一種基于人因仿真分析的遙控維護方法及其維護裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熱室環(huán)境下的遙控維護方法及其裝置，尤指一種通過人因仿真運動分析并優(yōu)化維護方式的一種基于人因仿真分析的遙控維護方法及其維護裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]核電站、高能物理研宄裝置等核科學裝置一般具有大型、高速、強載、連續(xù)運轉(zhuǎn)以及結(jié)構(gòu)復雜的特點，特別是裝置內(nèi)部裝備本身或其運行環(huán)境具有放射性，考慮到輻照損傷核心部件壽命的影響，其核心設(shè)備發(fā)生故障的機率必然大大提高；若裝備的關(guān)鍵設(shè)備或部件發(fā)生故障，輕則影響裝備實驗的結(jié)果和造成裝置的非計劃停機，重則引起嚴重核污染和核事故，造成巨大的損失；因此已建和在建的核科學院裝備都將設(shè)備維護作其運行管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過對設(shè)備進行嚴格的監(jiān)測和維護，及時發(fā)現(xiàn)并更換老化、故障設(shè)備和部件，并對廢棄的設(shè)備和部件進行去污和拆卸等處理，以確保設(shè)備正常、安全的運行；考慮到維護環(huán)境的特殊性，核科學裝備的輻射部件維護工作需要重點考慮下述因素:維護工作的安全性、維護工作的可行性、維護工作的可靠性，由此人工操作任務(wù)繁重，環(huán)境惡劣，容易引起人為失誤，可能引起嚴重的事故。
[0003]核科學裝備的維護任務(wù)不適合由人親臨現(xiàn)場進行操作，需要考慮開發(fā)機器人或自動化設(shè)備來輔助維護人員完成任務(wù)，但是由于控制、傳感器、人工智能等支撐技術(shù)還沒有全面成熟，特別是考慮到維護任務(wù)可靠性的要求，全自主機器人還不能很好地滿足核能裝備維護的需求；為此，核科學裝備通常采用人遙控操作的方式來進行維護，遙控維護是設(shè)備維護人員在遠離維護現(xiàn)場的安全區(qū)域，通過獲取現(xiàn)場各種傳感信息，通過采用機械手(人)或?qū)ｉT的設(shè)備在核能裝備的內(nèi)部開展進行設(shè)備檢修和安卸、放射性廢物處置等日常監(jiān)測和維護工作，降低工作人員受照劑量和勞動強度，提高設(shè)備維護的水平。
[0004]基于核科學裝置具有系統(tǒng)組成復雜、技術(shù)復雜、制造過程復雜等特點，尤其在進行維護時，部件裝配和拆卸操作復雜，維護時間長，且蘊含大量復雜多樣、形式靈活的行業(yè)知識，對維護人員的要求很高，因此，本發(fā)明旨在針對中國散裂中子源實際遙控維護需求，建立基于虛擬現(xiàn)實熱室的遙控維護仿真平臺，對靶體系統(tǒng)中的慢化器&反射體插件、靶體插件的遙控維護過程進行仿真環(huán)境規(guī)劃，并通過仿真平臺的規(guī)劃結(jié)果與熱室遙控維護裝備試驗臺架的人工規(guī)劃結(jié)果進行對比，評估驗證研宄成果的正確性；從而優(yōu)化核能裝備遙控的維護工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述問題，本發(fā)明旨在公開一種熱室環(huán)境下的遙控維護方法及其裝置，尤指一種通過人因仿真運動分析并優(yōu)化維護方式的一種基于人因仿真分析的遙控維護方法及其維護裝置。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種基于人因仿真分析的遙控維護方法，其特征在于:所述的維護方法包括以下步驟: 1)通過Catia三維建模軟件建立遙控維護裝置，構(gòu)建虛擬的三維遙控維護操作環(huán)境；
2)在虛擬的三維遙控維護操作環(huán)境中，建立虛擬人，同時建立虛擬人在三維遙控維護操作環(huán)境中的仿真運動，通過仿真運動分析評估虛擬人的視覺可達性、操作可達性、物理傷害、輻射傷害、疲勞度、人因失誤概率和心理認知的指標量化值；
3)設(shè)各項指標評價體系的指標考察值區(qū)間為[O，I]，采用區(qū)間向量表示評價指標的量化值；然后建立各項指標的量化標準，根據(jù)量化標準設(shè)置區(qū)間界定；
