基于生理信号的动态驾姿舒适性研究

• 作 者: 奚昆
• 出 处: 吉林大学
• 发表日期: 2020年08期
• 关键词: 动态操纵 肌肉激活度 不舒适性评价 神经网络预测

驾姿舒适性是汽车舒适性的重要组成,分为静态驾姿舒适性和动态驾姿舒适性。对驾驶员而言,其驾驶过程大多数时间处在动态操纵的状态中,动态驾姿变化过程中的舒适性更能反映驾驶员对驾驶舒适性的需求。研究不同操纵件布置状态下的动态驾姿的舒适性对提升汽车整体舒适性有重要意义。驾驶操纵是典型的人机作业,这个过程中肢体的运动和操纵件反向施加的载荷,造成身体肌群和关节负荷的变化。为了研究动态驾姿的不舒适性,需要分析操纵过程中操纵件布置对人体负荷产生影响,分析人体负荷与舒适评价之间的量化关系。座椅的调节位置、踏板和方向盘的布置以及它们的操纵力都是影响人体负荷的因素。利用肌电信号测量或生物力学理论计算的方式获取驾驶状态时的肌肉和关节负荷,从而能够从深层次来理解驾驶操纵不舒适性。本研究来自校企合作项目,综合利用实验和仿真的方法,研究动态驾姿变化对操纵不舒适的影响,主要分为以下几部分:(1)根据常见的驾驶情形,设计典型的转向和加减速工况,招募熟练驾驶员和选择具有代表性的车型开展实车实验,采集驾驶员对转向和踏板加减速操纵的不舒适主观评价、操纵肌群的表面肌电信号、车辆人机布置参数和操纵力参数等主客观数据,分析不同工况下主观舒适的操纵力范围。(2)运用AnyBody建立驾驶员骨肌生物力学模型,搭建可实现方向盘和踏板操纵的仿真驾驶环境,并对实验工况进行仿真,分析计算操纵过程中相关肌群的肌肉力和激活程度。(3)利用线性回归和显著性分析等方法对比驾驶员在实验工况中的主观不舒适评价、实测表面肌电信号及仿真肌电数据之间的对应关系,分析主观评价与肌肉激活度之间的一致性,并验证仿真模型对实车操纵实验仿真的准确性。(4)运用RBF神经网络,分析操纵肌群的激活度与操纵不舒适性评价之间的量化关系,分别建立踏板和方向盘操纵不舒适性评价模型。以50百分位男性驾驶员为例,设计正交仿真实验分析典型工况下踏板和方向盘布置对操纵不舒适性的影响,最终得出最优布置方案,提升汽车驾驶操纵的舒适性。