确定扶手箱高度的方法、装置、扶手箱及车辆与流程

本公开涉及汽车领域，具体地，涉及一种确定扶手箱高度的方法、装置、扶手箱及车辆。

背景技术：

随着科学技术的不断发展，人们的出行也越来越便利，各种各样的汽车、电动汽车等已经成为人们生活中必不可少的交通工具。目前很多车型在汽车前排驾驶员右侧的副仪表台后方设置有扶手箱，供驾驶员定速状态或驾驶过程中临时休息。

在车辆的设计阶段，扶手箱的设计通常是在前期按照设计经验输入一个扶手箱的长宽高的值，但在设计过程中，往往会涉及对某些部件的调整，比如调整副仪表台的长度或宽度等等，这时，可能需要对扶手箱进行调整，然而设计人员可能不清楚调整之后，扶手箱的设计是否合理，进而需要反复地校核，设计扶手箱的难度较大，且这样设计出的扶手箱可能会对驾驶员操作造成不利的影响。

技术实现要素：

本公开的目的是提供一种确定扶手箱高度的方法、装置、扶手箱及车辆，能够为车辆扶手箱的设计提供较为可靠的设计依据，有利于方便、快捷地设计出较为合理的扶手箱。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种确定扶手箱高度的方法，包括：

按照预设的人体尺寸，模拟人体靠近车辆的扶手箱一侧的手掌握住转向盘上的最内点向下转动预设角度的转动过程；

确定所述转动过程中，手肘位置的变化情况；

根据所述手肘位置的变化情况，确定所述扶手箱高度的取值范围。

可选的，所述方法还包括：

确定所述车辆的驾驶位置的座椅宽度；

根据所述座椅宽度，确定用于表征所述扶手箱靠近所述驾驶位置一侧的边界的竖直平面；

根据所述手肘位置的变化情况，确定所述扶手箱高度的取值范围，包括：

根据所述手肘位置的变化情况及所述竖直平面，确定所述扶手箱高度的取值范围的最大值。

可选的，模拟人体靠近车辆扶手箱一侧的手掌握住转向盘上的最内点向下转动预设角度的转动过程，包括：

以所述人体的肩部与上臂相交的中心点为球心，所述人体尺寸的上臂长度的值为半径，做第一球；

在模拟握住所述最内点向下转动的过程中，针对从所述转向盘最内至最下的每个点，分别以该点为球心，所述人体尺寸的小臂长度加上手腕到手握距离的值为半径，做多个第二球；

分别确定所述多个第二球中的每个第二球与所述第一球的相交圆，获得多个相交圆，以表征所述转动过程。

确定所述转动过程中，手肘位置的变化情况，包括：

针对所述多个相交圆中的每个相交圆，分别以每个相交圆上的最内点为球心，所述人体尺寸的肘半径为半径，做多个第三球；

其中，所述多个相交圆对应的全部第三球形成的包络用于表征所述手肘位置在所述转动过程中的变化情况。

可选的，根据所述手肘位置的变化情况，确定所述扶手箱高度的取值范围，包括：

分别确定所述多个第三球中每个第三球球面上的下极值点；

根据所述多个第三球包括的全部第三球对应的全部下极值点，确定所述扶手箱高度的取值范围。

可选的，根据所述座椅宽度，确定用于表征所述扶手箱靠近所述驾驶位置一侧的边界的竖直平面，包括：

以所述车辆的乘坐基准点r为原点，所述车辆的长度方向为x方向，所述车辆的宽度方向为y方向，所述车辆的高度方向为z方向，将距离所述r点第一值的y平面确定为所述竖直平面，所述第一值为所述座椅宽度的1/2与预设间隙宽度之和。

