从运动机构的角度看人体运动链 是具有冗余自由度的机构,该机构具有数百个运动 自由度。根据工程要求.将人体的活动关节简化成 图1所示的11个,自由度为17个。这17个自由 度分别是颈部绕人体三坐标轴的旋转、肩部绕人体 三坐标轴的旋转、肘关节绕一坐标轴的旋转、髋关 节绕一坐标轴的旋转、膝关节绕一坐标轴的旋转、 踝关节绕一坐标轴的旋转。 o表示梗型简化JjIi需豹关节n=1人体模型在模拟飞行员驾驶飞机时,如图l所幽1人体模型 示E行员背靠座椅,目视前方,右手手握操纵杆、左手手持油门。模拟人体运动时,按照E 行员巡航状态,设定整个躯干不动.只是手脚关节在合理的范围内运动。 人体运动解析中手或脚在任一空间的位置由式(1)确定l,J.其方法是先建立一个三维 基坐标系(X,Y,z),然后在每一个运动肢体上建立一个I胡接的相对坐标系(oY。,z,,), 人体运动时,手或脚在空间的位置通过r述坐标变换最终能_l{J基坐标系米表示。 基金项目:教育部骨干教师基金 国防预研基金项目(51422020401HK0134) 207 COS一siny0sin缈COS0 一sin臼0COS口z)与(x。,儿,z。)两坐标系角度变换矩阵,k】可通过坐标系(x。,yz。)绕坐标轴x。、n、z。分别按角度庐、口、妒进行旋转后计算所得。 飞机座舱航向脚蹬优化布置飞机座舱航向脚蹬是飞机的一个重 要操纵部件,是用于脚动刹车和航向操纵 的装置。对脚蹬中立点、具体行程和调节 量,要运用不同百分位的人体尺寸模拟出 腿部运动范围才能确定。 图2所示的座舱几何尺寸是以座椅中 立位置为参考点(即原点)建立的坐标系。 设大腿切角为a,大腿与小腿轴线夹角为 B,小腿轴线与过脚蹬转轴点水平线的夹 角为Y,大腿长为A,小腿长为B,髋关 节至参考点纵向距离为C,横向距离为D, 参考点至脚蹬垂直距为E,参考点至脚 图2座舱几何尺寸在模拟航向操纵脚蹬操作时,脚蹬行程每一空间位置均可用下式计算”1。 』a。+。bi。'+,Y:=180B Axs。in。4-C+E(32E159) F=D4-AxCOS口+BCOS,幽3第5、第50和第95丌分位飞}丁员脚蹬行程和舒适域 208 运_L}j式(3)进行行程计算时,将大腿切角限定在5。~20。即可得出脚蹬的行群。然而E行员总希望能够舒适地操纵b机。人体腿部各个关节的舒适角度范周经转化可得山n