[发明专利]车辆驾驶室人机工程设计计算机仿真方法

权利要求书

1.一种车辆驾驶室人机工程设计计算机仿真方法，其特征在于它包括如下步骤：

步骤1，建立人体参数数据库：采集人体参数，并以性别、年龄、百分位数为依据对采集到的数据进行分类；

步骤2，进行作业域分析：输入或者调用步骤1中已有的人体尺寸，给定操控装置的位置，接着计算出人体手和脚在各个平面内的的活动范围，从而确定人体的三维作业域，根据所确定的三维作业域判断操控装置的位置是否合理，如果位置合理，则分析结束，如果位置不合理，则重新确定操控装置位置，再次进行分析；

步骤3，进行视域分析：输入或者调用通过步骤1中已有的眼椭圆参数，给定显示仪表的位置，计算出眼椭圆与显示仪表判定点在俯视图上的投影轮廓与投影点，分析显示仪表判定点所处的视域范围，判断显示仪表的位置是否合理，如果位置合理，则分析结束，如果不合理，则重新确定显示仪表的位置，再次进行分析；

步骤4，根据步骤2和步骤3所确定的操控装置的位置和显示仪表的位置进对车辆驾驶室进行设计。

2.根据权利要求1所述的车辆驾驶室人机工程设计计算机仿真方法，其特征在于步骤2包括如下步骤：

步骤2.1，输入或者调用步骤1中已有的人体尺寸，给定操控装置的位置，接着计算出人的手在各个平面内的的活动范围，从而确定手的三维作业域，根据所确定的三维作业域判断操控装置的位置是否合理，如果位置合理，则分析结束，如果位置不合理，则重新确定操控装置的位置，再次进行分析；

步骤2.2，输入或者调用步骤1中已有的人体尺寸，给定操控装置的位置，接着计算出人的脚在各个平面内的活动范围，从而确定脚的三维作业域，根据所确定的三维作业域判断操控装置的位置是否合理，如果位置合理，则分析结束，如果位置不合理，则重新确定操控装置的位置，再次进行分析。

3.根据权利要求2所述的车辆驾驶室人机工程设计计算机仿真方法，其特征在于步骤2.1包括如下步骤：

步骤2.1.1，输入或者根据选定的性别、年龄和百分位数调用步骤1建立的数据库中相应的人体结构数据，输入操控装置的位置参数；

步骤2.1.2，根据舒适坐姿状态下手臂各关节角度关系以及在人体正中面内的投影，求得手在H  坐标系下的高度Z_h值，即根据公式Z_h＝OA-ABcos(θ₂)+(BC+CD)cos(θ₃-θ₂)计算，OA为坐姿肩高；AB为上臂长，BC为前臂长，CD为半手掌长，θ₂为上臂在正中面的投影与冠状面的夹角，15°≤θ₂≤35°，θ₃为上臂与前臂在正中面的投影夹角，80°≤θ₃≤90°；

步骤2.1.3，建立通过人体肩关节的水平面，将手臂各关节在该水平面内进行投影，根据几何关系得到手的运动轨迹表达式，即公式

X’和Y’为该水平面内的坐标，OC为上臂在该水平面内投影长度，OC＝ABsinθ₂，CP为前臂在该水平面内投影长度，CP＝(BC+CD)sin(θ₃-θ₂)，ψ为OC与Y’轴夹角，0°≤ψ≤90°，α为前臂最终位置与最近工作面的夹角，取为65°，f为CP与Y轴的夹角，δ为计算过程量。再将X’和Y’表达式转换成人体H点坐标系下的表达式，即公式X，Y为H点坐标系下水平面的坐标，HB为肩关节到H点的纵向距离，OB为肩关节到H点的横向距离；

步骤2.1.4，根据舒适坐姿状态下手臂各关节的活动范围，调节θ₂、θ₃和ψ的值，重复步骤2.1.2和步骤2.1.3n次，即获得手指或掌心的不同工作高度以及与该高度相对应高度平面的活动范围，通过多平面叠加方法确定手的三维作业空间，并与步骤2.1.1中给定的操控装置位置进行对比分析，当该操控装置处于该三维作业空间区域内，则判定该操控装置位置合理，否则，重新设计操控装置的位置，返回步骤2.1.1再次进行计算。

4.根据权利要求3所述的车辆驾驶室人机工程设计计算机仿真方法，其特征在于，所述步骤2.1.4中，n大于等于10。