用于拟人化测试设备的颈部组合件的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年6月28日提交的美国临时申请序列号62/868,514的优先权和所有权益，该临时申请的内容通过引用整体合并于此。

本发明总体上涉及拟人化测试设备(atd)，并且更具体地涉及用于可用于评估和预测撞击时的伤害的atd的颈部组合件。

背景技术：

汽车、航空、军事和其他交通工具制造商进行了各种碰撞、弹出和车身底下爆炸(ubb)测试，以测量撞击对交通工具及其乘员的影响。通过该测试，交通工具制造商可以获得宝贵的信息，这些信息可用于提高交通工具的撞击可靠性。

撞击测试通常涉及使用拟人化测试设备，即众所周知的“碰撞测试假人”。在测试过程中，操作者将碰撞测试假人放置在交通工具内部，并且交通工具经历了模拟的碰撞、ubb或弹出。该测试使碰撞测试假人暴露于高惯性载荷下，并且碰撞测试假人内部的传感器(例如测力传感器、位移传感器、加速度计、压力计、角速率传感器等)生成与载荷相对应的电数据信号。电缆或电线将这些电数据信号传输到数据采集系统(das)以进行后续处理。该数据揭示了关于撞击对碰撞测试假人的影响的信息，并且可以与类似撞击可能对人类乘员的影响相关联。

为了获得更准确的测试数据，测试工程师试图使碰撞测试假人的所谓“生物保真度(biofidelity)”最大化。生物保真度是对碰撞测试假人在交通工具撞击测试环境中在多大程度上像人类一样反应的一种度量。在碰撞过程中像真实的人那样做出反应的碰撞测试假人被认为具有高生物保真度。因此，具有高生物保真度的碰撞测试假人将提供相对于碰撞对人类的影响的来自碰撞测试的更准确的信息。因此，atd工程师使用反映出与人体类似的总重量、重心、惯性质量矩和运动范围的适当的人体测量学来设计碰撞测试假人，以提高碰撞测试假人的生物保真度。

已知提供用于碰撞测试假人的颈部。在一种碰撞测试假人中，颈部具有圆柱形设计，在颈部周围有凹槽。凹槽深度和角度被用于控制颈部的性能。尽管该颈部设计提供了良好的屈曲和向后伸展性能，但它缺乏调节横向性能的能力。在另一种碰撞测试假人中，颈部具有良好的横向性能，但是其屈曲和伸展性能不够好，并且由于其轴向对称的机械设计，其无法通过一种设计进行调整以满足不同负载方向的要求。

当前的颈部设计通常也不代表人类的扭转响应。人类的头部在来自颈部的低阻力的情况下可以横向旋转大约45度(转动位置)，而现有的碰撞测试假人颈部设计据信不能够模拟这种响应。

根据生物力学研究，人类的颈部在向前屈曲和横向弯曲方面具有不同的性能。弯曲刚度在高达某些角度的两个方向之间是相似的，在此情况下，正面弯曲和横向弯曲开始彼此区分。但是，当向前屈曲达到八十度(80°)弯曲时，颈部会触底，并且刚度会迅速增加。对于横向弯曲，颈部会在四十五度(45°)附近触底。

已经很难为atd复制人类的颈部。特别地，由于在每个方向上的响应不同，因此需要为atd开发出独特的颈部。结果，期望开发一种用于atd的颈部，其可以像人类的颈部一样执行屈曲、伸展、侧向弯曲和扭转。因此，在本领域中需要提供一种用在atd中的颈部组合件，从而提高atd的生物保真度。

技术实现要素：

相应地，本发明提供一种用于拟人化测试设备(atd)的颈部组合件。该颈部组合件包括具有最上部盘的多个椎骨盘以及设置在相应的每一对所述椎骨盘之间的关节元件。

该颈部组合件还包括扭转组合件，该扭转组合件包括安装到多个椎骨盘的最上部盘的颈部接口板，其中该颈部接口板具有多个间隔开的扭转止动件。该扭转组合件还包括耦接到颈部接口板的上部构件，该上部构件被配置用于支撑atd的头部组合件，其中上部构件能够相对于颈部接口板围绕延伸穿过上部构件和颈部接口板的轴线a从中性位置旋转到转动位置。该上部构件具有止动部分，该止动部分用于在撞击状况期间选择性地接合扭转止动件之一以防止在转动位置的进一步旋转。该扭转组合件还包括弹性构件，该弹性构件具有定位在上部构件和颈部接口板之间的多个突起部，其中该弹性构件在上部构件相对于颈部接口板的旋转期间接合上部构件以便至少部分同时运动，其中响应于上部构件在撞击状况期间相对于颈部接口板围绕其纵向轴线a的旋转方向，多个突起部在一个方向上弯曲。

