基于驾驶员肌肉力的转向操纵舒适性研究

针对汽车驾驶员转向操纵过程中的舒适性问题,从生物力学角度出发,提出了一种基于驾驶员上肢主要肌肉的肌肉力的转向操纵舒适性评价方法。利用模拟驾驶平台进行模拟转向实验,采集人体上肢运动学及动力学数据,在人体上肢骨骼肌肉模型的基础上,对转向操纵过程进行仿真分析,在上肢主要肌肉的肌肉力的基础上,建立转向操纵舒适性评价模型,结合主观评价结果验证了该评价方法的可行性。     

基于生物力学的自走式喷雾机驾驶员下肢姿势舒适性研究

针对人体的关节角度不能准确反映人体的关节受力,导致所构建的模型在模拟驾驶舒适性评价时应用效果欠佳,也不能解释类似舒适性机理等深层次问题,提出通过计算驾驶员下肢的关节力矩方法研究喷雾机驾驶姿势的舒适性。首先在CATIA中建立喷雾机的虚拟仿真模型,通过RAMSIS修改座椅高度和离合踏板距离的参数设定,预测驾驶员在约束条件下的最舒适驾驶姿势,并测量得到下肢关节的角度,对布置参数与各个关节角度的关系进行单变量回归分析,选取与喷雾机最为接近的两组定量,分析得出踏板距离对踝关节影响最明显,最大变化幅度为22.564°。运用雅各宾法对驾驶员的髋关节、膝关节和踝关节的力矩进行计算研究,得出驾驶员下肢各关节舒适性的影响因素都不相同,其中离合踏板的阻力方向和力臂变化对髋、膝关节舒适性影响较大,而踏板阻力的力矩作用对踝关节影响更明显,对以后的喷雾机驾驶室的人机优化和驾驶员人体肌肉力的研究提供依据。     

基于RAMSIS的拖拉机驾驶室人机工程布置设计与测试

针对目前拖拉机驾驶室设计中人机工程操纵性和舒适性存在的不足,根据GB/T 21935—2008标准对人体各个关节部位角度及长度的定义,结合GB/T 6235—2004对座椅标志点位置的推荐,通过理论计算建立人体各关节的数学模型。基于RAMSIS软件对人体操纵进行仿真分析,提出针对GB/T 21935—2008标准中规定的人机操纵舒适区和可及区优化后的范围,构建驾驶座椅两侧人体操作舒适区三维模型,结合RAMSIS软件对现有的拖拉机驾驶室内部操纵部件进行了校核优化。脚油门踏板面由最初与地板面夹角45°调整为35°,并将脚油门位置整体向外移25mm,制动踏板面宽度减短40mm,同时将主变速杆距离地面265mm处结构向外调整20mm,手制动初始位置抬高45mm。对优化后样机内各部件操纵力和行程进行实际测量及场地试验,验证了提出的人体操作舒适区三维模型的正确性。本研究为拖拉机驾驶室人机工程设计提供了一个操纵部件布置位置舒适区的数学模型,为后续拖拉机驾驶室设计提供参考,拓展了人机工程学在拖拉机设计领域内的应用,并提高拖拉机驾驶的舒适性。     

基于RAMSIS的拖拉机驾驶室人机工程分析

利用RAMSIS软件,对某拖拉机驾驶室进行了人机工程分析。通过建立满足中国人体库标准的第95百分位、第50百分位和第5百分位的男性人体模型,对驾驶室的舒适性、视野、可及性等方面进行了分析,为该拖拉机驾驶室的设计改进提供参考意见。     

基于RAMSIS宽体轻客机械式驻车制动器舒适性分析

基于RAMSIS对某商用车宽体轻客的机械式驻车制动器进行人机舒适性分析,利用RAMSIS建立不同百分位的中国人体模型,计算出不同百分位的驾驶员操控驻车制动器的人机舒适度值,对其舒适度值进行模糊数学综合评价,为后续人机工程学对驾驶室的周边布置产生极其重要的意义。     

