一种基于人因仿真分析的遥控维护方法及其维护装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种热室环境下的遥控维护方法及其装置，尤指一种通过人因仿真运动分析并优化维护方式的一种基于人因仿真分析的遥控维护方法及其维护装置。
【背景技术】
[0002]核电站、高能物理研宄装置等核科学装置一般具有大型、高速、强载、连续运转以及结构复杂的特点，特别是装置内部装备本身或其运行环境具有放射性，考虑到辐照损伤核心部件寿命的影响，其核心设备发生故障的机率必然大大提高；若装备的关键设备或部件发生故障，轻则影响装备实验的结果和造成装置的非计划停机，重则引起严重核污染和核事故，造成巨大的损失；因此已建和在建的核科学院装备都将设备维护作其运行管理的关键环节，通过对设备进行严格的监测和维护，及时发现并更换老化、故障设备和部件，并对废弃的设备和部件进行去污和拆卸等处理，以确保设备正常、安全的运行；考虑到维护环境的特殊性，核科学装备的辐射部件维护工作需要重点考虑下述因素:维护工作的安全性、维护工作的可行性、维护工作的可靠性，由此人工操作任务繁重，环境恶劣，容易引起人为失误，可能引起严重的事故。
[0003]核科学装备的维护任务不适合由人亲临现场进行操作，需要考虑开发机器人或自动化设备来辅助维护人员完成任务，但是由于控制、传感器、人工智能等支撑技术还没有全面成熟，特别是考虑到维护任务可靠性的要求，全自主机器人还不能很好地满足核能装备维护的需求；为此，核科学装备通常采用人遥控操作的方式来进行维护，遥控维护是设备维护人员在远离维护现场的安全区域，通过获取现场各种传感信息，通过采用机械手(人)或专门的设备在核能装备的内部开展进行设备检修和安卸、放射性废物处置等日常监测和维护工作，降低工作人员受照剂量和劳动强度，提高设备维护的水平。
[0004]基于核科学装置具有系统组成复杂、技术复杂、制造过程复杂等特点，尤其在进行维护时，部件装配和拆卸操作复杂，维护时间长，且蕴含大量复杂多样、形式灵活的行业知识，对维护人员的要求很高，因此，本发明旨在针对中国散裂中子源实际遥控维护需求，建立基于虚拟现实热室的遥控维护仿真平台，对靶体系统中的慢化器&反射体插件、靶体插件的遥控维护过程进行仿真环境规划，并通过仿真平台的规划结果与热室遥控维护装备试验台架的人工规划结果进行对比，评估验证研宄成果的正确性；从而优化核能装备遥控的维护工作。
【发明内容】
[0005]为解决上述问题，本发明旨在公开一种热室环境下的遥控维护方法及其装置，尤指一种通过人因仿真运动分析并优化维护方式的一种基于人因仿真分析的遥控维护方法及其维护装置。
[0006]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:一种基于人因仿真分析的遥控维护方法，其特征在于:所述的维护方法包括以下步骤: 1)通过Catia三维建模软件建立遥控维护装置，构建虚拟的三维遥控维护操作环境；
2)在虚拟的三维遥控维护操作环境中，建立虚拟人，同时建立虚拟人在三维遥控维护操作环境中的仿真运动，通过仿真运动分析评估虚拟人的视觉可达性、操作可达性、物理伤害、辐射伤害、疲劳度、人因失误概率和心理认知的指标量化值；
3)设各项指标评价体系的指标考察值区间为[O，I]，采用区间向量表示评价指标的量化值；然后建立各项指标的量化标准，根据量化标准设置区间界定；
4)获取各项指标的取值区间:
采用Catia软件绘制出虚拟人的视觉范围、操作范围以及操作环境的辐射区域，获取视觉可达性、操作可达性和辐射伤害的量化取值区间；
通过分析虚拟人与遥控维护装置的挤压接触应力，获取物理伤害的量化取值区间； 采用RULA分析法评估虚拟人仿真操作的舒适性，获取疲劳度的量化取值区间；
采用成功似然指数法和层次分析法评估虚拟人仿真操作的正确性，获取人因失误概率的量化取值区间；
从操作员的实际心理情绪中获取心理认知的量化取值区间；
5)依据各指标因素区间向量和评价指标综合评价遥控维护的整体指标，综合计算各指标的二元区间数向量和权重区间向量，获取整体指标的评估；
6)综合改善维护操作过程中的弱性指标，以提高三维遥控维护的操作效率。
[0007]所述的虚拟人为50百分位的人体模型，虚拟人身高1704.5mm，臂长722.261mm。
[0008]所述步骤3)的区间界定为五个等级区间，分别为区间[0,0.2], [0.3，0.4]、[0.5，0.6]、[0.7，0.8]、[0.9，I]，分别表示等级:非常差、差、一般、好、非常好。
[0009]一种用于基于人因仿真分析的遥控维护方法的基于人因仿真分析的遥控维护装置，所述的维护装置主要包括靶站台架和遥控维护工装工具，其特征在于，所述的靶站台架主要由主支撑架、台架平台、楼梯、XYZ吊车和围栏组成，主支撑架安装在台架平台下方形成固定台架平台的支架，所述围栏垂直围绕在台架平台的边缘，围栏四周设置有从台架平台处向上延伸的挡板，所述楼梯设置在主支撑架旁侧并通往台架平台的上表面，所述的台架平台中部安装有台架升降装置，所述XYZ吊车活动安装在台架升降装置顶端。
[0010]所述的遥控维护装置的整体尺寸为:长达5.0-5.5米，宽达5.0-5.5米，高达6.3-6.8 米。
[0011]所述的台架平台在安装台架升降装置的中部开设有空槽，空槽与台架升降装置的底部相互贯通，形成台架升降装置的内侧与台架平台中部、主支撑架在竖直方向上相通。
[0012]所述的台架升降装置与台架平台中部、主支撑架的相通处为遥控维护工装工具的活动空间。
[0013]本发明的有益效果体现在:本发明通过虚拟人仿真操作实现从人因问题中分析实际操作的可行性，在虚拟仿真操作过程中找出有可能出现的人因问题，从而分析并解决人因问题，落实操作方式的改善，以此有效预防和控制遥控维护亟待解决的问题，并优化遥控维护的工作方式及优化参与工作的因素指标，使得遥控维护的可靠性、安全性提高，同时提高工作效率与操作精确度；遥控维护是一个是以人为主、人机一体的复杂人机系统，人的因素对系统的性能起着重要的作用，本发明通过三维软件建立由虚拟人与虚拟环境组成的仿真模型，并建立评估指标，并对指标进行逐项分析，实现从人因角度评估遥控操作方案的优劣。
【附图说明】
[0014]图1为本发明遥控维护方法的工作流程图。
[0015]图2为本发明成功似然指数法结合层次分析法的分析流程图。
[0016]图3为本发明遥控维护装置的结构示意图。
[0017]附图标注说明:1_主支撑架，2-台架平台，3-楼梯，4-XYZ吊车，5_围栏，6_挡板，7-台架升降装置，8-支柱，9-横梁。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图详细说明本发明的【具体实施方式】:
一种基于人因仿真分析的遥控维护方法，所述的维护方法包括以下步骤:
1)通过Catia三维建模软件建立遥控维护装置，构建虚拟的三维遥控维护操作环境，所建立的虚拟的三维遥控维护操作环境与实际操作环境的尺寸比例为1:1 ;
2)在虚拟的三维遥控维护操作环境中，建立虚拟人，所述的虚拟人为50百分