可选的，模拟人体靠近车辆扶手箱一侧的手掌握住转向盘上的最内点向下转动预设角度的转动过程，包括：

以所述人体的肩部与上臂相交的中心点为球心，所述人体尺寸的上臂长度的值为半径，做第一球；

在模拟握住所述最内点向下转动的过程中，针对从所述转向盘最内至最下的每个点，分别以该点为球心，所述人体尺寸的小臂长度加上手腕到手握距离的值为半径，做多个第二球；

分别确定所述多个第二球中的每个第二球与所述第一球的相交圆，获得多个相交圆，以表征所述转动过程；

根据所述手肘位置的变化情况及所述竖直平面，确定所述扶手箱高度的取值范围的最大值，包括：

针对所述多个相交圆中的每个相交圆，分别确定每个相交圆与所述平面相交的下交点，以该下交点为球心，所述人体尺寸的肘半径为半径，做多个第四球；

分别确定所述多个第四球中每个第四球球面的下极值点；

将所述多个第四球的下极值点中的最小值确定为所述扶手箱高度的最大值。

可选的，所述方法还包括：

确定所述第一球与所述竖直平面的交线圆；

将所述人体的躯干线投影到所述竖直平面；

以所述躯干线的投影线与所述交线圆的下交点为球心，所述人体尺寸的肘半径为半径，做第五球；

将所述躯干线的投影线与所述第五球相交的下交点的z向高度确定为所述扶手箱高度取值范围的最小值。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种车辆的扶手箱，所述扶手箱高度位于根据上述第一方面提供的方法确定出的高度的取值范围内。

根据本发明实施例的第三方面，提供一种车辆，包括上述第二方面所述的扶手箱。

根据本发明实施例的第四方面，提供一种扶手箱高度的装置，所述装置包括：

模拟模块，被配置为按照预设的人体尺寸，模拟人体靠近车辆的扶手箱一侧的手掌握住转向盘上的最内点向下转动预设角度的转动过程；

第一确定模块，被配置为确定所述转动过程中，手肘位置的变化情况；

第二确定模块，被配置为根据所述手肘位置的变化情况，确定所述扶手箱高度的取值范围。

本公开实施例中，可以按照预设的人体尺寸，对驾驶员转向过程进行模拟，然后确定转向过程中手肘位置的变化情况，再根据手肘位置的变化情况来确定扶手箱高度的取值范围。通过这样的方式，可以得到较为合理的扶手箱高度范围，有利于设计人员更好地设计车辆扶手箱，节省校核时间，同时，采用通过上述方式得到的扶手箱高度的取值范围设计的扶手箱，不会与驾驶员的肘部发生碰撞，扶手箱的设计较为合理。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是根据一示例性实施例示出的一种确定扶手箱高度的方法的流程图。

图2是根据一示例性实施例示出的一种构建人体模型的示意图。

图3是根据一示例性实施例示出的采用两球相交圆模拟转向过程的示意图。

图4是根据一示例性实施例示出的模拟手肘位置变化情况的示意图。

图5是根据一示例性实施例示出的手肘最低点变化情况的示意图。

图6是根据一示例性实施例示出的手肘位置与扶手箱边界所在平面相交示意图。

图7是根据一示例性实施例示出的确定扶手箱高度取值范围最小值的示意图。

图8是根据一示例性实施例示出的一种确定扶手箱高度的装置的框图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

图1是根据一示例性实施例示出的一种方法的流程图，如图1所示，该任务执行方法可以应用于计算机中，包括以下步骤。

步骤s11：按照预设的人体尺寸，模拟人体靠近车辆的扶手箱一侧的手掌握住转向盘上的最内点向下转动预设角度的转动过程。

步骤s12：确定转动过程中，手肘位置的变化情况。

步骤s13：根据手肘位置的变化情况，确定扶手箱高度的取值范围。

本公开实施例中，对于空间上的方向、位置、距离，等等，采用三维坐标系的方式进行描述。以车辆的乘坐基准点r点(模拟的人体坐在驾驶位置座椅上时，躯干和大腿铰接中心位置对应的点，是车辆设计时的重要参考点)为原点，车辆的长度方向为x方向，车辆的宽度方向为y方向，车辆的高度方向为z方向，建立参考坐标系。在下文中对本公开的技术方案进行的说明，均以上述参考坐标系为参考进行描述。

本公开实施例中，对于下文中提及的模拟转动过程、做球、做圆、求交点等等操作，均可在三维模拟软件中进行，例如catia、proe、ug、solidworks，等等，本公开实施例对此不作限定。

在初始时刻，也就是模拟转动过程之前，最内点为转向盘上靠近车辆的中心轴线的点，也即是说，针对驾驶位置在左侧的车辆，初始时刻的最内点可以是转向盘外径缘上y方向上的最右点；针对驾驶位置在右侧的车辆，初始时刻的最内点可以是转向盘外径缘上y方向上的最左点。

