基于Anybody的駕駛任務上肢靜力學研究

基于Anybody的駕駛任務上肢靜力學研究

摘  要

隨著科學技術的飛速發展，面向工業設計的人機交互的智能化和精細化程度達到了前所未有的高度，汽車作為人機交互系統的典型范例，其機動性能和舒適性近年來顯著提升。我國汽車銷售市場廣闊，但國產轎車銷量僅占轎車銷售總量的27.53%，大多數的市場份額被國外品牌車輛占領。外國品牌汽車的設計標準主要是以西方人的人體尺寸為依據制定而成的，這導致歐美人認為舒適性極好的車輛，在中國用戶使用時經常遭遇各種尷尬，舒適性大打折扣。基于此，開展針對中國人特點的駕駛界面的工效學研究已非常迫切。

本研究使用Anybody人體建模仿真系統，建立了基于中國人尺寸的駕駛界面模型。驅動模型完成9種不同的駕駛工況，計算每種工況下的最大肌肉活性和上肢主要肌肉的肌肉力數值，并據此得出最舒適駕駛姿勢下座椅與方向盤的距離及方向盤的力矩值。對仿真計算的方法和結果，本文分別從主觀和客觀兩方面進行了驗證：主觀驗證部分，被試者主觀評價結果與仿真計算所得最大肌肉活性數值一致；客觀驗證部分，被試者上肢主要肌肉的肌電特征值與仿真所得肌肉力結果部分一致。實驗驗證結果表明，仿真模型在評測全身活動強度方面真實可信，在具體肌肉力數值的計算方面，部分結果可信，少數結果存在爭議。

在此基礎上本文通過分析討論，得到了駕駛任務上肢靜力學的仿真研究的相關結論，并對汽車人機界面的設計提出了建議。本文的研究建立了基于中國人尺寸的駕駛界面模型，為上肢靜力學研究和汽車設計的舒適性研究提供了新的思路和方法。

關鍵詞：駕駛界面，上肢靜力學，Anybody軟件，表面肌電信號

Abstract

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目錄

1緒論1

1.1課題背景及目的1

1.2國內外研究現狀3

1.3課題研究內容5

1.4 論文構成5

2駕駛界面仿真模型7

2.1 仿真建模原理7

2.2 駕駛界面模型的建立7

2.2.1 基于中國人人體尺寸的模型7

2.2.2 駕駛姿勢模型8

2.2.3 駕駛界面作用力9

2.3 仿真計算結果11

2.3.1 全身最大肌肉活性12

2.3.2 上肢肌肉的肌肉力12

小結14

3仿真模型的驗證實驗15

3.1 驗證實驗原理15

3.1.1 主觀評價法15

3.1.2 表面肌電驗證16

3.2 驗證實驗過程16

3.2.1 實驗設備16

3.2.2 被試者17

3.2.3 數據采集17

3.3 數據處理結果19

3.3.1 主觀評價結果19

3.3.2 肌電分析結果20

小結23

4仿真模型可行性分析24

4.1 全身活動強度的比較分析24

4.2 上肢主要肌肉的比較分析25

小結29

結論30

致謝31

參考文獻33