工程机械在装备产业中所占份额很大,是装备产业的首要组成部分,其品种众多。工作的大多数领域是在户外,而且工程机械大多体积大且操作风险高,在普通的环境中很难完成作业。这些特点使得在进行面向工程机械的人因学实验时,危险性大且实验数据不易采集。针对这些面向工程机械的人因学实验中所遇到的问题,尝试着在研究之中应用虚拟现实技术来解决。虚拟现实技术提供了一个“真实”的模拟效果,能够很好的解决工程机械安全生产过程中数据采集困难的问题,成为面向工程机械的人因工程学研究的很好的解决方案。基于虚拟现实技术的塔吊建模仿真,具有成本低、无环境限制、无实验时间限制和低能源消耗等优点,应用虚拟现实技术实现塔吊的实景仿真,模拟其结构特点和操作过程。Unity 3D作为新兴的虚拟仿真平台,具有相当强的通用性,在虚拟现实项目的仿真与建模上有较短的编程周期、丰富的编程模块的优势,在利用虚拟现实技术进行仿真建模的小型开发团队中非常适合。本文以面向工程机械的人因工程学分析作为研究目的,以塔吊这种典型的工程机械作为研究对象,应用虚拟现实技术实现塔吊的实景仿真,模拟其结构特点和操作过程。通过该塔吊虚拟仿真实验平台采集人因工程学研究所需的相关数据,以验证虚拟现实技术应用于面向工程机械的人因工程学分析中的可行性与有效性。首先,确定仿真原型。在本实验中选取STT153型号的塔吊进行机械结构、运动模式的分析。该系统需要完成的主要功能如下:塔吊臂的回转运动、载重小车的变幅运动、吊钩的起升运动以及货物撞到障碍物等。其次,应用Pro/E作为建模工具、3DS Max作为美化工具,对STT153型塔吊的各个零件组成部分进行三维建模及美化。根据塔吊的结构,在本实验中将其划分为塔身、塔头(包括司机室)、塔臂(包括起重臂、平衡臂及配重块)、载重小车以及吊钩5个部分。测量真实塔吊的外形尺寸,依据测量结果在Pro/E中分别建立各部分的模型。由于格式及建模过程中产生了许多不必要的面等原因,利用3DS Max完成零件模型的美化与模型格式的变换,导出可以在Unity 3D中使用的FBX格式的模型。再次,运用以Unity 3D为主的虚拟现实技术方法对塔吊作业现场及工作原理建模和仿真,创建了一个实时交互式的塔吊作业仿真平台。在该实验平台中,利用Unity 3D自带的物理引擎以及C#编程语言,实现塔吊臂的回转运动、载重小车的变幅运动、吊钩的起升运动以及货物撞到障碍物等功能。最后,应用该塔吊虚拟仿真实验平台进行实验仿真,采集人因工程学研究所需的相关数据,对数据进行分析,以验证虚拟现实技术在面向工程机械的人因工程学实验中的可行性与有效性。利用系统工程学的两种评判方法:层次分析法(AHP)以及模糊综合评价法来评价塔吊虚拟仿真平台。