预设角度例如可以是90度，那么也就是可以模拟手掌握住转向盘上的最内点向下转动90度的转动过程，转动过程完成后的手握点可能转动到了转向盘最下方的位置上。当然，预设角度也可以是其他设定的角度，例如80度、50度、40度，等等，本公开实施例对此不作限定。

人体尺寸比如可以是sae(societyofautomotiveengineers，美国机动车工程师学会)标准的人体尺寸，例如人体尺寸如下表所示：

预设的人体尺寸可以是根据车辆设计时考虑的面向群体、造型等需求而选择的人体尺寸，比如可以是95％-sae人体尺寸，也可以是50％-sae人体尺寸，等等。

可以按照预设的人体尺寸和设计的预研硬点来构建人体的简化模型，请参见图2，对于某个车型的车辆，固定了转向盘中心点、脚踏参考点以及r点后，可以按照预设的人体尺寸进行人体构架的建立制作，建立的人体简化模型如图2所示。

建立了预设的人体尺寸的简化模型后，便可以利用简化模型模拟人体握住转向盘上的最内点向下转动的转动过程。以下对可能的模拟转动过程的方式进行说明。

可选的，模拟人体靠近车辆扶手箱一侧的手掌握住转向盘上的最内点向下转动的转动过程，包括：以人体的肩部与上臂相交的中心点为球心，人体尺寸的上臂长度的值为半径，做第一球；在模拟握住最内点向下转动的过程中，针对从转向盘最内至最下的每个点，分别以该点为球心，人体尺寸的小臂长度加上手腕到手握距离的值为半径，做多个第二球；分别确定多个第二球中的每个第二球与第一球的相交圆，获得多个相交圆，以表征转动过程。

由于在实际转向过程中，驾驶员的小臂与手之间的相对运动极小，可以忽略不计，因此本公开在模拟运动过程中，绘制用于表征手肘转动情况的第二球时，以小臂长度加上手腕到手握距离的值为半径，建立模型。

请参见图3，以人体尺寸是95％-sae人体尺寸为例，以人体的肩部与上臂相交的中心点为球心，人体尺寸的上臂长度(300mm)的值为半径，做第一球，针对最内点为转向盘的y方向最右点时，以该最右点为圆心，小臂长度加上手腕到手握距离的值(267mm+81mm＝348mm)为半径，做第二球，进而得到第一球与第二球的相交圆。同理，可以做出人体握住转向盘y方向最右点(即最内点)向下转动过程中从转向盘最内至最下的每个点对应的第二球，然后用每个第二球与第一球相交，便可以得到多个相交圆，以表征转动过程。通过这样的方式，可以较为直观且量化地描述转向过程中肘部位置的变化情况，有利于进一步更好地确定扶手箱高度取值范围。

可选的，确定转动过程中，手肘位置的变化情况，包括：针对多个相交圆中的每个相交圆，分别以每个相交圆上的最内点为球心，人体尺寸的肘半径为半径，做多个第三球；其中，多个相交圆对应的全部第三球形成的包络用于表征手肘位置在转动过程中的变化情况。

请参见图4，同样以驾驶位置在左侧，采用95％-sae人体尺寸为例，每个相交圆可以对应做一个以相交圆上最右点为球心，肘半径(45mm)为半径的第三球，多个第三球形成的包络能够表征转向过程中手肘位置的变化情况。通过这样的方式，可以较为直观且量化地描述转向过程中肘部位置的变化情况，这样确定的扶手箱高度取值范围可以使得驾驶员在转向过程中不会与扶手箱发生碰撞而影响驾驶，设计较为合理。

在实际操作中，还可以获得转向过程中的各臂夹角，进而确定当前数据下转动转向盘的角度是否是人体转动转向盘的舒适角度，从而验证当前模拟得出的数据的合理性。

可选的，根据手肘位置的变化情况，确定扶手箱高度的取值范围，包括：分别确定多个第三球中每个第三球球面上的下极值点；根据多个第三球包括的全部第三球对应的全部下极值点，确定扶手箱高度的取值范围。

第三球的下极值点可以表示转向过程中肘部能够碰到的最低点，因此，如图5所示，同样以驾驶位置在左侧，采用95％-sae人体尺寸为例，可以做出每个第三球的下极值点，全部的下极值点可以形成轨迹，那么扶手箱设计时的高度选择只要不触碰到下极值点形成的轨迹即可。通过这样的方式，设计人员可以较为便捷地得出选择的扶手箱高度是否合理，有利于更好地设计。

