Vypracování pohybového modelu pilota v kokpitu s použitím technologií MOCAP

Abstract

Lidský činitel zaujímá v rámci celosvětového letectví nezastupitelnou úlohu. Proto se výzkumné aktivity v rámci letectví snaží o co nejlepší pochopení veškerých faktorů s ním spojených. Implementace pohybových modelů pilotů v letectví může přispět ke zvyšování bezpečnosti v letectví, když mimo jiné pomáhají zdokonalování současných i budoucích kokpitů z hlediska ergonomie, vedou k pochopení souvislostí ohledně únavových stavů posádek nebo přispívají k hodnocení dopadů pilotní profese na zdravotní stav posádek. Cílem předkládané diplomové práce je na základě výše uvedeného vypracovat dynamický pohybový model pilota v kokpitu s použitím technologií MOCAP. S ohledem na závěry zjištěné při vytváření teoretických základů práce bylo rozhodnuto o pořízení a využití gyro-akcelerometrického systému ProMove MINI společnosti Inertia Technology B.V. V rámci měření absolvovalo 8 subjektů 24hodinovou analýzu skládající se ze 64 kompletních letů a 128 přiblížení při využití školního letového simulátoru umístěného na Ústavu letecké dopravy, Fakulty dopravní, Českého vysokého učení technického v Praze. Lety probíhaly v maximální proveditelné míře podle obecně přijatých standardů přístrojového létání IFR a postupů spojených s konkrétním letounem Beechcraft Baron 58. Pohybový model byl vytvořen v prostředí Matlab 2020b ve formě grafického uživatelského prostředí. Mimo samotného pohybového modelu byly navrženy i metody hodnocení (kvantifikace) pohybové aktivity, které mohou sloužit pro komplexní biomechanickou analýzu pilota v kokpitu. Funkce programu samotného modelu byla empiricky validovaná.

The role of the human factor within worldwide aviation sector is irreplaceable. Because to that, research activities focus on precise evaluation of factors related to that. Implementation of motion model techniques can contribute to increase in safety when, besides other things, they help with improving the ergonomic of future cockpits. It can also provide us with insight into the effect of fatigue and contribute to better understanding of impacts pilot profession has on health. The goal of this thesis is to create a dynamic model of pilot in the cockpit while using MOCAP technology. Whereas the facts introduced in theory part, it was decided to use ProMove MINI motion capture system of the company Intertia Technology B.V. utilizing accelerometers and gyroscopes. Within the measurement, 8 subjects took part in 24 hours experiment consisting of 8 comprehensive flights and 16 instrument approaches while using a flight simulator located at the Department of Air Transport, Faculty of Transportation Sciences, Czech Technical University in Prague. The character of the flights was following the standards of IFR procedures and specific aircraft procedures so as to be as realistic as possible. The motion model was created in Matlab2020b in the form of a graphical user interface. Apart from the motion model itself, methods of quantification of motion activity were suggested. These methods could be used for a complex biomechanical analysis of the pilot in the cockpit. The function of the program was empirically validated.