[发明专利]基于踏板交互的人机工程数据的测量系统及测量方法

权利要求书

1.一种基于踏板交互的人机工程数据的测量系统，包括关节运动姿态测量装置(2)、表面肌电测量装置(3)、压力测量装置、GPS装置和OBD装置(8)，其特征在于：

关节运动姿态测量装置(2)用于监测驾驶员右腿的动作，其包括关节运动姿态测量传感器，运算放大器，样本处理单元以及一台装有用于处理和分析关节角度的软件的电脑；其中，关节运动姿态测量传感器与一个8模拟通道和5数字通道的放大器连接，该放大器通过RS422接口与样本处理单元连接，样本处理单元将处理后的信号通过USB串口与电脑连接；

表面肌电测量装置(3)监测踩踏交互过程中右腿的相关肌肉的生理学数据，它包含表面肌电采集器、运算放大器、样本处理单元和装有处理肌电信号的数据采集分析软件的电脑；

表面肌电采集器配有8个EMG通道，采样频率为1000Hz，每个通道配有截止频率为10Hz的一阶高通滤波器和截止频率为3000Hz的二阶低通滤波器，表面肌电采集器通过无线接口，经由无线链路与同步触发器通信，同时表面肌电采集器通过USB串口与装有数据采集分析软件的电脑连接；

压力测量装置根据加速踏板压力测量板(5)，坐垫压力测量板(6)，地板压力测量板(7)上的压力传感器测得的压力的分布情况，判断驾驶员坐姿改变的位置信息；

GPS和OBD装置(8)分别用来采集车辆行驶信息以及制动踏板和加速踏板的使用情况；OBD装置与同步触发器以及电脑连接，OBD装置的通用记录模块与OBD插件连接，并将数据传输到电脑；

GPS接收机的接收频率为20Hz，接收到数据后进行数据处理，将解析后车辆的位置信息传输到电脑；

关节运动姿态测量传感器是孪生轴的，分别用双面胶贴附在髋关节、膝关节和踝关节两侧的表面皮肤上，在两个独立的数据通道上测两个不同平面形成的夹角，从而监测三个关节角度的变化；

将肌电采集器中的采集传感器通过双面胶贴附在皮肤表面，经过放大器，开始采集肌电信号，并提供同步信号给同步触发器，同步触发器发送脉冲触发，通过无线链路发出开始指令，控制闪光灯，然后，电脑根据表面肌电信号信号进行完整的肌电信号分析。

2.根据权利要求1所述的基于踏板交互的人机工程数据的测量系统，其特征在于：压力传感器分别与两个信号处理单元连接，并通过USB串口与电脑连接，同步触发器与信号处理单元连接。

3.根据权利要求1所述的基于踏板交互的人机工程数据的测量系统进行测量的方法，其特征在于：

步骤1、踏板交互的人机工程数据的测量准备阶段：

1.1选择测试车辆以及驾驶员；

1.2将关节运动姿态测量装置、表面肌电测量装置、压力测量装置、GPS装置和OBD装置分别按照自身所要实现的功能连接好，形成独立的测量装置，然后分别对其调试，确保各装置工作正常；

1.3将各装置摆放在测试车辆上，不能影响驾驶员正常驾驶；

1.4在驾驶员髋关节、膝关节、踝关节处，用双面胶将关节运动姿态测量装置中的关节运动姿态测量传感器的两个孪生轴贴在关节两侧相应的皮肤表面；

1.5在驾驶员需要监测的EMG信号的肌肉的相应皮肤表面贴上表面肌电测量装置的表面肌电采集传感器；

1.6检查整个系统线路连接情况，运行电脑数据采集与处理软件，驾驶员正常行驶一段距离，检查驾驶员的关节角度信息以及肌电信号的测试是否正常；

步骤2、踏板交互的人机工程数据的测量阶段

2.1畅通路况测试：将车辆开到预设道路的起点，启动同步触发器，整个系统开始监测，驾驶员启动车辆，对测量的参数进行测量并记录；起步15米内速度达到15km/h换二档，加速到25km/h换三档，加速35km/h换四档，在即将完成该段道路测试时，依次减速减档然后刹车；返回到起点，每段路完成测试，驾驶员休息半小时，然后在该路段重复测试2次；

2.2正常路况测试：将车辆开到预设道路的起点，启动同步触发器，整个系统开始监测，驾驶员启动车辆，对测量的参数进行测量并记录；起步15米内速度达到15km/h换二档，加速到25km/h换三档，加速35km/h换四档，在路口、人行横道、公共汽车站、学校区域踩刹车减速，在即将完成该段道路测试时，依次减速减档然后刹车；返回到起点，在每段路完成测试，驾驶员休息半小时，然后在该路段重复测试2次；

2.3堵塞路况测试：将车辆开到预设道路的起点，启动同步触发器，整个系统开始监测，驾驶员启动车辆，对测量的参数进行测量并记录；起步15米内速度达到15km/h换二档，加速到25km/h换三档，保持与前方车距，频繁加减速和加减档，避免低档高速和高档低速；在即将完成该段道路测试时，依次减速减档然后刹车；返回到起点，每段路完成测试，驾驶员休息半小时，然后在该路段重复测试2次。