[发明专利]一种动态乘驾环境人体生理特性及生物力学测试平台

说明书

                         技术领域

本发明属于人机工程学技术领域，涉及一种实验测试装置，特别涉及一种动态乘驾环境人体生理特性及生物力学测试平台。

                         背景技术

汽车是20世纪最伟大的发明之一。自1886年卡尔·本茨研制成功世界第一辆汽车至今，汽车已经经历了120多年的发展。在这百年发展期间，汽车工业从无到有，以惊人的发展速度写下了人类近代文明史的重要篇章。汽车作为社会发展、人类文明和科学进步的产物，已为人类文明进步和社会经济发展做出了巨大贡献。

目前，全世界汽车保有量已超过6亿辆，平均每8人拥有一辆汽车(即人均0.13辆)。汽车普及率最高的是美国，平均1.3人拥有一辆；西欧及日本等发达国家，平均2～3人拥有一辆。在现代社会，随着国民经济的发展和汽车的普及，汽车已不仅作为人们的交通工具，更是人们生活空间的延伸。据英国科学家调查发现，长时间坐在汽车里的人常有的疾病是因为座椅结构的不合理、座椅到脚踏板的距离调节不正确、背部倾斜的角度不合理和汽车各操控元件布局欠合理。以上因素均可归结为汽车乘驾环境设计(又称人车界面设计)的不合理，汽车乘驾环境空间设计作为车型设计的一个重要环节，与乘驾的舒适性和驾驶的安全性具有直接的关系，因此也越来越受到人们的关注和汽车制造商的重视。

常规的人车界面设计方法主要以人体肢体运动学和几何学为主，人机工程学方面则主要以人的舒适和疲劳等综合而主观的定性结论、经验规则、几何接触约束为依据，少有考虑驾驶员人体生物力学特性和人体生理特性的科学规律。由于缺乏定量的计算与分析方法，使人车界面设计的结果很难在生物学和生物力学的度测空间满足人体乘驾舒适的需求，尤其难以满足驾驶员个性化(指单体个性或群体个性)的要求。从生物力学分析和人体生理特性来看，如果人车接触界面设计使得人体体压分布不合理，则会造成人体皮肤层的局部受压，长时间则会引起人体酸麻等疲劳现象；如果人车接触界面设计使人体脊柱形态不合理，则会造成人体背部不适与疼痛，进而极易引起人体疲劳，诱发驾驶职业病；如果人车操控界面使得人体肌肉施力方式、大小不合理，会使持续收缩的肌肉压迫血管，进而阻止血液进入肌肉，当人体肌肉无法通过血液得到充足的氧，则易引起人体肌肉疲劳，并造成人体肌肉酸痛。其次，目前的人机工程学设计缺乏人机个性化的考虑，而汽车产品的驾驶恰恰是面向个体的，虽然目前一般汽车设计有可调界面的功能，但只是解决了部分人机问题。再之，现有人机界面设计只是参考人机工程学中的经验数据和通用规则，没有从生物力学机理上形成人机界面的设计方法，并缺乏考虑动态环境(振动环境)对人机系统的重要影响。由于缺乏汽车乘驾体位生物力学特性科学数据的指导，再加之缺乏动态乘驾环境下的人体生理特性科学数据的指导，使人机车操控界面和人机接触界面的问题就无法从机理上得到解决。