技術

CAPTIV動作捕捉系統與其他的慣性&光學動作捕捉相比有哪些優勢

2025China.cn   2022年06月17日

  1.為什么要選擇CAPTIV

  目前接觸使用的人機仿真軟硬件解決方案主要分為兩大類,一類是慣性動捕解決方案,另一類是光學動捕解決方案。這兩套解決方案最大的區別就是使用的動捕硬件不同。

  光學動作捕捉技術就是在人的身體上進行標記,標記點會反射到事先架設好的攝像機,通過多個不同位置的攝像機得到標記在人體身上的光點位置,從而確定人體在三維空間中的位置變化,由此完成人體動作捕捉,可以測算出標記點的空間運動信息,進而將這些信息進行定位或輸出,實現不同行業的應用需求。

  慣性動作捕捉系統包括多個無線運動傳感設備組成的網絡,連接到安裝在捕捉人員的身體上。每個傳感器可以直接測量三維轉動量以及加速度。采用攝像機的動作追蹤系統需要三個標記點進行測量轉動量,而慣性系統僅需要在骨骼上采用單個傳感器就可以完成轉動量的測量。

  CAPTIV是最近接觸的一套硬件設備,開始覺得這只是另一款慣性動捕設備,經過我們深入學習研究,發現CAPTIV與其他動捕軟件有很大的不同。在正式介紹CAPTIV的優勢之前,容我先簡單介紹下人機分析行業目前的現狀和工作流程。

  人體動作需要通過調整人體六大關節(肩關節、腕關節、髖關節、膝關節、踝關節、肘關節)來擺出不同的姿勢,然后再將不同的姿勢連貫起來,最終形成一個完整的人體動作。做人機分析的人員,應該對Ramsis、Delmia、Jack等人機分析軟件比較熟悉。在使用人機分析軟件時,完成一個完整的人機動作就需要半天到一天(還不包含手指的調整),一套作業流程或者駕駛驗證動畫,可能就要一到兩周甚至更長時間才可完成。

  造成上述情況的原因主要是每個調整關節都需要通過鼠標鍵盤操作,花費了大量的時間。為了幫助人機分析人員提高效率,國內外相關人員研發了動作捕捉設備,來監控和記錄人體各肢體的狀態,并用獲得的肢體數據直接驅動虛擬人,對虛擬人的動作再進行微調,最終實現動作的記錄。

  在制作好人體動作后,需要對人體動作進行分析,分析的內容包括可視性、可達性、舒適性和疲勞度、人體操作空間、人機作業安全分析等,絕大多數的人機軟件(模塊齊全的話)是具有上述所有功能的,并且將分析后的數據輸出為分析報告,幫助人機分析人員進行人機分析、工時計算等。

  對目前人機分析行業的現狀和工作流程有一個簡單的了解后,我來介紹下CAPTIV的優勢。

  2.專業的人機分析算法

  CAPTIV包含軟件硬件兩部分,硬件部分是T-Receiver - Full body慣性全身動捕,與市面上大多動捕設備相比,有抗干擾強、捕捉精度高等特點,在上一篇文章中有介紹,這里就不在過多闡述。

  軟件部分為CAPTIV-L7000 Premier ,這款軟件與MVN等軟件相比,除了可以接受動捕數據并進行數據集成外發外,它還具有專業的人機分析算法,可以對疲勞度等進行實時分析(具體的人機分析算法我會在下一篇文章中進行詳細介紹,感興趣的小伙伴可以關注我們公眾號)。

CAPTIV自帶的疲勞度分析功能

  報告生成能力是CAPTIV的另一大優勢,區別于市面上大多數人機分析軟件只能對某個姿態進行分析和生成報告,CAPTIV聚焦于連貫動作,并且支持用戶自定義動作類型,并且支持用戶自定義錄制時做的動作是在干什么,以車輛裝配為例,可定義哪些動作是在搬運設備,哪些動作是進行裝配等,,并對不同動作的持續時間、關節疲勞度、肌肉疲勞度、心跳頻率等進行統計分析。

支持自定義任務,一整套流程中哪些動作是搬運,哪些動作是安裝

可以生成柱狀和餅狀圖,幫助分析人員進行分析

  3.先進的集成和兼容能力

  CAPTIV兼容支持多種軟件的數據,包含眼動分析軟件TobiiPro Lab、心理分析軟件E-prime、心理分析軟件SuperLab。以及自研開發的VR體驗驗證平臺,通過VR頭盔、CAVE大屏、三折幕顯示設備等方式,將體驗者放到體驗環境中來,并通過分析肌電、皮電、心跳、眼動、全身動捕等數據,對體驗人員的舒適性、生理疲勞度、心理疲勞度、可視性、關注度等進行分析,從而幫助人機分析人員對體驗者的裝配行為、訓練行為、駕駛行為等提供客觀分析條件。

TobiiPro La眼動分析的集成支持

  4.適用多種應用場景

  4.1 機車/汽車人機模擬仿真

  通過穿戴CAPTIV 全身動捕系統結合半實物臺架的方式,可以對車輛進行整車人機工效分析車身感官設計評審、用戶體驗評價等三個方面的評審驗證。

  整車人機工效分析包含駕駛可視性、上下車方便性、操作方便性、儲物性、空間感、HMI交互驗證等驗證。

上下車方便性驗證

  感官設計評審主要包含整體造型設計美感與比例評審、材質質感體驗、細節設計驗證、人機便利性/舒適性、儲物空間多樣性、結構的隱藏性、分塊的合理性、間隙面差匹配、功能鍵及按鍵可操作性等。

功能按鍵可操作性、可視性驗證

  質量用戶體驗包含外觀品質、內飾品質、舒適性、人機/視野驗證、可維護性驗證、駕乘/載物空間驗證等。

車輛后備箱儲物空間及放置方便性分析

  主要客戶有:

  軌道交通領域:CAPTIV在軌道交通領域用戶為阿爾斯通,主要進行司機室駕乘分析和乘客舒適性分析。

  汽車領域:主要用戶有豐田、起亞和捷豹路虎,主要對生產裝配場景進行人機分析,以及駕乘人機進行驗證。

  4.2 裝配/運維人機分析

  工藝裝配性驗證包含可裝配性路徑驗證、裝配人員舒適性、工裝設計合理性、裝配動作安全性、裝配/運維可視性、裝配時間統計等多個方面進行人機分析驗證。

疲勞度、可視性、安全及裝配可行性驗證

  裝配領域使用用戶為:美國國家職業安全衛生研究所,用于研究分析作業過程不同姿勢和負重情況下工人的身體健康。

  4.3 運動員/軍人訓練

  通過對訓練過程中穿戴CAPTIV全身動捕設備、眼動追蹤設備、皮電及心率監測設備等,可以對運動員的運動姿態、身體和心理疲勞度、情緒喚起、受挫狀態等進行監督,并對其不良動作及習慣進行糾正,引導改善其心理狀態,從而提升運動員的訓練效果。

 

針對運動員的運動狀態進行監控和分析

  軍隊領域:加拿大皇家騎警,用于騎行執法動作訓練。

(文章來源:和遠iVR)

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