張 瑩

（西安航空學院，陜西西安，710077）

社區(qū)健身器材的人機工程分析與評價系統(tǒng)探究

張 瑩

（西安航空學院，陜西西安，710077）

本文以健身者為中心，結合工業(yè)設計的思想，研究開發(fā)了一種人機工程分析與評價系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠建立虛擬人機環(huán)境，提高社區(qū)健身器材與健身者的適配關系，從而增強我國健身器材生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品競爭力。

人機工程學；人機仿真；三維建模

0 引言

如今，人們已經(jīng)意識到物質(zhì)生活的提高嚴重地影響了個人身體素質(zhì)，因而開始關注健康，更加注重個人和家庭的健身活動。然而，通過對社區(qū)居民進行社區(qū)健身器材滿意度調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前大多數(shù)社區(qū)為居民設置的健身器材仍存在很多問題，最為明顯的是缺少了系統(tǒng)的健身器材人機工程理論的指導，健身者的安全受到了問題。基于此，本文以健身者為中心對象，結合人機工程學，通過嚴謹?shù)目茖W論證，重點研究有助于社區(qū)健身器材產(chǎn)品開發(fā)的計算機輔助人機工程技術與評價系統(tǒng)。

1 本課題采取的技術路線

本課題以人機工學理論為指導，結合我市部分社區(qū)現(xiàn)有的健身器材，分析社區(qū)內(nèi)健身器材、健身者以及使用環(huán)境之間的適配關系，并對其進行系統(tǒng)化研究。

2 社區(qū)健身器材實際調(diào)研分析情況

國人最講究“用事實說話”，為了對我市各社區(qū)居民健身狀況進行全面、深入的了解，筆者對我市社區(qū)居民日常健身狀況及對健身器材滿意度進行了問卷調(diào)查，答卷人數(shù)共250人，回收到的調(diào)查表數(shù)為195份。問卷調(diào)查結果如圖1所示（限于篇幅設置，本文僅提供較為重要的圖表、數(shù)據(jù)等）。

通過觀察圖1，可知多數(shù)居民對于社區(qū)健身器材不甚滿意，最主要的原因在于社區(qū)健身器材缺少了系統(tǒng)的健身器材人機工程理論的指導，居民的自身安全受到了直接的影響。因此，我們需要結合人機工程學理論，設計出以健身者為中心更為安全、舒適的社區(qū)健身器材。

圖1 社區(qū)居民對于社區(qū)健身器材滿意度調(diào)查情況

3 人機工程分析與評價系統(tǒng)

人機工程學是一門讓技術人性化的科學，尤其是計算機圖形學、人工智能技術、計算機輔助設計以及虛擬現(xiàn)實技術的深入發(fā)展，為該門科學提供了有力的技術保障，使其有了質(zhì)的飛躍。

人機工程分析與評價系統(tǒng)主要是由三維人體建模、人機工程仿真、人機工程分析與評價三方面內(nèi)容組成的。下文我們將按照次序?qū)ζ湟来芜M行設計。

3.1 人體數(shù)據(jù)庫的建立

人體數(shù)據(jù)庫是三維人體建模的基礎。人體尺寸有靜態(tài)尺寸和動態(tài)尺寸之分，人機工程仿真需要大量的動態(tài)尺寸，這就需要數(shù)據(jù)庫能夠為人機仿真提供必要的數(shù)據(jù)，包括人體各部分的出力范圍、動作速度、活動范圍、重心變化等特征參數(shù)。

基于人機工程學的人體測量數(shù)據(jù)在表示人體尺寸的等級時一般以百分位數(shù)為標準，最常用的百分位數(shù)是5,50,95,99，可記作P5，P50，P95，P99。其中以P5作為小身材，以P50作為中等身材，P95則為大身材。

3.2 三維人體模型的建立

本文利用3D Max建立了三維人體模型，根據(jù)不同的生理參數(shù)構造出不同的虛擬人體模型。在進行人體建模時，為滿足虛擬人體模型的運動特性，設計者務必要使用人體測量數(shù)據(jù)的參數(shù)化建模方法，如基于骨架的棒模型。此外，模型的構成需要有合理的外觀，為了實現(xiàn)整體的最佳效果，設計者在對虛擬人體模型進行外觀設計時，應著重對其運動速度與質(zhì)量方面做出合適的折中考慮。

