实验台CATIA人机分析

CATIA V5人机培训与应用1.Human Builder（人体模型建立）人体模型的建立是基于最佳人体模型分类系统的。

人体模型能够非常精确地模拟人体以及人如何与产品互动，这样确保能够像真人一样在工作间自然地操作并完成各种作业。

“人体模型建立”模块侧重于建立一个用于互动分析的数字化人体模型。

此模块包含一些高级工具来创建、操作、分析一个人体模型（基于5th、50th、95th的人体百分比）是如何与产品发生互动的。

人体模型用来评估人与产品关于外形、相配、功能的适应性。

人体模型可以直观地创建和操作并结合DMU来检查诸如伸及范围、视野等特征。

简便易学的互动可以通过一个非人类学家来操作人体上面的各类参数。

工具栏中包括人体模型的生成、性别、百分位、正/反运动学操作、动画生成、单眼/双眼视野仿真以及视野圆锥。

1.1.Human Builder Menu Bar1.1.1.Standard Manikin Creation点击Manikin Creation图标，出现New Manikin对话框：1.1.1.1.Manikin Tab：Father Product：人体模型必须附加在左边树形图的一个Product内，这个Product可以是任何级别的，但不可以是其他任何人体模型。

Manikin name: 在这里为新建的人体模型命名，如：驾驶员、乘客、机械工等。

多个人体模型可以有同一个名字，如果将这栏空白，系统默认命名为Manikin1 (2, 3, etc.)，并且保存为Manikin1.CATProduct。

Gender: 在这里选择人体模型的性别。

Percentile: 可以选择从1%至99%的人体百分位。

1.1.1.2.Optional TabPopulation:这里选择人体模型的国籍，系统默认有：美国、加拿大、法国、日本、韩国。

Model: 这里选择希望得到的人体模型的类别，系统提供三种：全身、只有左臂、只有右臂。

CATIA V5人机培训与应用1.Human Builder（人体模型建立）人体模型的建立是基于最佳人体模型分类系统的。

人体模型能够非常精确地模拟人体以及人如何与产品互动，这样确保能够像真人一样在工作间自然地操作并完成各种作业。

“人体模型建立”模块侧重于建立一个用于互动分析的数字化人体模型。

此模块包含一些高级工具来创建、操作、分析一个人体模型（基于5th、50th、95th的人体百分比）是如何与产品发生互动的。

人体模型用来评估人与产品关于外形、相配、功能的适应性。

人体模型可以直观地创建和操作并结合DMU来检查诸如伸及范围、视野等特征。

简便易学的互动可以通过一个非人类学家来操作人体上面的各类参数。

工具栏中包括人体模型的生成、性别、百分位、正/反运动学操作、动画生成、单眼/双眼视野仿真以及视野圆锥。

1.1.Human Builder Menu Bar1.1.1.Standard Manikin Creation点击Manikin Creation图标，出现New Manikin对话框：1.1.1.1.Manikin Tab：Father Product：人体模型必须附加在左边树形图的一个Product内，这个Product可以是任何级别的，但不可以是其他任何人体模型。