可选的，还可以确定车辆的驾驶位置的座椅宽度；根据座椅宽度，确定用于表征扶手箱靠近驾驶位置一侧的边界的竖直平面；根据手肘位置的变化情况，确定扶手箱高度的取值范围，包括：根据手肘位置的变化情况及竖直平面，确定扶手箱高度的取值范围。

对于具体的车型设计来说，可以根据驾驶位置的座椅宽度来找出要设计的扶手箱靠近驾驶位置一侧的边界面，比如可以通过以下方式确定：

可选的，将距离r点第一值的y平面确定为竖直平面，第一值为座椅宽度的1/2与预设间隙宽度之和。y平面为垂直于y轴的平面。

座椅宽度可以是要设计的车型实际的座椅宽度，预设间隙宽度可以是要设计的座椅与扶手箱之间的间隙宽度，这两个值均可根据实际情况来确定。以座椅宽度为400mm，预设间隙宽度为10mm为例，第一值为400mm/2+10mm＝210mm，那么可以将距离r点210mm的y平面确定为扶手箱靠近驾驶位置一侧的边界所在的面。

可选的，在确定了扶手箱靠近驾驶位置一侧的边界所在的竖直平面的情况下，模拟人体靠近车辆扶手箱一侧的手掌握住转向盘上的最内点向下转动的转动过程，包括：以人体的肩部与上臂相交的中心点为球心，人体尺寸的上臂长度的值为半径，做第一球；在最内点向下转动的过程中，针对从转向盘最内至最下的每个点，分别以该点为球心，人体尺寸的小臂长度加上手腕到手握距离的值为半径，做多个第二球；分别确定多个第二球中的每个第二球与第一球的相交圆，获得多个相交圆，以表征转动过程；根据手肘位置的变化情况及竖直平面，确定扶手箱高度的取值范围的最大值，包括：针对多个相交圆中的每个相交圆，分别确定每个相交圆与平面相交的下交点，以该下交点为球心，人体尺寸的肘半径为半径，做多个第四球；分别确定多个第四球中每个第四球球面的下极值点；将多个第四球的下极值点中的最小值确定为扶手箱高度的最大值。

如图6所示，图6以驾驶位置在左边，座椅宽度400mm，采用95％-sae人体尺寸为例。做出与r点距离为210mm的竖直平面(y平面)，求出平面与手握转向盘最右点时的相交圆的交点，交点可能有两个，以其中的下交点为球心，肘半径(45mm)为半径，做第四球，可以测量出该第四球的下极值点与r点之间的距离，比如x向为85.9mm，y向为210，z向为262.6mm。同理可以做出竖直平面与转向过程中各相交圆的交点，做出各交点相应的第四球的下极值点，查看各下极值点最低z向的高度，找出z向最低点，扶手箱设计的高度不允许高于最小z值，否则转向过程中出现阻碍肘部发生事故，影响行车安全。

在实际应用中，由于人体手臂长度是一定的，在转向过程中，当握住最内点向下转动时，转动到最下点时的手肘位置可能相较于还没到最下点时的手肘位置会有所上移，因此可以将转动到最下点时的第四球的下极值点称为次低点，最低点可以通过次低点来找到。对于找最低点的方式本公开实施例不作限定，例如，可以在次低点之前的下极值点中找到z向高度小于次低点z向高度的点。

通过以上方式，可以找出针对具体车型的扶手箱设计的高度最大值，有利于设计人员更加合理地设计扶手箱。

可选的，还可以确定第一球与竖直平面的交线圆；将人体的躯干线投影到竖直平面；以躯干线的投影线与交线圆的下交点为球心，人体尺寸的肘半径为半径，做第五球；将躯干线的投影线与第五球相交的下交点的z向高度确定为扶手箱高度取值范围的最小值。

如图7所示，同样以人体尺寸是95％-sae人体尺寸为例，将第一球与扶手箱靠近驾驶位置一侧的边界所在的竖直平面相交，得到交线圆，将人体模型的躯干线投影到竖直平面得到投影线，用投影线与交线圆相交得到两个交点，以其中的下交点为球心，肘半径(45mm)为半径做第五球，第五球与躯干线的投影线相交的下交点可以确定为扶手箱高度取值范围的最小值。通过这样的方式设计出的扶手箱的高度能够达到让驾驶员休息手臂的作用，设计较为合理，同时也为设计人员提供了较为合理的设计值。

