一种动态乘驾环境人体生理特性及生物力学测试平台

摘要

本发明公开了一种动态乘驾环境人体生理特性及生物力学测试平台，该测试平台主要由动态激振系统、三维数字化可调座椅系统、三维可调乘驾机构和人体生理特性及生物力学测试系统四部分构成；它既能模拟汽车的动态环境(振动环境)，即可以进行无级变频、变幅、变加速度的定频、扫频振动；又能模拟汽车各种乘驾环境的体位操作；并能测量驾员的人体肌电信号、人体动脉血流量、人体血压响应、人体心跳数等人体生理特性指标和动态乘驾环境的人体各部振动响应、人椅界面的接触应力以及人体臀部、背部的体压分布；并可对不同人群乘驾体位的人体生物力学特性和人体生理特性进行研究和综合测试。通过模拟动态乘驾环境和人体生理特性及生物力学测试系统，可以得到不同体形人群的汽车人机界面设计所需要的科学数据。

主权项

1.一种动态乘驾环境人体生理特性及生物力学测试平台，其特征在于，该测试平台主要由动态激振系统、三维数字化可调座椅系统、三维可调乘驾机构和人体生理特性及生物力学测试系统四部分构成；动态激振系统，包括一个基板(6)，基板(6)由支承座(4)支撑在地面上，支承座(4)上设有支撑弹簧(5)，基板(6)下方对称安装有两个激振电机(1)，两个激振电机(1)之间连接有可编程控制器(2)，可编程控制器(2)连接变频器(3)；通过可编程控制器(2)控制两个激振电机(1)产生同步反向振动，并使产生的激振力水平分量相互抵消，以保证测试平台能产生动态环境的垂直振动；通过调节激振电机(1)内部轴端偏心块的角度，以实现无级调解激振力；在可编程控制器(2)上配置变频器(3)，用以实现振动电机的无级调频；三维数字化可调座椅系统，包括设置在基板(6)上的座椅，该座椅由座椅面(8)、椅背(10)、座椅靠垫(13)和座椅垫(15)构成；座椅面(8)下部安装有座椅面(8)的椅面角度调节器(7)，椅背(10)和座椅面(8)的连接处装有椅背角度调节器(9)，以实现椅背(10)和座椅面(8)两者间的角度调节；在座椅面(8)上均匀布置有阵列微型块状压力传感器(37)，椅背(10)上也均匀布置有阵列微型块状压力传感器(37)，用于测试各点的压力分布；在微型块状压力传感器(37)上面安装有可调螺钉(12)，用于生成三维数字化可调座椅的所需三维形面；三维可调乘驾机构，包括设置在基板(6)上的三维可调操纵杆(14)、设置在基板(6)上的三维可调方向盘(16)和设置在基板(6)上的可调脚踏板(17)，用以实现不同乘驾环境试验各种体位操作的可调功能；其中，三维可调操纵杆(14)用于实现操纵杆在X、Y、Z方向上的位置调节；三维可调方向盘(16)用于实现方向盘在X、Y、Z方向上的位置调节、绕Y轴方向转动的角度调节及轴向长度的调节；三维可调脚踏板(17)由制动刹车脚踏板、离合器脚踏板和油门脚踏板组成，用于实现各个脚踏板在X、Y、Z方向上的位置调节和绕Y轴方向转动的角度调节；人体生理特性及生物力学测试系统，包括人体肌电信号测量系统(19)、分布式体压测量系统(18)、多普勒超声波血流速测量系统(20)、人体血压测量系统(21)、人体振动响应测试系统(22)和分析计算机(23)；其中：人体肌电信号测量系统(19)、多普勒超声波血流速测量系统(20)和人体血压测量系统(21)通过表面电极或探头与被试人员的相关组织相连，用于测量和分析不同乘驾体位和振动环境下各参量的响应；人体振动响应测试系统(22)通过测量椅面和人体不同部位的加速度响应，以研究动态乘驾环境下人体系统的振动特性；分布式体压测量系统(18)和座椅面(8)和座椅背(10)上均匀布置的阵列微型块状压力传感器(37)连接，用于反映各点压力的电压信号，微型块状压力传感器通过本身的信号线与多路信号放大器连接，而多路信号放大器则通过数据线与A/D转换器连接，A/D转换器通过数据线将测得的分析信号输入分析计算机(23)，分析计算机(23)内设置有测量分析软件，用于对体压信号进行存贮、分析处理和显示。