[01286983]装备制造关键技术与研发--基于人机工效评价技术的混合动力修井车数字样机研制

修井机是用来完成油井井下作业的专用机械。在专用底盘或二类商用底盘基础上，安装专业修井作业上装而成的自走式修井机，凭借其良好的移运性与适应性，目前已成为油田应用最广泛的石油特种车辆。

随着HSE体系在国内各油田的推行，用户对石油装备人性化设计要求也越来越高;而修井机作为应用最广泛的石油特种车辆，其人机工效评价问题必须予以重点关注。

现有修井机人机工效分析评价研究方面，主要存以下三个关键问题：1)产品设计人员往往不是人机工效学专家 在产品开发设计过程中，为了让使用者感觉到安全舒适，设计工作变得越来越复杂，设计人员只有通过阅读大量的书籍刊物、杂志报纸以及向专家求教才能获得足够的资料，而如何有效地使用这些资料同样困难。

2)人机工效分析和评价环节处于产品开发周期后段 目前，人机工效分析和评价一般都是针对成品，必须在设计后期或产品制造前期进行，一旦发现设计问题，改动量相当大。如何在提高产品质量的前提下，在产品开发的每一个环节中降低成本，这是制造商追求的目标。因此，如果能在概念设计阶段发现设计问题，就可以节省大量的时间和资金，这对企业来讲至关重要。

缺乏作业姿态舒适度定量评价手段。目前，人机工效评价评价方面的核心指标—舒适度评价，依然缺乏令人信服的有效方法。部分应用还停留在用户主观判断加数据统计分析阶段，过分依赖通过用户调研获取的主观定性判断信息，而对反映舒适度的客观、量化指标的研究不够。

研究目的与意义：引入增强现实技术，提出基于现场作业虚拟仿真的混合动力修井机人机工效评价原型系统总体方案。评价系统中，搭建包括座椅、操作部件以及操作台等基本的真实修井机作业场景，其他部件可以通过虚拟场景叠加的形式实现。在交互评价过程中，对修井机作业环境的虚拟场景进行渲染，并输出虚拟场景深度图像，实现与真实作业场景的准确叠加。引入人工智能技术，对人机舒适性影响因素进行深入研究，建立一套具有可操作性的舒适度评价方法及评价指标体系；舒适度评价涉及客观的生理学因素、主观的心理学因素和评价者的差异等多方面因素，相关影响因素之间的关系也异常复杂，评价体系的可操作性至关重要。

研究内容： 项目对影响修井作业的人机舒适性的关键因素进行深入研究，建立一套具有可操作性的混合动力修井车舒适度评价方法及评价指标体系，构建修井机人机工效评价原型系统;

针对混合动力修井车在设计阶段的人机工效评价需求，基于增强现实技术模拟修井车现场作业，完成修井机人机工效评价模拟仿真平台的方案设计及平台关键部件的搭建;

以某型号混合动力修井车数字样机设计为应用对象，利用平台辅助完成其人机设计，验证原型系统的评价指标体系及部分功能模块的合理性与可行性。

社会经济效益： 本项目的研究满足了混合动力修井车的人机工效评价需求，突出了设计师的设计意图，不需要试制真实的物理样机，减少了大量原本需要真实模拟的作业场景，降低了研发费用，缩短了开发周期。