以下将分别列举出95％-sae人体尺寸和50％-sae人体尺寸通过上述方法得出的扶手箱高度取值范围及一些其他参数。

当然，以上数据为示例性地说明扶手箱合理的高度范围，在实际应用中，座椅宽度、人体尺寸等一些参数的改变将可能得到不同的高度范围，只要是通过上述方式得出的扶手箱高度范围都在本公开的保护范围内。

请参见图8，基于同一发明构思，本发明实施例提供一种确定扶手箱高度的装置800，该装置800可以包括：

模拟模块801，被配置为按照预设的人体尺寸，模拟人体靠近车辆的扶手箱一侧的手掌握住转向盘上的最内点向下转动预设角度的转动过程；

第一确定模块802，被配置为确定转动过程中，手肘位置的变化情况；

第二确定模块803，被配置为根据手肘位置的变化情况，确定扶手箱高度的取值范围。

可选的，装置800还包括：

第三确定模块，被配置为确定车辆的驾驶位置的座椅宽度；

第四确定模块，被配置为根据座椅宽度，确定用于表征扶手箱靠近驾驶位置一侧的边界的竖直平面；

第二确定模块803被配置为：

根据手肘位置的变化情况及竖直平面，确定扶手箱高度的取值范围的最大值。

可选的，模拟模块801被配置为：

以人体的肩部与上臂相交的中心点为球心，人体尺寸的上臂长度的值为半径，做第一球；

在最内点向下转动的过程中，针对从转向盘最内至最下的每个点，分别以该点为球心，人体尺寸的小臂长度加上手腕到手握距离的值为半径，做多个第二球；

分别确定多个第二球中的每个第二球与第一球的相交圆，获得多个相交圆，以表征转动过程。

可选的，第一确定模块802被配置为：

针对多个相交圆中的每个相交圆，分别以每个相交圆上的最内点为球心，人体尺寸的肘半径为半径，做多个第三球；

其中，多个相交圆对应的全部第三球形成的包络用于表征手肘位置在转动过程中的变化情况。

可选的，第二确定模块803被配置为：

分别确定多个第三球中每个第三球球面上的下极值点；

根据多个第三球包括的全部第三球对应的全部下极值点，确定扶手箱高度的取值范围。

可选的，第四确定模块被配置为：

以车辆的乘坐基准点r为原点，车辆的长度方向为x方向，车辆的宽度方向为y方向，车辆的高度方向为z方向，将距离r点第一值的y平面确定为竖直平面，第一值为座椅宽度的1/2与预设间隙宽度之和。

可选的，模拟模块被配置为：

以人体的肩部与上臂相交的中心点为球心，人体尺寸的上臂长度的值为半径，做第一球；

在最内点向下转动的过程中，针对从所述转向盘最内至最下的每个点，分别以该点为球心，人体尺寸的小臂长度加上手腕到手握距离的值为半径，做多个第二球；

分别确定多个第二球中的每个第二球与第一球的相交圆，获得多个相交圆，以表征转动过程；

第二确定模块803被配置为：

针对多个相交圆中的每个相交圆，分别确定每个相交圆与平面相交的下交点，以该下交点为球心，人体尺寸的肘半径为半径，做多个第四球；

分别确定多个第四球中每个第四球球面的下极值点；

将多个第四球的下极值点中的最小值确定为扶手箱高度的最大值。

可选的，装置800还包括：

第五确定模块，被配置为确定第一球与竖直平面的交线圆；

投影模块，被配置为将人体的躯干线投影到竖直平面；

执行模块，被配置为以躯干线的投影线与交线圆的下交点为球心，人体尺寸的肘半径为半径，做第五球；

第六确定模块，被配置为将躯干线的投影线与第五球相交的下交点的z向高度确定为扶手箱高度取值范围的最小值。

基于同一发明构思，本发明实施例提供一种车辆的扶手箱，该扶手箱高度位于根据上述确定扶手箱高度的方法确定出的高度取值范围内。

基于同一发明构思，本发明实施例提供一种车辆，包括上述的扶手箱。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。