社区健身器材的人机工程分析与评价系统探究

张 莹

（西安航空学院，陕西西安，710077）

社区健身器材的人机工程分析与评价系统探究

张 莹

（西安航空学院，陕西西安，710077）

本文以健身者为中心，结合工业设计的思想，研究开发了一种人机工程分析与评价系统，该系统能够建立虚拟人机环境，提高社区健身器材与健身者的适配关系，从而增强我国健身器材生产厂家的产品竞争力。

人机工程学；人机仿真；三维建模

0 引言

如今，人们已经意识到物质生活的提高严重地影响了个人身体素质，因而开始关注健康，更加注重个人和家庭的健身活动。然而，通过对社区居民进行社区健身器材满意度调查发现，目前大多数社区为居民设置的健身器材仍存在很多问题，最为明显的是缺少了系统的健身器材人机工程理论的指导，健身者的安全受到了问题。基于此，本文以健身者为中心对象，结合人机工程学，通过严谨的科学论证，重点研究有助于社区健身器材产品开发的计算机辅助人机工程技术与评价系统。

1 本课题采取的技术路线

本课题以人机工学理论为指导，结合我市部分社区现有的健身器材，分析社区内健身器材、健身者以及使用环境之间的适配关系，并对其进行系统化研究。

2 社区健身器材实际调研分析情况

国人最讲究“用事实说话”，为了对我市各社区居民健身状况进行全面、深入的了解，笔者对我市社区居民日常健身状况及对健身器材满意度进行了问卷调查，答卷人数共250人，回收到的调查表数为195份。问卷调查结果如图1所示（限于篇幅设置，本文仅提供较为重要的图表、数据等）。

通过观察图1，可知多数居民对于社区健身器材不甚满意，最主要的原因在于社区健身器材缺少了系统的健身器材人机工程理论的指导，居民的自身安全受到了直接的影响。因此，我们需要结合人机工程学理论，设计出以健身者为中心更为安全、舒适的社区健身器材。

图1 社区居民对于社区健身器材满意度调查情况

3 人机工程分析与评价系统

人机工程学是一门让技术人性化的科学，尤其是计算机图形学、人工智能技术、计算机辅助设计以及虚拟现实技术的深入发展，为该门科学提供了有力的技术保障，使其有了质的飞跃。

人机工程分析与评价系统主要是由三维人体建模、人机工程仿真、人机工程分析与评价三方面内容组成的。下文我们将按照次序对其依次进行设计。

3.1 人体数据库的建立

人体数据库是三维人体建模的基础。人体尺寸有静态尺寸和动态尺寸之分，人机工程仿真需要大量的动态尺寸，这就需要数据库能够为人机仿真提供必要的数据，包括人体各部分的出力范围、动作速度、活动范围、重心变化等特征参数。

基于人机工程学的人体测量数据在表示人体尺寸的等级时一般以百分位数为标准，最常用的百分位数是5,50,95,99，可记作P5，P50，P95，P99。其中以P5作为小身材，以P50作为中等身材，P95则为大身材。

3.2 三维人体模型的建立

本文利用3D Max建立了三维人体模型，根据不同的生理参数构造出不同的虚拟人体模型。在进行人体建模时，为满足虚拟人体模型的运动特性，设计者务必要使用人体测量数据的参数化建模方法，如基于骨架的棒模型。此外，模型的构成需要有合理的外观，为了实现整体的最佳效果，设计者在对虚拟人体模型进行外观设计时，应着重对其运动速度与质量方面做出合适的折中考虑。

3.3 人机工程系统的评价

对于人机工程分析与评价系统中使用的评价方法，本文主要从四方面着重分析。

3.3.1 舒适度分析与评价

舒适度着重于振动、照明、噪声、超重、失重等作业环境对人的影响，在本文指的是人在某种姿势下的关节角度和关节灵活度。舒适度分析评价分为相对客观与相对主观的分析评价方法，客观性指的是通过精密仪器对受试者各项生理指标变化等进行测量；主观性依赖于受试者的主观感受，主要以问答形式为主。通过比较，本文采用相对主观的舒适度实验算法来获取数据。

3.3.2 可及范围及姿势预测

在工作场景设计中，首先要判断场景中的点能否被人的指尖触及，然后是人各关节的角度配置，如此才能够得到合理的人机效果。关于各关节角度的估计算法需要借助姿势预测判断各点的设计是否合理。

3.3.3 静态受力分析

众所周知，在人体活动中人体力量起着极为关键的作用，因此在人机系统设计中，必须确立适合操作者特点的用力要求。

4 人机系统设计与实现

本文研究开发的人机工程分析与评价系统，具有较强的可行性，提高了社区健身器材与健身者的适配关系，能够吸引更多的社区居民加入全民健身的队伍中。

庄燕桦.基于Pro/E的智能化人机工程设计系统研究与实现[D].西安电子科技大学2009

张莹（1965---）男，山东昌邑人，汉族，硕士，副教授，西安航空学院体育教师。主要研究方向：体育教育训练。

3 系统实现

3.1 数据库结构的实现

数据库、数据库表、视图的建立，可以使用sql语言中的creat语句建立，也可以通过企业管理器手动建立，过程比较简单。

3.2 客户端的实现

（1）系统登录和维护

该模块实现系统登录操作，输入后台数据库设置好的用户名和密码，点击右侧“小人”即可登录到系统，输入正确的用户名和密码后，可对当前用户使用的密码进行修改操作。如果输入错误的用户名或密码，或用户名、密码为空时，弹出相应的提示。

（2）数据添加、查询、修改、删除

以综合部分分省区市分单位性质体育局系统从业人员和机构数表中的数据为例，说明系统的添加、查询、修改、删除功能。

（3）数据导出

该模块实现对查询得到数据导出到excel表中，以便于利用数据挖掘工具和方法进行数据挖掘分析，点击系统左上方的“导出”按钮，选择相应的文档保存位置，导出数据。

4 结束语

开发基于C/S模式的中国体育事业统计年鉴信息系统，解决了数据开发利用的基本存储和检索问题，实现了对该数据资源的网络化、数字化管理，扩展了受众范围，提高了对数据的管理和应用水平。

参考文献

翁浩海.基于B/S.C/S综合架构的化工企业管理信息平台的开发与研究[J]，化工处动化及仪表，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