另外，本发明提供一种atd，该atd包括主体、头部组合件以及连接到主体和头部组合件的如上所述的颈部组合件。

本发明的一个优点是为atd提供了一种新的颈部组合件。本发明的另一个优点是用于atd的颈部组合件可以模拟人类脖子的生物力学性能。本发明的又一优点是用于atd的颈部组合件在所有方向上模拟人类脖子。本发明的又一个优点是用于atd的颈部组合件可以满足在屈曲、伸展、侧向弯曲和扭转方面的生物力学响应要求。本发明的另一个优点是用于atd的颈部组合件遵循人类颈椎弯曲姿势。本发明的又一个优点是用于atd的颈部组合件包括插入件，该插入件具有减小颈部横向旋转量的轮廓，以便尽早触底。本发明的另一个优点是颈部组合件具有上部元件，该上部元件允许头部在低阻抗下沿其竖直轴线旋转高达大约45度。本发明的又一个优点是用于atd的颈部组合件包括具有可调轮廓的插入件，该可调轮廓允许颈部在屈曲和侧向弯曲方面表现不同。本发明的另一个优点是韧带关节具有圆锥形的横截面，以像人类脖子一样均匀地分布变形。本发明的又一个优点是颈部组合件具有优异的生物保真度响应和降低的复杂度，以使其对用户友好。

在阅读了结合附图的后续描述之后，将容易认识到本发明的其他特征和优点，因为本发明变得更好地理解。

附图说明

图1是atd的透视图。

图2是图1的atd的另一透视图。

图3a是根据本发明的一个实施例用于处于静止或中性位置的图1和图2的atd的颈部组合件的透视图。

图3b是根据本发明的一个实施例用于处于转动位置(对应于atd的撞击状况)的图1和图2的atd的颈部组合件的透视图。

图4是图3的颈部组合件的侧立面图。

图5是图3的颈部组合件的前立面图。

图6是图3的颈部组合件的仰视图。

图7是图4的颈部组合件的一部分的局部截面图。

图8是图5的颈部组合件的一部分的局部截面图。

图9是图3-图5的颈部组合件的一部分的截面图和局部透视图。

图10-图14是图3-图5的颈部组合件的一部分的各种局部分解图。

图15是用于创建和评估虚拟拟人化测试设备的系统的示意图。

具体实施方式

参照附图，特别是图1和图2，根据本发明的atd(例如碰撞测试假人)的一个实施例总体上以12指示。在一个实施例中，碰撞测试假人12具体百分之五十(50％)的男性特征并且以坐姿示出。碰撞测试假人12的大小和重量基于人体测量学研究，其通常由以下组织分别进行：密歇根大学交通研究所(umtri)、美国军事人体测量学研究所(ansur)以及美国和欧洲民用航空学会人体测量学资源(cesar)。应当理解，运动范围、重心和分段质量模拟了由人体测量数据所定义的人类对象的运动范围、重心和分段质量。还应当理解，碰撞测试假人12可以具有任何合适的尺寸。

如图1所示，碰撞测试假人12包括总体上以14指示的头部组合件。头部组合件14包括一件式(one-piece)的塑料或金属头骨、仪器核心和聚合物皮肤(例如乙烯基皮肤)。仪器核心是可移除的，以便接近包含在头部组合件14内部的头部仪器。碰撞测试假人12还包括脊柱组合件15，在这里是胸椎组合件15，其具有颈部组合件15a，该颈部组合件15a的上端通过脊柱组合件15的点头块(noddingblock)(未示出)和点头关节(未示出)安装到头部组合件14。颈部组合件15a具有下端，该下端延伸到碰撞测试假人12的躯干区域中并通过适配器组合件(未显示)连接到脊柱安装焊件(未显示)。脊柱组合件15向下延伸至骨盆组合件22。在2015年12月28日提交的美国专利申请第14/981,034号中公开了颈部组合件的一个示例，该申请的全部公开内容明确地通过引用合并于此。

