基于专注力与坐姿分析的共享汽车驾驶室设计
发布时间：2021-11-19 18:55
共享汽车的使用能有效减轻城市环境污染、能源紧缺的压力,同时缓解城市交通拥堵,泊车困难,用车成本高等诸多社会问题。论文通过共享汽车驾驶室的设计研究,旨在更好的提高用户驾驶安全性,提升初级用户的驾驶体验,降低人为因素引发的交通事故。通过对过往人体静态尺寸的研究进行归纳分析,探究用户坐姿与专注力之间的联系,优化共享汽车驾驶室的空间布局。首先分析用户驾驶坐姿与驾驶专注力之间的联系,基于Eyeso眼动仪搭建模拟驾驶平台研究影响驾驶专注力的坐姿因素,获取提高用户驾驶专注力的人体坐姿参数。其次,通过坐姿实验确定驾驶员在最佳专注力情况下的舒适驾驶坐姿,应用主观评分表得出各关节舒适角度。再者,结合上述实验数据以计算机辅助建立二维平面人体模型。分别对第10百分位女性、第50百分位男性、第99百分位男性的二维平面人体模型进行人体坐姿静态尺寸和坐姿动态尺寸分析,在确保用户舒适的基础上,获得城市共享汽车驾驶室参数并建立驾驶室模型。最后,应用CATIA建立人—机—环境系统,对第10百分位女性、第50百分位男性和第99百分位男性的视觉可视域、视觉舒适性以及操纵可达域、操纵舒适性进行评估,从而验证共享汽车驾驶室布置的...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
组织框架图
2人机工程学的应用9图2.1人机工程学的研究内容2.1.3人机工程学研究方法人机工程学综合了心理学、生理学、医学、人体测量学、美学和工程技术等学科的研究方法，总结出人机工程学所特有的研究方法，对机器、机器操纵方式和操纵环境进行设计、创新、优化[44]。在人机工程学中有四个重要的研究方法：（1）观察法观察法是针对人与机器的工作状态展开观测和研究。（2）实测法实测法是对人运动或静止时人体参数展开测量，这个方法需要用到实验设备。（3）实验法实验法就是通过搭建实验环境，设计实验内容，对被试者进行多次测试得出实验数据，对实验数据进行分析。（4）仿真模型测试法在实践操作过程中遇到试验环境复杂、机器构造繁杂等问题时，可以通过搭建虚拟的实验环境和机器模型，解决实验对环境、机器的需求。2.1.4人机工程学在汽车设计中的应用在汽车工业加快发展时期人机工程学被引入到汽车设计中，逐渐形成汽车人机工程学(AutomotiveErgonomics)，也叫作车辆人机工程学[45]。在汽车人机工程学中将人(驾驶人员、乘坐人员)视为核心位置，分析人的生理、心理和人体运动的基础上，研究车身的设计(包含布局和设施)[46]。汽车人机工程学重点研究：驾驶员人体特性、车辆、驾驶环境、驾驶员人体特性与车辆的关系、驾驶员人体特性与驾驶环境的关系、车辆与驾驶环境的关系，最终研究目的是构建一个满足驾驶员需求的人—车—环境系统[47]，如图2.2所示。驾驶员操控汽车，汽车仪表器显示汽车运行情况，驾驶员感觉器官接收信息，大脑进行判断、分析、处理并发出指令，运动器官的肌肉力控制汽车操
西安科技大学硕士学位论文10控机构，依照大脑指令展开驾驶任务[48]。图2.2汽车人机系统的组成2.2计算机辅助人机工程学研究内容计算机辅助人机工程学(Computer-AidedErgonomics,CAE)是计算机科学技术与人机工程学这两个学科交叉融合产生的学科。计算机辅助人机工程学的研究，主要包含计算机辅助设计(ComputerAidedDesign,CAD)、计算机建模与仿真技术(Computermodleingandsimulation,CMS)[49]。通过计算机技术，设计人员完成产品数字化模型的设计和研究，优化产品的人机性能，提升产品的操作效率和安全性，实现人—机—环境系统的最优性能[50]。目前计算机辅助的汽车人机工程学研究内容有：（1）计算机辅助设计目前，市场上有很计算机汽车建模软件，例如达索公司的CATIA、达索子公司的Solidworks、美国参数公司的Pro/Engineer(Pro/E)、西门子公司的UnigraphicsNX(UG)、RobertMcNeel&Assoc公司的Rhinoceros、欧特克公司的Alias、Maya、3DMax。目前许多熟知的汽车品牌例如宝马、奔驰、奥迪、大众都在使用CATIA进行汽车建模，CATIA软件功能模块运用非常方便，能够满足设计师和工程师从设计研究—概念设计—细化设计—产品装配—工程制作这一套完整的产品设计过程。Solidworks软件是汽车零部件及装配体建模中经常应用的软件，其中比较有特点的是特征模块，这个模块可以提供规范件和规范特征。运用计算机仿真技术建立汽车模型，设计与优化同时进行，可以提高设计效率。（2）计算机建模与仿真技术人机分析软件主要有CATIA、RAMSIS、ERGO、SAMMIE等。在人机分析模块中CATIA具备很多人体模型库和姿势数据库，可以直接调用现有的数字人体模型与机器和环境进行交互分析，完成人—机—环境的工效参数分析。RAMSIS可以提供完整细致的数字人体模?