Manikin name: 在这里为新建的人体模型命名，如：驾驶员、乘客、机械工等。

多个人体模型可以有同一个名字，如果将这栏空白，系统默认命名为Manikin1 (2, 3, etc.)，并且保存为Manikin1.CATProduct。

Gender: 在这里选择人体模型的性别。

Percentile: 可以选择从1%至99%的人体百分位。

1.1.1.2.Optional TabPopulation:这里选择人体模型的国籍，系统默认有：美国、加拿大、法国、日本、韩国。

Model: 这里选择希望得到的人体模型的类别，系统提供三种：全身、只有左臂、只有右臂。

基于CATIA V5的计算机辅助人机工程分析董俊华【摘要】采用计算机模型来进行人-机器-环境系统的模拟,不仅可以直观地显示它们之间的三维位置,而且可以大大降低人机系统的研发时间.文章以CATIAV5为人机工程学的应用研究提供的平台,主要说明了虚拟人体模型的建立及其人体姿态仿真在整体橱柜设计领域应用的具体方法.对人使用产品的过程进行模拟,从而发现产品设计的缺陷与不足,改进产品的设计.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2010(029)020【总页数】2页(P232-233)【关键词】计算机辅助人机工程;人体模型;虚拟;仿真【作者】董俊华【作者单位】辽东学院,丹东,118003【正文语种】中文【中图分类】TB18;TP391.720 引言人机工程学是研究人与系统中其他因素之间的相互作用，以及应用相关理论、原理、数据和方法来设计以达到优化人类和系统效能的学科.随着计算机技术，尤其是计算机图形学、虚拟现实以及高性能图形系统的发展，使人机工程不再局限于传统的数据积累等应用范畴，而是充分利用计算机的高性能图形计算能力建立3D图形化、交互式、真实感的虚拟环境与仿真评价平台，并应用于空间站、航行器、舰船、车辆等的设计评价之中，成为产品生命周期中的一个重要环节。

计算机辅助人机工程设计 (computer-aided ergonomics design，CAED)是一个多学科知识结合的领域，包括计算机科学与技术、人机工程学、生理学、运动学与动力学、工程技术等，具有其自身的优势如:在设计前期对设计方案和设计布局进行仿真评价，减少设计返工和实物原型的制作，能够缩短从设计到制造的周期和成本;通过前期的人机工程评价优化设计方案和设计布局，减少工作者的身体伤害有利于员工培训和设备维护，降低训练的危险性，减少培训费用。

1 CATIA V5的人机工程功能整体橱柜中每部分的结构、尺寸、形状、材质、质量等因素都会影响到人使用时的操控性、灵活性、稳定性和舒适性等指标，而所有的设计依据都必须根据使用者的人体数据而定。

基于CATIA软件的人机工程设计中作业姿态分析[摘要]针对现代制造系统中的手工作业工位，应用CATIA软件的人机工程设计模块，分析选定人体模型，进行了作业姿态分析。

其中包括视野分析、双手伸展域分析、人体姿态评估、快速上肢评价等。

提出了作业过程中对设备布局的要求，以及操作人员受到损伤的主要身体部位。

【关键词】CATIA；人机工程；伸展域；上肢评价引言随着我国工业化进程的加快，无纸设计、3D数字设计的优越性逐渐凸显。

CAD软件已经成为工程技术人员必需掌握的一项技能。

运用CAD软件，可很大程度地提高设计人员的工作效率，将许多繁琐的工作直接交由软件处理。

CATIA 是由法国达索飞机公司于1975开发的一套三维设计软件，并且随着科学技术的进步不断完善，至今已被广泛应用于汽车制造等行业。

CATIA的人机工程设计模块是一个面向对象的系统，它可以使设计者很容易地进行人因工程学方面的设计。

利用此软件可以非常方便的将人机工效与厂房布局设计、机械设计等模块有效结合，使设计更加的人性化和合理化[1]。

应用CATIA，可以形象模拟现代生产制造系统中操作人员的各项运动姿势和操作状态。

从而易于设计人员进行各项人机工程方面的参数规划，同时，其再现和确认功能生产制造的人性化提供一种高效设计方法。

1、CATIA软件概述CATIA的人机工程设计模块共分为四部分[2]：人体尺寸编辑（Human Measurements Editor）、人体动作分析（Human Activity Analysis）、人体模型建立（Human Model Builder）、人体姿态分析（Human Posture Analysis）。

CATIA V5R20内共集成了七个地区的人体模型: American、French、Canadian、Korean、German、Japanese、Chinese(Taiwan)。

人体模型创建模块是基于最佳人体模型系统建立的，为确保操作者的正常工作，添加使设计者能够在工作之前实现人体工作状况的详细研究，进行非常精确的人体仿真，虚拟人体与工作环境之间的相互关系。

Catia参数化建模在人机设计方面的应用【摘要】目前也有很多专业用于人机设计软件例如：UG，RAMSIS等。

但是作为设计人员来讲这些专门的软件有一定的弊端：或者是价格昂贵、或者与数据建模的软件版本不兼容需要转换数据、或者因为这些专业软件的设计过程都是固化的灵活性不能让设计师满意。

