机械工程学报

作者：宋学官, 何西旺, 李昆鹏, 来孝楠, 李忠海

单位：1. 大连理工大学机械工程学院 大连 116024;2. 大连医科大学附属第一医院骨科 大连 116011

关键词：人本智造,人体骨骼,数字孪生,人机交互,机理数据；

基金：国家重点研发计划(2018YFB1700704)和国家自然科学基金(52075068)资助项目。

新一代智能制造中始终坚持以人为本的理念，其目的是要服务与满足人们的美好生活需求。人体数字孪生作为实现人机交互、健康监测的一种有效手段，通过由物理空间至虚拟空间的动态映射，实现在生产制造活动中人-机-环境的闭环交互。本文通过分析人-机-环境融合下的人体骨骼数字孪生的构建难点，基于机理模型、人工智能算法、数据填充技术、反向运动学技术四种关键技术，提出一种面向人体骨骼的数字孪生框架；并以人体腰椎为典型案例，实现了生产过程中人体腰椎力学性能的实时监测，从而验证了所提出框架和技术路线的可行性；最后，讨论“人本智造”下的人体数字孪生的难点和未来发展方向。面向复杂的人机交互环境，实现数字孪生的远距离感知、自主学习以及智能反馈是“人本智造”背景下的必经之路。基于“以人为本”的发展理念，在生产活动中提高人体数字孪生的进一步应用，从而促进智能制造的发展和完善。

来源：2022年第18期

《机械工程学报》期刊编辑部

查看机械工程学报杂志2022年第18期