【参考文献】：
期刊论文
[1]手机打车软件操作驾驶分心检测模型研究[J]. 唐智慧,王志鹏,党珊,朱翠翠. 交通运输工程与信息学报. 2018(01)
[2]不同身高驾驶员分布形态对驾驶座椅设计影响[J]. 赵力学,宫金朋,薛冰. 内燃机与配件. 2018(01)
[3]共享汽车发展的困境及其对策研究——与共享单车对比论证[J]. 吕晓菲. 现代商贸工业. 2017(19)
[4]车辆人-椅系统主要参数对舒适度敏感性分析[J]. 李睿,郭立新. 汽车工程. 2015(01)
[5]腰痛常见不良姿势及其运动疗法[J]. 王雪强,陈佩杰. 中国疼痛医学杂志. 2014(10)
[6]驾驶人分心时长对车道偏离影响的实车试验[J]. 马勇,石涌泉,付锐,郭应时. 吉林大学学报(工学版). 2015(04)
[7]全程舒心,畅行无忧[J]. 张梦. 汽车与驾驶维修(汽车版). 2014(08)
[8]汽车人机工程设计中人体数据应用方法的研究[J]. 任金东,陈景辉,陆善彬,杜晓明. 汽车工程. 2013(06)
[9]青少年坐姿时腰部受力数值模拟[J]. 孟庆华,鲍春雨. 应用力学学报. 2013(01)
[10]基于CATIA的中国人体模型的研究[J]. 赵红芬. 汽车实用技术. 2013(01)
博士论文
[1]分心驾驶行为对交通安全影响机理与建模研究[D]. 张辉.北京交通大学 2018
[2]基于视频图像分析的驾驶员视觉分散特征识别及检测研究[D]. 路玉峰.山东大学 2008
[3]基于面部朝向的驾驶员精神分散监测方法研究[D]. 张明恒.吉林大学 2007
硕士论文
[1]我国报废汽车回收拆解行业盈利水平及其发展趋势预测研究[D]. 曹悦.山东工商学院 2019
[2]走神的发生机制及其对创造性的调节[D]. 杨欣睿.浙江大学 2019
[3]基于人机工程学的某乘用车布置设计[D]. 王国锋.沈阳工业大学 2018
[4]基于人机工程的民航座椅设计研究[D]. 刘枫.西安工程大学 2018
[5]基于用户认知的特种车辆人机交互设计研究[D]. 韩丽红.湖南大学 2018
[6]基于人机工程学的汽车驾驶室设计[D]. 阎文利.西安工程大学 2017
[7]基于驾驶员在环试验台的注意力分散研究[D]. 周昱廷.湖南大学 2017
[8]基于人机工程学的装甲车驾驶室优化设计研究[D]. 胡锦强.长安大学 2017
[9]驾驶人视觉注意力检测研究[D]. 冯超.湖南大学 2016
[10]基于生物力学的汽车驾驶室人机工程设计研究[D]. 杨枫.湖南大学 2015
本文编号：3505656
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
组织框架图
2人机工程学的应用9图2.1人机工程学的研究内容2.1.3人机工程学研究方法人机工程学综合了心理学、生理学、医学、人体测量学、美学和工程技术等学科的研究方法，总结出人机工程学所特有的研究方法，对机器、机器操纵方式和操纵环境进行设计、创新、优化[44]。在人机工程学中有四个重要的研究方法：（1）观察法观察法是针对人与机器的工作状态展开观测和研究。（2）实测法实测法是对人运动或静止时人体参数展开测量，这个方法需要用到实验设备。（3）实验法实验法就是通过搭建实验环境，设计实验内容，对被试者进行多次测试得出实验数据，对实验数据进行分析。（4）仿真模型测试法在实践操作过程中遇到试验环境复杂、机器构造繁杂等问题时，可以通过搭建虚拟的实验环境和机器模型，解决实验对环境、机器的需求。2.1.4人机工程学在汽车设计中的应用在汽车工业加快发展时期人机工程学被引入到汽车设计中，逐渐形成汽车人机工程学(AutomotiveErgonomics)，也叫作车辆人机工程学[45]。在汽车人机工程学中将人(驾驶人员、乘坐人员)视为核心位置，分析人的生理、心理和人体运动的基础上，研究车身的设计(包含布局和设施)[46]。汽车人机工程学重点研究：驾驶员人体特性、车辆、驾驶环境、驾驶员人体特性与车辆的关系、驾驶员人体特性与驾驶环境的关系、车辆与驾驶环境的关系，最终研究目的是构建一个满足驾驶员需求的人—车—环境系统[47]，如图2.2所示。驾驶员操控汽车，汽车仪表器显示汽车运行情况，驾驶员感觉器官接收信息，大脑进行判断、分析、处理并发出指令，运动器官的肌肉力控制汽车操
