（機械設(shè)計及理論專業(yè)論文）產(chǎn)品人機形態(tài)設(shè)計研究.pdf

搪要 產(chǎn)品人機形態(tài)設(shè)計研究 機械設(shè)計及理論專業(yè) 研究生馬劍鴻指導(dǎo)教師揚隨先 設(shè)計理論和設(shè)計對象是工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域所研究的兩個重要問題 目前 對技術(shù)系統(tǒng)和設(shè)計理論的研究已經(jīng)比較廣泛和成熟 但是 傳統(tǒng)的 以功能為 中心 的設(shè)計思想和方法依然存在廣泛而深刻的影響 由于未能全面而系統(tǒng)的 考慮人 作業(yè)環(huán)境對產(chǎn)品的作用和影響 以人為中心 的設(shè)計仍然得不到充分 地實現(xiàn) 在此背景下 本文就產(chǎn)品的人機形態(tài)設(shè)計問題 以工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計過程中產(chǎn) 品形態(tài)與人機工程學(xué)的關(guān)系為出發(fā)點 在深入研究人機工程學(xué)的基礎(chǔ)理論 人 體測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析理論 國標人體尺寸理論 遺傳算法理論和產(chǎn)品形態(tài)的 設(shè)計方法等內(nèi)容的基礎(chǔ)上 對人機工程學(xué)在產(chǎn)品形態(tài)方面的應(yīng)用進行了有益的 探索 提出了產(chǎn)品人機形態(tài)設(shè)計的一種新思路和新方法 本論文的主要內(nèi)容和成果如下 1 人體的人機學(xué)參數(shù)是建立產(chǎn)品人機形態(tài)設(shè)計所需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源 重點研究了以國標g b l 0 0 0 0 1 9 8 8 中國成年人人體尺寸 和國標g b t 1 3 5 4 7 1 9 9 2 工作空間人體尺寸 為基礎(chǔ)的人體測量尺寸等人機學(xué)參數(shù) 分析 了人體的人體結(jié)構(gòu)尺寸和功能尺寸 研究了國標人體測量數(shù)據(jù)的處理和應(yīng)用情 況 在應(yīng)用國標人體尺寸數(shù)據(jù)和生物學(xué)部分相關(guān)理論的基礎(chǔ)上 運用概率和數(shù) 理統(tǒng)計的方法 建立了人體尺寸變量的正態(tài)分布函數(shù)和線性回歸分析函數(shù) 提 出了建立非國標項目的衍生人體尺寸的具體方法 2 人機形態(tài)的設(shè)計是人機工程學(xué)研究領(lǐng)域的重要方向之一 以人體人機 學(xué)參數(shù)的研究為基礎(chǔ) 建立了人機接觸面的人機交互形式 接觸點的構(gòu)成 人 四川大學(xué)碩士學(xué)位論文 體接觸點的生理學(xué)性能 產(chǎn)品表面的物理特性和體壓分布的內(nèi)容 研究了人機 接觸點的特點 構(gòu)建方法 以及人機接觸曲面形態(tài)的約束條件等內(nèi)容 并在這 些工作的接觸上建立了以n u r b s 為曲面形式的產(chǎn)品人機接觸曲面形態(tài) 3 作為一種魯棒的隨機搜索優(yōu)化算法 遺傳算法在離散變量運算方面具 有突出的優(yōu)勢 在利用這些突出特點的基礎(chǔ)上 建立了基于遺傳算法的人機曲 面形態(tài)的運算流程 分析了人機形態(tài)的基因編碼方法 提出了目標函數(shù)和各種 約束條件函數(shù)的構(gòu)建方法 構(gòu)建了適應(yīng)度函數(shù) 在經(jīng)過選擇 交叉和變異等各 步運算之后 建立了基于遺傳算法的人機曲面形態(tài)設(shè)計方法 最后以座椅靠背 曲面的人機形態(tài)建立為例 說明了基于遺傳算法的產(chǎn)品人機形態(tài)的運算過程 該實例表明了基于遺傳算法的產(chǎn)品人機形態(tài)設(shè)計方法是可行的 4 基于遺傳算法的產(chǎn)品人機形態(tài)設(shè)計可以在給定的解空間中產(chǎn)生多種設(shè) 計方案 并通過預(yù)先確定的評估函數(shù)或與設(shè)計師的交互對話 選擇合適的設(shè)計 方案 在經(jīng)過多輪循環(huán)之后而獲得最優(yōu)的方案 由于該算法可以通過對約束條 件和適應(yīng)度函數(shù)進行調(diào)整 因此它能夠獲得較好的尋優(yōu)方向 這是也它優(yōu)于傳 統(tǒng)優(yōu)化方法的一個重要特點 關(guān)鍵詞 人機工程學(xué)遺傳算法產(chǎn)品設(shè)計形態(tài)設(shè)計人體測量 i i a b s t r c t r e s e a r c ho fp r o d u c te r g o n o m i c sf o r m d e s i g n m a j o r m e c h a n i c a ld e s i g na n dt h e o r y p o s t g r a d u a t e m aj i a n h o n gs u p e r v i s o r y a n gs u i x i a n d e s i g nt h e o r ya n dd e s i g no b j e c t sa r et w oi m p o r t a n ta s p e c t so fe n g i n e e r i n g p r o d u c td e s i g nr e s e a r c h s t u d y i n g0 nt e c h n i c a ls y s t e ma n di t sd e s i g nt h e o r yi s r e l a t i v e l yc o m p r e h e n s i v ea n dm a t u r e h o w e v e r t h ei n f l u e n c eo ft r a d i t i o n a ld e s i g n m e t h o d f o c u so nf u n c t i o n i sw i d ea n dd e e p b e c a u s et h ef a c t o r so fh u m a na n d o p e r a t i o n a le n v i r o n m e n ta r en o tc o n s i d e r e ds y s t e m a t i c a l l y t h ed e s i g nc o n c e p to f d e s i g nf o c u so nh u m a n i sn o tc o n c