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基于驾驶姿势预测模型的人机工程设计技术研究
| 论文题名： | 基于驾驶姿势预测模型的人机工程设计技术研究 |
| 关键词： | 驾驶姿势;预测模型;计算机辅助人机工程;汽车设计;人机工程仿真;人机工程评价 |
| 摘要： | 随着汽车的日益普及，由驾驶引起的健康问题引起了越来越多的关注。如何改进和完善汽车设计，以满足不断发展的用户使用需求，已成为当今汽车设计人性化发展的重要研究课题之一。 当前的汽车设计普遍采用数字化技术，驾驶姿势成为虚拟世界里考察作业过程合理性的基本单位，不管是静态作业还是动态操作，对驾驶员操作的分析评价最终都可以量化为对驾驶姿势的检验。因此，驾驶姿势预测模型成为连接驾驶员和车辆的中间环节，通过对驾驶姿势预测模型的研究，进而研究在此之上的计算机辅助人机工程技术，是解决汽车人性化设计的有效手段。 驾驶姿势通常是指驾驶员在特定的驾驶环境中为完成驾驶任务所采取的姿势，驾驶姿势预测模型即要建立关于驾驶姿势及其影响因素关系的定性或者定量数学表达。 本文的研究工作主要集中在以下几方面：(1)建立了驾驶仿真平台，通过实验研究了驾驶舱内踏板、方向盘、座椅和人体参数对驾驶姿势的影响。 (2)从统计学的角度出发，研究了驾驶空间内座椅、方向盘、踏板和驾驶姿势之间的定量关系模型，进而建立了驾驶姿势预测模型。该模型可以根据驾驶舱设计元素和驾驶员人体参数计算驾驶姿势。 (3)分析了人体姿势控制的一般研究方法，通过实验研究了姿势选择的影响因子，以及影响因子重要度的比较情况。在此基础上，提出了驾驶姿势控制模型。 (4)根据上面所建立的姿势控制模型，定义了相应的价值函数，并将这些价值函数用到姿势预测算法中，采用遗传算法来处理姿势预测问题。将舒适度、重力势能和关节活动范围作为约束条件，使姿势预测符合人的生理特点，同时算法以人体数据为基础使姿势预测更加逼真。实验表明，该方法能有效解决驾驶作业空间中操纵某一点时的姿势预测问题。 (5)提出了基于姿势预测模型的计算机辅助人机工程的框架，研究了基于驾驶姿势预测的舒适度正向和反向推理模型，以及其它分析评价算法如静态受力、视域、可及度等问题。 (6)在国产CAAD软件CAXA平台上实现了一个计算机辅助人机工程原型系统。系统可以导入车辆模型，建立虚拟人体模型和人机环境，对车辆的人机因素进行分析和评价，验证了本文所提出的理论、方法与技术的正确性与可行性。 (7)对论文工作进行了概括性总结，并指出了理论和应用上有待进一步展开的研究工作。 |
| 作者： | 柴春雷 |
| 专业： | 计算机应用 |
| 导师： | 孙守迁 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2005 |
| 正文语种： | 中文 |
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