从我国能源发展的总体趋势上看,煤矿机械一直呈高速发展的上升趋势,而掘进机作为煤炭生产中实现高产、高效,安全机械化生产的关键设备,需求量在逐年递增。但由于掘进机井下工作环境的特殊性,而且操作风险高,油耗大等特点,使得目前在掘进机的人因工程学方面的研究比较少,即使有一些人因工程学方面的研究,由于环境恶略、危险性大且实验数据不易采集等问题,导致在煤矿机械人因工程学方面的研究困难重重。近年来,虚拟仿真技术以其极大的优势引起广泛关注,应用范围从最初的游戏娱乐逐渐推广至工业设备的虚拟仿真与控制。利用虚拟仿真技术,可以有机整合人、机、环境等数据,使实验中的人、机器和环境合理结合,达到人体机能、生理、心理与机器、环境的协调统一,并使之安全有效地与高新技术完美结合,是一个把煤矿机械和人因工程学研究连接起来的绝佳方案。本论文以煤矿巷道施工用悬臂式掘进机的人因工程学分析作为研究目标,以悬臂式掘进机为研究对象,以人因工程学理论为指导,利用三维建模技术构建悬臂式掘进机虚拟样机,借助Unity3D虚拟现实系统开发平台,实现悬臂式掘进机操控仿真,模拟其机械结构和运动仿真:进行人因工程学验证分析,为掘进机人因工程学的研究提供理论依据。首先,本文通过对EBZ230悬臂式掘进机的运动状态和机械结构的具体分析,基于掘进机使用环境的特殊性,并结合其实际情况,我们从掘进机工作环境、驾驶员界面及手伸界面设计、操控装置仪表显示和控制器设计等几个方面考虑,利用Solidworks建立各部件基本模型,通过Maya对模型进行优化,实现掘进机样机模型构建。其次,借助Unity3D虚拟现实平台构建交互式的悬臂式掘进机作业场景和施工过程仿真环境。利用平台提供的物理引擎和C#语言进行动态编程,完成掘进机各部分(截割头的旋转和升降运动、履带的行走运动、铲板的升降运动)的运动模拟,基于VR头盔的SDK设计了头盔显示器与视景控制模块的接口,使操控者通过佩戴VR头盔在虚拟仿真环境中进行操控,获得真实的操控体验,对仿真系统从操控舒适性、控制器流畅性、虚拟模型、操控空间设计,环境效应和仿真平台等方面做出理论评判。最后,用DELMIA软件和模糊综合评价法来评价虚拟仿真技术在掘进机人因工程学研究中的有效性和可行性。实验表明,系统运行稳定,操控效果真实流畅,满足操控者安全舒适的要求。该系统的研发,不但克服了真机研究中时间和空间的束缚,对掘进机人因工程学的研究具有重要意义,也为煤矿机械等特殊设备的人因工程学研究提供了新思路。