1.简介
人机工程学的定义是与人相关的科学信息在对对象、体系和环境进行设计中的应用。目前工业制造领域使用人机工程验证的方式，主要是通过虚拟装配的方式进行装配仿真验证。基于虚拟现实技术的虚拟装配仿真验证系统是将CAD建模技术、虚拟现实协同技术、用户界面应用、设计过程和虚拟仿真验证结合起来，形成一个基于沉浸式虚拟现实显示与实时交互环境的产品设计和仿真验证系统。通过人机+动捕的解决方案，可以将真实人体姿态动作赋给虚拟人进行人机验证，此种方式是目前较好的人机验证方式。
2.提升生产力
对于手工装配系统，虚拟装配的研究重点在于分析装配过程中的人机工程学问题。由于手工装配涉及大量的人的劳动，因此，如何提供人的操作效率，保障人的劳动安全，降低人的劳动强度等就变得越来越重要。虚拟环境下的人机工程学分析主要通过虚拟人体模型来实现。人体模型是一个多自由度的运动机构，通过定义人体模型的参数和各种动作，可以模拟人在虚拟环境中的抓取零件、移动零件、装配零件、使用工具和家具、紧固等行为，并计算人的操作空间、视野、能量消耗、疲劳强度等数据，从而为装配系统规划人员的分析和决策提供依据。
基于Delmia的虚拟装配解决方案，可在计算机上仿真装配过程，在Delmia中，虚拟人姿态的调整是通过手动调节人体各关节的位置来实现的，此种方式需要的调整时间长，结果不自然。与之相对应的是采用实时动捕技术+虚拟现实技术，此方法调整时间短，结果自然可信。
通过引入虚拟现实技术，为复杂产品的可装配性分析与评价、装配工艺规划等提供了一种直观、自然、逼真、人机环境，人可以沉浸到其中，与环境中的各种虚拟物体融为一体，从而大限度地发挥人的智慧。
3 .主要优势
使用综合性 3D 流程和资源规划工具进行规划，以创建和优化按单定制的精益生产制造系统。使用工具进行模拟，以虚拟定义和优化制造资产及制造规划。操作的虚拟生产系统，以实时跟踪生产活动、执行时间表变动、启动新项目、引进模型转换和安排维护操作
4. 功能模块
4.1.1 Ergonomics Specialist
以人为中心的产品和工作场所设计
l 更快、更轻松地完全利用人机工程学数据库
l 轻松处理人体模型
l 为姿势功能提供增强体验
l 切换人体模型人种
l 评估人体模型视觉
l 使用生物力学分析计算力矩和力
l 提供推、拉和运载分析
l 使用快速上肢评估来检测风险
l 使用碰撞分析来进行评估
l 管理人体模型属性数据
4.1.2 Ergonomist
创建非常具体逼真的人体模型
l 创建适用于任何人口比例的各种人体
l 自定义每个关节的各种运动
l 针对任何既定活动找出安全或舒适的姿势
l 捕获并重复使用人体工程学企业标准
l 使用姿势的舒适或安全性评分
4.1.3 Work Safety Engineer
利用虚拟工人及早进行验证，使工作场所更为安全
l 在仿真中添加编排事件并播放
l 创建、应用和删除数据库元素
l 将人性化因素早期集成于产品或工作地点设计中，以节约成本
l 建构常见操作和活动
l 捕获并重复利用基础技能或复杂任务
l 提供自动布局更新的关联性
l 更轻松地处理人体模型，并定义人体模型接触和抓取的方式
l 提供推、拉和运载分析
l 使用快速上肢评估来检测风险
l 使用人体模型视觉评估来自定义视域
5 .动捕方案概述
5.1.1 方案简介
本技术方案通过人机交互验证软件，集成数据手套和动作捕捉设备数据接口，实时驱动虚拟角色仿真操作；通过虚拟现实中间件驱动虚拟现实头盔进行沉浸式虚拟环境显示，同步驱动第三人称观察显示屏、供其他人员了解装配人员的操作过程。人机交互验证软件可录制虚拟角色的仿真操作动作，存储为Delmia的Process文件格式，辅助后期进行装配工艺流程制作和人机工程分析。
5.1.2 应用流程
l 前期数据准备
设备准备：穿戴动作捕捉系统、数据手套和虚拟现实头盔，并校准。
数据准备：打开Delmia软件，并打开虚拟厂房数据，选择进行仿真计算的虚拟人、指定和动捕设备的关联关系，然后将其加入仿真计算列表， 选择进行仿真计算的零部件，将其加入仿真计算列表，开启计算引擎。
l 实时装配仿真
操作人员实时驱动虚拟人和虚拟场景进行交互、完成搬运、装配产品的零部件模型
观察、评价操作人员的操作过程，形成仿真过程会议纪要
录制虚拟人的操作动作，并存储成文件
l 后期制作及分析验证
将仿真结果整理，进行人机工程分析、输出装配工艺流程文件
动捕系统
LED动作捕捉式仿真实训通过光学动作捕捉摄像机、3D立体LED设备、交互3D眼镜和交互手柄等产品进行实训操作。实训过程中，不仅可以实现抓取移动、放大、缩小、360°全方位展示等基本功能，高度还原实际拆装场景和教学过程。
光学交互摄像头
配置光学交互摄像头，满足视频摄像/传播和动态图像捕捉等基本功能，简单易用、稳定可靠，具有良好的通用性、兼容性，内置大容量帧缓存，保证传输可靠与实时，超低延时触发电路设计，极速响应触发信号。
3D信号发射器
配置3D发射器，传输信号不再受限和干扰，眼镜和发射器一对一工作不受其他影响，眼镜和发射器同步无偏差，保证信号传输，还可通过调节适应不同3D显示设备。
三维交互手柄
配置三维交互手柄，按键功能齐全，操作反应灵敏，高精度6DOF交互手柄，定位速度快，使用流畅，为移动操作界面带来令人难以置信的沉浸感与自由度。
3D眼镜定位套件
配置带光学标记的3D眼镜，用于操作者与大屏进行实时互动，追踪操作者头部位置，实时调整3D显示画面视角，提升用户实时交互体验。
配置不带光学标记的3D眼镜，用于其他观看者，满足多人同时观看的需求，其他观看者佩戴后能够同步查看操作者的实时交互画面，适用于多人示教场景。
LED大屏
应用优点：
1.显示尺幅大方便了对大尺度的研究对象进行观察
大尺幅的显示界面大大方便了我们对于大场景（如会场、战场、工厂等）的一比一还原能力，提升沉浸感，体验真实的历史事件与情景。为学院研究一些诸如景观设计、车辆工业设计等情景提供了便利的研究环境。
2.大尺幅可以提供超高分辨率的影像
高分辨率意味着可以显示更多的细节，高分辨率的影像不仅可以使画面显示更加细腻、同时也可以让观察者看到更多的内容细节。
3.方便教学，提升效率
可以实现一人操作、多人同时观看的教学效果，支持同时数十人上课，教师可以将复杂、抽象的教学内容在虚拟现实环境中呈现，学生可佩戴3D眼镜跟随教师的视角观看相应的场景，了解理论基础、生产场景、岗位实训等，增强课堂教学效果，提升课堂教学效率。
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