社區健身器材的人機工程分析與評價系統探究

張 瑩

（西安航空學院，陜西西安，710077）

社區健身器材的人機工程分析與評價系統探究

張 瑩

（西安航空學院，陜西西安，710077）

本文以健身者為中心，結合工業設計的思想，研究開發了一種人機工程分析與評價系統，該系統能夠建立虛擬人機環境，提高社區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廠家的產品競爭力。

人機工程學；人機仿真；三維建模

0 引言

如今，人們已經意識到物質生活的提高嚴重地影響了個人身體素質，因而開始關注健康，更加注重個人和家庭的健身活動。然而，通過對社區居民進行社區健身器材滿意度調查發現，目前大多數社區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，通過嚴謹的科學論證，重點研究有助于社區健身器材產品開發的計算機輔助人機工程技術與評價系統。

1 本課題采取的技術路線

本課題以人機工學理論為指導，結合我市部分社區現有的健身器材，分析社區內健身器材、健身者以及使用環境之間的適配關系，并對其進行系統化研究。

2 社區健身器材實際調研分析情況

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

通過觀察圖1，可知多數居民對于社區健身器材不甚滿意，最主要的原因在于社區健身器材缺少了系統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、舒適的社區健身器材。

圖1 社區居民對于社區健身器材滿意度調查情況

3 人機工程分析與評價系統

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實技術的深入發展，為該門科學提供了有力的技術保障，使其有了質的飛躍。

人機工程分析與評價系統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容組成的。下文我們將按照次序對其依次進行設計。

3.1 人體數據庫的建立

人體數據庫是三維人體建模的基礎。人體尺寸有靜態尺寸和動態尺寸之分，人機工程仿真需要大量的動態尺寸，這就需要數據庫能夠為人機仿真提供必要的數據，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。

基于人機工程學的人體測量數據在表示人體尺寸的等級時一般以百分位數為標準，最常用的百分位數是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，根據不同的生理參數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據的參數化建模方法，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量方面做出合適的折中考慮。

3.3 人機工程系統的評價

對于人機工程分析與評價系統中使用的評價方法，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、失重等作業環境對人的影響，在本文指的是人在某種姿勢下的關節角度和關節靈活度。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據。

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，然后是人各關節的角度配置，如此才能夠得到合理的人機效果。關于各關節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，因此在人機系統設計中，必須確立適合操作者特點的用力要求。

4 人機系統設計與實現

本文研究開發的人機工程分析與評價系統，具有較強的可行性，提高了社區健身器材與健身者的適配關系，能夠吸引更多的社區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研究與實現[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 系統實現

3.1 數據庫結構的實現

數據庫、數據庫表、視圖的建立，可以使用sql語言中的creat語句建立，也可以通過企業管理器手動建立，過程比較簡單。

3.2 客戶端的實現

（1）系統登錄和維護

該模塊實現系統登錄操作，輸入后臺數據庫設置好的用戶名和密碼，點擊右側“小人”即可登錄到系統，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）數據添加、查詢、修改、刪除

以綜合部分分省區市分單位性質體育局系統從業人員和機構數表中的數據為例，說明系統的添加、查詢、修改、刪除功能。

（3）數據導出

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

4 結束語

開發基于C/S模式的中國體育事業統計年鑒信息系統，解決了數據開發利用的基本存儲和檢索問題，實現了對該數據資源的網絡化、數字化管理，擴展了受眾范圍，提高了對數據的管理和應用水平。

參考文獻

翁浩海.基于B/S.C/S綜合架構的化工企業管理信息平臺的開發與研究[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