西安科技大学硕士学位论文10控机构，依照大脑指令展开驾驶任务[48]。图2.2汽车人机系统的组成2.2计算机辅助人机工程学研究内容计算机辅助人机工程学(Computer-AidedErgonomics,CAE)是计算机科学技术与人机工程学这两个学科交叉融合产生的学科。计算机辅助人机工程学的研究，主要包含计算机辅助设计(ComputerAidedDesign,CAD)、计算机建模与仿真技术(Computermodleingandsimulation,CMS)[49]。通过计算机技术，设计人员完成产品数字化模型的设计和研究，优化产品的人机性能，提升产品的操作效率和安全性，实现人—机—环境系统的最优性能[50]。目前计算机辅助的汽车人机工程学研究内容有：（1）计算机辅助设计目前，市场上有很计算机汽车建模软件，例如达索公司的CATIA、达索子公司的Solidworks、美国参数公司的Pro/Engineer(Pro/E)、西门子公司的UnigraphicsNX(UG)、RobertMcNeel&Assoc公司的Rhinoceros、欧特克公司的Alias、Maya、3DMax。目前许多熟知的汽车品牌例如宝马、奔驰、奥迪、大众都在使用CATIA进行汽车建模，CATIA软件功能模块运用非常方便，能够满足设计师和工程师从设计研究—概念设计—细化设计—产品装配—工程制作这一套完整的产品设计过程。Solidworks软件是汽车零部件及装配体建模中经常应用的软件，其中比较有特点的是特征模块，这个模块可以提供规范件和规范特征。运用计算机仿真技术建立汽车模型，设计与优化同时进行，可以提高设计效率。（2）计算机建模与仿真技术人机分析软件主要有CATIA、RAMSIS、ERGO、SAMMIE等。在人机分析模块中CATIA具备很多人体模型库和姿势数据库，可以直接调用现有的数字人体模型与机器和环境进行交互分析，完成人—机—环境的工效参数分析。RAMSIS可以提供完整细致的数字人体模?
【参考文献】：
期刊论文
[1]手机打车软件操作驾驶分心检测模型研究[J]. 唐智慧,王志鹏,党珊,朱翠翠. 交通运输工程与信息学报. 2018(01)
[2]不同身高驾驶员分布形态对驾驶座椅设计影响[J]. 赵力学,宫金朋,薛冰. 内燃机与配件. 2018(01)
[3]共享汽车发展的困境及其对策研究——与共享单车对比论证[J]. 吕晓菲. 现代商贸工业. 2017(19)
[4]车辆人-椅系统主要参数对舒适度敏感性分析[J]. 李睿,郭立新. 汽车工程. 2015(01)
[5]腰痛常见不良姿势及其运动疗法[J]. 王雪强,陈佩杰. 中国疼痛医学杂志. 2014(10)
[6]驾驶人分心时长对车道偏离影响的实车试验[J]. 马勇,石涌泉,付锐,郭应时. 吉林大学学报(工学版). 2015(04)
[7]全程舒心,畅行无忧[J]. 张梦. 汽车与驾驶维修(汽车版). 2014(08)
[8]汽车人机工程设计中人体数据应用方法的研究[J]. 任金东,陈景辉,陆善彬,杜晓明. 汽车工程. 2013(06)
[9]青少年坐姿时腰部受力数值模拟[J]. 孟庆华,鲍春雨. 应用力学学报. 2013(01)
[10]基于CATIA的中国人体模型的研究[J]. 赵红芬. 汽车实用技术. 2013(01)
博士论文
[1]分心驾驶行为对交通安全影响机理与建模研究[D]. 张辉.北京交通大学 2018
[2]基于视频图像分析的驾驶员视觉分散特征识别及检测研究[D]. 路玉峰.山东大学 2008
[3]基于面部朝向的驾驶员精神分散监测方法研究[D]. 张明恒.吉林大学 2007
硕士论文
[1]我国报废汽车回收拆解行业盈利水平及其发展趋势预测研究[D]. 曹悦.山东工商学院 2019
[2]走神的发生机制及其对创造性的调节[D]. 杨欣睿.浙江大学 2019
[3]基于人机工程学的某乘用车布置设计[D]. 王国锋.沈阳工业大学 2018
[4]基于人机工程的民航座椅设计研究[D]. 刘枫.西安工程大学 2018
[5]基于用户认知的特种车辆人机交互设计研究[D]. 韩丽红.湖南大学 2018
[6]基于人机工程学的汽车驾驶室设计[D]. 阎文利.西安工程大学 2017
[7]基于驾驶员在环试验台的注意力分散研究[D]. 周昱廷.湖南大学 2017
[8]基于人机工程学的装甲车驾驶室优化设计研究[D]. 胡锦强.长安大学 2017
[9]驾驶人视觉注意力检测研究[D]. 冯超.湖南大学 2016
[10]基于生物力学的汽车驾驶室人机工程设计研究[D]. 杨枫.湖南大学 2015
本文编号：3505656
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