e r n e df u l l yw h e nd e s i g nt e c h n i c a ls y s t e m p r o d u c te r g o n o m i c sf o r md e s i g nh a sb e e nd i s c u s s e di nt h i s t h e s i s b y c o n c e r n i n ga b o u tt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e np r o d u c ta n de r g o n o m i c s i th a sb e e n s t u d i e dt h a tt h eb a s i ct h e o r yo fe r g o n o m i c s s t a t i s t i c a la n a l y s i sf o ra n t h r o p o m e t r y a n dd e s i g nm e t h o do f p r o d u c tf o r m n em e t h o do fp r o d u c tf o r md e s i g nb a s e do n e r g o n o m i c sh a sb e e ns t u d i e d a n da na p p r o a c ht o 鰣f i np r o d u c tf o r md e s i g nh a s b e e np u tf o r w a r d n em a i nc o n t e n t sa n dr e s u l t so f t h i st h e s i sa r el i s t e da sf o l l o w s 1 t oc o u s t r t l c tp r o d u c te r g o n o m i c sf o r mn e e dl o t so fe s s e n t i a ld a t af r o mt h e e r g o n o m i c sp a r a m e t e r b a s e du p o nt h en a t i o n a ls t a n d a r d n s g b l o o o o 1 9 8 8 a n dg b t1 3 5 4 7 1 9 9 2 i th a v eb e e na n a l y z e dt h a tt h ee r g o n o m i c sp a r a m e t e r s n e b o d y ss t r u c t u r ea n df u n c t i o n a ls i z e t h ea p p l i c a t i o no ft h ee r g o n o m i c sp a r a m e t e r s h a sb e e nd i s c u s s e d b a s e do no r g a nc o r r e l a t i o nt h e o r ya n dn sd i m e n s i o n t h eb o d y s e r g o n o m i c sp a r a m e t e r sh a v eb e e na n a l y z e dw i t hl i n e a rr e g r e s s i o na n dt h en o r m a l d i s t r i b u t i o nf u n c t i o n so fb o d y se r g o n o m i c sp a r a m e t e r sh a sb e e ne s t a b l i s h e d a m e t h o dt os e t u pd e r i v a t i v eb o d yd i m e n s i o nh a sb e e ng i v e no u t 一i i i 四川大學(xué)碩士學(xué)位論史 2 p r o d u c tf o r md e s i g ni sa l li m p o r t a n tb r a n c h o fe r g o n o m i c sr e s e a r c h o nt h e b a s i so fe r g o n o m i c sp a r a m e t e r s i th a sb e e na n a l y z e dt h a tap r o d u c te r g o n o m i c s f o r m sw h i c hi n c l u d e sm a n m a c h i n ei n t e r a c t i o nm o d e c o n s t i t u e n to fc o n t a c tp o i n t s p h y s i o l o g i c a lm e c h a n i c sp e r f o r m a n c e p h y s i c a lc h a r a c t e r i s t i co fp r o d u c ts u r f a c e a n db o d rp r e s s u r e t h ec h a r a c t e r i s t i co fm a n m a c h i n e sc o n t a c tp o i n ti sa n a l y z e d a n dt h ec o n s t r u c t i o nm e t i l o di sp u tf o r w a r d v a r i o u sc o n s t r a i n e df u n c t i o n so f e r g o n o m i c sf o r m sh a v e b e e ns e tu p 3 b e c a u s eo fi t sr o b u s t n e s s g e n e t i ca l g o r i t h m ar a n d o ms e a r c h i n g o p t i m i z a t i o nm e t h o d h a s i t s p r e p o t e n c y o i ld i s c r e t ev a r i a b l e s e v o l u t i o n a r y o p e r a t i o n a no p e r a t i o n a lf l o w c h a r to fm a l l m a c h i n ef o r md e s i g nh a sb e e nb u i l t b a s e do ng e n e t i ca l g o r i t h m b ya n a l y z i n gt h eg e n e t i ce i l c o