计算机辅助人机分析软件SAMMIE

英国成年陆军 (1972) 18-45 岁. DEF STAN 00-25 裸体测量
数据
2.3 数字化人体模 型
• （2）身体尺寸
• 根据数据定制人体模型。
• （2）身体尺寸
• 外部测量区域提供了8个栏目让用户自己来定义数据， 以此来创建用户自定义的人体模型。。
2.3 数字化人体模 型
• （3）体形（ somatotyping）
Michael F. Deering教授的研究成果，Sun系统公司
（3.12）可视视锥性体 分析
• 1. Deering-Sun Microsystem
• Michael F. Deering教授的研究成果，Sun系统公司
3.2 可视性分析
（1）视锥体
• 2 Kroemer + Grandjean
色的方式，这种方式允许用户模拟不同衣服而不必分别为人体 模型的各个部分指定颜色。
2.3 数字化人体模 型
• （2）身体尺寸
• 现有的人体数据库
67usmale.sli
Dreyfus: 男性数据 (1967). 美国-18岁以上的成年男性
67usfem.sli
Dreyfus: 女性数据[DD1] (1967). 美国-18岁以上的成年女性
大/缩小等模型操作。
2.3 数字化人体模 型
• 人体模型（Digital Human Model），简称 DHM ，是一个包括精确的人体测量值（人体的尺
寸，如身高、坐高、手臂长度等等）、体型（身体 的形状）和关节灵活性（限制肢体运动的联合约束） 的真实人的虚拟模型。
Stickman and Normal man
计算机辅助人机分析软 件SAMMIE
2021年8月5日星期四
目录
1.1 应用领域
1
SAMMIE 简介
1.2 基本功能
1.3 操作界面
2.1 数据结构
2
数据与对象
2.2建模与导入
2.3 数字化人体
3.1 可达域分析
3
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
分析功能
3.2 可视性分析
3.3 静态力分析
4
案例介绍
4.1 房车分析
4.2 车盲区分析
1.1应用领域
SAMMIE：System for Aiding Man Machine Interaction Evaluation，英国拉夫堡大学开发， 主要用于设计和评估工作场所的设计。
SAMMIE CAD公司从1986年开始，就为 世界上超过150家公司提供了人机咨询服务，涉 及300多个各行各业的项目。
Group member
2.3 数字化人体模 型
• （1 ）创建人体模型
• 打开Create菜单，然后选择Human选项，弹出 Create Human对话框，设置参数。
• 人体模型是由18个关节点连接19个部分组成。
2.3 数字化人体模 型
• 人体样式(Human Style):人体样式是一种为人体模型上
图4 战斗机机舱设计
图5 战斗机控制面板设
1.1应用领域
铁路系统咨询服务:阿姆斯特丹轨道公交车设计、STIB布鲁塞尔 2000型轨道车辆车厢设计、香港机场大屿山快线车厢设计、德国 地铁公司的乘客评估实验、伦敦地铁车厢设计… …
图5 座椅布局设计 计
图6 地铁残障人士设施设
大型车辆设计咨询:公交
车座椅布局的设计和评估，重型 车辆视野性能评估…
81ukmale.sli
BODYSPACE (1986). S. Pheasant, 英国19—65岁的男性
81ukfem.sli
BODYSPACE (1986). S. Pheasant, 英国19—65岁的女性
98usmale.sli
ADULTDATA, DTI, (1998).美国-男性
98usfem.sli