碰撞测试假人12的躯干区域包括连接到脊柱组合件15的总体上以16指示的肋骨笼组合件。碰撞测试假人12还具有一对臂组合件，该对臂组合件包括总体上以18指示的右臂组合件和总体上以20指示的左臂组合件，这些臂组合件经由总体上以21指示的肩部组合件附接到碰撞测试假人12。左臂组合件20包括将锁骨(未示出)连接到脊柱组合件15的顶部的锁骨连杆(未示出)。应该理解，右臂组合件18以类似的方式构造。

碰撞测试假人12还包括连接到骨盆适配器的骨盆组合件22。碰撞测试假人12包括附接到骨盆组合件22的右腿组合件24和左腿组合件26。应当理解，碰撞测试假人12的各种部件可以覆盖在聚乙烯皮肤(诸如肉和皮肤组合件)中，以实现碰撞测试假人12的良好生物保真度。

参照图3-图14，其示出了根据本发明的颈部组合件15a的一个实施例，以替代颈部组合件15a。颈部组合件15a代表人类的颈部。颈部组合件15a包括总体上以30指示的多个模块化的椎骨节段。在图示的实施例中，颈部组合件15a具有多个颈椎椎骨节段30(在附图中示出为四个(4)颈椎椎骨节段30)。如在图3-图5中最佳示出的，每个椎骨节段30包括椎骨盘32，该椎骨盘的高度或厚度对应于其在颈部组合件15a的颈椎中的位置。在一个实施例中，椎骨盘32由诸如金属或硬塑料的相对刚性的材料制成。椎骨盘32包括至少一个孔34(参见图7)，所述孔34轴向延伸穿过椎骨盘32并居中位于椎骨盘32内。椎骨盘32的形状一般为圆形，但可以是模拟人类颈部的任何合适的形状。椎骨盘32在其至少一侧上具有一个或多个凸起部分36。在图示的实施例中，椎骨盘32在其两侧上具有一对相对的凸起部分36。凸起部分36通常是弓形的。凸起部分36具有变化的高度，在其中间处高度最大，并且向着其端部高度减小。应当理解的是，椎骨盘32的凸起部分36将位于颈部组合件15a的侧面上。还应当理解，由于人类颈部的横向弯曲角度小于其屈曲角度，因此意图限制横向运动范围。

参照图3-图5，每个椎骨节段30包括设置在相应的每一对(即相邻的)椎骨盘32之间的关节元件38。关节元件38由诸如弹性体材料(例如橡胶)的柔性材料制成。在一个实施例中，关节元件38具有截头圆锥形的形状。关节元件38通过诸如在模制过程中的键合之类的合适的机构连接至上椎骨盘32和下椎骨盘32。应当理解，每个关节元件38是一体的和一件式的。

关节元件38可以包括在前侧上的切口40，以软化颈部组合件15a，从而满足不同脊柱弯曲的伸展性能。人类脖子向后伸展的刚度通常比其向前屈曲的刚度更软。切口40在关节元件38中的颈部组合件15a的前侧上位于椎骨盘32之间。在图示的实施例中，切口40通过形成孔洞41a而形成，例如通过穿过关节元件38钻出孔洞41a，并使用成形刀片在关节元件38内切割出在孔洞41a之间延伸至期望深度的狭缝41b。该过程是为了便于橡胶制造并且还改善了颈部组合件15a的耐久性。应当理解，在狭缝41b的任一端处的孔洞41a将防止橡胶在测试期间撕裂。还应当理解，通过该特征，由于颈部组合件15a的前侧受到压缩，因此向前的颈部屈曲性能将保持不变。应当进一步理解的是，为了伸展，刚度降低的一侧将处于张紧状态，切口40将张开，因此减少了参与弯曲的材料量。还应该进一步认识到，通过包括切口40，刚度相应地降低了。

