用于坐姿压力舒适性测试的假人制造技术

本发明专利技术提供用于坐姿压力舒适性测试的假人，包括：头部、大臂、小臂、躯干、大腿、小腿、髋关节、膝关节、肩关节和肘关节，头部与躯干固连，躯干通过髋关节与大腿相连，大腿通过膝关节与小腿相连，大臂通过肩关节与躯干连接，大臂通过肘关节与小臂连接；头部、大臂、小臂、躯干、大腿和小腿由外及内均包括表皮层、支撑层和内部层；躯干和大腿均安装有多个压力传感器；躯干内具有第一重心调节机构；头部、大臂、小臂、大腿和小腿内具有第二重心调节机构。本发明专利技术的假人可作为标准测试工具用于坐具产品的舒适性测试，可计算出舒适坐姿时的座椅结构尺寸参数和人体姿态参数，同时可测量出舒适就座情况下的座面高度、深度、软硬度和体压分布等结构工效学和人机交互压力参数。

【技术实现步骤摘要】
用于坐姿压力舒适性测试的假人
本专利技术属于工效学实验测试
，具体涉及用于坐姿压力舒适性测试的假人。
技术介绍
在工效学测试实验或研究中通常需要进行大量的人体实验，出于健康和安全方面的考虑，不宜直接用真人进行测试。使用假人进行工效学测试，可以消除个体差异对实验结果的影响，而且可以有效地解决实验人次选定等问题，从而缩短试验周期，降低实验成本，精确度高，重复性好。然而目前，国内市场上没有符合中国成年人体体征尺寸、重量数据、质量分布和体表皮肤变形的高仿真物理结构模型。亟需一款具有真人的外形特征、质量分布特征和力学特征、能够在坐姿状态进行体压分布测试的设备。随着技术的发展和人们生活水平的提高，人们对产品的人性化设计和舒适性体验提出了更高的要求。尤其是与人们工作和生活密切相关的坐具产品，人们对于影响支撑性、触压感和贴合性等就坐压力舒适性的需求越来越多，如何科学、规范和有效地进行压力舒适性的测评，并使测评结果具有较好的一致性和复现性，一直是坐具及相关支撑性产品压力舒适性测评的关键技术瓶颈问题，造成此问题的最主要原因是无法实现客观、精准、一致的压力负载。因为人体是一个复杂的生理系统，坐姿压力舒适性结果在很大程度上取决于压力测试时的载荷在多大程度上与人体生理结构、人体质量分布特征、人体姿态以及皮肤受压变形等与真实人体的符合性情况。目前，由于国内尚无坐姿压力舒适性测评用的人体假模型，相关领域在进行测评时，常采用真人测试，由于真人之间存在较大的个体差异，各个机构在进行检测的时候无法统一负载人员，因此同样的产品，各个机构测评结果存在较大的差异。有些相关机构采用压力重块形式的，但由于压力重块无法模拟真人的生理结构、质量分布和姿态情况，导致测试结果与实际使用时的结果存在较大的差异。针对不同用途假人的尺寸、结构、特性、工作原理等方面差别非常大。国内外大量开发生产的热环境测试假人满足人体的几何特性，不考虑力学特性，碰撞假人需要满足人体几何特性、相应的生物力学等特性。服装压力舒适性测试假人重点要满足相应的人体几何特性、皮肤特性等。对于坐姿压力舒适性测试假人则需要满足相应人群的几何特性、质量质心特性、皮肤力学特性等，目前国内外未见到相关产品的大量开发和生产。因此，有必要研制压力舒适性测评用人体假人，为坐姿压力舒适性的测评结果的科学、公正和一致性提供标准、精确的标准压力载荷。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述缺陷，为向舒适性测试提供能够符合中国成年人身体体征的尺寸和重量数据的高仿真物理结构模型，本专利技术的目的是提供用于坐姿压力舒适性测试的假人。为实现上述专利技术目的，本专利技术采取以下技术方案。用于坐姿压力舒适性测试的假人，包括：头部、大臂、小臂、躯干、大腿、小腿、髋关节、膝关节、肩关节和肘关节，头部与躯干固连，躯干通过髋关节与大腿相连，大腿通过膝关节与小腿相连，大臂通过肩关节与躯干连接，大臂通过肘关节与小臂连接；头部、大臂、小臂、躯干、大腿和小腿由外及内均包括表皮层、支撑层和内部层；躯干和大腿均安装有多个压力传感器；躯干内具有第一重心调节机构；头部、大臂、小臂、大腿和小腿内具有第二重心调节机构。优选地，所述表皮层为硅胶层；所述支撑层为玻璃钢层；所述内部层为连接层，为重心调节机构及关节连接提供支撑。优选地，所述髋关节、膝关节、肩关节和肘关节包括：关节轴、轴套、隔板、锁紧螺母和摩擦片；关节轴、轴套分别与被连接的肢体通过螺栓连接；隔板是一环状刚性部件，安装于被连接的肢体之间，用于调节装配间隙；摩擦片为关节提供旋转阻尼保证连接的肢体能够保持调整后的位置；锁紧螺母与关节轴通过螺纹配合。优选地，所述多个压力传感器为柔性薄片式压力传感器，包括两片聚酯薄膜，两片薄膜内表铺设导体及半导体。优选地，所述多个压力传感器且呈阵列式布置。优选地，躯干和大腿的表皮层下设置记忆海绵和接触块，记忆海绵中设置有压力传感器槽，压力传感器安装于压力传感器槽中，接触块位于压力传感器槽的邻近区域，使大腿未受压迫时接触块与压力传感器保持一定间隙。优选地，躯干和大腿的表皮层下设置记忆海绵，所述记忆海绵中嵌入传感器支架；所述多个压力传感器的每一个安装于传感器支架中。优选地，第一重心调节机构包括相互垂直安装的横向丝杠和纵向丝杠；横向丝杠和纵向丝杠分别穿设有配重块。优选地，第一重心调节机构包括Z方向重心调节机构、Y方向重心调节机构和X方向重心调节机构；X方向、Y方向、Z方向相互垂直；Z方向重心调节机构由Z向导向杆、齿轮轴、Z向配重块组成；Z向导向杆的一端具有螺纹与躯干连接，齿轮轴两端与躯干连接；Z向配重块的端部具有与齿轮轴啮合的齿，其内部有光孔供Z向导向杆31穿过；X方向重心调节机构由X向配重块、X向导向杆、X向丝杆组成；X向配重块内部开有供X导向杆穿过的孔以及与X向丝杆配合的螺纹孔；X向导向杆和X向丝杆分别与躯干连接；Y方向重心调节机构由Y向导向杆、Y向丝杆、Y向配重块组成；Y向配重块内部开有供Y导向杆穿过的孔以及与Y向丝杆配合的螺纹孔；Y向导向杆和Y向丝杆分别与躯干连接。优选地，第二重心调节机构包括配重块和滑杆；丝杠穿设有配重块。相较于现有技术，本专利技术取得以下有益效果：本专利技术提供的假人的密度、外形特征和质量分布特征符合中国成年男性P50人体外形特征和生理尺寸数据，运动关节能够调节坐姿和卧姿，在压力舒适性测试方面，具有类人化的形态和与人相似的生物力学响应，内部有重心调节机构，能够匹配真人重心位置，接触表面能够出现合理变形；且实现了重心在假人外部可调节，解决了假人装配后不便调节重心的问题。体压分布结果和采用真人测试的体压分布结果(人机交互压力接触面积、峰值压强、平均压强、压力梯度)误差范围控制在10％以内。同时根据本专利技术提供的舒适性评价模型，基于测试结果，可以直接给出压力舒适性的评价结果。假人可作为标准测试工具用于国内外的座椅等坐具产品的舒适性测试，具有典型位置高度等尺寸的测量功能，测试结果存储、显示功能。附图说明图1为本专利技术实施例涉及的假人装配示意图；图2为本专利技术实施例假人头部与躯干连接方式示意图；图3为本专利技术实施例躯干与大腿连接方式示意图；图4为本专利技术实施例大腿与小腿连接方式示意图；图5为本专利技术实施例躯干与大臂连接方式示意图；图6为本专利技术实施例大臂与小臂连接方式示意图；图7为本专利技术实施例关节结构示意图；图8为本专利技术实施例涉及的内部重心调节机构示意图；图9为本专利技术实施例涉及的三维重心调节机构示意图；图10为本专利技术实施例涉及的三维重心调节机构调节方式示意图；图11为本专利技术实施例涉及的三维重心调节机构局部结构示意图；图12是为专利技术实施例涉及的假人装配示意图；图13为本专利技术实施例涉及的皮肤结构示意图；图14为本专利技术实施例涉及的压力传感器布置图；图15为本专利技术实施例涉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于坐姿压力舒适性测试的假人，包括：头部、大臂、小臂、躯干、大腿、小腿、髋关节、膝关节、肩关节和肘关节，头部与躯干固连，躯干通过髋关节与大腿相连，大腿通过膝关节与小腿相连，大臂通过肩关节与躯干连接，大臂通过肘关节与小臂连接，其特征在于：/n头部、大臂、小臂、躯干、大腿和小腿由外及内均包括表皮层、支撑层和内部层；/n躯干和大腿均安装有多个压力传感器；/n躯干内具有第一重心调节机构；/n头部、大臂、小臂、大腿和小腿内具有第二重心调节机构。/n

