一种假人装置体段的个性化惯性特征实现方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开的一种假人装置体段的个性化惯性特征实现方法，属于检测技术领域。本发明专利技术在需要模拟的体段中，在核磁共振图像MRI确定所需模拟的特定体段的质量M、质心CM、转动惯量I后，根据体段调参数调节方法将体段调至相应参数，快速、准确地使用该假人模拟具有特定惯性参数的个体，提高测试过程中对人体运动特性仿真度；本发明专利技术建立体段长度、体段添加的配重的质量、质心、转动惯量调节解析关系，实现体段调参数调节方法，进而根据体段调参数调节方法通过操作简单调节假人的体段惯性参数及关节转动刚度，提高测试过程中对人体运动特性仿真度，并进一步拓宽假人应用领域。本发明专利技术尤其适用于一种体段及关节特征个性化可调的假人装置。置。置。

【技术实现步骤摘要】
一种假人装置体段的个性化惯性特征实现方法


[0001]本专利技术属于检测
，涉及一种体段的惯性参数和关节刚度可调的假人装置的调节方法，尤其涉及该类型假人在各种碰撞测试中用来真实再现个性化人体特征参数的方法。

技术介绍

[0002]假人装置的研究主要包括对人体体段惯性参数的重现，对关节骨骼、肌肉的动态特性的描述，以及对不同个人的个性化模拟。现存应用较为广泛的有美国研究出的Hybrid III系列假人，及美国DOTSID侧碰假人，欧洲侧碰假人(EuroSID I)，以及随后出现的正面碰撞假人，侧碰假人以及抛出或翻滚假人等。
[0003]目前应用最为广泛的机械假人模型Hybrid III型成人假人按百分位可以分为以下三种：1)1％假人：代表身高1.48m和体重56kg的小型身材；2)50％假人：代表身高1.77m和体重86kg的中等身材；3)95％假人：代表身高1.88m和体重108kg的大型身材。现行法规中美国FMVSS208、欧洲ECE R94、日本TRIAS以及我国GB11551
‑
2014都采用了该系列假人进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种假人装置体段的个性化惯性特征实现方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤一、通过核磁共振成像MRI得到所需模拟人体的影像，按照郑秀瑗的中国人体段划分模型，将人体划分为十五个体段，分别计算每个体段的质量M、质心CM、转动惯量I；由于在同一体段中各组织密度不同，需要分别计算并求和；步骤二、实现个性化惯性特征的假人四肢体段，并实现假人体段；所述假人四肢体段具有惯性参数调节功能，假人四肢体段主要由A套筒和B套筒组成的模拟刚性骨骼、垫圈、外卡环基座、配重环、体段两端的端盖、关节连接和硅胶外皮部分组成；模拟刚性骨骼包括A套筒和B套筒两部分，不同体段使用不同长度不同直径的金属套筒和两段金属套筒中间通过螺纹连接，通过改变套筒的螺纹旋合长度实现伸缩x，模拟人的体段几何长度L，在螺纹连接处加入一组厚度合适的垫圈以达到固定体段长度的目的，两金属套筒的两段设置有贯通孔，进行螺纹旋合长度调节和旋紧；外卡环基座固定在体段上并且可在轴向进行位置调整，外卡环基座是由两个半环形金属片组成的，通过将两个半环形上相对孔中的螺栓旋紧的方式将两个半环形金属片固定在体段套筒圆周上；配重环上有四个均布圆孔，通过螺栓将配重环与调整好位置的外卡环基座进行固定；所述套筒的两端安装相同的能够绕体段轴线旋转的固定端盖，用以固定关节连接机构，套筒两端的关节连接机构作为体段的一部分各取预设值；在体段外部包裹有硅胶外皮，硅胶外皮也根据体段的几何尺寸有不同的厚度设计d5用于包裹不同的体段；步骤三、通过上述方法确定所需模拟的特定体段的质量M、质心CM、转动惯量I后，根据体段调参数调节方法将步骤二实现的假人四肢体段调至相应参数，即实现假人体段的个性化惯性特征；套筒两端的关节连接机构作为体段的一部分各取长度为l；调节假人体段参数的方法如下：体段长度为：其中，和分别为A、B套筒所选定长度，x为可调节的螺纹旋合长度；通孔直径记为d1，螺纹直径M记为d2，外圆直径记为d3，配重环直径记为d4，硅胶外皮厚度记为d5，体段总质量为计算所得M，骨架质量记为m1，双轴端部件质量记为m2，硅胶外皮质量记为m3，假人体段所用材料密度为ρ1，硅胶外皮所用材料密度为ρ2，体段惯性质量为计算所得I，骨架转动惯量记为I1，双轴端部件转动惯量记为I2，硅胶外皮转动惯量记为I
33333
由上述参数计算得到质量、各轴转动惯量的配重目标：体段添加的配重的质量目标为：M
a
＝M
‑
m1‑
m2‑
m3ꢀꢀ
(8)由于I
x
＝I
y
ꢀꢀ
(9)体段添加的配重的转动惯量目标为：I
xa
＝I
y
＝I
‑
I1‑
I2‑
I3ꢀꢀ
(10)I
za
＝I
z
‑
I
z1
‑
I
z2
‑
I
z3
ꢀꢀ
(11)根据体段调参数调节方法调节假人的体段惯性参数及关节转动刚度，直至满足测试过程中对人体运动特性仿真度要求，即实现假人体段的个性化惯性特征。2.如权利要求1所述的一种假人装置体段的个性化惯性特征实现方法，其特征在于：按照调节优化后的假人的体段惯性参数及关节转动刚度制作假人，提高测试过程中对人体运动特性仿真度，并进一步拓宽假人应用领域。3.如权利要求2所述的一种假人装置体段的个性化惯性特征实现方法，其特征在于：所述假人应用领域包括汽车碰撞测试、爆炸毁伤试验、防震救灾抗冲击试验。4.如权利要求1、2或3所述的一种假人装置体段的个性化惯性特征实现方法，其特征在于：计算同一组织内每两个相邻MRI切片为高度为h(扫描平面间距为h)的截体体积v
ij
，截体体积为：v
ij
＝(A
ij
+A
ij+1
)
×
h/2其中，A
ij
和A
ij+1
分别为两相邻切片的组织区域，h为扫描间隔；则某体段的总质量为：M＝∑(ρ
j
∑v
ij
)其中，v为组织体积，ρ
j
为组织密度，j为不同组织，i为不同切片；体段的质心CM位置为：x
CM
＝∑[ρ
j
∑(x
ij
‑
x0)v
ij
]/∑(ρ
j
∑v
ij
)y
CM

【专利技术属性】
技术研发人员：万超，侯世杰，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
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