使用Catia参数化设计可以完成人机设计和法规校核等工作，并且可以直接修改参数更新数模一劳永逸。

本文将以内后视野设计为例进行参数化设计。

【关键词】人机工程；眼点；SGRP；参数化；Catia一、前言任何产品最终面向的客户都是人，产品给人带来的感受决定了产品的市场占有率。

因此所有产品的设计也就优先要考虑人机工程。

可以说汽车造型决定客户看不看车，而人机工程则决定客户买不买车。

汽车的人机设计的目的就是要开发出对于绝大部分百分位人体来说具有驾驶操纵高效、方便、舒适、不易疲劳、安全的乘坐驾驶环境。

因此人机工程的设计也成为整车设计中主要的性能之一。

目前也有很多专业用于人机设计软件例如：UG，RAMSIS等。

但是作为设计人员来讲这些专门的软件有一定的弊端：或者是价格昂贵、或者与数据建模的软件版本不兼容需要转换数据、或者因为这些专业软件的设计过程都是固化的灵活性不能让设计师满意。

使用Catia参数化设计可以完成人机设计和法规校核等工作，并且可以直接修改参数更新数模一劳永逸。

本文将以内后视野设计为例进行参数化设计。

二、汽车人机工程设计内容介绍三、后视野设计Catia参数化建模步骤1.内后视镜法规要求a.后视镜必须能在其反射面上绘出一个以高度为40mm底边长为a的矩形，其中：，如图1所示。

b.后视镜必须为球状凸面镜或平面镜镜。

c.r值对于I类内后视镜必须大于1200mm。

d.反射面边缘在框架内，框架周边点C值≧2.5mm；若不在框架内，则其周边点C值≧2.5mm，且突出部位在50N的作用力下，能回到框架内。

e.内后视镜应在驾驶员位置上可以调节。

运用CATIA进行人因工程设计赖朝安CAD(Computer Aided Design,计算机辅助设计)•利用计算机帮助工程设计人员进行设计, 最早的CAD的含义是计算机辅助绘图,顺着技术的不断发展,CAD的含义发展为现在的计算机辅助设计。

–非创造性的工作是一些繁琐重复性的计算分析和信息检索，完全可以借助计算机来完成–一个好的计算机辅助设计系统既能充分发挥人的创造性作用，又能充分利用计算机的高速分析计算能力设计数字化：创新与绘图时间的2：8转换设计数字化：专业设计功能（模具设计）装配分析，及时发现下游工序问题高精度分析与可视化显示CAD/CAM集成成形头光敏树脂（黄色）紫外光支撑材料（白色）升降工作台CATIA•法国DassaultAviation是世界著名的航空航天企业。