3.3 人機工程系統(tǒng)的評價

對于人機工程分析與評價系統(tǒng)中使用的評價方法，本文主要從四方面著重分析。

3.3.1 舒適度分析與評價

舒適度著重于振動、照明、噪聲、超重、失重等作業(yè)環(huán)境對人的影響，在本文指的是人在某種姿勢下的關節(jié)角度和關節(jié)靈活度。舒適度分析評價分為相對客觀與相對主觀的分析評價方法，客觀性指的是通過精密儀器對受試者各項生理指標變化等進行測量；主觀性依賴于受試者的主觀感受，主要以問答形式為主。通過比較，本文采用相對主觀的舒適度實驗算法來獲取數(shù)據(jù)。

3.3.2 可及范圍及姿勢預測

在工作場景設計中，首先要判斷場景中的點能否被人的指尖觸及，然后是人各關節(jié)的角度配置，如此才能夠得到合理的人機效果。關于各關節(jié)角度的估計算法需要借助姿勢預測判斷各點的設計是否合理。

3.3.3 靜態(tài)受力分析

眾所周知，在人體活動中人體力量起著極為關鍵的作用，因此在人機系統(tǒng)設計中，必須確立適合操作者特點的用力要求。

4 人機系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

本文研究開發(fā)的人機工程分析與評價系統(tǒng)，具有較強的可行性，提高了社區(qū)健身器材與健身者的適配關系，能夠吸引更多的社區(qū)居民加入全民健身的隊伍中。

莊燕樺.基于Pro/E的智能化人機工程設計系統(tǒng)研究與實現(xiàn)[D].西安電子科技大學2009

張瑩（1965---）男，山東昌邑人，漢族，碩士，副教授，西安航空學院體育教師。主要研究方向：體育教育訓練。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1 數(shù)據(jù)庫結構的實現(xiàn)

數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫表、視圖的建立，可以使用sql語言中的creat語句建立，也可以通過企業(yè)管理器手動建立，過程比較簡單。

3.2 客戶端的實現(xiàn)

（1）系統(tǒng)登錄和維護

該模塊實現(xiàn)系統(tǒng)登錄操作，輸入后臺數(shù)據(jù)庫設置好的用戶名和密碼，點擊右側“小人”即可登錄到系統(tǒng)，輸入正確的用戶名和密碼后，可對當前用戶使用的密碼進行修改操作。如果輸入錯誤的用戶名或密碼，或用戶名、密碼為空時，彈出相應的提示。

（2）數(shù)據(jù)添加、查詢、修改、刪除

以綜合部分分省區(qū)市分單位性質(zhì)體育局系統(tǒng)從業(yè)人員和機構數(shù)表中的數(shù)據(jù)為例，說明系統(tǒng)的添加、查詢、修改、刪除功能。

（3）數(shù)據(jù)導出

該模塊實現(xiàn)對查詢得到數(shù)據(jù)導出到excel表中，以便于利用數(shù)據(jù)挖掘工具和方法進行數(shù)據(jù)挖掘分析，點擊系統(tǒng)左上方的“導出”按鈕，選擇相應的文檔保存位置，導出數(shù)據(jù)。

4 結束語

開發(fā)基于C/S模式的中國體育事業(yè)統(tǒng)計年鑒信息系統(tǒng)，解決了數(shù)據(jù)開發(fā)利用的基本存儲和檢索問題，實現(xiàn)了對該數(shù)據(jù)資源的網(wǎng)絡化、數(shù)字化管理，擴展了受眾范圍，提高了對數(shù)據(jù)的管理和應用水平。

參考文獻

翁浩海.基于B/S.C/S綜合架構的化工企業(yè)管理信息平臺的開發(fā)與研究[J]，化工處動化及儀表，2002，29（2）：10-141

Ergonomics analysis and evaluation system on community fitness equipment

Zhang Ying
(Xi’an Aeronautical university，shaanxi xi’an，710077)

This paper to the fitness center,combined with the industrial design, research and development of a kind of ergonomics analysis and evaluation system,the system can establishvirtual man-machine environment,improve the adaptation between the community fitness equipment and fitness,thereby enhancing the fitness equipment manufacturers in Chinaproduct competitiveness.

human engineering;ergonomics simulation;3D modeling