实体产品操纵舒适性定量测评研究

针对实体产品操纵舒适性难以定量评价的问题,从心理和生理角度对操纵机理进行分析,建立可量化的操纵反馈模型,提出操纵舒适性定义。建立关节与体节人体模型,提取连接关节的实际物理量,并生成相关曲线;以力平滑度指标为例,计算其操纵舒适性评分,采用客观逐次比较赋权法确定各指标权重,计算出操纵舒适性指数(I)。最后,构建实体产品操纵舒适性测评系统,并对具有两种操纵装置的典型实体产品进行实际测评,验证了该方法的实用性与有效性。     

基于RULA方法的拖拉机驾驶室人机优化研究

人机工程学设计是拖拉机驾驶室设计中非常重要的部分。本文以RULA方法(上肢快速评估法)为核心对各类部件的进行分类,并且对其操纵舒适性进行评价与分级,依据这种评估方法的思想,分析不同操纵方式下人体上肢关节的舒适活动范围,同时以H点为参考建立人体上肢简化模型;依据建立的人体上肢简化模型与关节活动范围,对操纵部件的最优分布情况进行求解,得出方向盘的最佳分布范围,以及侧控台的最佳设计高度为高出H点42~98mm以及266~434mm这两个高度范围之内,此时最佳分布范围为环绕驾驶员753cm~2与899cm~2的类扇形区域。最后依据所得结论对K1804型号拖拉机驾驶室进行优化设计,采用Creo中的Manikin模块对设计结果进行验证,得出RULA值均小于2,验证研究结论有效。该研究方法为拖拉机驾驶室人机工程学设计提供一定的参考。     

基于骨骼关节识别的拖拉机驾驶室座椅舒适度评价

为优化拖拉机驾驶室座椅设计,减轻驾驶员作业负担,提高作业效率,解决我国拖拉机在驾驶室座椅舒适性方面技术基础研究不足的问题,提出一种基于骨骼关节识别的拖拉机驾驶室座椅舒适度评价方法。首先,在对拖拉机座椅舒适性影响因素分析的基础上选取人体坐姿关节角为研究因素,在配备不同座椅的两种拖拉机上利用消费级深度相机Kinect v2进行8组驾驶动作捕捉试验,获得了在不同驾驶动作下精确度为0.01°的关节角信息;然后,将关节角数据导入人体建模仿真分析软件Jack中得到人体模型,根据不同的驾驶动作进行了关节力矩仿真及下背部受力仿真,分析得到人体舒适度结果;最后,基于层次分析法构建了拖拉机座椅舒适度评价指标层次结构模型,确定各指标权重并进行一致性检验,对涉及的所有指标的原始数据进行处理并计算得到座椅舒适度的综合评价结果。仿真结果表明,相比于普通座椅的拖拉机,在配备基于人机工程学座椅的拖拉机上作业时,人体模型动作完成能力增加10个百分点且无关节不适的情况,其腰部关节处的压力在驾驶姿势下可以有效减少80N,在扭转姿势下可以有效减少370N,并且腰部所受的侧向剪力也有所减小,证明了人体模型在此拖拉机座椅上的舒适度更高。通过分析座椅舒适度评价矩阵,可以得到根据人机工程学设计的座椅舒适度优于普通座椅。依据骨骼关节识别方法的评价结果与根据层次分析法分析的结果一致,证明了基于骨骼关节识别的拖拉机驾驶室座椅舒适度评价方法的可行性与有效性。该评价方法可为拖拉机驾驶室座椅人机工程学研究及准确高效地优化拖拉机座椅设计提供参考依据与指导对策。     

数字化人体模型在车身逆向布置中的应用

以人体参数为依据建立的数字化人体模型能有效的描述人体的形态特性.本文在CATIA人机工程模块中,建立了人群文件,生成自定义的三维数字化人体模型。在此基础上建立了满足不同百分位需求的参数化人体模型。以某汽车为对象,根据SAE标准,综合考虑了踏板行程、汽车视野和上下肢舒适性等因素对驾驶员的影响,最终得到满足各种约束的驾驶员最佳舒适性H点区域。论文研究为针对不同地区人群特性对车型进行逆向开发和逆向布置提供了很好的参考。     