d i n gm e t h o d i th a sb e e n p r e s e n t e dt h a ta m e t h o dt os e t u po b j e c t i v ef u n c t i o na n dc o n s t r a i n tc o n d i t i o nf u n c t i o n w h i c hi st ob u i l df i t n e s sf u n c t i o n t h ed e s i g nm e t h o df o re r g o n o m i c sf o r md e s i g n b a s e do ng e n e t i ca l g o r i t h mi sp r o p o s e d a sa ne x a m p l e s e a tb a c k r e s th a sb e e n s e l e c t e dt oi l l u s t r a t et h ea p p r o a c h e sp r o p o s e di nt h i st h e f i s t h ep r o c e d u r eo f p r o d u c te r g o n o m i c sf o r md e s i g nb a s e do ng e n e t i ca l g o r i t h mi sg i v e no u ti nd e t a i l 4 m a n m a c h i n ef o r md e s i g nm e t h o db a s e do ng e n e t i ca l g o r i t h mc a ng e n e r a t e m u l t i p l ed e s i g nl a y o u t sw i t h i nt h ep r e s e ts o l u t i o ns p a c e a f t e rp o l y c y c l i cc i r c u l a t i o n t h eo p t i m a ll a y o u tc a nb ea c q u i r e db yt h ep r e s e te v a l u a t i o nf u n c t i o na n db yt h e i n t e r a c t i v ec o n v e r s a t i o nb e t w e e np r o j e c tp l a n n e r sa n dp r o c e d u r e b ya d j u s t i n gi t s c o n s t r a i n e dc o n d i t i o na n df i t n e s sf u n c t i o n t h eo p t i m a ld i r e c t i o nf o re v o l u t i o nc a l lb e o b t a i n e d s oi tt a k e sp r e c e d e n c eo v e rc o n v e n t i o p a lo p t i m i z a t i o nm e t h o d k e yw o r d s e r g o n o m i c s g e n e t i ca l g o r i t h m p r o d u c td e s i g n f o r md e s i g n a n t h r o p o m e t r y 第一章緒論 第一章緒論 當前 以信息技術(shù)為支柱的科學(xué)技術(shù)獲得迅猛發(fā)展 世界經(jīng)濟格局和統(tǒng)一 的一體化市場已經(jīng)形成 經(jīng)濟循環(huán)的速度加快 市場需求的快速變化和全球經(jīng) 濟競爭的日趨激烈 部致使產(chǎn)品設(shè)計的方法和手段發(fā)生了很大的變化 工業(yè)產(chǎn) 品己由傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品模式向機電一體化產(chǎn)品 信息電子產(chǎn)品方向發(fā)展 工業(yè) 經(jīng)濟 向 知識經(jīng)濟 發(fā)展 1 社會的消費觀念也不斷發(fā)生變化 產(chǎn)品的功能 已不再是消費者決定購買的最主要因素 產(chǎn)品的宜人性 創(chuàng)新性 外觀造型 適用性等因素啪已愈來愈受到重視 因此進行人機設(shè)計 宜人性 的優(yōu)化和研 究已是產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域中一個非常重要的趨勢和方向 1 1 論文的背景及意義 人機工程學(xué)嘲 e r g o n o m i c s 或h u m a nf a c t o re n g i n e e r i n g 是人的生理 心 理特征為依據(jù) 以提高人的工作 生活質(zhì)量為目的 運用人體測量學(xué) 生理學(xué) 心理學(xué) 生物力學(xué)以及工程學(xué)等學(xué)科的研究方法和手段 綜合地進行人體科學(xué) 工程技術(shù) 勞動科學(xué) 企業(yè)管理科學(xué) 心理以及力學(xué)等問題研究的一門新興的 邊緣學(xué)科 它研究的是人在某種工作環(huán)境中的解剖學(xué) 生理學(xué) 心理學(xué)等方面 的因素 研究人和環(huán)境的相互作用 研究在工作中 家庭生活中怎樣考慮人和 機具的協(xié)調(diào)關(guān)系 即在了解 掌握人的作業(yè)能力和極限的基礎(chǔ)上 讓機具 工 作環(huán)境和起居條件等和人體相適應(yīng) 我國著名科學(xué)家錢學(xué)森說 人機工程是一 門非常重要的應(yīng)用人體科學(xué)技術(shù) 它專門研究人和機器的配合 考慮到人的功 能能力 如何設(shè)計機器 求得人在使用機器時 整個人和機器的效果達到最佳 狀態(tài) 因此人機工程學(xué)的主要任務(wù)是對人 機一環(huán)境綜合體進行系統(tǒng)的分析研究 用人類創(chuàng)造的科學(xué)技術(shù)為這一綜合體建立合理且又可行的使用方案 其目 的就是讓機器及工作環(huán)境的設(shè)計 能更適合人的生理心理特點 讓人在作業(yè)當 中 操作簡便省力 迅速準確 能夠感受到舒適 融洽和滿足 從而充分發(fā)揮 人 機效能 達到提高工效的目的 在當前的產(chǎn)業(yè)界 產(chǎn)品的人機形態(tài)設(shè)計已成為人機產(chǎn)品設(shè)計的一個重要方 向舊 產(chǎn)品人機形態(tài)設(shè)計是一個非常龐雜的系統(tǒng)問題 它不僅涉及到產(chǎn)品的功 網(wǎng)j