基于駕駛姿勢(shì)預(yù)測(cè)模型的人機(jī)工程設(shè)計(jì)技術(shù)研究.pdf

1、隨著汽車的日益普及，由駕駛引起的健康問(wèn)題引起了越來(lái)越多的關(guān)注。如何改進(jìn)和完善汽車設(shè)計(jì)，以滿足不斷發(fā)展的用戶使用需求，已成為當(dāng)今汽車設(shè)計(jì)人性化發(fā)展的重要研究課題之一。 當(dāng)前的汽車設(shè)計(jì)普遍采用數(shù)字化技術(shù)，駕駛姿勢(shì)成為虛擬世界里考察作業(yè)過(guò)程合理性的基本單位，不管是靜態(tài)作業(yè)還是動(dòng)態(tài)操作，對(duì)駕駛員操作的分析評(píng)價(jià)最終都可以量化為對(duì)駕駛姿勢(shì)的檢驗(yàn)。因此，駕駛姿勢(shì)預(yù)測(cè)模型成為連接駕駛員和車輛的中間環(huán)節(jié)，通過(guò)對(duì)駕駛姿勢(shì)預(yù)測(cè)模型的研究，進(jìn)而研究在此

2、之上的計(jì)算機(jī)輔助人機(jī)工程技術(shù)，是解決汽車人性化設(shè)計(jì)的有效手段。 駕駛姿勢(shì)通常是指駕駛員在特定的駕駛環(huán)境中為完成駕駛?cè)蝿?wù)所采取的姿勢(shì)，駕駛姿勢(shì)預(yù)測(cè)模型即要建立關(guān)于駕駛姿勢(shì)及其影響因素關(guān)系的定性或者定量數(shù)學(xué)表達(dá)。 本文的研究工作主要集中在以下幾方面：(1)建立了駕駛仿真平臺(tái)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了駕駛艙內(nèi)踏板、方向盤、座椅和人體參數(shù)對(duì)駕駛姿勢(shì)的影響。 (2)從統(tǒng)計(jì)學(xué)的角度出發(fā)，研究了駕駛空間內(nèi)座椅、方向盤、踏板和駕駛姿勢(shì)之間

3、的定量關(guān)系模型，進(jìn)而建立了駕駛姿勢(shì)預(yù)測(cè)模型。該模型可以根據(jù)駕駛艙設(shè)計(jì)元素和駕駛員人體參數(shù)計(jì)算駕駛姿勢(shì)。 (3)分析了人體姿勢(shì)控制的一般研究方法，通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了姿勢(shì)選擇的影響因子，以及影響因子重要度的比較情況。在此基礎(chǔ)上，提出了駕駛姿勢(shì)控制模型。 (4)根據(jù)上面所建立的姿勢(shì)控制模型，定義了相應(yīng)的價(jià)值函數(shù)，并將這些價(jià)值函數(shù)用到姿勢(shì)預(yù)測(cè)算法中，采用遺傳算法來(lái)處理姿勢(shì)預(yù)測(cè)問(wèn)題。將舒適度、重力勢(shì)能和關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍作為約束條件，使姿勢(shì)

4、預(yù)測(cè)符合人的生理特點(diǎn)，同時(shí)算法以人體數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)使姿勢(shì)預(yù)測(cè)更加逼真。實(shí)驗(yàn)表明，該方法能有效解決駕駛作業(yè)空間中操縱某一點(diǎn)時(shí)的姿勢(shì)預(yù)測(cè)問(wèn)題。 (5)提出了基于姿勢(shì)預(yù)測(cè)模型的計(jì)算機(jī)輔助人機(jī)工程的框架，研究了基于駕駛姿勢(shì)預(yù)測(cè)的舒適度正向和反向推理模型，以及其它分析評(píng)價(jià)算法如靜態(tài)受力、視域、可及度等問(wèn)題。 (6)在國(guó)產(chǎn)CAAD軟件CAXA平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了一個(gè)計(jì)算機(jī)輔助人機(jī)工程原型系統(tǒng)。系統(tǒng)可以導(dǎo)入車輛模型，建立虛擬人體模型和人機(jī)環(huán)境，對(duì)