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原文传递基于虚拟现实的汽车人机工效分析研究

论文题名：	基于虚拟现实的汽车人机工效分析研究
关键词：	汽车产品;驾乘需求;人机工程;虚拟现实;人机工效评价
摘要：	随着我国居民生活水平的不断提高，消费者群体将更多的将目光聚焦于汽车产品的安全性和舒适性，国内外学者在汽车人机工效领域的研究已较为成熟。虚拟人体模型是评价汽车产品人机工程学的关键工具，而当今主流的CAD软件平台均为国外研制，其人体模型库数据主要以国外人体尺寸为标准，这就为国内汽车厂商对产品进行精确评审造成一定的局限。与此同时，以国外人体标准研制的汽车产品对于国内终端用户体验也会产生一定的偏差。此外，行业当前多数研究仅聚焦于驾驶员单人的人机工效研究，且多以离散指标进行单独评价，致使其对汽车产品的评价缺乏一定的综合性及精确性。　　为进一步改善上述问题，本文主要工作可分为三部分：　　1、基于线性回归模型对我国人体尺寸进行改进，并求解计算出新人体尺寸的可达舒适域与可视舒适域。　　收集我国5个年份的人体身高尺寸数据，利用线性回归分析对我国2020年18~35岁年龄段第50百分位人体的身高进行预估，后基于各百分位人体之间的转换公式进一步得到18~35岁年龄段第5百分位和第95百分位人体身高尺寸。基于GB-10000-88《中国成年人人体尺寸》数据，采用一元线性回归分析得到人体基础测量项目与身高的回归方程，最终获得全新的人体尺寸。最后在保证姿态舒适性的前提下求解了新人体尺寸的可达舒适域和可视舒适域，并对其空间舒适域也进行了分析。　　2、结合汽车功能区域布置与用户出行场景，构建了多乘员出行模式驾乘操作旅程图，提出了一种基于多乘员出行的驾乘交互行为分析方法。　　首先基于汽车产品的驾乘需求映射出其相关功能结构，后基于汽车乘坐区域设计将汽车总体功能布置分为驾驶员区域功能布置、副驾驶区域功能布置及后排乘客区域功能布置。再通过对相关汽车网站进行数据爬取，将用户常见的出行场景进行归类，结合此前的汽车三大区域功能布置情况创建了驾驶员单人、驾驶员和副驾驶、驾驶员和后排乘客及全员四种出行模式的驾乘操作旅程图，从用户上车至下车全过程的分析了各乘员与汽车之间的交互行为，便于对汽车整体做出综合性的评价。　　3、基于IC.IDO虚拟样机仿真分析决策平台搭建了本文虚拟仿真分析环境，利用改进AHP-模糊综合评价法创建了汽车产品人机工效评价体系，后基于多指标关联评价法从可视性、可达性与空间舒适性三方面对A1汽车进行量化评价，并从空间舒适性层面来验证了本文创建的人机工效评价模型的可靠性。　　首先对IC.IDO平台的相关功能模块进行介绍，基于虚拟人和汽车数字模型建立了虚拟人机空间数学模型，以此作为评价汽车产品人机工效的基础。后通过对权重分析计算领域常用的三种方法做对比，提炼出改进AHP-模糊综合评价法，并以此构建了本文的人机工效评价体系。通过空间几何关系分析得出不同乘员位置可达性、可视性及空间舒适性三者之间的关联性，提出了一种多指标关联评价方法，并定义其量化评价规则，并对A1和A2两款汽车进行评价，并基于两款汽车在相关汽车网站的口碑数据从空间舒适性层面来验证了本文创建的人机工效评价模型的可靠性。
作者：	梁雄
专业：	机械工程
导师：	郭伟
授予学位：	硕士
授予学位单位：	天津大学
学位年度：	2021