其产品以幻影2000和阵风战斗机最为著名。

•CATIA是法国DassaultSystem公司的CAD /CAE /CAM一体化软件，居世界CAD /CAE /CAM领域的领导地位。

•CATIA的著名用户包括波音、克莱斯勒、宝马、奔驰等一大批知名企业。

其用户群体在世界制造业中具有举足轻重的地位。

•波音飞机公司使用CATIA完成了整个波音777等的虚拟装配，创造了业界的一个奇迹，从而也确定了CATIA在CAD/CAE/CAM行业内的领先地位。

CATIA与航空航天•Boeing飞机公司在Boeing777项目中，应用CATIA设计了除发动机以外的100%的机械零件。

并将包括发动机在内的100%的零件进行了预装配。

通过预装配与参数化设计节省了50%的重复工作和错误修改时间。

•参与Boeing777项目的工程师、工装设计师、技师以及项目管理人员超过1700人，分布于美国、日本、英国的不同地区。

他们通过1,400套CATIA 工作站联系在一起。

CATIA的应用•在汽车工业、造船工业、厂房设计中得到广泛应用。

•CATIA也已用于设计和制造如下多种产品：餐具、计算机、厨房设备、电视和收音机以及庭院设备。

基于catia的轿车人机工程参数化设计在汽车设计领域，人机工程学是一个至关重要的领域。

它关注的是如何将人体工程学原理与设计过程相结合，以确保汽车设计能够满足乘客的舒适、安全和便利性需求。

在这方面，CATIA（计算机辅助三维交互应用）是一种强大的软件工具，它可以用于汽车设计中的参数化建模和模拟。

首先，基于CATIA进行轿车人机工程参数化设计的关键是建立一个准确的人体工程学模型。

这个模型应该涵盖不同人群的身高、体重等关键数据，以便能够准确预测他们在汽车中的坐姿和空间需要。

CATIA提供了丰富的建模工具和功能，可以帮助设计师构建这样的人体工程学模型。

接下来，设计师可以利用CATIA的参数化建模功能来创建一个可供设计自动化的轿车设计模板。

这意味着设计师只需输入相关的参数，如座椅高度、方向盘位置等，CATIA就可以自动调整车辆模型，以适应不同的驾乘者。

这大大减少了设计过程中的人力和时间成本，并确保了设计的准确性和一致性。

除了参数化建模，CATIA还可以用于模拟和优化车辆的人机工程性能。

例如，通过模拟乘客的头部和身体运动，设计师可以评估座椅设计的舒适性和安全性。

CATIA还可以模拟乘客进入和离开车辆的动作，以确保车门和座椅的设计在实际使用中能够方便地操作。

此外，CATIA还可以与其他工程软件集成，如CAE（计算机辅助工程）软件，以更全面地评估人机工程设计。

通过分析车辆的结构和材料特性，设计师可以预测车辆的刚度、振动和噪声等性能，从而指导人机工程设计的改进。

综上所述，基于CATIA进行轿车人机工程参数化设计是一种能够提高设计效率和准确性的强大工具。

它允许设计师从人体工程学的角度优化轿车设计，以提供更好的乘坐体验。

同时，CATIA还提供了模拟和分析工具，以确保人机工程设计的可行性和可靠性。

在未来，随着技术的不断进步，CATIA将继续在汽车设计领域发挥重要的作用。

CATIA人机工程模块• 1、建立人体模型• 2、人体模型姿态• 3、人体模型编辑• 4、人体模型的高级设置• 5、人体测量编辑• 6、人体模型姿态分析• 7、人体运动分析人体模型建立完成后，修改设置人体模型的显示属性• 1、建立人体模型• 2、人体模型姿态• 3、人体模型编辑• 4、人体模型的高级设置• 5、人体测量编辑• 6、人体模型姿态分析• 7、人体运动分析四肢及头部摆（转）动角度界限 动画视角接 合：可接合人体模型的6对部位（肩部、大臂、前臂、大腿、小腿、踝部）改变其活动范围；角度界限：显示隐藏角度界限；动画视角：在某一自由度上放大显示所选择的部位，提供最佳视角。

应用放置功能以参考点为基准移动，点选无先后顺序标准姿态：主要用于蹲坐、弯腰、扭曲、倾斜以及肘部的调整等姿态• 1、建立人体模型• 2、人体模型姿态• 3、人体模型编辑• 4、人体模型的高级设置• 5、人体测量编辑• 6、人体模型姿态分析• 7、人体运动分析人体模型属性编辑改变身体某个部位的姿势（摸索）可以在人体的7个部位上建立移动坐标坐标系方向与CATIA 坐标系一致坐标系方向根据人体关节确定肢体的精确定位（出击）坐标系方向可变坐标系方向不变人体模型姿势、复制重置与交换右键人体模型视野功能• 1、建立人体模型• 2、人体模型姿态• 3、人体模型编辑• 4、人体模型的高级设置• 5、人体测量编辑• 6、人体模型姿态分析• 7、人体运动分析碰撞检查绑定与解除绑定:对于product应在结构树中选取，否侧应多次绑定解除一解除二回位定义偏移量偏移命令用于重新定义定位模式的动作，定位模式的默认动作中心点是身体部位的“末端”点，在某些定位中可通过重新定义中心点，简化操作过程。

上肢伸展域人体上肢的伸展域往往决定工作空间的世界一级工作空间内设备等物体的位置和设备的结构的设计。

注意：只能选择手或手指人体模型的约束应用人体模型的约束功能，可以使人体模型在IK模式中，精确地达到用户要求的姿态。

CATIA人机工程模块• 1、建立人体模型• 2、人体模型姿态• 3、人体模型编辑• 4、人体模型的高级设置• 5、人体测量编辑• 6、人体模型姿态分析• 7、人体运动分析人体模型建立完成后，修改设置人体模型的显示属性• 1、建立人体模型• 2、人体模型姿态• 3、人体模型编辑• 4、人体模型的高级设置• 5、人体测量编辑• 6、人体模型姿态分析• 7、人体运动分析四肢及头部摆（转）动角度界限 动画视角接 合：可接合人体模型的6对部位（肩部、大臂、前臂、大腿、小腿、踝部）改变其活动范围；角度界限：显示隐藏角度界限；动画视角：在某一自由度上放大显示所选择的部位，提供最佳视角。