i i 大學(xué)碩士學(xué)位論文 能 結(jié)構(gòu) 生產(chǎn)技術(shù) 而且與設(shè)計師的意識 人們的審美觀念都有著緊密的聯(lián) 系 產(chǎn)品形態(tài)發(fā)展至今 已不單純滿足于符合實用功能的基本要求 而且能夠 在此基礎(chǔ)上發(fā)展審美功能和認知功能 力圖以形態(tài)語占的形式傳達象征和指示 意義嘲 產(chǎn)業(yè)界的這種趨勢促使企業(yè)在著手進行新產(chǎn)品開發(fā)的同時 把面向產(chǎn) 品的人機形態(tài)的設(shè)計的研究提到一個新的高度 擺上議事日程 從而間接地迫 切要求對面向產(chǎn)品的人機工程學(xué)設(shè)計的研究能有進一步的突破 以提高產(chǎn)品的 設(shè)計水平和市場競爭力 總體而言 產(chǎn)品的人機設(shè)計就是 運用系統(tǒng)工程的方 法找出最優(yōu)組合方案 使人一機一環(huán)境系統(tǒng)的總體性能達到最佳狀態(tài) 即滿足 舒適 宜人 安全 高效 經(jīng)濟等指標川 目前許多基于人體測量數(shù)據(jù) 人機實驗或作業(yè)分析結(jié)果等人機原則的設(shè)計 與決策行為仍然是依靠設(shè)計師的領(lǐng)悟與判斷能力 1 這種設(shè)計方式會產(chǎn)生兩個 問題 一是對人機原則的應(yīng)用缺少量化評價準則 許多情況下需要建造昂貴的 實物模型來驗證設(shè)計方案 二是對人機原則的使用帶有很大的隨意性和不確定 性 不能充分有效利用事實的人機原則和經(jīng)驗的 歷史的設(shè)計資源 這無形中 導(dǎo)致了設(shè)計效率減少 誤差范圍擴大和設(shè)計成本上升等各種不利因素的出現(xiàn) 這些不利因素是人機設(shè)計進入設(shè)計 制造一體化過程的主要障礙 尤其在涉及到 產(chǎn)品的人機形態(tài)設(shè)計方面 這些缺陷表現(xiàn)的更為突出 一方面它影響了產(chǎn)品機 能的實現(xiàn) 更重要的是這樣的產(chǎn)品無法滿足或者影響了用戶的舒適 融洽和快 捷的要求 當然產(chǎn)品的市場競爭力自然就被削弱了 對于以上出現(xiàn)的產(chǎn)品的人機形態(tài)設(shè)計問題 考慮到現(xiàn)在計算機輔助設(shè)計技 術(shù)的迅速發(fā)展和各種產(chǎn)品設(shè)計方法的涌現(xiàn) 能否提出新的一種可描述的 定量 的 參數(shù)化的設(shè)計方法 并用它來取代僅僅依靠設(shè)計師的領(lǐng)悟和判斷力的設(shè)計 方法呢 答案是肯定的 遺傳算法 是近年來發(fā)展較快的一種尋優(yōu)方法 在產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域也逐漸找 到越來越多的用武之地 特別是對于具有模糊性的設(shè)計方案的選擇問題 遺傳 算法 g a 基于生物進化論中的適者生存的自然遺傳機制 通過群體的雜交 突變等方式產(chǎn)生具有更高平均適應(yīng)能力的下一代 優(yōu)勝劣汰而獲得最優(yōu)解 遺 傳算法的自然遺傳機制不依賴于問題的具體領(lǐng)域 與廣義的優(yōu)化內(nèi)涵相吻合 與傳統(tǒng)的優(yōu)化方法相比 遺傳算法在處理產(chǎn)品設(shè)計問題時在交互性 創(chuàng)新性 直觀性等方面具有很大的優(yōu)勢 因此 可以采用遺傳算法進行產(chǎn)品人機工程設(shè) 2 第一章緒論 計 讓遺傳算法在設(shè)計區(qū)間內(nèi)進行大規(guī)模的全局搜索 而得到產(chǎn)品設(shè)計參數(shù)的 近似最優(yōu)解 1 本文就產(chǎn)品的人機產(chǎn)品形態(tài)設(shè)計問題 以 為人 設(shè)計為目標 深化產(chǎn)品 形態(tài)設(shè)計的內(nèi)涵 根據(jù)并應(yīng)用人體測量的數(shù)據(jù) 生物力學(xué)數(shù)據(jù)和有關(guān)人機設(shè)計 原則 提出一種基于基因遺傳算法的人機形態(tài)優(yōu)化設(shè)計方法 旨在把反映科學(xué) 技術(shù)的人機工程學(xué)設(shè)計與體現(xiàn)人文思想的藝術(shù)設(shè)計有機的結(jié)合在一起 更新產(chǎn) 品設(shè)計觀念 促進產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計 創(chuàng)造科學(xué)與美學(xué) 技術(shù)與藝術(shù) 物質(zhì)與文 化相互融合的新產(chǎn)品 1 2 產(chǎn)品人機形態(tài)研究的歷史 現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 伴隨著人機工程學(xué)和工業(yè)設(shè)計 的發(fā)展 產(chǎn)品的形態(tài)設(shè)計m 1 也取得了巨大 進步 從2 0 世紀初的美國學(xué)者f w 泰勒 對機器 工具等形狀的研究 他曾 經(jīng)研究過鏟子的最佳形狀 到現(xiàn)今的航天航空器的艙內(nèi)布局和航天員用品的形 態(tài)設(shè)計等 這些都關(guān)系到人和機器的接觸關(guān)系和接觸形態(tài)問題 現(xiàn)實的常用產(chǎn)品設(shè)計方面很多也體現(xiàn)出了人機形態(tài)的思想 但這樣的產(chǎn)品 形態(tài)設(shè)計仍然存在著沿襲著傳統(tǒng)的設(shè)計思維方法 傳統(tǒng)設(shè)計思維方法存在著 許多不足的方面 它出現(xiàn)了兩種極端形式 一種是只重技術(shù)設(shè)計 把產(chǎn)品設(shè)計 局限于工程技術(shù)范疇 保證產(chǎn)品的技術(shù)性能 另一種是只重完全的外表設(shè)計 片面夸大外在形態(tài) 色彩 材質(zhì)等因素對產(chǎn)品設(shè)計的作用 忽視產(chǎn)品技術(shù)功能 對產(chǎn)品整體設(shè)計的決定作用 這兩種設(shè)計觀念將本來統(tǒng)一于產(chǎn)品設(shè)計中的技術(shù) 設(shè)計與藝術(shù)設(shè)計割裂開來并相互孤立 遏制了產(chǎn)品設(shè)計的創(chuàng)新 己不能適應(yīng)人 們對產(chǎn)品 人性化 個性化 情感化 多元化 的需求 因此產(chǎn)品設(shè)計的 本質(zhì)必須從以產(chǎn)品為中心的設(shè)計跨越到以人為中心的設(shè)計上來 兼顧產(chǎn)品的功 能 造型和人機性能等要求 設(shè)計出 可識 可愛 可用 的產(chǎn)品來 