[發明專利]車輛駕駛室人機工程設計計算機仿真方法

無效

• 申請號: 200910024928.2
• 申請日: 2009-03-03
• 公開（公告）號: CN101826116A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 談樂斌;潘孝斌;陳金華;范紅梅
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

1.一種車輛駕駛室人機工程設計計算機仿真方法，其特征在于它包括如下步驟：

步驟1，建立人體參數數據庫：采集人體參數，并以性別、年齡、百分位數為依據對采集到的數據進行分類；

步驟2，進行作業域分析：輸入或者調用步驟1中已有的人體尺寸，給定操控裝置的位置，接著計算出人體手和腳在各個平面內的的活動范圍，從而確定人體的三維作業域，根據所確定的三維作業域判斷操控裝置的位置是否合理，如果位置合理，則分析結束，如果位置不合理，則重新確定操控裝置位置，再次進行分析；

步驟3，進行視域分析：輸入或者調用通過步驟1中已有的眼橢圓參數，給定顯示儀表的位置，計算出眼橢圓與顯示儀表判定點在俯視圖上的投影輪廓與投影點，分析顯示儀表判定點所處的視域范圍，判斷顯示儀表的位置是否合理，如果位置合理，則分析結束，如果不合理，則重新確定顯示儀表的位置，再次進行分析；

步驟4，根據步驟2和步驟3所確定的操控裝置的位置和顯示儀表的位置進對車輛駕駛室進行設計。

2.根據權利要求1所述的車輛駕駛室人機工程設計計算機仿真方法，其特征在于步驟2包括如下步驟：

步驟2.1，輸入或者調用步驟1中已有的人體尺寸，給定操控裝置的位置，接著計算出人的手在各個平面內的的活動范圍，從而確定手的三維作業域，根據所確定的三維作業域判斷操控裝置的位置是否合理，如果位置合理，則分析結束，如果位置不合理，則重新確定操控裝置的位置，再次進行分析；

步驟2.2，輸入或者調用步驟1中已有的人體尺寸，給定操控裝置的位置，接著計算出人的腳在各個平面內的活動范圍，從而確定腳的三維作業域，根據所確定的三維作業域判斷操控裝置的位置是否合理，如果位置合理，則分析結束，如果位置不合理，則重新確定操控裝置的位置，再次進行分析。

3.根據權利要求2所述的車輛駕駛室人機工程設計計算機仿真方法，其特征在于步驟2.1包括如下步驟：

步驟2.1.1，輸入或者根據選定的性別、年齡和百分位數調用步驟1建立的數據庫中相應的人體結構數據，輸入操控裝置的位置參數；

步驟2.1.2，根據舒適坐姿狀態下手臂各關節角度關系以及在人體正中面內的投影，求得手在H??坐標系下的高度Z_h值，即根據公式Z_h＝OA-ABcos(θ₂)+(BC+CD)cos(θ₃-θ₂)計算，OA為坐姿肩高；AB為上臂長，BC為前臂長，CD為半手掌長，θ₂為上臂在正中面的投影與冠狀面的夾角，15°≤θ₂≤35°，θ₃為上臂與前臂在正中面的投影夾角，80°≤θ₃≤90°；

步驟2.1.3，建立通過人體肩關節的水平面，將手臂各關節在該水平面內進行投影，根據幾何關系得到手的運動軌跡表達式，即公式

X’和Y’為該水平面內的坐標，OC為上臂在該水平面內投影長度，OC＝ABsinθ₂，CP為前臂在該水平面內投影長度，CP＝(BC+CD)sin(θ₃-θ₂)，ψ為OC與Y’軸夾角，0°≤ψ≤90°，α為前臂最終位置與最近工作面的夾角，取為65°，f為CP與Y軸的夾角，δ為計算過程量。再將X’和Y’表達式轉換成人體H點坐標系下的表達式，即公式X，Y為H點坐標系下水平面的坐標，HB為肩關節到H點的縱向距離，OB為肩關節到H點的橫向距離；

步驟2.1.4，根據舒適坐姿狀態下手臂各關節的活動范圍，調節θ₂、θ₃和ψ的值，重復步驟2.1.2和步驟2.1.3n次，即獲得手指或掌心的不同工作高度以及與該高度相對應高度平面的活動范圍，通過多平面疊加方法確定手的三維作業空間，并與步驟2.1.1中給定的操控裝置位置進行對比分析，當該操控裝置處于該三維作業空間區域內，則判定該操控裝置位置合理，否則，重新設計操控裝置的位置，返回步驟2.1.1再次進行計算。

4.根據權利要求3所述的車輛駕駛室人機工程設計計算機仿真方法，其特征在于，所述步驟2.1.4中，n大于等于10。