域里成为必不可少的工具之一,但是现在国内只有一些高校和科研单位进行研究,在实际的生活中还未形成科学的完善的体系.CAID技术在民航领域内更加的受到重视,一方面用于飞机外形与结构的设计而且用于机舱内的布局设计等等.一套完整的CAID设计系统包括市场需求分析、决策、造型设计、人机检测、加工制造、销售全过程.但是像计算机图形学、多媒体技术等学科的渗透,工业设计得到了一定的发展,成为当前的研究热点.

2.计算机辅助人机工程学

虽然利用计算机进行工程学的研究很早就已经出现,但是现在仍处在研究的阶段,在学术界也没有形成统一科学的完整定义.但是随着人们对人机工程方法需求的不断增加,人机工程学研究的方法越来越多.计算机辅助人机工程技术体现在方法和应用两方面.在传统方法的基础上获取实验的数据,将提出有效的解决方法计算机化.常见的方法有低背受力分析法、舒适度分析法、可及度分析及能量代谢法等.应用方面将人机工程学的结果、评价方法以及标准以计算机工具的形式应用在产品的设计中.在研究的方法中会存在许多的弊端,例如,人们容易混淆方法不利于方法的正确使用；可行性问题存在欠缺,有些方法在实验、研究的时候起到良好的效果,但是在实际的生产生活中并没有起到作用,反而会出现费时费力的情况；设计师与工程学家缺乏沟通与交流；由于现在的功能模块越来越多,原来的方法需要做成软件包或者接口的软件方便以后的使用；人机工程软件与CAD软件接口问题降低了软件的可行性；许多的人机工程模块与我国的实际情况相符.目前在某些人及设计领域得到了应用,但是在在计算机辅助设计技术领域,在人机界面和虚拟仿真上存在不完善,就目前的状况是使用Poser软件设置人体模型,输出到3DAX中进行分析人际关系.在这一过程中的难点是进行人的建模,设计的领域会很多,这就需要大量的懂多学科的人才.产品的设计中使用了大量的国外的三维建模软件,因此,三维建模软件及CAD系统的人机工程分析的接口软件的研究成为当前的热点.

3.在人机工程领域里的计算机技术

在传统的研究中设计者与工程学研究者存在无交集的状况,这也是为什么无法将研究成果应用到实际的生产生活中的原因.就目前现状而言,人工智能和虚拟人技术较为熟知.

人工智能的技术包括专家系统、神经网络以及遗传算法.专家系统是将人机工程学家的专业知识打包成软件包然后再嵌入到CAD软件中.1990年人机咨询专家在这方面有个突破,在接下来的时间里,越来越多的专家咨询系统都有突破.当1986年提出了感性工程之说后,便顺理成章的应用到人工智能的领域.从感性设计出现之后,它成为专家系统、神经网络、遗传算法必不可少的技术.虽然人工智能在实际的生产生活中的到了一定的应用,但是还是存在一些问题需要解决,所以对人工智能的研究尚需进行.虚拟人技术是模拟人的动作,使用虚拟人应用与产品的设计中,代替了真人在实际的操作中的危险性,提高了效率降低了成本.虚拟人的人机特性跟人体建模、人机评价息息相关.在这里它的人机特性包括：可及度、舒适度评价、举力评价、姿势评价等,每一种评价都有着不同的评价指标,然而指标的制定以人为中心,将多学科的标准组合起来.最初的虚拟人的研究是在飞机、汽车的设计中,就现在的虚拟人技术而言相对的成熟一些主要有基于二维、三维人体模板的平面虚拟、表面模拟和层次模型.除了上述的两大技术外,在人体测量数据库、虚拟情景实现等技术领域也涉及到人机辅助工程学.

4.结束语

计算机辅助工程的目的是处理好人-机-环境三者的关系,使得人机设计因素在设计的早期得到应用.随着对人机工程的不断研究深化,未来的人机工程学不单是表面上的单一设计,能够代替真人进行生理和心理上的研究,以扩展研究为主,在方法、技术及应用的发展上呈现制约话的关系.随着现代技术的发展,在工程领域里产品的设计模式在信息化的基础上,朝着集成化、网络化、智能化的方向前进.