基于踏板交互的人机工程数据的测量系统及测量方法技术方案

技术编号:12295265 阅读:71 留言:0更新日期:2015-11-11 07:12
本发明专利技术公开了一种基于踏板交互的人机工程数据的测量系统,包括关节运动姿态测量装置(2)、表面肌电测量装置(3)、压力测量装置、GPS装置和OBD装置(8),其特征在于:关节运动姿态测量装置(2)用于监测驾驶员右腿的动作,其包括关节运动姿态测量传感器,放大器,样本处理单元以及一台装有数据采集和前处理软件的电脑;其中,关节运动姿态测量传感器与一个8模拟通道和5数字通道的放大器连接,该放大器通过RS422接口与样本处理单元连接,样本处理单元将处理后的信号通过USB串口与电脑连接;该测量方法建立起了车辆设计的客观数据与主观驾驶员的动作反应、驾驶员的舒适感的联系,真正地实现人与车辆的交互。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及汽车参数的测量系统及测量方法,具体涉及一种基于踏板交互的人机 工程数据的测量系统以及测量方法。
技术介绍
汽车驾驶姿势的研究大致经历了从二维到三维的发展阶段。现今,汽车总布置设 计采用计算机辅助设计技术,二维静态和三维动态的姿势预测模型已经广泛应用于车辆前 期研究开发,而且简单的上肢或者下肢运动和仿真以及全身的生物力学仿真也在一些先进 的设计公司和整车厂应用。这些CAE技术固然能在前期总布置阶段提供很好的设计依据, 但是在真正的汽车驾驶过程中,驾驶员的舒适感和路面状况、车辆状态、驾驶室的环境以及 外部环境这些是密不可分的,而这些因素在现阶段很难在汽车人机工程设计软件体现出 来。因此,针对汽车驾驶室布置的人机主观实验平台(Seating Buck)被广泛开发出来,这 种实验平台的座椅、方向盘、三踏板等人机交互界面都是可调的,可以根据不同车型进行调 节,满足不同体型的的人群在乘驾环境进行各种体位操作的需要。此外,人机主观测试平台 在生物力学指标和数据处理有了进一步完善,在座椅靠背、座椅面垫分别配备有压力传感 器,以测量体压分布;在测驾员的臀部、腿部、和背部的表面皮肤贴有表面电极以测量肌电 信号。然而,这种方法对于验证驾驶室的布置是有效的,但是对于考察驾驶员在车辆驾驶室 环境以及外部驾驶环境共同作用下实时踏踏交互的舒适度仍然有缺陷。因此亟需提供一种 能够对踏板交互的人机工程数据进行测量的系统和方法
技术实现思路
本专利技术旨在解决现有的驾驶员踩踏交互过程中由于不合理的设计导致驾驶员不 舒适的问题。 本专利技术的技术方案是提供了一种基于踏板交互的人机工程数据的测量系统,包括 关节运动姿态测量装置、表面肌电测量装置、压力测量装置、GPS装置和OBD装置,其中: 关节运动姿态测量装置用于监测驾驶员右腿的动作,其包括关节运动姿态测量传 感器,运算放大器,样本处理单元以及一台装有数据采集和前处理软件的电脑;其中,关节 运动姿态测量传感器与一个8模拟通道和5数字通道的放大器连接,该放大器通过RS422 接口与样本处理单元连接,样本处理单元将处理后的信号通过USB串口与电脑连接; 表面肌电测量装置监测踩踏交互过程中右腿的相关肌肉的生理学数据,它包含表 面肌电采集器、生物电信号运算放大器、肌电信号调理电路、装有数据采集分析软件的电 脑; 表面肌电采集器配有8个EMG通道,采样频率为1000Hz,每个通道配有截止频率为 IOHz的一阶高通滤波器和截止频率为3000Hz的二阶ButterWorth低通滤波器。表面肌电 采集器通过无线接口器,经由无线链路与同步触发器通信,表面肌电采集器通过USB串口 与装有数据采集分析软件的电脑连接; 压力测量装置根据加速踏板压力测量板,坐垫压力测量板,地板压力测量板上的 压力传感器测得的压力的分布情况,判断驾驶员坐姿改变的位置信息; GPS装置和OBD装置分别用来采集车辆行驶信息以及制动踏板和加速踏板的使用 情况; OBD装置与同步触发器以及电脑连接,OBD装置的通用记录模块与车辆OBD插件连 接,并将数据传输到电脑; GPS接收机的接收频率为20Hz,接收到数据后进行数据处理,将解析后车辆的位 置信息传输到电脑。 本专利技术的有益效果: 1、该测量方法建立起了车辆设计的客观数据与主观驾驶员的动作反应(驾驶员 位置,姿势调整,完成驾驶任务的动作形式和幅度)、驾驶员的舒适感的联系,真正地实现人 (驾驶员)与机(车辆)的交互。 2、根据所测量的人机工程数据进行分析处理、同步化、归一化,得出驾驶员坐姿的 位置变化与关节角度变化的关系、关节角度变化与肌肉疲劳的关系、驾驶员坐姿位置变化 与肌肉疲劳的位置关系。因此,可以通过踏板设计、座椅设计、踏板力等相关工程设计输入, 得知驾驶员感知的反馈,实现更好的用户体验。 3、采用基于基于实车测量人机工程数据,并依靠 GPS和OBD对驾驶状况和驾驶外 部环境,实现在真实地驾驶条件下对踩踏交互人机工程数据的实时测量。 