专利名称：：评估座位舒适度的假人系统的制作方法
技术领域：
：本发明通常涉及评估座位舒适度的假人(humandummy)系统。更加具体而言，本发明涉及评估座位舒适度的假人系统，其用于揭示能够使坐到座位上的人体舒适度最大化的座位结构。io
背景技术：
：随着车辆技术的发展，对于能够提高车辆的司机和乘客的舒适度的技术的需求正在增长。特别地，在长时间乘坐的情况下，车辆的座位结构是否与司机或乘客的身体结构相匹配是决定乘坐舒适度的重要因素。相应地，在车辆座位的制造过程中，乘客身体结构的特征以及15车辆特征的预测是一个重要的过程。确定最优座位结构的现有装置使用的是将假人放到座位上且单独测量假人的变化的方法。图1为示出评估座位舒适度的现有技术假人的图。参考图1，现有技术假人设有人体的关节结构，并且其部件由球/窝关节(ball/socket20joint)连接。尽管现有技术假人着重于实现类似于真实人体的构造以评估座位的舒适度，实际上，其具有的问题在于其不能实现人体的变化和关节的动力学机构。而且，问题在于，因为各个关节的机构之间不存在相关性，很难25精确地测量可归因于人体变化的各个关节的位置或角度。本
背景技术：
部分中公开的信息仅仅用于增强对本发明普遍背景的理解，其不应该作为该信息形成本领域技术人员已知现有技术的承认或者任何形式的暗示。30
发明内容本发明的各个方面的目的是提供一种评估座位舒适度的假人系统，其中，需要测量的假人的关节设有传感器单元，并且使用所述各个关节的机构，从而实时地测量所述假人的变化，然后评估座位的舒适度。在本发明的一方面中，评估座位舒适度的假人系统可以包括传5感器单元，所述传感器单元连接到假人的各个关节且构造为检测所述各个关节的角度；以及/或数据处理单元，所述数据处理单元构造为基于相邻关节的角度以及其间的距离确定各个关节的相对位置，并且利用所述各个关节的所述相对位置和所述假人的所述各个关节之间的坐标系统变换确定距离参考位置的具体关节的绝对位置。10所述相邻关节之间的所述距离可以提前存储在所述数据处理单元中。可以利用一个或多个平移矩阵(translationmatrix)和旋转矩阵通过齐次变换矩阵操作执行所述坐标系统变换。所述参考位置可以为踝关节。15所述参考位置可以为骨盆，其中，所述参考位置为两个髋关节之间的中心。可以通过在各个关节的坐标点中均匀地分配误差来补偿所述各个关节的所述相对位置。可以通过比较基于所述参考位置的目标关节的所述绝对位置的坐20标值确定所述误差，所述绝对位置沿共同连接所述参考位置和所述目标关节的至少两条不同路线获取，其中，通过以一条路线中坐标点的数量划分每条路线中所述目标关节的绝对位置的所述坐标值的差别确定分配的误差。所述路线中的一条可以直接连接所述参考位置和所述目标关节。25用于划分每条路线中所述目标关节的所述绝对位置的所述坐标值中的差别的所述一条路线可以不是直接连接所述参考位置和所述目标关节的所述一条路线。所述假人系统可以进一步包括一个或多个显示单元，所述显示单元用于显示传送到所述数据处理单元的所述各个关节的所述相对位30置；数据通信单元，所述数据通信单元用于将由所述数据处理单元传送的所述各个关节的所述相对位置转换成以通信数据格式表示的信息，并且发送结果信息；以及/或数据存储单元，所述数据存储单元在预定的存储介质上记录由所述数据通信单元传送的所述信息。所述数据通信单元和所述数据存储单元可以经由蓝牙或RC-232C方法彼此通信。5所述数据通信单元可以接收存储在所述数据存储单元中的数据，将所述数据转换成以预定形式表示的数据，并且将结果数据传送到所述数据处理单元。所述传感器单元可以为用于将所述角度转换成电阻的电位计。本发明的方法和装置具有的其它特征和优点将从附图和下面的具10体实施方式部分中变得明朗，或者说将在附图和下面的具体实施例方式部分中进行更加具体地说明，所述附图合并于此，与所述具体实施方式部分一起用于解释本发明的特定原理。15图1为示出评估座位舒适度的现有技术假人的图。