[发明专利]一种基于6自由度运动模拟平台的驾驶工效实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于6自由度运动模拟平台的驾驶工效实验装置，由驾驶座椅安装架和方向盘拧力计安装架实现连接，可测量基于6自由度运动模拟平台上驾驶员转动方向盘时拧力的大小，分析驾驶员使用方向盘的有效舒适情况，进而评价方向盘相对于驾驶座椅空间位置的合理性。

背景技术

随着现代汽车性能的逐渐提高，对驾驶员安全、有效和舒适操作的研究，成为汽车人机工效学的主要内容。而其中方向盘的高度、与驾驶员之间的距离是重中之重。方向盘空间位置的不合理会增加驾驶员的操作难度，降低驾驶品质，甚至长时间驾驶会造成驾驶员驾驶负荷增加，引起身体疲劳，更会影响身体健康。为了使驾驶操作更加安全有效舒适，针对驾驶员转动方向盘时拧力大小的测评成为方向盘相对于驾驶座椅空间位置的重要参考标准。在评测方法上，国内外学者也展开了多项研究工作。现有的研究一分都是在人体生物力学模型的基础上，所采用的方法也都是通过计算公式结合虚拟仿真程序，一部分是在静态驾驶模拟器中进行测评。前者过于抽象、片面，与驾驶员在真实汽车内进行驾驶过程有很大的差异，后者仿真程度有限，没有考虑到驾驶时路面的情况。如果在产出的试验品中测评，一旦发现问题，必须重新进行设计，再次试驾，这样给人力、物力造成了很大的浪费，并大大延长了开发周期。因此，需要一种更加接近真实汽车驾驶的驾驶工效实验装置，使测评结果更加科学可信，并能指导方向盘空间位置的设计。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷(非真人驾驶，未考虑路况)，提供一种设计合理、结构简单、可调整方向盘位置的基于6自由度运动模拟平台的驾驶工效实验装置。该实验装置可以实现真人驾驶模拟训练，可以模拟不同等级路况的驾驶环境，达到了高度仿真的要求。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：该实验装置的结构包括6自由度运动模拟平台(负责模拟驾驶路况)，驾驶座椅、驾驶座椅安装架(负责将座椅固定在运动平台上)、方向盘拧力计(负责测量方向盘拧力)和方向盘拧力计安装架(负责将方向盘拧力计固定在运动平台上)。

本发明所述的6自由度运动模拟平台，是由苏州博实机器人技术有限公司生产的RBT-6S200P机器人，通过计算机软件的运行控制平台高度还原现实中的不同等级的路况；方向盘拧力计是由刘畅同学在丁立老师的指导下设计的，可实时测量驾驶员转动方向盘时的拧力，通过调节方向盘拧力计下端的空间位置调节杆1，可调整方向盘与驾驶员之间的位置关系，实现不同身高臂长的驾驶员的不同手臂姿势的驾驶；驾驶座椅安装架和方向盘拧力计安装架分别针对6自由度运动模拟平台与驾驶座椅、方向盘拧力计的结构位置关系而进行了特殊的结构设计，结构简单实用，材质牢固、重量合理，符合6自由度运动模拟平台载重要求。

附图说明

图1本发明的系统整体结构。

图2本发明的6自由度运动模拟平台。

图3本发明的方向盘拧力计。

图4本发明的驾驶座椅安装架。

图5本发明的方向盘拧力计安装架。

图中，1-方向盘拧力计空间位置调节杆。

具体实施方式

本发明的基于6自由度运动模拟平台的驾驶工效实验装置结构如图1所示，通过驾驶座椅安装架将驾驶座椅固定在6自由度运动模拟平台上，通过方向盘拧力计安装架将方向盘拧力计固定在6自由度运动模拟平台上，方向盘拧力计固定位置在驾驶座椅固定位置正前下方，位置居于6自由度运动模拟平台中线。

基于6自由度运动模拟平台的驾驶工效实验装置的使用步骤：

(1)驾驶员坐于驾驶座椅上，系好安全带固定身体，调节方向盘拧力计空间位置调节杆1，使驾驶员握紧方向盘时大臂与小臂在肘关节处形成一定角度，记录方向盘相当于驾驶座椅的空间位置与驾驶员的身高臂长。

(2)6自由度运动模拟平台与方向盘拧力计均通电，控制6自由度运动模拟平台分别模拟不同路况运动，驾驶员按照规定动作转动方向盘，转到尽头，测量出驾驶员对方向盘的最大拧力并记录，关闭6自由度运动模拟平台与方向盘拧力计。

(3)调节方向盘拧力计空间位置调节杆1，使驾驶员握紧方向盘时大臂和小臂在肘关节处形成另一种角度，记录方向盘相当于驾驶座椅的空间位置与驾驶员的身高臂长，重复步骤(2)。

(4)重复步骤(3)，直到常规角度测量完全为止，将各角度时最大拧力的数据进行对比，选出驾驶员对方向盘使出最大拧力时肘关节的最小角度范围，从而得到驾驶员驾驶最舒适、最有效时，方向盘相当于驾驶座椅的空间位置。