4)獲取各項指標的取值區(qū)間:
采用Catia軟件繪制出虛擬人的視覺范圍、操作范圍以及操作環(huán)境的輻射區(qū)域，獲取視覺可達性、操作可達性和輻射傷害的量化取值區(qū)間；
通過分析虛擬人與遙控維護裝置的擠壓接觸應(yīng)力，獲取物理傷害的量化取值區(qū)間； 采用RULA分析法評估虛擬人仿真操作的舒適性，獲取疲勞度的量化取值區(qū)間；
采用成功似然指數(shù)法和層次分析法評估虛擬人仿真操作的正確性，獲取人因失誤概率的量化取值區(qū)間；
從操作員的實際心理情緒中獲取心理認知的量化取值區(qū)間；
5)依據(jù)各指標因素區(qū)間向量和評價指標綜合評價遙控維護的整體指標，綜合計算各指標的二元區(qū)間數(shù)向量和權(quán)重區(qū)間向量，獲取整體指標的評估；
6)綜合改善維護操作過程中的弱性指標，以提高三維遙控維護的操作效率。
[0007]所述的虛擬人為50百分位的人體模型，虛擬人身高1704.5mm，臂長722.261mm。
[0008]所述步驟3)的區(qū)間界定為五個等級區(qū)間，分別為區(qū)間[0,0.2], [0.3，0.4]、[0.5，0.6]、[0.7，0.8]、[0.9，I]，分別表示等級:非常差、差、一般、好、非常好。
[0009]一種用于基于人因仿真分析的遙控維護方法的基于人因仿真分析的遙控維護裝置，所述的維護裝置主要包括靶站臺架和遙控維護工裝工具，其特征在于，所述的靶站臺架主要由主支撐架、臺架平臺、樓梯、XYZ吊車和圍欄組成，主支撐架安裝在臺架平臺下方形成固定臺架平臺的支架，所述圍欄垂直圍繞在臺架平臺的邊緣，圍欄四周設(shè)置有從臺架平臺處向上延伸的擋板，所述樓梯設(shè)置在主支撐架旁側(cè)并通往臺架平臺的上表面，所述的臺架平臺中部安裝有臺架升降裝置，所述XYZ吊車活動安裝在臺架升降裝置頂端。
[0010]所述的遙控維護裝置的整體尺寸為:長達5.0-5.5米，寬達5.0-5.5米，高達6.3-6.8 米。
[0011]所述的臺架平臺在安裝臺架升降裝置的中部開設(shè)有空槽，空槽與臺架升降裝置的底部相互貫通，形成臺架升降裝置的內(nèi)側(cè)與臺架平臺中部、主支撐架在豎直方向上相通。
[0012]所述的臺架升降裝置與臺架平臺中部、主支撐架的相通處為遙控維護工裝工具的活動空間。
[0013]本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在:本發(fā)明通過虛擬人仿真操作實現(xiàn)從人因問題中分析實際操作的可行性，在虛擬仿真操作過程中找出有可能出現(xiàn)的人因問題，從而分析并解決人因問題，落實操作方式的改善，以此有效預(yù)防和控制遙控維護亟待解決的問題，并優(yōu)化遙控維護的工作方式及優(yōu)化參與工作的因素指標，使得遙控維護的可靠性、安全性提高，同時提高工作效率與操作精確度；遙控維護是一個是以人為主、人機一體的復雜人機系統(tǒng)，人的因素對系統(tǒng)的性能起著重要的作用，本發(fā)明通過三維軟件建立由虛擬人與虛擬環(huán)境組成的仿真模型，并建立評估指標，并對指標進行逐項分析，實現(xiàn)從人因角度評估遙控操作方案的優(yōu)劣。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明遙控維護方法的工作流程圖。
[0015]圖2為本發(fā)明成功似然指數(shù)法結(jié)合層次分析法的分析流程圖。
[0016]圖3為本發(fā)明遙控維護裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]附圖標注說明:1_主支撐架，2-臺架平臺，3-樓梯，4-XYZ吊車，5_圍欄，6_擋板，7-臺架升降裝置，8-支柱，9-橫梁。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的【具體實施方式】:
一種基于人因仿真分析的遙控維護方法，所述的維護方法包括以下步驟:
1)通過Catia三維建模軟件建立遙控維護裝置，構(gòu)建虛擬的三維遙控維護操作環(huán)境，所建立的虛擬的三維遙控維護操作環(huán)境與實際操作環(huán)境的尺寸比例為1:1 ;
2)在虛擬的三維遙控維護操作環(huán)境中，建立虛擬人，所述的虛擬人為50百分