图2为示出根据本发明的评估座位舒适度的例示性假人的图。图3为示出根据本发明的评估座位舒适度的例示性假人系统的图。图4为示出计算根据本发明的假人的每个关节的诸如绝对坐标值的绝对位置信息的实例的图。20图5为示出计算根据本发明的假人的每个关节的诸如绝对坐标值的绝对位置信息的另一实例的图。图6为解释根据本发明的另一实施方案补偿相对坐标值变换成绝对坐标值的误差的例示性方法的图。具体实施例方式25现在将具体参考本发明的不同实施方案，其例子在附图中说明并且在下面进行描述。当结合例示性实施方案对本发明进行描述时，应该理解的是当前的描述并不用于将本发明限制在那些例示性实施方案中。相反地，本发明意在不但覆盖所述例示性实施方案，还覆盖可能包括在所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的不同选择形30式、修改形式、等价形式以及其它实施方案。图2为示出根据本发明的各种实施方案的评估座位舒适度的假人6的图。参考图2，假人的各个关节设有传感器。假人的关节对应于真实人体的主要关节，并且通过关节使得假人成为整体。这里，根据本发明的各种实施方案的假人的关节数量为例如总共23个。5图3为示出根据本发明的各种实施方案的评估座位舒适度的假人系统的图。参考图3，根据本发明的各种实施方案的评估座位舒适度的假人系统可以包括传感器单元10、数据处理单元20、显示单元30、数据通信单元40以及数据存储单元50。10如图2所示，传感器单元10连接到假人的各个关节，并且测量关节的角度。例如，传感器单元IO可以是将角度值转换成电阻的电位计。数据处理单元20利用由传感器单元10测量的各个关节的角度值和之前存储的关于各个关节之间距离的信息计算相邻关节的相对位置，并且利用相对位置和假人的关节之间的坐标系统变换计算具体关15节的绝对位置。这里，相对位置信息可以是围绕每个关节的相邻关节形成的坐标系统中的坐标值，而绝对位置信息可以是围绕具体关节形成的坐标系统中的坐标值。此外，作为绝对位置信息参考的具体关节可以是踝关节或髋关节。特别地，当具体关节为踝关节时，优点在于可以基于假20人的脚与车辆的踏板形成接触的位置计算绝对位置。优选的是，用于创建此绝对位置信息的具体关节的绝对位置、各个关节的距离或者坐标系统之间的距离以预设值的形式提前存储在系统中。图4为示出根据本发明的各种实施方案计算假人的每个关节的诸25如绝对坐标值的绝对位置信息的实例的图。参考图4，数据处理单元20可以利用由传感器单元10发送的关于各个关节角度的信息和关于各个关节之间距离的信息计算踝关节的绝对坐标值。这里，绝对坐标值指的是基于髋关节的参考位壹在矩形坐标系统中为原始参考点(0，0，0)的假设的相关关节的坐标值。30详细而言，可以利用髋关节的角度(即，髋关节水平角度(Al)和髋关节垂直角度(A2))、膝关节的角度(A3)、以及踝关节的角度(A4)计算踝关节的绝对坐标值。更加详细而言，踝关节的绝对坐标值计算为基于原点，即髋关节的各个关节的角度和距离信息的矩阵的乘积。然而，每个矩阵的元素的定常值以各个关节之间距离的值和方向性所分配的向量形式表示。图4底侧的第一至第三个行列式表示三个坐标系统变换过程。此外，第四个行列式表示通过将各个坐标系统变换方程相乘计算最后的绝对坐标值的方法。图5为示出根据本发明的各种实施方案计算假人的每个关节的诸如绝对坐标值的绝对位置信息的另一实例的图。当如图5设定坐标时，为了将坐标系统T2中的相对坐标值(x2，y2，z2)变换成参考坐标系统TO中的绝对坐标值，可以使用下面的齐次变换矩阵操作。为了执行齐次变换矩阵操作，下面的方程1可以用作参考坐标系统T0到坐标系统Tl的平移矩阵<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>此外，在坐标系统Tt与坐标系统丁2之间产生了坐标系统的e旋转以及平移。