应用放置功能以参考点为基准移动，点选无先后顺序标准姿态：主要用于蹲坐、弯腰、扭曲、倾斜以及肘部的调整等姿态• 1、建立人体模型• 2、人体模型姿态• 3、人体模型编辑• 4、人体模型的高级设置• 5、人体测量编辑• 6、人体模型姿态分析• 7、人体运动分析人体模型属性编辑改变身体某个部位的姿势（摸索）可以在人体的7个部位上建立移动坐标坐标系方向与CATIA 坐标系一致坐标系方向根据人体关节确定肢体的精确定位（出击）坐标系方向可变坐标系方向不变人体模型姿势、复制重置与交换右键人体模型视野功能• 1、建立人体模型• 2、人体模型姿态• 3、人体模型编辑• 4、人体模型的高级设置• 5、人体测量编辑• 6、人体模型姿态分析• 7、人体运动分析碰撞检查绑定与解除绑定:对于product应在结构树中选取，否侧应多次绑定解除一解除二回位定义偏移量偏移命令用于重新定义定位模式的动作，定位模式的默认动作中心点是身体部位的“末端”点，在某些定位中可通过重新定义中心点，简化操作过程。

上肢伸展域人体上肢的伸展域往往决定工作空间的世界一级工作空间内设备等物体的位置和设备的结构的设计。

注意：只能选择手或手指人体模型的约束应用人体模型的约束功能，可以使人体模型在IK模式中，精确地达到用户要求的姿态。

448时代报告2013年2月下一、CATIA软件CATIA是世界上一种主流的CAD/CAE/CAM 一体化软件。

其中，CATIA V6软件有一个模块专门用来进行人机设计与分析，其中含4个工作模块: 人体模型构造模块，人体模型测量编辑模块，人体行为分析模块，人体姿态分析模块。

人体模型构造模块是CATIA V6软件分析设计的基础，是在虚拟环境中建立和管理标准的数字化“虚拟”人体模型，以在产品生命周期的早期进行人机工程的交互式分析。

人体模型构造模块提供的工具包括:人体模型生成、性别和身高百分比定义、人机工程学产品生成、人机工程学控制技术、动作生成及高级视觉仿真等，根据国家、性别、身高百分比来自定义人体模型；人体模型测量编辑模块可以更改人体模型的某些尺寸百分比，从而更改相应的人体模型；人体行为分析模块是CATIA V6软件的分析工具和方法；人体姿态分析模块是CATIA V6软件分析人的各种姿态以及评价、仿真等。

二、回归分析围绕人体各部分之间的尺寸关系开展的分析主要以身高作为基本的尺寸依据，通过CCD摄像机，获取一个三维人体的二维图像，并运用红外线技术描点法获取真实人体的近似曲线，通过CATIA V6软件进行分析,建立相应的一元或者与其他的身体尺寸建立的一种多元线性回归方程。

主要的两项任务是：一是相关分析与回归分析，二是：后期所进行的回归系数与显著性的检验。

分析处理尺寸数据之后，第一是对各部分身体的尺寸以及身高基本尺寸进行相关的分析，计算出每两个尺寸之间存在的相关系数，判断各尺寸之间是否具有较高的相关性，然后通过回归分析，建立相对应回归方程，最后开展显著性检验。

（一）一元线性回归分析。

一元线性回归分析，设定x，y两个相关的变量，x为普通变量; y 为随机变量；x的变化引起y的变化，但关系不确定，因为y为随机变量。

当x取n个不同的值x1，x2，…，xn时，作n次独立的试验，就可以得出y的n个观测值y1，y2，…，yn，于是得到观测数据为(x，y，)，(x1，y1)，…(xn，yn)(3.1)，在直角坐标系中，以上面n个有序数组为坐标画出与之相对应n个点，称之为平面散点图。