颈部组合件15a包括下部安装板44，该下部安装板44通过诸如紧固件(未示出)之类的适当机构连接至胸椎组合件15，该下部安装板也可被称为椎骨盘32的最下部一个44。在一个实施例中，下部安装板44具有从其中延伸穿过以接收紧固件的多个孔46。颈部组合件15a包括在一个关节元件38的上端处的上椎骨盘32的最上部一个33(即最上部一个椎骨盘33)。在该实施例中，最上部一个椎骨盘33具有平坦上表面33a(参见图7-图9)。应当理解，颈部组合件15a具有从顶部到底部逐渐增大的横截面，使得当头部在碰撞中受到撞击时，可以像人类一样分配对颈部的负载。

颈部组合件15a还包括总体上以50指示的扭转组合件，以模拟颈部扭转响应。

如在图7-图14的截面图和分解图中最佳示出的，扭转组合件50包括颈部接口板52，该颈部接口板52被安置在或以其他方式安装到最上部一个椎骨盘33的平坦上表面33a上，并且使用一个或多个紧固件54(示出为平头螺钉54)紧固到最上部椎骨盘33。颈部接口板52包括基部区56，该基部区56具有邻近平坦上表面33a耦接的下表面58和相对的上表面60以及将下表面58连接到上表面60的边缘表面62。基部区56大致呈圆形，并包括从外边缘表面62延伸且围绕基部区56周向间隔开的多个扭转止动件64。上表面60(特别是上表面62的中心区域)包括环形凹陷区66和颈部接口板突起部分68，该环形凹陷区66具有深度d1和长度l1，该颈部接口板突起部分68在垂直于并远离环形凹陷区66的上表面66a和最上部椎骨盘33的平坦上表面33a(在图7-图14中显示为向上远离环形凹陷区66的上表面60和平坦上表面33a)的方向上从环形凹陷区66的中心延伸。

扭转组合件50还包括扭转元件70，该扭转元件70与颈部接口板52协作并且可相对于颈部接口板52围绕轴线a旋转。

如在图10-图14中最佳示出的，扭转元件70包括底部弹性构件72。底部弹性构件72包括具有中心开口76的轮毂部分74，突起部分68延伸穿过该中心开口76。弹性底部构件72还包括相对于中心开口76从轮毂部分74径向向外延伸的一系列或多个指状突起部分78，这些指状突起部分78从环形凹陷区66向外安置在颈部接口板52的上表面60上。多个指状突起部分78中的每一个包括开口80，用于接收从颈部接口板52的基部区56的上表面60向上延伸的相应的钉82，该钉82被用于将弹性底部构件72的一部分紧固到颈部接口板52。在颈部组合件15a的正常正交位置或静止或中性位置中(如图1-图2、图3a和图4-图14所示，尤其参见图3a)，对应于如下文进一步描述的当不存在撞击状况(因此未施加外部负载)时，钉82通常在相应的开口80内居中，使得沿着钉82的长度的外表面83大致平行于限定相应开口80的指状突起部78的内表面79的相应长度。相反，在颈部组合件15a的非正交位置(或转动位置)中(参见图3b)，对应于如下文进一步描述的当存在撞击状况(因此存在施加的外部负载)时，通常使外表面83与限定相应开口80的指状突起部78的内表面79在与指状突起部的弯曲或拉伸相反的方向上接触，这也将在下面进一步描述。

扭转元件70还包括耦接至底部弹性构件72的上部构件84。上部构件84包括中心轮毂区86，该中心轮毂区86限定突起部分68的终止端69延伸穿过的中心开口88。凸缘构件90从中心轮毂区86延伸，并且位于底部弹性构件72和中心突起部68之间，并且进一步限定中心开口88。因此，随着在撞击状况下上部构件84围绕轴线a从静止或中性位置旋转到转动位置，弹性构件72相应地与其一起旋转，而凸缘构件90与限定中心开口76的底部弹性构件72的内表面75接合。凸缘构件90也进一步限定中心开口88。凸缘构件90的终止端91进一步向内朝着突起部分68延伸，其中终止端91的下表面91a平行于环形凹陷区66的上表面66a延伸并隔开一定距离。

中心轮毂区86的底表面92定位成与底部弹性构件72的中心轮毂74的上表面相邻。使用粘合剂(未示出)将限定轮毂部分74的开口76的内表面75粘附到凸缘构件90的外表面90c。