相应地，为了执行从坐标系统T,到坐标系统T2的坐标系统变换，平移矩阵和旋转矩阵必须相乘，如下面的方程2中所示<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>相应地，为了将坐标系统T2中的相对坐标值(x2，y2，z2)变换成坐标系统TO中的绝对坐标值，如下面的方程3所示，利用方程l和方程2的结果执行计算<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>通过此齐次变换矩阵操作，基于设定在两个髋关节之间中心处的原点计算假人的包括脊柱在内的所有关节的绝对位置。显然，可以利用作为原点的踝关节，即参考坐标系以相同的方式计算绝对坐标值。图6为解释根据本发明的另一实施方案补偿相对坐标值变换到绝5对坐标值的误差的方法的图。参考图6所示的假人的侧视图，可以看到，在姿势角度的测量中，从通过连接杆的盘形骨盆到胸骨延伸的路线1和通过叠层腰椎到胸骨延伸的路线2彼此相遇。当利用两个路线计算的胸骨的位置误差均匀地分配到所有关节中且执行补偿时，可以防止在每个传感器中的位置10测量误差的积累。-为了获得在各个关节的测量传感器中间分配的误差值，将假人放置在紧固设备上，以设定标准位置，所有传感器的零点必须校准。出于此目的，将假人的肩膀和盘形骨盆紧固为专用休息姿势，然后，沿路线1和路线2测量角度数据。15通过将沿路线1计算的绝对坐标值与沿路线2计算的坐标值进行比较可以确定误差值。计算的误差值由包括在路线2中的关节数量进行划分，并且均匀地分配在关节中。由各个坐标轴中的误差分配导致的分配和误差补偿的结果实例列于下面的表1中在这种情况下，髋关节为原始参考点，并且胸骨为找到绝对位置的目标关节。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>10152025参考表l，STNM的最后误差为(-1.670，0.000，10.350)。作为在七个坐标点中均匀分配误差和执行位置操作的过程的结果，可以发现沿路线1和路线2计算的STNM的位置在10之内彼此一致，并且，即使改变假人的姿势，此位置精度可以保持在相同水平上。结果，可以验证，将髋关节用作原始参考点，利用基于两路线位置坐标误差分配方法可以提高假人的姿势监测精度。基于坐标值补偿误差值的方法为将均匀分配的角度误差补偿值连同补偿值应用于上述方程3的方法。在齐次变换矩阵操作过程中，可以在各个关节位置坐标中分配误差值。.100e/010ey001e20001在方程4中，如上所述，通过将对于相同的位置沿不同路线计算的坐标值彼此进行比较和以包含在一个路线中的关节的数量划分差别所获得的结果可以用作值(^V^)。例如，可以替代表示为表1中的补偿误差值的值(-0.007，0.000，0.009)。此外，根据下面的方程5，在齐次变换矩阵操作过程中，可以通过执行包括方程4的结果在内的操作分配误差值。y2i换言之，根据各种实施方案，可以通过在包括在每条路线中的关节中均匀分配误差来补偿相对位置信息，其中误差通过比较从原始参考点沿至少两条不同路线获取的绝对位置信息的值计算得出。如上所述，数据处理单元20可以通过将包括关于各个关节角度的信息和关于各个关节之间距离的信息在内的矩阵相乘计算目标关节的绝对坐标值。显示单元30显示传送到数据处理单元20的关于各个关节位置的白1曰思。数据通信单元40将由数据处理单元20传送的关于各个关节位置的信息变换成以具体通信数据格式表示的信息，并且将信息发送到外部存储设备。此外，数据存储单元50在一定的存储介质上记录由数据通信单元40传送的信息。可替代的是，数据通信单元40可以接收记录在数据存储单元50中的数据，将数据变换成以具体形式表示的数据，5并且将结果数据发送到控制单元20。可以以有线形式或无线形式执行数据通信单元40与数据存储单元50之间的通信，优选的是使用蓝牙、RC-232或RC-232C方法。