基于Anybody的驾驶任务上肢静力学研究

基于Anybody的驾驶任务上肢静力学研究

摘  要

随着科学技术的飞速发展，面向工业设计的人机交互的智能化和精细化程度达到了前所未有的高度，汽车作为人机交互系统的典型范例，其机动性能和舒适性近年来显著提升。我国汽车销售市场广阔，但国产轿车销量仅占轿车销售总量的27.53%，大多数的市场份额被国外品牌车辆占领。外国品牌汽车的设计标准主要是以西方人的人体尺寸为依据制定而成的，这导致欧美人认为舒适性极好的车辆，在中国用户使用时经常遭遇各种尴尬，舒适性大打折扣。基于此，开展针对中国人特点的驾驶界面的工效学研究已非常迫切。

本研究使用Anybody人体建模仿真系统，建立了基于中国人尺寸的驾驶界面模型。驱动模型完成9种不同的驾驶工况，计算每种工况下的最大肌肉活性和上肢主要肌肉的肌肉力数值，并据此得出最舒适驾驶姿势下座椅与方向盘的距离及方向盘的力矩值。对仿真计算的方法和结果，本文分别从主观和客观两方面进行了验证：主观验证部分，被试者主观评价结果与仿真计算所得最大肌肉活性数值一致；客观验证部分，被试者上肢主要肌肉的肌电特征值与仿真所得肌肉力结果部分一致。实验验证结果表明，仿真模型在评测全身活动强度方面真实可信，在具体肌肉力数值的计算方面，部分结果可信，少数结果存在争议。

在此基础上本文通过分析讨论，得到了驾驶任务上肢静力学的仿真研究的相关结论，并对汽车人机界面的设计提出了建议。本文的研究建立了基于中国人尺寸的驾驶界面模型，为上肢静力学研究和汽车设计的舒适性研究提供了新的思路和方法。

关键词：驾驶界面，上肢静力学，Anybody软件，表面肌电信号

目录

1 绪论 1

1.1课题背景及目的 1

1.2国内外研究现状 3

1.3课题研究内容 5

1.4 论文构成 5

2 驾驶界面仿真模型 7

2.1 仿真建模原理 7

2.2 驾驶界面模型的建立 7

2.2.1 基于中国人人体尺寸的模型 7

2.2.2 驾驶姿势模型 8

2.2.3 驾驶界面作用力 9

2.3 仿真计算结果 11

2.3.1 全身最大肌肉活性 12

2.3.2 上肢肌肉的肌肉力 12

小结 14

3 仿真模型的验证实验 15

3.1 验证实验原理 15

3.1.1 主观评价法 15

3.1.2 表面肌电验证 16

3.2 验证实验过程 16

3.2.1 实验设备 16

3.2.2 被试者 17

3.2.3 数据采集 17

3.3 数据处理结果 19

3.3.1 主观评价结果 19

3.3.2 肌电分析结果 20

小结 23

4 仿真模型可行性分析 24

4.1 全身活动强度的比较分析 24

4.2 上肢主要肌肉的比较分析 25

小结 29

结论 30

致谢 31

参考文献 33