產(chǎn)品的形態(tài)設(shè)計不只是一般的對產(chǎn)品外觀的美化和裝飾設(shè)計 更主要的是 為實現(xiàn)產(chǎn)品物理功能和入機功能時而采取的結(jié)構(gòu)形式 獲得具備特定功能的 產(chǎn)品實體形態(tài) 產(chǎn)品形態(tài)設(shè)計活動不僅涉及到產(chǎn)品內(nèi)部構(gòu)造 布局 而且涉及 到產(chǎn)品的人體因素和環(huán)境因素 以及外表的色彩 肌理及裝飾等 最終以產(chǎn)品 的整體形態(tài)結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出來 經(jīng)過從定性的物理功能和人機原理要求 到定量的 材料選擇和尺寸界定 從定形的細節(jié)構(gòu)造 到定位的布局規(guī)劃等各個造型活動 3 四川大學(xué)碩士學(xué)位論文 環(huán)節(jié) 最終確定產(chǎn)品的材料 構(gòu)造 布局 以及結(jié)構(gòu) 工藝等因素 形成產(chǎn)品 總體形象 使功能和形態(tài)和諧統(tǒng)一于產(chǎn)品中 1 3 以遺傳算法為優(yōu)化方法的產(chǎn)品人機形態(tài)設(shè)計 隨著科學(xué)的發(fā)展和生產(chǎn)能量的提供 在工業(yè)工程中出現(xiàn)了許多非常復(fù)雜的 優(yōu)化問題 這些問題很難用傳統(tǒng)的優(yōu)化方法來求解 自上世紀6 0 年代以來 人 們開始使用一種仿生物自然進化的 進化算法 遺傳算法就是 進化算法 中一種 遺傳算法提供了一種求解復(fù)雜系統(tǒng)優(yōu)化問題的通用框架 它不依賴于 問題的具體領(lǐng)域 對問題的種類有很強的魯捧性 即它能適應(yīng)不同的環(huán)境和問 題 并在大多數(shù)情況下部能得到比較滿意的解 同時由于其搜索最優(yōu)解的過程 是有指導(dǎo)性的 避免了一般優(yōu)化算法的維數(shù)災(zāi)難問題 所以廣泛應(yīng)用于很多學(xué) 科n 姍 隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展 遺傳算法的這些優(yōu)點更能充分地發(fā)揮出 來 所以其應(yīng)用前景更加廣闊 目前遺傳算法主要應(yīng)用于包括函數(shù)優(yōu)化 結(jié)構(gòu) 優(yōu)化 組合優(yōu)化 生產(chǎn)調(diào)度問題 自動控制 機器學(xué)習(xí) 圖形圖像處理 神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)控制等多個領(lǐng)域 由于產(chǎn)品的人機形態(tài)設(shè)計是一個非常龐雜的系統(tǒng)問題 它不僅涉及到產(chǎn)品 的功能 結(jié)構(gòu) 生產(chǎn)技術(shù) 而且與入機工程學(xué)緊密相關(guān) 而人機工程學(xué)又是一 門新興的邊沿學(xué)科 此外 設(shè)計師的思想意識 消費者的審莢觀念等都是產(chǎn)品 人機形態(tài)的重要影響因素 由于產(chǎn)品人機形態(tài)設(shè)計的這些復(fù)雜因素 所以在現(xiàn) 階段 應(yīng)用遺傳算法進行產(chǎn)品的人機形態(tài)設(shè)計這方面的工作剛剛處于起步階段 對于產(chǎn)品的人機形態(tài)問題 傳統(tǒng)上大多數(shù)設(shè)計是在參考人體測量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上 依靠設(shè)計師的經(jīng)驗 直覺 領(lǐng)悟和判斷力來進行設(shè)計工作 這些的產(chǎn)品設(shè)計當 然存在諸多的缺點 不適宜設(shè)計出符合人機原則要求的各類產(chǎn)品 作為人機工程學(xué)發(fā)展的一個分支 現(xiàn)階段我國對以遺傳算法為優(yōu)化方法的 產(chǎn)品人機形態(tài)研究仍然處于摸索階段 現(xiàn)在的主要研究成果集中在理論方法和 思想框架等方面 這些研究的重點大多以產(chǎn)品的外觀造型為中心 以人機工程 學(xué)方法為輔助手段 而遺傳算法在此方面的應(yīng)用則比較鮮見 近來的一些相關(guān) 研究 是從產(chǎn)品設(shè)計的一個常規(guī)模式 從提出問題到概念設(shè)計 再到詳細設(shè)計 等 出發(fā) 提出了將產(chǎn)品形態(tài)的人機設(shè)計問題分為交互模式設(shè)計 關(guān)聯(lián)形態(tài)設(shè) 計和獨立形態(tài)設(shè)計的設(shè)計思想 該思想認為產(chǎn)品的人機形態(tài)是以人機交互模式 4 第一奇緒論 為基礎(chǔ)的 人機交互接觸的多個曲面是相互關(guān)聯(lián)的 并據(jù)此應(yīng)用進化設(shè)計和遺 傳算法的基本原理 提出了一種基于設(shè)計 制造一體化的應(yīng)用遺傳算法的產(chǎn)品形 態(tài)輔助設(shè)計方法 但這種方法的有效性還需要進一步的驗證 還有一些研究 從人機系統(tǒng)的角度 分折了產(chǎn)品創(chuàng)新和工程優(yōu)化的問題 并根據(jù)遺傳算法的廣 泛搜索特性 指出這些問題也可應(yīng)用遺傳算法進行優(yōu)化分析 1 4 論文的思想線索和主要內(nèi)容 1 4 1 思想線索 本文基于人機工程學(xué)的研究方法和設(shè)計思想 以 宜人 可人 為人 為 產(chǎn)品形態(tài)的設(shè)計目標 兼顧產(chǎn)品的功能 造型和人機性能等要求 綜合了人機 工程設(shè)計和人體測量學(xué)的手段和方法 運用概率和數(shù)理統(tǒng)計的理論方法 復(fù)雜 自由曲面的成形理論和基因遺傳算法的優(yōu)化理論等 將人機形態(tài)設(shè)計看作由一 系列混合離散的人體尺寸變量 在人體的形體結(jié)構(gòu)因素 人體的生物力學(xué)因素 工作空間尺寸范圍因素等各類物理的 幾何的等限制因素的約束作用下 經(jīng)過 組合優(yōu)化 基于遺傳算法的優(yōu)化 等過程 最終得到合理的 滿足用戶需求的 產(chǎn)品形態(tài) 即產(chǎn)品的人機形態(tài) 這是本文各個研究內(nèi)容的思想線索 它貫穿 了本論文從開始到結(jié)束的各部分內(nèi)容 1 4 2 主要內(nèi)容 1 人體的人機學(xué)參數(shù)的研究 人體的人機學(xué)參數(shù)是建立產(chǎn)品人機形態(tài)設(shè)計所需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源 在分 