基于预测控制的主动悬架与电动助力转向集成控制

通过建立主动悬架与电动助力转向集成控制模型，应用预测控制理论，进行了预测控制器的设计，并在Matlab／Simulink环境中进行仿真模拟。仿真结果表明：具有预测控制策略的主动悬架与电动助力转向集成系统不仅能明显改善车辆行驶平顺性，提高转向轻便性，并且对由路面输入引起的振动能够进行有效抑制，使车辆的操纵稳定性和乘坐舒适性均有不同程度的提高。     

运用有限元仿真的拖拉机座椅舒适性优化方法

旨在针对中国男性人体数据,对拖拉机座椅进行合理的形态设计,优化现有拖拉机座椅的舒适性。重点研究了驾驶人员在正常驾驶姿势下使用的拖拉机座椅的舒适性设计方法,通过建立符合中国男性人体数据的仿真人体模型以及常规拖拉机座椅的简化模型,然后利用Ansys仿真分析得出人体—座椅压力分布图,总结探索出舒适性拖拉机座椅的造型设计方案,并建立出拖拉机座椅优化方案的pro/E的三维模型。该方法为拖拉机驾驶座椅舒适性设计提供了一定的参考。     

基于Pro/E Manikin的本田节能车人机工程学仿真分析

通过Pro/E搭建的整车CAD模型,利用Pro/E Manikin模块,在人体库中选用与驾驶员体型相一致的人体模型,对其进行人机工程学分析,通过对实验结果的分析、优化,最终使人机工程学研究的驾驶员的坐姿舒适性、视野性能及手伸界面的评价达到设计要求。     

驾驶员坐姿模型及坐姿舒适性模糊综合评价

依据驾驶员驾驶姿势的特殊性，建立了第5、第50、第95百分位的男女驾驶员杆状、平面、三维坐姿人体模型。综合考虑不同百分位人体模型的坐姿舒适性，建立了驾驶员坐姿舒适性二级模糊综合评价模型，并用实例进行了验证。     

基于动捕对仿人采摘机械臂运动学分析与仿真

通过三维光学动作捕捉实验采集了人体上肢完成采摘动作时上肢各关节角度的变化及各关节的点位数据,对上肢进行受力分析并利用MatLab编程获得力矩的变化情况。将上肢划分为3个关节7自由度的刚体模型,利用Robotics工具箱建立7自由度的仿人采摘机械臂,并通过D-H方法建立各连杆坐标系写出各连杆参数进行逆运动学分析,求解出机械臂7个关节角度值。由于存在冗余自由度使得逆解结果不唯一,因此提出了“最小能量法”选取最优采摘路径。对最优采摘路径进行五次多项式插值仿真各关节的角度、角速度及角加速度的变化,最后根据各关节的活动度进行末端执行器工作空间的分析。结果表明：“最小能量法”选取的最优解使仿人采摘机械臂在采摘点已知情况下能选择最优的路径进行采摘,整个采摘过程稳定。研究结果为仿人机器人采摘机械臂的运动控制和轨迹优化奠定了基础。     

用于机械系统人机界面匹配研究的人体模型

从最基本的肢体着手，分析了肢体与整个人体模型的关系，采用面向对象的继承方法，构造了一个完整的三维人体模型，该人体模型可以构造出任意的姿态，并以空间的任意角度方位显示在屏幕上。人体模型内部带有数据库，用它构造出的人体模型在三维尺寸上符合国家标准ＧＢ１００００－８８“中国成年人人体尺寸”的要求。因此，用该人体模型可以方便地进行人体操纵动作模拟、姿态研究、人机系统的操作界面分析。     