上部构件84还包括径向延伸区94，该径向延伸区94从中心毂区域86向外延伸，其底表面94a大体上平行于并在其外侧向外延伸到该接口板52的上表面60。上部构件84进一步包括从中心轮毂区86向外延伸的径向延伸区94，而其底表面94a大致平行于颈部接口板52的上表面60并且从环形凹陷区66向外与上表面60间隔开。止动部分100垂直于径向延伸区94朝向椎骨节段30延伸，并且邻近于且从颈部接口板52的外边缘表面62向外在多个扭转止动件64中相应的一对之间延伸。

扭转组合件70还包括第一推进轴承110，该第一推进轴承110设置在凸缘构件90的下终止表面91a、环形凹陷区域66的上表面66a和突起部分68之间。另外，扭转组合件70包括套筒轴承112，该套筒轴承112设置在凸缘构件90的终止端91的向内表面91b与突起部分68之间。再者，第二推进轴承114被设置成邻近凸缘构件90的上表面90b并且与套筒轴承112的上表面112a相邻且从突起部分68向外设置。在组装状态中，锁定螺母116螺纹接合到突起部分68的终止端69并将第二推进轴承114和套筒轴承112保持在第一推进轴承110与锁定螺母116之间的适当位置处。

在进一步的实施例中，颈部组合件15a的上部构件84的径向延伸区94还包括一对间隔开的头部接口板120、122。头部接口板120、122中的每一个包括开口124、126，通常中心开口124、126分别沿着轴线a1对齐。

枕骨髁钉130被插入到轴向对齐的开口124、126内。如图所示的枕骨髁钉130通过套管131、133围绕轴线a1旋转地支撑在相应的开口124、126内。另外，枕骨髁钉130的外表面145包括中心开口146，该中心开口146用于接收将枕骨髁钉130连接至头部组合件14的螺栓(未示出)。

枕骨髁钉130被配置为在前向旋转方向上围绕轴线a1旋转以便相对于颈部组合件15a在向前方向上移动头部组合件14，并且在与前向旋转方向相反的后向旋转方向上旋转以便在向后方向上移动头部组合件14，其中该旋转运动在前方撞击或后方撞击期间分别相对于颈部组合件15a的套管131、133以及头部接口板120、122(即颈部组合件15a的套管131、133以及头部接口板120、122不会连同枕骨髁钉130一起围绕轴线a1旋转)。

在更进一步的实施例中，上部构件84还包括在头部接口板120、122之间延伸的一对上颈部止动件152。上颈部止动件152用于限制头部组合件14在如上所述导致上骨节钉围绕轴线a1的旋转的前方或后方撞击期间的向前或向后的运动。

颈部组合件15a还包括电位计132并且包括轴140，该电位计132使用夹具136和一个或多个紧固件(示出为多个插座头夹紧螺钉138)固定地耦接到头部接口板120、122之一(在代表性附图中示出为固定地耦接到头部接口板120)，该轴140插入到枕骨髁钉130的远端141中的狭槽开口142中。定位螺钉150插入第一头部接口板120中的通孔149内并且插入枕骨髁钉130中的螺纹孔(未示出)内，以将轴140固定在枕骨髁钉130的远端141内。垫圈148插入在夹具136和头部接口板120之间以使夹具136与头部接口板120隔开。

电位计132是常规设计，并且包括电阻元件、沿着该元件移动并与该电阻元件进行电接触的滑动接触件或电刷、在电阻元件的每一端处的电端子、将电刷从一端移动到另一端的机构，以及容纳电阻元件和电刷的外壳。电位计132被配置为如上所述当头部组合件14在某些撞击情况下相对于颈部组合件15a和脊柱组合件向前或向后移动时通过感测和解释电刷在撞击情况期间相对于电阻元件的位置变化来感测枕骨髁钉130在前方或后方撞击期间围绕轴线a1的旋转运动。结合电位计132，碰撞测试假人12还可以包括耦接到头部组合件12、颈部组合件15a或胸椎组合件15的各种部件的一个或多个测力传感器(未示出)，所述测力传感器在撞击状况期间测量力变化。这些测力传感器的输出通过数据采集系统与电位计132进行电气同步，从而提供可与来自电位计132的读数组合的信息，以指示与扭转构件70在某些撞击状况期间的旋转运动无关的碰撞测试假人上的附加力。