4、踩踏交互时对驾驶员坐姿的变化以及右腿关节角度的变化实时监测,并对驾驶 员右腿肌肉生理学反应的客观测量,获取踏板设计、座椅设计、踏板力等相关工程设计与驾 驶员舒适感之间的联系。【附图说明】 图1是本专利技术所述的人机工程数据测量系统示意图; 图2是人机工程数据测量系统构成图; 图3是关节运动姿态测量传感器所测关节角度的示意图; 图4(a)是多种压力分布测量传感器的位置示意图; 图4(b)是坐垫压力测量板压力分布测量传感器的位置示意图。 其中:1_驾驶员,2-关节运动姿态测量装置,3-EMG表面电极,4-制动踏板压力测 量板,5-加速踏板压力测量板,6-坐垫压力测量板,7-地板压力测量板,8-GPS和OBD装置;【具体实施方式】 下面结合附图1-5对本专利技术的内容做进一步详细说明: 如图1所示,图中是本专利技术提供的一种人机工程数据测量系统,该系统包括:关节 运动姿态测量装置2、表面肌电测量装置(EMG)、压力测量装置、GPS和OBD装置8。 关节运动姿态测量装置2主要监测驾驶员右腿的动作,它包括关节运动姿态测量 传感器,运算放大器,样本处理单元,一台装有数据采集和前处理软件的电脑。 关节运动姿态测量传感器是孪生轴的,分别用双面胶贴附在髋关节、膝关节和踝 关节两侧的表面皮肤上,可以在两个独立的数据通道上测两个不同平面形成的夹角,监测 三个关节角度的变化。样本处理单元主要是模拟的电压信号转换成数字信号,输入给微机 进行显示、存储及后续处理。 样本处理单元包括微处理器、串口驱动芯片RS422、USB驱动芯片、集线器以及调 理电路,测量后的信号通过串口驱动芯片,经微处理器转换格式后成为可识别的信号格式, 再通过USB驱动芯片输入给计算机。 具体的连接方式如图2所示,首先关节运动姿态测量传感器与一个8模拟通道和 5数字通道的放大器连接,该放大器通过RS422接口与样本处理单元连接,样本处理单元将 处理后的信号通过USB串口与电脑连接。 表面肌电测量装置监测踩踏交互过程中右腿的相关肌肉的生理学数据。它包含 表面肌电采集器、生物电信号运算放大器、肌电信号调理电路、装有数据采集分析软件的电 脑。 表面肌电采集器配有8个EMG通道,采样频率为1000Hz,每个通道配有截止频率为 IOHz的一阶高通滤波器和截止频率为3000Hz的二阶ButterWorth低通滤波器。表面肌电 采集器通过无线接口器,经由无线链路与同步触发器通信,表面肌电采集器通过USB串口 与装有数据采集分析的电脑连接。生物电信号运算放大器完成对微弱肌电信号进行干扰抑 制、信号放大等预处理,肌电信号调理电路主要是对预处理后的肌电信号进行采样、量化, 并负责将采集到的数字信号实时传送到微机进行显示、存储及后当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...
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【技术保护点】
一种基于踏板交互的人机工程数据的测量系统,包括关节运动姿态测量装置(2)、表面肌电测量装置(3)、压力测量装置、GPS装置和OBD装置(8),其特征在于:关节运动姿态测量装置(2)用于监测驾驶员右腿的动作,其包括关节运动姿态测量传感器,运算放大器,样本处理单元以及一台装有用于处理和分析关节角度的软件的电脑;其中,关节运动姿态测量传感器与一个8模拟通道和5数字通道的放大器连接,该放大器通过RS422接口与样本处理单元连接,样本处理单元将处理后的信号通过USB串口与电脑连接;表面肌电测量装置(3)监测踩踏交互过程中右腿的相关肌肉的生理学数据,它包含表面肌电采集器、运算放大器、样本处理单元和装有处理肌电信号的数据采集分析软件的电脑;表面肌电采集器配有8个EMG通道,采样频率为1000Hz,每个通道配有截止频率为10Hz的一阶高通滤波器和截止频率为3000Hz的二阶低通滤波器,表面肌电采集器通过无线接口,经由无线链路与同步触发器通信,同时表面肌电采集器通过USB串口与装有数据采集分析软件的电脑连接;压力测量装置根据加速踏板压力测量板(5),坐垫压力测量板(6),地板压力测量板(7)上的压力传感器测得的压力的分布情况,判断驾驶员坐姿改变的位置信息;GPS和OBD装置(8)分别用来采集车辆行驶信息以及制动踏板和加速踏板的使用情况;OBD装置与同步触发器以及电脑连接,OBD装置的通用记录模块与OBD插件连接,并将数据传输到电脑;GPS接收机的接收频率为20Hz,接收到数据后进行数据处理,将解析后车辆的位置信息传输到电脑。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:杨枫周恩临黄清敏王彬
申请(专利权)人:湖南湖大艾盛汽车技术开发有限公司
类型:发明
国别省市:湖南;43

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