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汽車人機(jī)工程研發(fā)的基石——中外人體差異性研究&中國人體2D模板構(gòu)建

2019-04-28 23:33:36·  來源：中汽數(shù)據(jù)中心  
　
由中國汽車技術(shù)研究中心有限公司數(shù)據(jù)資源中心牽頭的中國汽車人機(jī)工程數(shù)據(jù)庫建設(shè)課題組（以下簡稱課題組）于2019年4月11日在天津正式成立，課題組2019年的研究計(jì)
由中國汽車技術(shù)研究中心有限公司數(shù)據(jù)資源中心牽頭的“中國汽車人機(jī)工程數(shù)據(jù)庫建設(shè)課題組”（以下簡稱“課題組”）于2019年4月11日在天津正式成立，課題組2019年的研究計(jì)劃也隨之確定：中國與國外人體差異性研究和中國人體2D模板構(gòu)建。
 
1、中國與國外人體差異性研究
 
中國人體與外國人體（包括歐美、日韓等）尺寸的差異性是目前全行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)，但暫時(shí)并無公開的數(shù)據(jù)及差異性對比的研究成果。課題組將從不同國家人體基本尺寸差異、不同國家車輛人機(jī)參數(shù)設(shè)定差異、不同國家車輛銷售差異、不同國家生活習(xí)慣差異等四方面著手開展研究，編寫《中外人體尺寸差異性研究白皮書》，客觀系統(tǒng)地說明中國與國外人體差異。
課題組目前基于人機(jī)數(shù)據(jù)庫對人體3種姿態(tài)下的樣本參數(shù)（包括坐高、肩高、坐姿臀腘距等）進(jìn)行了處理及分析 ，得到了數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特性。同時(shí)課題組搜集了國外的人體數(shù)據(jù)，并進(jìn)行了相關(guān)的對比分析，詳細(xì)報(bào)告將與課題組成員分享。
中外人體身高尺寸數(shù)據(jù)對比
 
2、中國人體2D模板構(gòu)建
 
二維人體模板作為人-機(jī)-環(huán)境設(shè)計(jì)非常重要的分析工具，在整車布置階段發(fā)揮重要作用。德國和日本等汽車強(qiáng)國均開發(fā)了基于本國人體的模板，并與SAE模板相結(jié)合在研發(fā)中使用。中國在1993年頒布標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 14779-1993 坐姿人體模板功能設(shè)計(jì)要求》，但至今沒有更新，并且該模板為通用模板，沒有權(quán)威機(jī)構(gòu)開發(fā)適用于車輛研發(fā)的人體2D模板，目前國內(nèi)整車布置仍然直接使用SAE模板。
 
課題組將使用最新的中國人體形態(tài)數(shù)據(jù)、人體關(guān)節(jié)數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)，在SAE模板的基礎(chǔ)上進(jìn)行中國人體2D模板的構(gòu)建工作，編寫《中國人體2D乘坐模板規(guī)范》，并將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)封裝進(jìn)行二次開發(fā)，為課題組成員提供相關(guān)交付物。
人體2D模板構(gòu)建技術(shù)路線圖
（1）座椅適宜線
座椅適意位置線是確定R點(diǎn)的重要數(shù)據(jù)之一，SAE將其描述成H30的函數(shù)，其中，95百分位座椅適宜線計(jì)算公式如下：
課題組利用已采集的中國人車結(jié)合數(shù)據(jù)對該方程進(jìn)行了修正，得到中國人體95百分位座椅適宜線計(jì)算公式如下：
（注：此公式為初步分析計(jì)算結(jié)果，尚未進(jìn)行修正和驗(yàn)證，不具備實(shí)用性）
初定中國座椅適意線與SAE適意線比較
可以看出，中國人體與美國人體數(shù)據(jù)得到的座椅適宜線差異較大，也客觀說明中國人體乘坐姿態(tài)與SAE的差異，直接按SAE設(shè)計(jì)會影響消費(fèi)者乘坐舒適性。
（2）人體形態(tài)數(shù)據(jù)
按照SAE規(guī)范藍(lán)本，人體可分為腳部、小腿、大腿、小臂（小臂+手）、大臂、軀干、頭部共計(jì)7個部分，以小腿為例，需獲取如圖所示形態(tài)數(shù)據(jù)。
小腿形態(tài)數(shù)據(jù)示意圖
（3）關(guān)節(jié)中心點(diǎn)數(shù)據(jù)
鑒于人體關(guān)節(jié)的復(fù)雜性和多樣性，在模板設(shè)計(jì)中一般都把關(guān)節(jié)復(fù)雜的轉(zhuǎn)動過程簡化成固定軸幾何學(xué)轉(zhuǎn)動過程，關(guān)節(jié)中心點(diǎn)的確定有3種方法：
①根據(jù)已有標(biāo)準(zhǔn)人體尺寸比例進(jìn)行推算；②通過掃描人體點(diǎn)云計(jì)算；③通過動態(tài)捕捉數(shù)據(jù)計(jì)算。
方法②肩關(guān)節(jié)點(diǎn)獲取示例
（4）人體關(guān)節(jié)舒適角度
本次模板的關(guān)節(jié)舒適角度按照《GB/T 14779-1993 坐姿人體模板功能設(shè)計(jì)要求》 中給出的定義執(zhí)行，未來將搭建臺架采集人體特征點(diǎn)數(shù)據(jù)，推算人體關(guān)節(jié)舒適角度。
課題組未來將繼續(xù)更新人機(jī)工程研究的最新進(jìn)展，也歡迎業(yè)界有識之士加入人機(jī)課題組，共同推進(jìn)中國汽車人機(jī)數(shù)據(jù)庫建設(shè)，歡迎來電垂詢！
 
聯(lián)系人：鞠偉男 
13516189875；
022-60633100-8104；
juweinan@catarc.ac.cn 
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