如本文所述，碰撞测试假人12被设计为与碰撞状况(即碰撞测试模拟)期间的类似人类的响应特别地相似，并且特别地与人类的颈部区域在这种碰撞测试模拟期间的类似人类的响应相似。

在碰撞测试模拟期间，颈部组合件15a的扭转构件70可以响应于撞击条件(即施加到碰撞测试假人12上的外部负载，参见图3b)而相对于颈部接口板50围绕轴线a旋转，以便模拟类似于等效现实碰撞情况的正确的类似人类的颈部扭转响应。

特别地，呈现为施加到碰撞测试假人12上的外部负载的形式的碰撞状况(即如图3b所示的碰撞模拟)导致上部构件84围绕轴线a的旋转，这进而导致底部弹性构件72的轮毂部分74围绕轴线a的旋转作为响应。然而，因为指状突起部分78没有粘附到上板84，并且因为从颈部接口板52的上表面60延伸的钉82被插入指状突起部分78中的开口80内，并且因为指状突起部分78由弹性材料形成，所以指状突起部78在轮毂部分74的旋转方向上(如图3b中的78’所示)弯曲或以其他方式拉伸，其中每个相应的指状突起部78的内表面79的一部分变得与相应的钉82的外表面83接触，但是被配置为使得钉82仍然在相应的开口80内(因此一个或多个钉82的外表面83不再平行于相应的指状突起部78的相应内表面82)。这也被称为非正交位置或弯曲位置(参见图3b中弯曲的指状突起部78)。

扭转构件70相对于颈部接口板52的旋转范围被限制到在第一旋转方向上或在与第一旋转方向相反的第二旋转方向上围绕轴线a的预定最大旋转范围，其中使得止动部分100与扭转止动件64之一接触(也在图3b中示出)。在某些实施例中，扭转止动件64将扭转构件70的旋转范围限制为相对于一对扭转止动件64之间的中点在第一旋转方向上高达大约45度，或者相对于一对扭转止动件64之间的中点在与第一旋转方向相反的第二旋转方向上高达大约45度，这对应于相应的旋转止动件64之间的大约90度的弧度。当扭转构件70的旋转达到预定最大旋转范围，对应于其中止动部分100接触相应的一个扭转止动件64，则颈部组合件15a的模块化椎骨节段30将被接合以生成合适的类似人类的颈部扭转响应。

一旦完成了导致扭转元件70的旋转的碰撞冲击的即时性，底部弹性构件72的低扭转也将足以在外部负载被移除时使颈部组合件15a回到其正常的正交或静止或中性位置。特别地，由于底部弹性构件72的弹性性质，指状突起部78起到将底部弹性构件72和所耦接的上部构件84拉回到正常的正交或静止或中性位置，其中钉82仍然被容纳在开口80内，并且外表面83大致平行于限定相应开口80的指状突起部78的内表面79的相应长度。

更进一步地，除了旋转撞击之外，本文提供的碰撞测试假人12还被设计成提供关于在撞击状况期间头部组合件14相对于颈部组合件15a的向前力或向后力的数据。

特别地并且如上所述，电位计132被配置为在如图3b所示的碰撞测试模拟期间感测枕骨髁钉130围绕轴线a1的旋转运动。枕骨髁钉130的旋转确定了在碰撞测试模拟期间头部组合件14相对于颈部组合件15a的相对向前或向后运动，这也独立于由测力传感器(其也可以被独立地配置为测量头部组合件14相对于颈部组合件15a的力，或碰撞测试假人12的其他部分相对于颈部组合件15a在除向前和向后以外的其他方向上的力)所测量的力的变化而得到确认。

本公开还描述了一种系统1000，其用于使用计算机上包括的软件应用程序在虚拟碰撞测试中创建虚拟拟人化测试设备并评估所创建的虚拟拟人化测试设备。该拟人化测试设备是上述拟人化测试设备的虚拟表示，包括上述所有的特征和部件。

