Перспективные направления эргономического обеспечения проектирования горных машин и оборудования Текст научной статьи по специальности «Медицинские технологии»

А.Е. КРИВЕНКО

Перспективные направления эргономического обеспечения проектирования горных машин и оборудования

До недавнего времени ряд задач эргономического проектирования решался в основном методами плоских проекций моторного поля человека или методом создания объемных моделей (макетов) проектируемой техники [3]. Современное развитие средств вычислительной техники и программного обеспечения позволяет на качественно ином уровне решать эти задачи. Использование средств машинной графики при проектировании рабочего места оператора дает возможность на стадии проектирования оценить: размещение органов управления, рабочую позу оператора и т.д. Средства трехмерной машинной графики позволяют на технически более высоком уровне анализировать систему «оператор — горная машина» — смоделировав рабочую обстановку вокруг оператора его зоны видимости, зоны досягаемости [1].

К подобным программным средствам могут быть отнесены системы автоматизации проектирования, такие как: AutoCAD, Cherry, KDMaster, TopCAD, CADKey, CADDY и другие.

В Московском государственном горном университете на кафедре Горных машин средствами автоматизированной системы проектирования AutoCAD разработана трехмерная модель оператора, которая по-зхсе была названа: фантом оператора выемочных машин. Работы начал доц. Юри-цын В.А. под руководством проф. Рачека В.М. Фантом состоит из отдельных графических блоков. Они представляют собой трехмерные графические объекты типа объединение трехмерных сетей, полученных как поверхности вращения и соединения. Блоки соответствуют отдельным частям человеческого тела, имеющим не-

сколько степеней свободы, таким как: голова, верхняя и нижняя части туловища, правое и левое плечи, предплечья, ладони рук, бедра, голени, стопы. Размеры блоков могут быть скорректированы с учетом ан-топометрических данных оператора, его национальной и половой принадлежности, возрастных особенностей, одежды и специального снаряжения (каска, самоспаса-тель, аккумулятор).

Точки вставки блоков отвечают расположению соответствующих этим блокам суставам. Вращая блоки относительно точек вставки можно придавать модели оператора различные позы, перемещать всю модель или относительные части в трехмерном представлении рабочего пространства. Это позволяет визуально оценивать компоновку рабочего места и возможность выполнения оператором каких-либо действий. Фантом оператора относится к классу трехмерных каркасных моделей, однако используя операции по удалению скрытых (невидимых) линий на чертеже можно преобразовать его в поверхностную модель, чем повысить реалистичность изображения. Использование средств обработки таких изображений путем тонирования (закрашивания) поверхностей, делает возможным получить изображения, приближенные к реальным.

Используя пакеты АиюСАО и АШоЗНАОЕ возможно как-бы помещать конструктора на место оператора путем совмещения точки наблюдения со «взглядом» модели оператора и на экране монитора увидеть то, что видит оператор из указанной точки рабочего пространства с использованием эффекта перспективы [2].

Реализация этих процедур на базе AutoCAD, AutoSHEDE трудоемка и доступна лишь хорошо подготовленному пользователю. Для упрощения работы с моделью необходимо создать пакет дополнительных программ на языке AUTOList, содержащий в себе набор следующих операций, производимых с фантоном:

1. Размещение модели оператора в заданной точке рабочего пространства.

2. Относительный поворот графичесикх блоков в пространстве с учетом предельных значений углов поворота в суставах.

3. Помещение точки наблюдения конструктора в место «взгляда» модели оператора.

4. Преобразование каркасной модели в поверхностную.

Генерация слайдов (преобразования векторной графики в растровую) отображающий различные стадии рабочих движений оператора, изменения рабочей обстановки и сбор этих слайдов в «ролики» позволяет создавать и демонстрировать на экране монитора компьютера анимационные фильмы, которые дают возможность оценить в динамике эргономическую обстановку в процессе работы, а также могут быть использованы в качестве учебных пособий для демонстрации действий оператора горного оборудования как в штатных, так и в формажорных ситуациях. Такие возможности доступны на основе использования пакета AutoCAD Animator [2].

В дальнейшем предполагается разработка компьютерных технологий по оценке звуковой обстановки вокруг оператора: шумовое давление, слышимость звуков различного тона и интенсивности. Размещение в трехмерном компьютерном представлении рабочего пространства источников света с различной интенсивностью и спектром излучения позволит оценивать освещенность рабочего пространства, анализировать видимость объектов и органов уп-

равления, цветовое восприятие, наличие теней и т.д.

Комплексное использование компьютерных технологий при эргономической оценке машин и оборудования поможет ускорить процесс проектирования, повысит обоснованность принятие решений и значительно облегчит проведение оптимизации путем многовариантного анализа.

На рис. 1 показан пример использования графического фантома оператора для оценки расположения органов управления секции механизированной крепи М138.

1240

1050

Рис. 1. Использование графического фантома для оценки расположения органов управления секции механизированной крепи М138

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Арунин А.С., Зациорский В.М. Эргономическая биомеханика. М., Машиностроение, 1989.

2. Джамп Д., АШоСАО. Программирование: Пер. с англ. — М.:Радио и связь, 1992.

3. Зинченко В.П., Мунипов В.М. Основы эргономики. М., 1979.

© А.Е. Кривенко