摘要：人体骨骼肌肉系统是人体完成各项活动的基础，对作业历程中人体骨骼肌肉系统的探讨对于相关疾病的预防和治疗有很大的帮助。驾驶员在长期驾驶历程中会导致肌肉疲劳和软组织损伤（如腰椎间盘突出）。以往的探讨主要以姿势角度和主观评价方面着手，但是往往不能以深层次解释很多不足，例如姿势舒适和疲劳的机理，由此，探讨驾驶员全身生物力学建模仿真具有很重要的作用。本课题的来源基于吉林大学前沿与交叉学科项目的探讨，目的是能够建立反复用于乘用车人机功效浅析和优化的驾驶员全身骨骼肌肉模型，通过对驾驶员肌肉和关节负荷的计算，探讨驾驶员的姿势舒适性。本论文的探讨借助于生物力学建模软件Anybody Modepng System（AMS）平台。在AMS中建立了人体全身骨骼肌肉模型和驾驶室模型，确定了驾驶员和驾驶室之间的边界条件，并对边界条件进行简化，建立了参数化的人-车模型。根据实验案例设计，设置不同的驾驶室布置参数，探讨了人体生物力学参数随着驾驶室布置参数的变化情况。通过对仿真实验所获得的数据进行浅析，探讨了驾驶员下肢姿势的选择机理，并且建立了基于人体生物力学参数的姿势舒适度模型。具体来讲，本论文的探讨可以归纳为以下几方面：建立了驾驶室的模型和人体肌肉骨骼模型，其中人体骨骼肌肉模型可以通过缩放准则来选取不同身高、体重以及肢体长度的个体；探讨了驾驶员与驾驶室的边界条件，并对人-车环境的边界条件进行了简化，同时对驾驶员的上肢、躯干、下肢姿势进行了预测；对肌肉负荷的评价策略进行了探讨，为了方便运用，根据身体部位的原则对肌肉进行了划群处理，以肌肉群的角度来探讨对肌肉负荷对人体舒适性的影响。对影响驾驶员作业效能的驾驶室关键布置参数进行了探讨；选取了驾驶员姿势舒适性的评价指标，包括各肌肉群的平均肌肉活动，各主要关节的关节扭矩和驾驶员对于座垫的切向力；然后根据布置案例参数进行了仿真实验的设计，选取仿真实验对象，并进行了仿真实验；对仿真实验的结果进行了浅析，浅析了靠背倾角、座垫倾角、H点高度和摩擦系数对于驾驶员肌肉关节负荷的影响；探讨了驾驶姿势角度和生物力学参数之间的联系。对于驾驶员下肢姿势的选择机理进行了探讨。分别选取了5、50、95身高百分位美国男子为仿真实验对象，以肌肉关节负荷的角度进行了浅析，得到以下结论：驾驶员在选择下肢驾驶姿势时，会选择预测均值附近的驾驶姿势，以而减少肌肉疲劳；同时，不同的个感受依据自身条件选择合适的驾驶姿势，即使相对于均值附近会有少许的不舒适。通过对仿真实验所采集的数据进行浅析，浅析结果显示身体各部分关节扭矩和累计肌肉活动以及座垫切向力的相关性较大，由此，采取提取主成分的策略来建立舒适度模型，总共提取了五个主成分，通过回归浅析的策略建立了基于主成分的姿势舒适性线性回归模型；同时建立了基于姿势变量的姿势不舒适度模型，通过统计学浅析选取了五个回归模型，为了能够较好的对驾驶员全身舒适度进行评价，实际运用时可以选择姿势角度较多的模型。关键词：生物力学论文肌肉活动论文关节扭矩论文姿势选择机理论文舒适度模型论文
摘要4-6
ABSTRACT6-10
第1章 绪论10-18
1.1 论文探讨背景10-11
1.2 国内外探讨近况11-15
1.2.1 国外探讨近况11-13
1.2.2 国内探讨近况13-15
1.3 课题来源及探讨内容15
1.4 本章小结15-18
第2章 人体生物力学建模及浅析18-28
2.1 引言18
2.2 人体生物力学特点介绍18-19
2.3 肌肉建模策略介绍19-20
2.4 AMS 介绍20-21
2.5 生物力学模型的建立及边界条件的确定21-27
2.5.1 驾驶室环境模型21
2.5.2 人体模型21-22
2.5.3 人体模型与驾驶室环境的配合22-23
2.5.4 姿势的预测23-25
2.5.5 肌肉划群的策略25-27
2.6 本章小结27-28
第3章 驾驶姿势舒适性浅析28-56
3.1 引言28
3.2 驾驶室布置参数28-30
3.3 姿势舒适性及其评价指标30-32
3.3.1 评价指标的选取30-31
3.3.2 评价指标的具体含义31-32
3.4 仿真实验案例设计32-33
3.4.1 实验目的32
3.4.2 仿真实验对象32
3.4.3 仿真实验历程及步骤32-33
3.5 仿真计算及结果浅析33-55
3.5.0 仿真输出的数据项33-34
3.5.1 靠背倾角（A40）的影响34-39
3.5.2 座垫倾角（A27）的影响39-42
3.5.3 座椅高度（H30）的影响42-45
3.5.4 摩擦系数的影响45-48
3.5.5 驾驶姿势角度对人体生物力学指标的影响48-55
3.6 本章小结55-56
第4章 驾驶姿势选择机理探讨及舒适度模型的建立56-70
4.1 引言56
4.2 驾驶员（下肢）姿势选择机理探讨56-62
4.2.1 探讨思路和策略56-57
4.2.2 姿势选择机理浅析57-62
4.3 基于生物力学参数的舒适度模型62-67
4.3.1 选取建立模型的生物力学参数63-64
4.3.2 舒适度模型的建立64-65
4.3.3 不舒适度与姿势角度之间的联系65-67
4.4 本章小结67-70
第5章 总结与展望70-72
5.1 全文工作总结70-71
5.2 未来工作展望71-72
本站原创