析我國人體結(jié)構(gòu)尺寸 功能尺寸 人體測量數(shù)據(jù)的處理等情況的基礎(chǔ)上 根據(jù) g b l 0 0 0 0 1 9 8 8 和g b t1 3 5 4 7 1 9 9 2 對中國成年人人體尺寸和工作空間人體尺 寸進行研究 用統(tǒng)計和數(shù)學(xué)分析的方法 將闡明非國標項目的衍生人體尺寸數(shù) 據(jù)的產(chǎn)生方法 并為以后進行產(chǎn)品人機形態(tài)設(shè)計提供數(shù)據(jù)支持 2 人機曲面形態(tài)的研究 人機曲面形態(tài)的研究是人機工程學(xué)研究的不可或缺的一個重要分支 此部 分將以人體人機學(xué)參數(shù)的研究為基礎(chǔ) 分析人機接觸面的人機交互形式 接觸 點的構(gòu)成 人體接觸點的生理學(xué)性能 產(chǎn)品表面的物理特性和體壓分布的內(nèi)容 研究人機接觸點的特點 構(gòu)建方法 以及人機接觸曲面形態(tài)的約束條件等內(nèi)容 四兒l 大學(xué)碩士學(xué)位論文 并在這些工作的接觸上建立以n u r b s 為曲面形式的產(chǎn)品人機接觸曲面形態(tài) 3 遺傳算法及其在人機曲面形態(tài)上的應(yīng)用研究 此部分將運用人體測量所得到的國標人體尺寸和運用衍生尺寸方法得到的 人體尺寸 并將其看作是混合離散的人體尺寸變量 運用遺傳算法在混合離散 變量尋優(yōu)方面的優(yōu)勢 建立基于遺傳算法的產(chǎn)品人機形態(tài)設(shè)計流程 并通過基 因編碼的分析和選取 目標函數(shù)和約束條件的分析和描述 適應(yīng)度函數(shù)的構(gòu)建 選擇 交叉 變異等各個步驟 最終建立了基于遺傳算法的人機曲面形態(tài)設(shè)計方 法 最后以座椅靠背人機形態(tài)的構(gòu)建為例 闡述了基于遺傳算法的產(chǎn)品人機形 態(tài)的建立方法 該實例表明 基于遺傳算法的產(chǎn)品人機形態(tài)設(shè)計的方法是可行 的 6 第二章產(chǎn)品形態(tài)的人機學(xué)參數(shù) 第二章產(chǎn)品形態(tài)的人機學(xué)參數(shù) 為設(shè)計出操作 使用 方便 舒適 美觀 大方 實用的各類產(chǎn)品 使各種 與人體尺度有關(guān)的設(shè)計對象符合人的生理特點 讓人在使用時處于舒適的狀態(tài) 和適宜的環(huán)境之中 并能保證安全和高效工作 就必須對人機系統(tǒng)的主導(dǎo)因素 人進行充分的研究 分析人的特點 建立人體的人機學(xué)參數(shù) 考慮到產(chǎn)品的形態(tài)應(yīng)符合正常人體的結(jié)構(gòu)尺寸和在不同工作姿態(tài)下的人體 工作空間尺寸 產(chǎn)品設(shè)計人員需要掌握并能運用人體生理學(xué)眥4 1 和心理學(xué)唧的 知識 如果產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)及結(jié)構(gòu)與人的生理 心理的可能性相互協(xié)調(diào) 則可 以認為產(chǎn)品是最佳的 因此對人體的人機學(xué)參數(shù)n 4 糾進行研究 使人所操作的工具 裝置和作業(yè) 空間等適合于人體形態(tài)的設(shè)計要求 而且人體的人機學(xué)參數(shù)還是建立產(chǎn)品人機 形態(tài)設(shè)計所需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源 本章主要根據(jù)g b l 0 0 0 0 1 9 8 8 嘲和g b t 1 3 5 4 7 1 9 9 2 1 對中國成年人人體尺寸和工作空間人體尺寸進行研究 用統(tǒng)計和 數(shù)學(xué)分析的方法 建立非國標項目的衍生人體尺寸數(shù)據(jù) 為以后進行產(chǎn)品人機 形態(tài)設(shè)計提供數(shù)據(jù)支持 2 1 人體尺度概述 人體尺度懈1 是指人體所占有的三維空間 其中包括人體的高度 寬度 胸 廓前后徑 以及各部分肢體的大小等 隨著國家 地區(qū) 種族 性別 年齡和 生活狀況等因素的不同 人體尺度等也會有所差異 此處主要研究我國人體尺 度 暫不考慮其它人群的人體尺度的情況 人體測量數(shù)據(jù)主要有兩類 即人體 構(gòu)造尺寸和功能尺寸 2 1 1 人體構(gòu)造尺寸 人體構(gòu)造尺寸是靜態(tài)尺寸 人體測量學(xué)通過固定身體部位 以及標準姿勢 站著或坐著 來獲得并提供基本的靜態(tài)人體尺寸 靜態(tài)測量是以檢查人體形態(tài) 的方式來進行測量的 它可以得到人體的基本尺寸 體形和其它數(shù)據(jù) 主要內(nèi) 容有 人體長度 廓徑 測定 人體體形測定 人體面積 體積和重量測定等 我國發(fā)布的國家標準g b l 0 0 0 0 1 9 8 8 中國成年人人體尺寸 洶1 所列的尺寸項 7 硼川大學(xué)碩上學(xué)位論文 目屬于人體構(gòu)造尺寸的范疇 2 1 2 人體功能尺寸 人體功能尺寸是動態(tài)尺寸 在人的任何一種身體活動中 身體各部位的動 作并不是獨立無關(guān)的 而是協(xié)調(diào)一致的 具有連貫性和活動性 動態(tài)人體測量 重點是測量人在執(zhí)行某種動作時的形態(tài)特征 通常對人體各部分所及的范圍及 運動角度進行測量 在人體測量學(xué)中所得到的動態(tài)人體尺寸是人體功能尺寸 它是指人在工作姿勢下或某種操作活動下 四肢揮動所占有的空間體積與極限 尺寸 我國發(fā)布的國家標準g b t1 3 5 4 7 1 9 9 2 工作空間人體尺寸 啪1 所列的 尺寸項目屬于人體功能尺寸的范疇 2 2 人體尺寸參數(shù) 隨著我國人機工程學(xué)的發(fā)展 在2 0 世紀8 0 年代中前期 就已經(jīng)制定了人 機工程學(xué)的有關(guān)測量內(nèi)容 方法和標準 這些主要有 g b 3 9 7 5 1 9 8 3 g b 5 7 0 3 1 9 8 5 和g b 5 7 0 4 1 9 8 5 在國標g b 3 9 7 5 1 9 8 3 人體測量術(shù)語 中 規(guī)定了人機工程學(xué)使用的有關(guān)人體測量參數(shù)的測點及測量項目 其中包括頭部 側(cè)點1 6 個和測量項目1 2 項 軀干和四肢部位的測量點共2 2 個 測量項目共 6 9 個 其中分為立姿4 0 項 坐姿2 2 項 手和足部6 項以及體重l 項 g b 5 7 0 3 1 9 8 5 人體測量方法 m 1 規(guī)定了人機工程學(xué)使用的人體參數(shù)的測量方 法 這些方法適合于成年人和青少年的人體參數(shù)測量 針對人體各部分尺寸 活動能力和力量等收集數(shù)據(jù) 