论文题目: 基于驾驶姿势预测模型的人机工程设计技术研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 计算机应用
作者: 柴春雷
导师: 孙守迁
关键词: 驾驶姿势,驾驶姿势预测模型,计算机辅助人机工程,汽车设计,人机工程仿真,人机工程评价,舒适度,可及度,静态受力
文献来源: 浙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 随着汽车的日益普及,由驾驶引起的健康问题引起了越来越多的关注。如何改进和完善汽车设计,以满足不断发展的用户使用需求,已成为当今汽车设计人性化发展的重要研究课题之一。 当前的汽车设计普遍采用数字化技术,驾驶姿势成为虚拟世界里考察作业过程合理性的基本单位,不管是静态作业还是动态操作,对驾驶员操作的分析评价最终都可以量化为对驾驶姿势的检验。因此,驾驶姿势预测模型成为连接驾驶员和车辆的中间环节,通过对驾驶姿势预测模型的研究,进而研究在此之上的计算机辅助人机工程技术,是解决汽车人性化设计的有效手段。 驾驶姿势通常是指驾驶员在特定的驾驶环境中为完成驾驶任务所采取的姿势,驾驶姿势预测模型即要建立关于驾驶姿势及其影响因素关系的定性或者定量数学表达。 本文的研究工作主要集中在以下几方面: (1)建立了驾驶仿真平台,通过实验研究了驾驶舱内踏板、方向盘、座椅和人体参数对驾驶姿势的影响。 (2)从统计学的角度出发,研究了驾驶空间内座椅、方向盘、踏板和驾驶姿势之间的定量关系模型,进而建立了驾驶姿势预测模型。该模型可以根据驾驶舱设计元素和驾驶员人体参数计算驾驶姿势。 (3)分析了人体姿势控制的一般研究方法,通过实验研究了姿势选择的影响因子,以及影响因子重要度的比较情况。在此基础上,提出了驾驶姿势控制模型。 (4)根据上面所建立的姿势控制模型,定义了相应的价值函数,并将这些价值函数用到姿势预测算法中,采用遗传算法来处理姿势预测问题。将舒适度、重力势能和关节活动范围作为约束条件,使姿势预测符合人的生理特点,同时算法以人体数据为基础使姿势预测更加逼真。实验表明,该方法能有效解决驾驶作业空间中操纵某一点时的姿势预测问题。 (5)提出了基于姿势预测模型的计算机辅助人机工程的框架,研究了基于驾驶姿势预测的舒适度正向和反向推理模型,以及其它分析评价算法如静态受
论文目录:
摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
1．1 论文的研究背景
1．2 人机工程
1．2．1 人机工程技术概述
1．2．2 汽车设计中的人机工程问题
1．3 计算机辅助人机工程
1．4 基于驾驶姿势预测模型的人机工程技术的研究
1．4．1 研究目的、意义
1．4．2 研究现状
1．4．3 研究思路
1．5 论文研究内容及章节安排
1．5．1 本文的主要工作
1．5．2 论文的组织和章节
第二章 影响驾驶姿势的设计元素研究
2．1 引言
2．2 影响驾驶姿势的设计元素分析
2．2．1 汽车内室设计的设计准则和评价方案
2．2．2 影响驾驶姿势的因素
2．3 研究方法和实验过程
2．3．1 实验原理
2．3．2 仿真平台构建
2．3．3 实验设计
2．3．4 实验过程
2．4 结果分析
2．4．1 实验参数对驾驶姿势的影响
2．4．2 驾驶姿势变量受影响分析
2．5 总结
第三章 基于设计元素的驾驶姿势预测模型
3．1 引言
3．2 驾驶姿势预测模型
3．2．1 驾驶姿势三维模型定义
3．2．2 计算模型的简化问题
3．2．3 姿势预测模型
3．3 模型验证
3．3．1 数据验证
3．3．2 误差原因分析
3．4 总结
第四章 驾驶姿势控制模型
4．1 引言
4．2 人体姿势控制
4．2．1 人体姿势控制
4．2．2 姿势选择策略
4．3 姿势选择的影响因子实验研究
4．3．1 姿势选择影响因子调查
4．3．2 姿势选择影响因子对比研究
4．3．3 姿势选择重要度研究
4．3．4 结果分析
4．4 驾驶姿势选择和驾驶姿势控制模型
4．4．1 驾驶员行为特征及驾驶姿势选择
4．4．2 基于驾驶任务的姿势控制模型
4．5 总结
第五章 基于驾驶任务的驾驶姿势预测模型
5．1 引言
5．2 基于驾驶任务的姿势预测算法基础
5．2．1 问题定义
5．2．2 算法基础
5．3 价值函数的定义
5．4 基于遗传算法的姿势预测
5．5 基于驾驶姿势预测的汽车布局人性化设计方法研究
5．5．1 问题定义
5．5．2 求解方法
5．6 实例验证
5．6．1 求解过程
5．6．2 结果分析
5．6．3 应用验证
5．7 总结
第六章 基于驾驶姿势预测模型的人机工程分析与评价技术
6．1 引言
6．2 基于姿势预测的人机工程框架体系
6．3 基于驾驶姿势预测的舒适度研究
6．3．1 舒适度概述
6．3．2 由设计参数到舒适度的推理模型
6．3．3 由舒适度到设计参数的推理模型
6．4 基于驾驶姿势预测模型的视域研究
6．5 基于驾驶姿势预测模型的静态受力算法的研究
6．6 基于驾驶姿势预测模型的可及度研究
6．7 总结
第七章 基于驾驶姿势预测模型的人机工程原型系统(ZJU-ERGO)
7．1 引言
7．2 原型系统的设计与实现
7．2．1 虚拟人体模型构建
7．2．2 人机仿真工具集
7．2．3 人机工程分析工具集
7．2．4 开发运行环境
7．3 系统功能说明及实例研究
7．3．1 系统功能
7．3．2 实例研究
7．4 总结
第八章 总结和展望
8．1 主要工作
8．2 论文的创新之处
8．3 未来工作展望
参考文献
攻读博士学位期间的成果
致谢
发布时间: 2006-02-08
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