● 摘要
在人机系统工效学分析中，疲劳是反应操作者生理、心理特征的重要指标，操作者的作业能力、工作效率及错误率与之密切相关。因此，疲劳评价成为工效学研究的重点内容。随着计算机技术的发展，越来越多的人机系统工效学设计与分析采用了虚拟现实技术。其中虚拟人作为自然人在虚拟环境下的代表，对其疲劳评价方法的研究成为工效虚拟人在应用过程中需要考虑的重要课题。工效虚拟人在完成规定的操作后，其疲劳状态具有不可测试性、无法直接显示等特点。因此，本文从目前的虚拟人技术出发，通过对现有相关模型的分析，提出以下肢蹬踏典型动作为分析对象，利用力学、运动学数据，建立工效虚拟人的疲劳评价模型，该模型可适用于确定外部约束条件的工效虚拟人下肢蹬踏动作的疲劳评价。在下肢蹬踏动作特点分析的基础上，我们选取了11名青年志愿者，对每人进行了9个水平的工效实验。通过对外部负荷、操作频率两种外部约束条件的控制，实验得到了施力、做功、呼吸和心率等客观数据；基于Borg量表的疲劳变化和实验后疲劳感受的主观数据。对实验数据进行预处理后，课题采取主、客观结合的拟合分析方法，得出了主观疲劳感－对外做功、主观疲劳感－累计冲量的定量评价模型。本文建立的模型具有主客观结合、疲劳感觉定量化及结合时间累积效应的特点，可以为工效学虚拟人的深入应用提供科学依据。