要求這些數(shù)據(jù)處理好人機關(guān)系并滿足其它設(shè)計需 求 這樣一個過程就需要大量測量儀器 設(shè)備和工具 國標g b 5 7 0 4 一1 9 8 5 人 體測量儀器 嘲則主要對此方面進行了規(guī)定 該標準規(guī)定了我國進行人體測量 的基本儀器 設(shè)備和工具 主要包括人體測高儀 人體測量用直角規(guī) 人體測 量用三腳平行規(guī)和人體測量用彎角規(guī) 坐高椅 量足儀 角度計等 到8 0 年代末和9 0 年代初 我國又陸續(xù)發(fā)布了g b l 0 0 0 0 1 9 8 8 中國成年 人人體尺寸 g b t 1 2 9 8 5 1 9 9 1 在產(chǎn)品設(shè)計中應(yīng)用人體尺寸百分位數(shù)的通 則 和g b t 1 3 5 4 7 1 9 9 2 工作空間人體尺寸 等三項有關(guān)人體參數(shù)的人機學(xué) 標準 這三項標準為人機工程設(shè)計提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和應(yīng)用人體尺寸百分位數(shù)的 基本原則 國標g b l 0 0 0 0 1 9 8 8 提供的人體構(gòu)造尺寸是靜態(tài)的測量尺寸 國標 8 第二章產(chǎn)品形卷的人機學(xué)參數(shù) g b 門1 3 5 4 7 1 9 9 2 提供的人體功能尺寸是動態(tài)的測量尺寸 這兩項標準可以解 決產(chǎn)品的工業(yè)造型設(shè)計 即產(chǎn)品的入機形態(tài)設(shè)計 中所需要的一部分人體尺寸 下面對g b l 0 0 0 0 1 9 8 8 和g b t 1 2 9 8 5 1 9 9 1 進行簡要的分析和說明 2 2 1 中國成年人人體尺寸 我國于1 9 8 8 年7 月1 日實施的g b l 0 0 0 0 1 9 8 8 中國成年人人體尺寸 標 準為人機工程設(shè)計提供了基礎(chǔ)的人體數(shù)據(jù) 它提供了7 個類別共4 7 項人體結(jié)構(gòu) 尺寸數(shù)據(jù) 主要包括 人體主要尺寸 立姿人體尺寸 坐姿人體尺寸 人體水 平尺寸 人體頭部 手部和足部的尺寸 并分別按性別 年齡段 百分位數(shù)列 表 主要的人體尺寸測量項目如表2 一l 所示 表2 1 中國成年人人體尺寸測量項目 測量項目分類主要測量項目 人體主要尺寸身高 體重 上臂長 前臂長 大腿長 小腿長 立姿人體尺寸眼高 肩高 肘高 手功能高 會陰高 脛骨點高 坐高 坐姿頸椎點高 坐姿眼高 坐姿肩高 坐姿肘高 坐姿大腿厚 坐 坐姿人體尺寸 姿嚎高 小腿加足高 坐深 臀嚎距 坐姿下肢長 胸寬 肩寬 臀圍 最大肩寬 臀寬 坐姿臀寬 坐姿兩肘間寬 胸厚 人體水平尺寸 胸圍 臀圍 人體頭部尺寸 頭全高 頭矢狀弧 頭冠狀弧 頭最大寬 頭最大長 頭圍 形態(tài)面長 人體手部尺寸 手長 手寬 食指長 食指近位指關(guān)節(jié)寬 食指遠位指關(guān)節(jié)寬 人體足部尺寸足寬 足長 2 2 2 工作空間人體尺寸 我國于1 9 9 2 年發(fā)布實施的g b t 1 3 5 4 7 一1 9 9 2 工作空間人體尺寸 提供了 5 個類別共1 7 項工作空間人體尺寸 主要包括 立姿人體尺寸 坐姿人體尺寸 跪姿 俯臥姿和爬姿等空間人體尺寸 并分別按性別 年齡段 百分位數(shù)列表 主要的人體尺寸測量項目如表2 2 所示 9 四川大學(xué)碩士學(xué)位論文 表2 2 工作空間人體尺寸測量項目及其分類 測量項目分類 主要測量項目 中指指尖點上舉高 雙臂功能上舉離 兩臂眨開寬 兩臂功能展開寬 兩 立姿人體尺寸 肘展開寬 立姿腹厚 前臂加手前伸長 前臂加手功能靜伸長 上肢前伸長 上肢功能前伸長 坐姿人體尺寸 坐姿中指指尖點上舉高 跪姿 俯臥姿 跪姿體長 跪姿體高 俯臥姿體長 俯臥姿體高 爬姿體長 爬姿體高 爬姿人體尺寸 從上面的分析可以看出 由于各種客觀條件的限制 g b l 0 0 0 0 1 9 8 8 中國 成年人人體尺寸 標準和g b t 1 3 5 4 7 1 9 9 2 工作空間人體尺寸 標準僅僅提 供了有限的身體尺寸 并且也只列出了7 個百分位數(shù)的測量數(shù)據(jù) 這些尺寸 僅能滿足產(chǎn)品人機形態(tài)設(shè)計所需要的部分數(shù)據(jù) 在實際應(yīng)用中 更多更完整的 人體尺寸則是設(shè)計中所必須要求的 在大多數(shù)情況下 傳統(tǒng)上很多人體尺寸數(shù) 據(jù)或者百分位數(shù)據(jù)就只能通過一定估算方法得出 其實這樣的數(shù)據(jù)在很多情況 下是不滿足設(shè)計要求的 因此很有必要對在實際應(yīng)用中需要但是缺乏的人體測 量尺寸和相應(yīng)的人體測量尺寸之間的關(guān)系 進行更深入一步的分析討論 此處主要根據(jù)國標g b l 0 0 0 0 1 9 8 8 的中國成年人人體尺寸數(shù)據(jù)和 g b t 1 3 5 4 7 1 9 9 2 的工作空間人體尺寸數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)的分析和研究 將國標 g b l 0 0 0 0 1 9 8 8 的人體結(jié)構(gòu)尺寸和g b t 1 3 5 4 7 一1 9 9 2 的人體功能尺寸總稱為國 標人體尺寸 對于國標范圍外的且利用國標進行計算推導(dǎo)出的其它未知人體尺 寸 稱之為衍生人體尺寸 2 3 人體測量尺寸關(guān)系的分析 人體尺寸是人體工程設(shè)計的主要依據(jù)之一 分析國標人體尺寸可知 人體 的尺寸數(shù)據(jù)是離散的和不連續(xù)的 這是由于被測量的群體中存在著個體之間的 差異 因此其中某一個體的測量尺寸不能作為設(shè)計的依據(jù) 為使產(chǎn)品適合于一個群體的使用 設(shè)計中需要的是一個群體的測量尺寸 1 0 第二章產(chǎn)品形態(tài)的人機學(xué)參數(shù) 但是 全面地測量群體中每個個體的尺寸又是不現(xiàn)實的 通常是通過測量群體 中的樣本群體的尺寸 經(jīng)數(shù)據(jù)處理后而獲得較為近似的所需群體尺寸 在樣本 群體的人體測量中所得到的測量值 都是離散的 隨機的數(shù)據(jù) 因此可根據(jù)數(shù) 學(xué)上概率與數(shù)理統(tǒng)計的方法 對測量數(shù)據(jù)進行分析統(tǒng)計 來得到群體尺寸的統(tǒng) 計規(guī)律和特征參數(shù) 傳統(tǒng)上 常采用的人體尺寸統(tǒng)計方法 圳主要有 均值法 方差法 標準 差法 抽樣誤差法和百分位數(shù)法等各類統(tǒng)計方法 但隨著產(chǎn)品設(shè)計的不斷進步 和產(chǎn)品人機工程學(xué)要求的進一步強化 