[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

说明书

本发明公开了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，放大器，样本处理单元以及一台装有数据采集和前处理软件的电脑；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；该测量方法建立起了车辆设计的客观数据与主观驾驶员的动作反应、驾驶员的舒适感的联系，真正地实现人与车辆的交互。

技术领域

本发明涉及汽车参数的测量系统及测量方法，具体涉及一种基于踏板交互的人机工程数据的测量系统以及测量方法。

背景技术

汽车驾驶姿势的研究大致经历了从二维到三维的发展阶段。现今，汽车总布置设计采用计算机辅助设计技术，二维静态和三维动态的姿势预测模型已经广泛应用于车辆前期研究开发，而且简单的上肢或者下肢运动和仿真以及全身的生物力学仿真也在一些先进的设计公司和整车厂应用。这些CAE技术固然能在前期总布置阶段提供很好的设计依据，但是在真正的汽车驾驶过程中，驾驶员的舒适感和路面状况、车辆状态、驾驶室的环境以及外部环境这些是密不可分的，而这些因素在现阶段很难在汽车人机工程设计软件体现出来。因此，针对汽车驾驶室布置的人机主观实验平台(Seating Buck)被广泛开发出来，这种实验平台的座椅、方向盘、三踏板等人机交互界面都是可调的，可以根据不同车型进行调节，满足不同体型的的人群在乘驾环境进行各种体位操作的需要。此外，人机主观测试平台在生物力学指标和数据处理有了进一步完善，在座椅靠背、座椅面垫分别配备有压力传感器，以测量体压分布；在测驾员的臀部、腿部、和背部的表面皮肤贴有表面电极以测量肌电信号。然而，这种方法对于验证驾驶室的布置是有效的，但是对于考察驾驶员在车辆驾驶室环境以及外部驾驶环境共同作用下实时踏踏交互的舒适度仍然有缺陷。因此亟需提供一种能够对踏板交互的人机工程数据进行测量的系统和方法

发明内容

本发明旨在解决现有的驾驶员踩踏交互过程中由于不合理的设计导致驾驶员不舒适的问题。

本发明的技术方案是提供了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、表面肌电测量装置、压力测量装置、GPS装置和OBD装置，其中：

关节运动姿态测量装置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数据采集和前处理软件的电脑；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、生物电信号运算放大器、肌电信号调理电路、装有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ButterWorth低通滤波器。表面肌电采集器通过无线接口器，经由无线链路与同步触发器通信，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，坐垫压力测量板，地板压力测量板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装置和OBD装置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车辆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。

本发明的有益效果：