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류태범 1 , 정인준 2 , 유희천 1 , 김광재 2 1 인간공학 설계기술 연구실 2 품질공학 연구실 포항공대 산업공학과

가상환경상의 인간공학적 설계지원 시스템을 위한 표본 인체모델군 생성기법 개발 및 적용. 류태범 1 , 정인준 2 , 유희천 1 , 김광재 2 1 인간공학 설계기술 연구실 2 품질공학 연구실 포항공대 산업공학과. 목 차. 인간공학적 설계 기법 고찰 연구 목적 표본 인체모델군 생성 기법 개발 인체모델군 자동 생성 시스템 개발. 인간공학적 설계 기법 추이 : 자동차 내장 설계. 설계지침서 및 인체 template. 실모형 (physical model). 가상환경상 설계

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류태범 1 , 정인준 2 , 유희천 1 , 김광재 2 1 인간공학 설계기술 연구실 2 품질공학 연구실 포항공대 산업공학과

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Presentation Transcript

  1. 가상환경상의 인간공학적 설계지원 시스템을 위한표본 인체모델군 생성기법 개발 및 적용 류태범1, 정인준2, 유희천1, 김광재2 1인간공학 설계기술 연구실 2품질공학 연구실 포항공대 산업공학과

  2. 목 차 • 인간공학적 설계 기법 고찰 • 연구 목적 • 표본 인체모델군 생성 기법 개발 • 인체모델군 자동 생성 시스템 개발

  3. 인간공학적 설계 기법 추이: 자동차 내장 설계 설계지침서 및 인체 template 실모형 (physical model) 가상환경상 설계 (design in virtual environment) 예  SAE J883 (body size)  SAE J287 (reach)  SAE J1050 (visibility)  SAE J941(eye location)  SAE J826 H-point manikin  Prototype testing  JACKTM  SAFEWORKTM  RAMSISTM 특징 • 순차적 설계-평가 process • Trial-error를 통한 시작품 제작 • 비효율적인 설계 평가 및 수정 • 동시 병행적 설계-평가 process • 시작품 제작 비용 절감 • 효율적인 설계 평가 및 수정

  4. 가상 환경상의 설계를 위한 주요 기술 인체모델 생성기술 (human modelgeneration) 설계 평가/최적화 기술(design diagnosis & optimization) 자세/동작 예측 기술(posture/motion prediction) JACKTM RAMSISTM SAFEWORKTM

  5. 가상환경상 인간공학적 설계기술의 현 수준 인체모델 생성기술 설계 평가 기술 • 인간공학적 측면의 정량적 설계 평가 기능 미흡 • 설계 진단 및 개선해법 제공 기능 부재 • 인체 크기의 수작업 입력으로 인한 인체모델 생성의 비효율성 • 국부적(5%, 50%, 95%) 인체 모델 사용 설계 대상 집단의 다양성을 반영치 못함 정성적인 설계 평가 및 가시화 기능 설계 실무 적용시 유용성 한계

  6. Virtual Ergonomic Design Support System 개발 인체모델 표본집단 자동생성 시스템 개발 • 설계 대상집단을 통계적으로 대표하는 표본 인체모델군 자동 생성 가상 환경 상 인간공학적 설계 진단 시스템 개발 • 정량적 설계 진단 • 종합적 진단 정보 제공 설계 Solution Developer개발 • 설계 개선 방안 제공 • 최적 설계 • 설계 민감도 분석

  7. 표본 인체모델군 생성기법 개발 및 시스템화 • 설계 대상 집단의 인체크기 특성을 통계적으로 대표하는 표본 인체모델군 생성 기법 개발 • 표본 인체모델군을 신속하고 용이하게 생성해 주는 시스템 • 국가 • 수용범위 • 인체모델 수  설계대상집단의 인체크기다양성을 적확히 반영하는 설계 및 평가 지원

  8. 표본 인체모델군 생성기법 개발 • 설계대상집단 수용범위내의 신장과 체중 생성 algorithm • 기본적이며 중요 인체 변수 • 신장과 체중의 이변량 정규분포를 이용한 특정 수용범위(%)내의 신장과 체중값을 생성 체중 (Kg) 신장 (cm) • 신장과 체중 기반의 인체변수 추정

  9. 인체모델1(어깨높이, 허리높이, ... , 앉은키) 인체모델2(어깨높이, 허리높이, ... , 앉은키) 인체모델3(어깨높이, 허리높이, ... , 앉은키) ... 인체모델n(어깨높이, 허리높이, ... , 앉은키) 표본 인체모델군 생성기법 개발 (cont’d) • 신장과 체중 기반의 인체변수 추정 계층적 다변량 회귀모형

  10. 인체변수 추정: 단층적 vs. 계층적 단층적 회귀모형 계층적 회귀모형

  11. 인체변수 계층적 다변량 회귀모형 (예) 머리마루-눈길이 = 67.25+0.06*앉은키 팔/손길이 = 100.69+0.66*대퇴돌기높이 어깨높이 = -101.31 + 0.86*신장 + 0.04*체중 윗팔길이 = 62.09+0.43*팔손길이 신장, 체중 허리높이=130.97+ 0.999*대퇴돌기높이 팔꿈치-손목길이 = -14.86+0.63*아래팔/손길이 아래팔/손길이 = 63.60+0.59*팔손길이 대퇴돌기높이 = -182.83 + 0.64*신장 - 0.03*체중 무릎높이 = 2.51+0.541*대퇴돌기높이 무릅중앙-바깥복사높이= -27.038+0.920*무릎높이 발길이 = 60.71+1.078*손길이

  12. 계층적 회귀모형 추정 정확성 평가 • 1988년 US Army data를 이용한 계층적 다변량 회귀모형과 단층적 회귀모형(Annis & McConville, 1996) 비교 (59개 인체변수)

  13. 회귀모형 추정 정확성 비교 • Adjusted R2증가 정도 • 표준오차 감소 정도

  14. Web 기반 표본 인체모델군 생성 시스템 • 입력 정보의 간단성 • 표본 인체모델군 자동 생성 • VRML을 이용한 인체모델 가시화

  15. 결 론 • 설계 대상 집단을 통계적으로 대표하는 표본 인체모델군 생성 기법 개발 • 신장과 체중의 이변량 정규분포 기반 • 인체변수 추정을 위한 계층적 다변량 회귀모형 개발 (단층적 회귀모형 보다 평균 약 30% 정도 추정 성능 향상) • 표본 인체모델군을 신속하고 용이하게 생성해 주는 Web 기반 시스템 개발 • 국가, 수용범위, 인체모델 수  설계대상집단의 인체크기다양성을 적확히 반영하는 인간공학적설계 및 평가 지원

  16. Q & A Thank you for your attention…

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