[发明专利]车辆驾驶室人机工程设计计算机仿真方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机仿真方法，特别是一种车辆驾驶室人机工程设计计算机仿真方法。

背景技术

车辆驾驶室属于个体作业场所，要求操作者操作合理、反应迅速，所以驾驶室内的操纵、控制装置必须布置在操作者最易操纵、控制的位置，需要对车辆驾驶室进行人机工程设计。

人机工程传统的研究方法是通过大量的实验给出水平作业域和垂直作业域，在单一的平面内粗略地给出一个舒适的作业域。虽然这种求解方法简单，但误差较大，不能够精确地表示人体的实际作业范围。为了尽可能准确地求解人体作业区域，Biman Das等人对手的水平作业域进行了研究，提出了相应的经验公式，但其仅是对二维平面内作业域的研究。在视域分析过程中，计算相对繁琐，当仪器、仪表等显示设备位置调整后，需重复计算，工作量大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用范围广，仿真效果好，可以节约生产成本，缩短研制周期，提高研制质量的车辆驾驶室人机工程设计计算机仿真方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种车辆驾驶室人机工程设计计算机仿真方法，该方法包括如下步骤：首先，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；其次，进行作业域分析：输入或者调用已有的人体尺寸，给定操控装置的位置，接着计算出人体手和脚在各工作平面内的的活动范围，通过多平面叠加的方法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；然后，进行视域分析：输入或者调用已有的眼椭圆参数，给定显示仪表的位置，计算出眼椭圆的投影轮廓、显示仪表判定点的投影点，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；最后，根据前面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。

本发明与现有技术相比，其显著优点：1、结合人机工程设计基本理论、计算机图形学，以GB10000-88《中国成年人人体尺寸》和SAE眼椭圆参数为依据建立数据库，适用于各类车辆驾驶室人机工程设计，具有广泛的适用范围；2、在Biman Das等人提出的二维作业域经验公式基础上进行扩展，采用多平面叠加方法确定手、脚的三维作业域；3、该分析方法可在虚拟环境下采用参数化设计，易于通过软件编程方法实现，设计过程形象直观，方便驾驶室内各操控装置和显示设备的布局调整和优化，有利于提高产品设计质量和设计效率。

附图说明

图1是本发明车辆驾驶室人机工程设计计算机仿真方法中手的作业域分析流程图。

图2是本发明车辆驾驶室人机工程设计计算机仿真方法中人体坐姿状态示意图。

图3是本发明车辆驾驶室人机工程设计计算机仿真方法中水平面内右手作业域示意图。

图4是本发明车辆驾驶室人机工程设计计算机仿真方法中水平面内手作业域实例分析示意图。

图5是本发明车辆驾驶室人机工程设计计算机仿真方法中脚的作业域分析流程图。

图6是本发明车辆驾驶室人机工程设计计算机仿真方法中H点坐标系中脚的位置示意图。

图7是本发明车辆驾驶室人机工程设计计算机仿真方法中视域分析流程图。

图8是本发明车辆驾驶室人机工程设计计算机仿真方法中判定点与眼椭圆之间切线和视线关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

本发明公开了一种车辆驾驶室人机工程设计计算机仿真方法，该方法包括如下步骤：

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；

进行车辆驾驶室人机工程设计时，人体参数是人机系统仿真的核心，也是进行人体作业域和视域分析、评判的基础。本发明主要是基于GB10000-88《中国成年人人体尺寸》中的人体结构尺寸和SAE眼椭圆的绘制参数，若设计出口或国际通用类型产品，可添加欧美等国家相应的人体尺寸数据库。该数据库的数据源包括各种常用的人机系统工效分析参数和各种人机系统设计标准，可在Microsoft Access等数据软件中建立，主要包括以下各表：人体尺寸数据表、数据库用户维护信息表、眼椭圆中心位置、眼椭圆长短轴参数表、眼椭圆自身坐标系的偏移量表等，以性别、年龄、百分位数为依据来分类。数据库用户权限分为普通用户和高级用户，普通用户只能浏览、查询和调用数据，高级用户有权修改、删除和添加数据。