原文传递
基于OpenSim的驾驶员舒适坐姿舒适机理研究
| 论文题名： | 基于OpenSim的驾驶员舒适坐姿舒适机理研究 |
| 关键词： | 汽车座舱;驾驶员;舒适坐姿;舒适机理 |
| 摘要： | 过去的研究很多都集中在驾驶姿态下的静态乘坐舒适性，而非驾驶姿态下的乘坐舒适性研究少得多。随着自动化交通的发展，驾驶员在车辆中进行的非驾驶任务将越来越多，因此需要采用非驾驶姿态来更好地执行这些任务。随着智能座舱的发展，未来会给驾驶员提供更智能的舒适姿势，这就需要从根本机理上了解究竟怎样才会舒适，怎样才能获得舒适的乘坐体验感受。于是，理解这种感受的作用机理对于设计适用于自动化交通的座舱，并提高驾驶员的舒适性具有重要意义。 因此，本文基于 OpenSim 仿真平台及相关生物力学理论，以驾驶/非驾驶两种姿态为研究对象，以仿真/实验为研究方法，以主观、主观-客观结合为预测方法建立了舒适度模型。本文进行的具体研究内容如下： （ 1） 在 OpenSim 中对骨骼肌肉模型进行了二次开发。结合解剖学骨性标记及其前人尸解研究结果建立了体表标记模型和代谢探针模型，并使用接触球模型将骨肌模型与座舱环境模型进行交互连接。骨肌模型可根据实际人体尺寸进行缩放，座舱环境模型可根据布置参数进行调整。最终，搭建成的仿真模型可用于计算相应姿态下驾驶员相关肌肉的生物力学负荷。 （ 2） 驾驶姿态研究。首先通过改变转向盘参数（ L11）设计了仿真实验，并利用 CPM 模型进行了姿态建模。其次，使用 FAHP 优化了逆动力学计算的权值，并计算出四类生物负荷，将肌肉按解剖学部位划分后，逐层分析了不同部位生物负荷随 L11 的变化规律，从而验证了“中间位置附近更加舒适”的观点。最后，基于此假设，由中间姿态出发设计了座椅靠背角（ A40）、座椅座垫角（ A27）、座椅高度（ H30）三因子五水平仿真正交实验，通过主成分分析将高维生物负荷指标压缩为综合评分，分析了参数最优组合及影响评分的主要参数。 （ 3） 非驾驶姿态研究。首先搭建了实际人机实验台架，并选择三位 95 百分位身高的驾驶员进行姿态实验，获取乘坐姿态驱动 OpenSim人体模型来进一步计算肌肉激活度，同时采集肌肉肌电信号求解肌肉激活度，将二者结果进行一致性分析，之后，被试人员对坐姿下的肢体部位主观舒适度进行了评价了，对评价结果进行了正态性检验、相关性分析和差异性检验，并选取较好的3号被试评价结果进行了变化趋势分析。此外，结合姿态实验及主观评分对 NBP 姿态进行了初步探究。最后，基于 3 号被试数据建立了主观舒适度预测模型，进一步将主、客观数据分别作为标签和特征，使用随机森林和 BP 神经网络建立了主-客观舒适度预测模型，评价指标表明模型对数据集的表达效果较好。 |
| 作者： | 杜若愚 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 任金东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 吉林大学 |
| 学位年度： | 2023 |
检索历史
应用推荐