傳統(tǒng)的統(tǒng)計分析方法已經(jīng)不能滿足要求 了 在實際應(yīng)用中 比如在產(chǎn)品的人機形態(tài)設(shè)計中 有時我們所需要的人體測 量數(shù)據(jù)是國標人體尺寸中所沒有列入的或沒有測量的 而這個人體測量尺寸又 和其它的某個或多個身體尺寸之間存在著某種相互關(guān)系 此前有人提出一種以 身高日為自變量的一系列人體尺寸的計算方法m 1 這些人體各尺寸與身高日之 間是一種線性關(guān)系 但是該方法忽略了某些人體尺寸和身高不成線性關(guān)系的情 況 并且不能提供除國標人體尺寸外的其它可能需要的衍生人體尺寸計算方法 2 4 應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)方法建立衍生人體尺寸 2 4 1 人體尺寸的部分相關(guān)原則 法國生物學(xué)家屈維爾認為有機體的各個部分是相互依存的 正是由于各種 功能的這種相互依存性以及功能之間的彼此協(xié)調(diào)補充 才得以建立決定各種部 分相互關(guān)系的法則 這就是屈維爾的部分相關(guān)性定律 蚓 根據(jù)這個定律可以 推知在人體測量中人體不同部位的尺寸之間也存在著一定的數(shù)學(xué)相關(guān)性 也就 是說一種尺寸變量和另一種尺寸變量之間存在著相關(guān)關(guān)系 由于人體尺寸的分布狀況是服從統(tǒng)計學(xué)上的正態(tài)分布規(guī)律的 1 根據(jù)相 關(guān)性分析理論和線性模型理論洶 可知 相關(guān)正態(tài)各隨機變量之間則存在一個線 性回歸關(guān)系 也就是說某項衍生人體尺寸和其它多項相關(guān)人體尺寸之間存在一 個線性回歸關(guān)系 結(jié)合國標所提供的人體尺寸和分析方法 以及其它研究所提出的人體尺寸 的線性計算方法 該類計算方法僅僅適用于國標所提供的人體測量項目 此處 提出一種國標測量項目沒有提供的 可在實際產(chǎn)品設(shè)計中又需要的衍生人體尺 四川大學(xué)頌十學(xué)位論文 寸的計算方法 2 4 2 人體尺寸的正態(tài)分布分析 設(shè)有k 個人體尺寸隨機變量x 伍 x x 且x 滿足 k n 缸 盯 即隨機變量 k 具有密度函數(shù) f 7 妄p 一書以 7 吖z 7 一o o x 佃 則稱人體尺寸的女維隨機變量x r x 工妒 以 服從七元正態(tài) 分布 即 x n l c 2 1 式中 正態(tài)分布的數(shù)學(xué)期望 描述了隨機變量取值的平均狀態(tài) 0 2 方差 反映了隨機變量的取值與數(shù)學(xué)期望的平均偏離程度 仃 為隨機變量的標準差 均方差 p k 如 以f 協(xié)方差矩陣 c c o v x e x e x x x e x y 0 l0 2 c r l k o 2 10 2 2 0 2 k a 1 1a k 仃址 2 2 2 4 3 人體尺寸的線性回歸分析 若衍生人體尺寸的隨機變量l 是其它國標人體尺寸隨機變量x 的線性函 數(shù) 則存在這樣一個函數(shù)關(guān)系 y f口 占 2 3 式中 f 伍 e 0 i x e y l x 為給定條件x 下y 的條件均值 s 為隨機變量 是y 對f x 1 的偏差 則式 2 3 又可表示為 y e ylxl 占 2 4 這就是隨機變量的線性回歸關(guān)系池塒 由于我們分析的是一個衍生人體尺寸變量和一組國標人體尺寸變量之間關(guān) 聯(lián)緊密程度的多元線性回歸 所以就有 e y x e 0 i 五 砭 五 屁 屈五 壓x 2 屈 磁 1 2 第二章產(chǎn)品形態(tài)的人機學(xué)參致 其中盧 織 風(fēng)是與x x 丘無關(guān)的末知參數(shù) 稱為回歸系數(shù)向量 因此對于隨機變量的多元線性回歸來說 式 2 4 又可表示為 y p q p l xl p 2 x2 黟k x s t 2 5 s 為多元線形回歸的隨機誤差 當對y 五 五進行玎次獨立觀測時 得到樣本 z 爿n x t f 1 2 行 此時設(shè) 觀測向量 y b 1 y 2 兒 設(shè)計矩陣 x 未知參數(shù)向量 歸系數(shù) l x l l 而2 x l i l2 2 1 而2 算2 1x m 2 p 砸 p p 其中p 0 為常數(shù)項 p p p 為回 隨機誤差向量 e k 占 毛j 根據(jù)g a u s s m a r k k o v 假設(shè) 5 有 1 誤差項均值為零 即e 8 0 2 誤差項具有等方差 即c o v 仃2 i 3 誤差是彼此不相關(guān)的 即c o v b 占 0 i j i j 1 2 t l 則式 2 5 可以表示為 y x p 8 2 6 根據(jù)式 2 1 和式 2 6 則有如下的正態(tài)分布 y n p p p c p 2 7 若已知協(xié)方差矩陣c 時 則因變量y 的分位點 可由下式確定 k 8 pp u 4pcp 2 8 2 上式中 一為標準正態(tài)分布的g 分位點 q 去一了咖 由上述分析可知 在給定刀次獨立觀測得到的自變量x 后 即可求得因變 量y 的分位點k 式 2 8 這就是我們所要求的衍生人體尺寸百分位的求解 方程 四j 1 l 大學(xué)碩t 學(xué)位論文 2 4 4 線性回歸系數(shù)的估計 在利用式 2 8 進行衍生人體尺寸求解時 由于回歸系數(shù)p 是未知的 因此采用最大似然估計法 來求解回歸系數(shù)p 的值 即若存在一個6 阪 度 眾 f 使得當風(fēng) 巍 屆 矗 島 度 廈 度 時 使得 2 q 一磊 f l l x 一 一島 2 9 i l 達到最小值 即使誤差占的均值取最小值 由式 2 6 和式 2 9 可進行如下推理 y x p x p j x y x x p j 2 1 0 6 阪 矗 眾 眾 x 1 x y 這就是所求的p z o 屈 廈 屁j 的最大似然估計6 阪 磊 眾 磊j 根據(jù)i 巍述各式的推導(dǎo) 因此則有 反 a 墨 島墨 屈x k r 2 1 1 上式中 我們一般把磊 矗墨 度五 眾鼉作為 y z x l x 2 玩 屬 屆墨 島x 2 屈以的近似估計 則我們就可以得到方程 2 1 2 y p i p 0 4 p x 1 4 4 p k xk 2 12 式 2 一1 2 就是 元經(jīng)驗線性回歸方程 2 5 座椅靠背的衍生尺寸求解 在進行座椅靠背 曲面的人機形態(tài)設(shè)計時 除了將使用到國標人體尺寸 還需要一些其它國標中未提供的或者未測量的衍生人體尺寸 現(xiàn)以座椅靠背曲 面的人機形態(tài)設(shè)計為例 說明衍生人體尺寸的求解方法和過程 在進行座椅靠背人機曲面設(shè)計時 按靠背高度的不同則有全靠背 高靠背 中靠背和低靠背等4 種形態(tài) 高靠背有腰椎點和肩胛點兩個支撐點 對于全靠