图7 车辆视野性能评估
1.2 基本功能
SAMMIE中完全控制人体模型的尺寸（人体测量 学尺寸）和体型，可定制人体模型、在人体关节 活动范围内移动人体的肢体和关节，模拟各种操 作姿势。
·可达域：在工作场所中使用手或者脚可以触碰 到的范围及物体。
·合适性：用于评估近似人群对一定限制的工作 空间的合适性。
·工作姿势：根据人体关节的角度模拟人体工作 姿势，并以此来评估人体工作姿势的可行性、舒 适性和身体关节受力等。
·视野：根据人体视野特性模拟人体模型的视野 ，通过参照头部和颈部的运动，可以仿真人体实 际操作过程中的视野，以此来对产品的视野性能 进行评估。
1.3 操作界面
鼠标左键-旋转，鼠标中键-移动，鼠标右键-缩放。
3 对象与数据结构
• 坐标系统：Global Axis System、 Object Axis
System、Local Axis System 。 Local Axis System，局部坐标系，是以当前对象 的控制点作为坐标原点建立的坐标系。
2.2 建模与导入
• 建模：通过基本形体组建成复杂结构
• （1）驾驶员行为分析
• （2）交互界面：
•
基本：座椅、方向盘、油门、刹车、离合器、
档位拨杆；
•
辅助：空调、音响等
要• 求（：3）核心：人体-百分位
（1）两人一组，下次课讨论，然后改进； （2）提交word文档分析报告，建立汽车模型，进行操作域分析。
• 人体的体型按照肥胖、强壮或者瘦弱的程度予以分类，共 76种。
“Endomorphy”是指又软又软的体型（肥胖）；“Mesomorphy”是指肌肉、骨 骼和组织都比较强壮的体型（强壮）；“Ectomorphy”是指又瘦又脆弱的体型 （瘦弱）
2.3 数字化人体模 型
• （4）人体模型动作和姿态
2.3 数字化人体模 型
图1 SAMMIE团队成员
图2 应用领域
1.1应用领域
作业空间分析 :各种场所中作业与空间分析，如车间布局和
工位设计评估…
图8 仓库布局分析与仿真
图9 车间布局分析
英国海军控制中心设计与评估、 英国空军主干控制中心设计/英 国核潜艇核反应堆控制中心设 计与评估…
图10 英国海军控制中心
1.1应用领域
汽车人机咨询服务: SAMMIE为劳斯莱斯（Rolls Royce）汽车公司 提供概念车方案评估；英国皇家军事学院提供车辆座椅位置和姿势 的设计方案；设计了尺寸最小但可用性最高的车辆后视镜…
图3 SAMMIE参与设计的概念车
航空航天咨询服务:“台风”2000型战斗机控制仪表盘的设
计和评估，Canadian 太空舱人机性能评估，EH101概念直升机内 仓人机性能评估和设计…
• (c)坐姿人体模型
2.3 数字化人体模 型
• (4) 人体模型动作和姿态
• (c)坐姿人体模型
2.3 数字化人体模 型
• (5) 内部人体测量数据
• 内部人体测量（Internal Anthropometry） 选项卡允许 用户为不同的身体组成部分单独指定百分位数。
2.3 数字化人体模 型
2.1 数据结构
• 对象：标准对象
（长方体、圆锥体、球 体、棱柱等； 导入 对象； 人体模型。所 有对象都被赋予一个唯 一能被系统识别的名称 标识（不能用数字和中 文）。
• 数据结构：树状，
顶端是“workplace”，
2.1 数据结构
• 坐标系统：Global Axis System、 Object Axis
ADULTDATA, DTI, (1998).美国-女性
类似的有: 中国人, 荷兰人, 法国人, 德国人, 意大利人, 日本人,
瑞典人, 英国人
Aircrew.sli
英国皇家空军2000型机组 (1971). 18-45 岁. RAE tech. Rept.
