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原文传递基于肌肉力的驾驶不舒适度评价

论文题名：	基于肌肉力的驾驶不舒适度评价
关键词：	汽车工程;驾驶姿势;不舒适度评价;关节力矩;肌肉力
摘要：	随着科技的进步，汽车对生活的重要性与日俱增，然而由长期驾驶给驾驶员带来的损害已经成为目前的焦点问题。与此同时，汽车厂商也越来越重视车辆的人机工程性能，尤其是舒适性，来满足消费者日益增长的要求。而以往基于驾驶姿势舒适角的不舒适度评价方式难以揭示疲劳产生的机理，亦不能对驾驶室的布置的优化提出可行性方案。本文将生物力学中的骨骼肌肉系统理论应用于车辆人机工程，对驾驶过程中的关节力矩和肌肉力进行研究，阐述了驾驶不舒适度产生的本质原因，为汽车的驾驶布置提供参考的理论依据。　　本研究借助CATIA建立了虚拟驾驶室，选取4个最重要布置参数H30、L6、H17和PH30作为研究对象，选取95百分位中国人体并利用RAMSIS驾驶姿势进行预测，获取驾驶员的主要关节部位的关节角度。对驾驶员踏板操作过程中下肢的姿势和方向盘操作过程中上肢的姿势分别作了仿真，获取过程中的准静态姿势。　　结合生物力学的研究成果，建立驾驶员的下肢三环节链模型、上肢二环节链模型以及颈部的单环节链模型。利用雅各宾法分别对下肢操作踏板的关节力矩、上肢操作方向盘的关节力矩和颈关节由重心偏离产生的力矩分别进行计算，再利用MATLAB作出关节力矩的图形。　　结合前人对肌肉功能模型的研究成果，分析各关节的主要运动机理，计算下肢和上肢关节肌肉的当量力臂。并利用计算出的上肢和下肢关节力矩，制定出肌肉力优化计算目标函数及边界条件，利用MATLAB工具箱中的优化函数对肌肉力进行优化计算，同时将计算结果拟合成曲线图。　　通过对肌肉力仿真数据的研究和分析，引入肌肉不舒适度概念，将肌肉负荷作为肌肉不舒适度评价指标。利用上述理论，以操作过程中肌肉群的叠加作用定义关节局部不舒适度算法，并利用此算法计算了踝关节的不舒适度。在此基础上，构建整体不舒适算法流程，分析整体不舒适度和局部不舒适度之间的相关系数，以此确定各权重因子，从而得出整体不舒适度的评价模型。最后，将基于肌肉力的驾驶不舒适度评价模型与RAMSIS的评价结果进行对比，验证了本研究的有效性。
作者：	姚建辉
专业：	车辆工程
导师：	苏楚奇
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文