根据上面说明的本发明，可以实时地测量假人的关节位置和关节位置的变化，并且可以评估座位的舒适度，从而，优点是可以减少座10位的制造成本且可以简化座位的复杂评估程序。前面对本发明的具体例示性实施方案的描述是为了说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多修改形式和变化形式都是可能的。选择例示性实施方案并进行描述以解释本发明的特定15原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的不同例示性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。ii权利要求1、一种评估座位舒适度的假人系统，包括传感器单元，所述传感器单元连接到假人的各个关节且构造为检测所述各个关节的角度；以及数据处理单元，所述数据处理单元构造为基于相邻关节的角度以及其间的距离确定各个关节的相对位置，并且利用所述各个关节的所述相对位置和所述假人的所述各个关节之间的坐标系统变换确定距离参考位置的具体关节的绝对位置。2、根据权利要求1所述的假人系统，其中，所述相邻关节之间的所述距离提前存储在所述数据处理单元中。3、根据权利要求1所述的假人系统，其中，利用一个或多个平移15矩阵和旋转矩阵通过齐次变换矩阵操作执行所述坐标系统变换。4、根据权利要求1所述的假人系统，其中，所述参考位置为踝关节。5、根据权利要求1所述的假人系统，其中，所述参考位置为骨盆。6、根据权利要求5所述的假人系统，其中，所述参考位置为两个髋关节之间的中心。7、根据权利要求1所述的假人系统，其中，通过在各个关节的坐标点中均匀地分配误差来补偿所述各个关节的所述相对位置。8、根据权利要求7所述的假人系统，其中，通过比较基于所述参考位置的目标关节的所述绝对位置的坐标值确定所述误差，所述绝对30位置沿共同连接所述参考位置和所述目标关节的至少两条不同路线获取。9、根据权利要求8所述的假人系统，其中，通过以一条路线中坐标点的数量划分每条路线中所述目标关节的绝对位置的所述坐标值的差别确定分配的误差。10、根据权利要求9所述的假人系统，其中，所述路线中的一条直接连接所述参考位置和所述目标关节。11、根据权利要求io所述的假人系统，其中，用于划分每条路线中所述目标关节的所述绝对位置的所述坐标值中的差别的所述一条路线不是直接连接所述参考位置和所述目标关节的所述一条路线。12、根据权利要求1所述的假人系统，进一步包括一个或多个显示单元，所述显示单元用于显示传送到所述数据处理单元的所述各个关节的所述相对位置；数据通信单元，所述数据通信单元用于将由所述数据处理单元传送的所述各个关节的所述相对位置转换成以通信数据格式表示的信息，并且发送结果信息；以及数据存储单元，所述数据存储单元在预定的存储介质上记录由所述数据通信单元传送的所述信息。13、根据权利要求12所述的假人系统，其中，所述数据通信单元和所述数据存储单元经由蓝牙或RC-232C方法彼此通信。14、根据权利要求12所述的假人系统，其中，所述数据通信单元25接收存储在所述数据存储单元中的数据，将所述数据转换成以预定形式表示的数据，并且将结果数据传送到所述数据处理单元。15、根据权利要求1所述的假人系统，其中，所述传感器单元为用于将所述角度转换成电阻的电位计。全文摘要一种评估座位舒适度的假人系统包括传感器单元和数据处理单元。所述传感器单元连接到假人的相关关节，并且可以检测所述相关关节的角度。所述数据处理单元基于关于所述相关关节所述角度的信息计算关于相邻关节相对位置的信息，并且通过所述关于相对位置的信息与所述假人的所述关节之间的坐标系统变换计算具体关节的绝对位置。文档编号G01M99/00GK101458171SQ20081018517公开日2009年6月17日申请日期2008年12月11日优先权日2007年12月14日发明者李洸鲁,金锡焕,黄琇焕申请人:现代自动车株式会社;起亚自动车株式会社