73083
DEFSTAN-NBC-FIT.sli 英国成年陆军 (1972). 18-45 岁. DEF STAN 00-25 ANNEX
• （4）人体模型动作和姿态
•
(a)人体模型列表。
2.3 数字化人体模 型
• (4) 人体模型动作和姿态
• (b) 姿态:模型当前的姿势和8中默认的姿势，如爬行、 平伏、仰卧等
贴合地面（On Floor） 按钮适用 于有关控制点的所 选姿势，让脚放置 在地面上。
2.3 数字化人体模 型
• (4) 人体模型动作和姿态
基于Hill和Kroemer与1986年的研究成果开发的视 锥体。
（3.12）可视视锥性体 分析
• 3. Field-Wikipedia
• 用户在试验中心感觉到的可以观察到的空间区域
3.2 可视性分析
• (2)直接视野
2021年8月5日星期四
3.2 可视性分析
• （2）直接视野
2021年8月5日星期四
设置两手的负重。
3.3 静态力分析
点击“Calculate”计 算 计算结果： 指出模型的COG（重心） 的坐标为(-4.9,0,978)； Disc Compression（间盘 压力）为902.42N； Exerted by the Erector Spinae（竖脊肌受力）为 80.83N； Disc Shear（间盘剪切力） 是0N。
System、Local Axis System 。 Global Axis System：全局坐标系，坐标系有三个轴：X， Y和Z，点0，0，0在这三个轴相交点为中心点，其坐标
被称为三维空间的中心。
2.1 数据结构
• 坐标系统：Global Axis System、 Object Axis
System、Local Axis System 。 Parent Axis System: 父对象坐标系，其坐标原点 为父对象在世界坐标系的位置点。
创建路径
3.2 可视性分析
• 2、直接视野
2021年8月5日星期四
孔径投影
3.2 可视性分析
• （3）间接视野
2021年8月5日星期四
3.2 可视性分析
• （3）间接视野
2021年8月5日星期四
创建镜子
3.2 可视性分析
• 3、间接视野
2021年8月5日星期四
镜面投影
3.3 静态力分析
SAMMIE提供了一些简单的指标来评估脊柱底部的负 载和对脊柱运动起主要作用的竖脊肌的受力情况。
3.1 可达域
• （1）可达点：指定一个所要到达的对象或者位置，进行位置分析。
2021年8月5日星期四
3.1 可达域
（2）可达域包络：分析可触及的平面或者立体范围。
2021年8月5日星期四
3.2 可视性分析
• （1）视锥体(cones of view) • （2）直接视野(direct view) • （3）间接视野(indirect view)
2021年8月5日星期四
3.3 静态力分析
可改变human的姿势和负 重重新计算受力状态。
调整关节角度，改变姿势。
2021年8月5日星期四
改变体重和负重
4 案例介绍
• 4.1 房车分析 • 4.2 汽车盲区分析
2021年8月5日星期四
作业1
• 汽车驾驶员行为分析与驾驶室空间分析-以宝来汽车为例
E Corrected for NBC clothing (校正坐高[DD2] )
DEFSTAN-NBC-VIS.sli 英国成年陆军(1972) 18-45 岁. DEF STAN 00-25 ANNEX
E Corrected for NBC clothing (校正眼高[DD3] )
Defstan.sli
2021年8月5日星期四
Biomechanical Analysis）生物力学 分析只在Human对象起作用，为了 分析的准确需要设置许多信息。
首先要设置的是 Human 体重。
Erector Spinae offset（竖脊肌） 栏指关于脊椎底 部的竖脊肌的活 动，通常我们设 置为50到60mm
2021年8月5日星期四
（3.12）可视视锥性体分析
• 1. Deering-Sun Microsystem
• Michael F. Deering教授的研究成果，Sun系统公司
人体眼球示意图 人体分别图形能力划分
3.2 可视性分析
（1）视锥体
1. Deering-Sun Microsystem
2021年8月5日星期四
2.2 建模与导入
• 数据导入：【File】->【Import】->【Wavefront
OBJ】.
在3D Max打开模型文件，在使用3D Max的导出命令导 出为OBJ文件，导出时设置OBJ文件为三角形面片格式。
2.2 建模与导入
• Control ：完成SAMMIE中模型的移动、旋转、放
• (6) 关节约束及运动
• 允许用户查看每个关节的约束值
2.3 数字化人体模 型
• (6) 关节约束及运动
• 关节移动体区域允许用户在关节约束下去移动人体模 型的各个部分，包括摆动、偏转、扭动。
2.3 数字化人体模 型
• (7) 手指
• 手部按钮允许用户像为身体选择姿势一样，为手部选 择预定义的握拳类型或者姿势。