《表1 人体手臂操作简化模型的参数计算方法》

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《基于GAC~d的复杂机械产品狭小空间维修操作可行性研究》

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注：d3为拳的直径；b3为手掌厚度；d1为上臂直径；t3为手臂同侧可及长度；x为裕量；其中；P5和P95分别表示人体尺寸的第5和第95百分位数数值。

人体手臂主要由手部、前臂、上臂3部分构成，各部分在维修过程中均应有足够的操作空间，然而由于它们之间的相对运动关系复杂，能够形成各种各样的手臂姿态，而且手部具有极高的灵活性，能以多种抓取手势来操控维修工具，这些都增加了操作可行性分析的难度。为了提高求解效率并便于实际应用，本文对所分析的问题进行如下简化：将人体手臂需要的操作空间分为两部分考虑；对于手部，不考虑具体的抓取手势，将其看作是维修工具的延伸部分，其操作空间由手部的简化形状及所操控工具的操作特性、抓取位置、移动距离决定；对于前臂和上臂，操作空间由操作通道代替，即将问题转化为分析狭小空间内是否存在操作通道，使手臂能够从外部空间到达内部操作区域。基于以上分析，对于手部，在操控FRTs工具时需要的操作空间可简化为扇型体，操控TRTs工具时需要的操作空间可简化为圆柱体。本文以上述扇型体和圆柱体为手部的操作简化模型，对于前臂和上臂部分，参考国标[22]提出的开口尺寸确定原则，以前臂和上臂的直径和长度为基础并考虑一定裕量，构建圆柱体来代表人体手臂能进入的最小空间，并以此作为前臂和上臂的操作简化模型，当狭小空间能容纳该操作简化模型时认为存在操作通道。人体手臂操作简化模型、主要参数及其计算方法如图3和表1所示，各具体尺寸根据国标[23]中的推荐值确定。图中：ws为手部简化形状的长度；hs为手部简化形状的高度；wt为手部简化形状的宽度；ht为手部简化形状的长度；A1为手臂开口直径；B1为手臂开口深度；γA为手臂可接近角度。