【技术特征摘要】
1.用于坐姿压力舒适性测试的假人，包括：头部、大臂、小臂、躯干、大腿、小腿、髋关节、膝关节、肩关节和肘关节，头部与躯干固连，躯干通过髋关节与大腿相连，大腿通过膝关节与小腿相连，大臂通过肩关节与躯干连接，大臂通过肘关节与小臂连接，其特征在于：
头部、大臂、小臂、躯干、大腿和小腿由外及内均包括表皮层、支撑层和内部层；
躯干和大腿均安装有多个压力传感器；
躯干内具有第一重心调节机构；
头部、大臂、小臂、大腿和小腿内具有第二重心调节机构。


2.根据权利要求1所述的假人，其特征在于：
所述表皮层为硅胶层；所述支撑层为玻璃钢层；
所述内部层为连接层，为重心调节机构及关节连接提供支撑。


3.根据权利要求1所述的假人，其特征在于：
所述髋关节、膝关节、肩关节和肘关节包括：
关节轴、轴套、隔板、锁紧螺母和摩擦片；
关节轴、轴套分别与被连接的肢体通过螺栓连接；隔板是一环状刚性部件，安装于被连接的肢体之间，用于调节装配间隙；摩擦片为关节提供旋转阻尼保证连接的肢体能够保持调整后的位置；锁紧螺母与关节轴通过螺纹配合。


4.根据权利要求1所述的假人，其特征在于：
所述多个压力传感器为柔性薄片式压力传感器，包括两片聚酯薄膜，两片薄膜内表铺设导体及半导体。


5.根据权利要求4所述的假人，其特征在于：
所述多个压力传感器且呈阵列式布置。


6.根据权利要求1所述的假人，其特征在于：
躯干和大腿的表...

【专利技术属性】
技术研发人员：呼慧敏，梅志光，冉令华，张欣，赵朝义，罗玲，王瑞，吴海媚，
申请(专利权)人：中国标准化研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11