汽车EPS与ASS的H∞/PID集成控制

分别建立了汽车电动助力转向（EPS）模型与主动悬架系统（ASS）模型，提出了EPS与ASS的集成模型。综合考虑EPS与ASS的相互影响，设计出H∞／PID集成控制系统。从提高汽车转向行驶时的乘坐舒适性和操纵稳定性角度出发，根据人体对振动的敏感频率范围引入了适当的频域加权函数，设计出ASS系统的H∞最优控制器，使水平和垂直方向敏感频率范围内的振动都得到明显降低；从改善驾驶员转向轻便性角度出发，设计出EPS系统的PID控制器。仿真结果表明，该集成控制方法能够使汽车转向行驶时的乘坐舒适性和操纵稳定性得到提高。     

果园作业平台操控台的人机工学设计及仿真分析

对自走式多功能果园作业平台的操控台进行合理的人机工学设计,有效保证作业的舒适性、安全性和准确性。采用测量法、观察法和分析法,从操控台的功能、人机界面、工作者的操作动作三方面分析操控台的人机工学设计内容,结合人体尺寸、视觉特征、工作空间、视觉显示界面分析、工作者手伸及界面设计等人机工学原理对操控台进行位置、尺寸、布局设计。用CATIA的人机工程设计与分析模块分析得出操控台的人机工学设计结果满足人体模型的可视区域、可达区域要求,操作动作轻松、舒适。     

基于Carsim的线控转向前轮转角控制策略研究

利用Carsim建立了线控转向车辆的整车动力学模型,利用Simulink建立了线控转向系统模型以及前轮转角控制策略。基于稳态横摆角速度增益不变,根据不同的车速范围设计了理想的可变传动比。通过理想变传动比和横摆角速度与质心侧偏角综合反馈,实现对线控转向车辆的前轮转角控制。最后通过双移线工况下的试验仿真,并与传统的机械转向和单纯的横摆角速度控制的车辆进行对比分析,最终结果表明,采用横摆角速度与质心侧偏角综合反馈控制的线控转向车辆能够改善汽车的操纵稳定性,减轻驾驶员的负担。     

拖拉机驾驶室人机工程学优化设计

拖拉机驾驶室人机工程学设计的合理性直接影响驾驶员在作业时的舒适性、安全性及工作效率。为此,以东方红LX1204型拖拉机驾驶室为研究对象,采用Creo3. 0创建驾驶室三维模型,以CATIA软件平台为基础,建立拖拉机驾驶室的人机系统模型,对第5、50、95百分位驾驶员进行操纵舒适性、可达性及视野的仿真。结果表明:驾驶室可达性符合设计要求,视野良好,方向盘和变速杆的操纵舒适性一般。结合拖拉机驾驶室操纵舒适性的调查,利用层次分析法与模糊综合评价法进行评价,调查评价的结果与仿真结果基本一致。最后,对驾驶室的方向盘和变速杆进行优化,方向盘立柱中心线与垂直方向夹角由35°度调整到30°,将主副变速杆沿Y方向向左移动了30mm。改进后,方向盘对踏板的遮挡变小,俯视视野良好;不同百分位的驾驶员操作方向盘、前控台、变速杆、提升器杆时RULA数值都为1或者2,操纵舒适性变好。本研究可为拖拉机驾驶室的人机工程学设计提供参考。     

基于多种加权评价指标的车舱热舒适性研究

为了分析空调车舱的热舒适性,建立了某款SUV 6座1∶1车舱模型和空调风道模型,引入太阳辐射模型,并通过试验舱对仿真模型进行了验证,试验结果和仿真结果相吻合,最大相对误差7%。在此模型基础上,加入人体热生理模型,利用CFD技术模拟人体体表的气流组织,针对车舱热环境不均匀的特点,采用修正的加权PMV评价人体整体热舒适性,再结合PPD、MRT指标评价人体的局部热舒适性,结果表明：乘员整体热舒适性良好,但空调出风口参数和车玻璃结构会造成乘员局部热舒适性较差,为空调车舱的热舒适性优化提供理论依据。