现在参考图15，计算机1030可以包括至少一个处理器1032、存储器1034、大容量存储设备1036、输入/输出(i/o)接口1038和人机接口(hmi)1040。计算机1030还可以经由网络1013和/或i/o接口1038可操作地耦合到一个或多个外部资源1042。外部资源可以包括但不限于服务器、数据库、大容量存储设备、外围设备、基于云的网络服务或计算机1030可以使用的任何其他合适的计算资源。

处理器1032可以包括选自以下各项的一个或多个设备：微处理器、微控制器、数字信号处理器、微型计算机、中央处理单元、现场可编程门阵列、可编程逻辑设备、状态机、逻辑电路、模拟电路、数字电路或基于存储在存储器1034中的操作指令来操纵信号(模拟或数字)的任何其他设备。存储器1034可以包括单个存储器设备或多个存储器设备，其包括但不限于只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、易失性存储器、非易失性存储器、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、闪存、高速缓存或能够存储信息的任何其他设备。大容量存储设备36可以包括数据存储设备，例如硬盘驱动器、光盘驱动器、磁带驱动器、非易失性固态设备或能够存储信息的任何其他设备。数据库1044可以驻留在大容量存储设备1036上，并且可以用于收集和组织由本文所述的各种系统和模块使用的数据。

处理器1032可以在驻留于存储器1034中的操作系统1046的控制下进行操作。操作系统1046可以管理计算资源，以便体现为一个或多个计算机软件应用程序(例如驻留在存储器1034中的应用程序1048)的计算机程序代码可以具有由处理器1032执行的指令。在可替代实施例中，处理器1032可以直接执行应用程序1048，在这种情况下，可以省略操作系统1046。一个或多个数据结构1050也可以驻留在存储器1034中，并且可以被处理器1032、操作系统1046和/或应用程序1048用来存储或操纵数据。如本文所提供的，软件应用程序1048包括创建虚拟拟人化测试设备12’的软件应用程序(也在图1和图2中表示)以及在虚拟碰撞测试设置条件下评估所创建的虚拟拟人化测试设备12’的软件应用程序。

i/o接口1038可以提供机器接口，该机器接口将处理器1032可操作地耦合到其他设备和系统，例如网络1013和/或外部资源1042。应用程序1048由此可以通过经由i/o接口1038进行通信而与网络1013和/或外部资源1042协同工作，从而提供包括本发明的实施例的各种特征、功能、应用程序、过程和/或模块。应用程序1048也可以具有由一个或多个外部资源1042执行的程序代码，或者以其他方式依赖于由计算机1030外部的其他系统或网络部件所提供的功能和/或信号。事实上，假定可能有几乎无穷无尽的硬件和软件配置，本领域普通技术人员将理解，本发明的实施例可以包括位于计算机1030外部的应用程序，分布在多个计算机或其他外部资源1042之间应用程序或者由提供为网络1013上的服务(例如云计算服务)的计算资源(硬件和软件)提供的应用程序。

hmi1040可以以已知方式可操作地耦合到计算机1030的处理器1032，以允许计算机1030的用户与计算机1030直接交互。hmi1040可以包括视频和/或字母数字显示器、触摸屏、扬声器以及能够向用户提供信息的任何其他合适的声音和视觉指示器。hmi1040也可以包括输入设备和控件，例如字母数字键盘、定点设备、小键盘、按钮、控制旋钮、麦克风等，它们能够接受来自用户的命令或输入并将所输入的输入传输到处理器1032。

因此，本发明的颈部组合件可以在碰撞测试模拟期间在头部组合件相对于颈部组合件(反之亦然)的旋转和非旋转方面提供碰撞测试假人的更像人的响应。进而，这允许用户设计交通工具和交通工具内的座椅系统，例如，在与碰撞测试模拟相对应的这种碰撞条件下增强对人员的保护。本发明还允许在虚拟设置条件下对包括虚拟约束系统的碰撞测试假人和本文所述的包括虚拟颈部组合件的虚拟atd进行交通工具乘员约束系统的评估。

已经以说明性方式描述了本发明。应当理解，已经使用的术语旨在具有描述性词语的性质，而不是限制性的。

根据以上教导，本发明的许多修改和变化是可能的。因此，可以以不同于具体描述的方式来实践本发明。