用于在机动车测试中使用的自行车设备的制作方法

本申请要求在2015年6月3日提交的题目为“Surrogate Bicyclist Rider For Use In Automotive Testing”的美国临时专利申请No.62/170,411的权益，其全部内容通过援引并入本文。

技术领域

本说明书整体涉及一种用于在机动车测试中重复使用的设备，更加特别地，本说明书涉及一种构造成模拟人类腿部的踩踏板运动的设备。

背景技术：

机动车公司研发了例如自主紧急制动系统的精确主动控制系统(“系统”)，以避免或减轻车辆碰撞。特别地，所述系统可以设计成避免或减轻与骑行者碰撞。当前的系统需要检测自行车，并且使用例如照相机、LIDAR(激光雷达)和/或雷达的传感器检测自行车。自行车具有被传感器识别的预定形状和轮廓。自行车和车辆用于展现不同的场景，然后评估自主制动系统的性能。

使用真实自行车来评估紧急制动系统可能存在问题。此外，骑行者的踩踏板运动可能影响某些光学传感器和雷达系统的性能。

因此，需要一种设备，所述设备构造成具有与骑行者的雷达横截面图案类似的雷达横截面图案，具有与骑行者的形状和尺寸类似的形状和尺寸，承受来自测试车辆的负载，并且使对测试车辆的损坏最小化。还理想的是具有这样的设备，所述设备构造成模拟骑行者的踩踏板运动，以便评估系统的光学传感器和雷达的性能。

技术实现要素：

在一个实施例中，用于在机动车测试中重复使用的设备包括本体，所述本体具有人体的尺寸。本体包括躯干和一对腿部。每个腿部包括可枢转地连接至彼此的上部部分和下部部分。设备还包括上驱动装置和下驱动装置。上驱动装置能够驱动腿部中的每个的上部部分围绕第一枢转点枢转，第一枢转点布置在躯干的底部部分上。下驱动装置能够驱动腿部的上部部分相对于腿部的下部部分枢转。上驱动装置和下驱动装置配合工作，以便将腿部的上部部分和下部部分关节连接，用以重现人类骑行者的踩踏板运动。

在另一个实施例中，用于在机动车测试中重复使用的设备包括自行车框架，所述自行车框架可拆卸地安装至滑板。设备还包括本体，所述本体具有人体的尺寸。本体包括躯干和一对腿部。每个腿部包括可枢转地连接至彼此的上部部分和下部部分。设备还包括上驱动装置和下驱动装置。上驱动装置能够驱动腿部中的每个的上部部分围绕第一枢转点枢转，第一枢转点布置在躯干的底部部分上。下驱动装置能够驱动腿部的上部部分相对于腿部的下部部分枢转。上驱动装置和下驱动装置配合工作，以便将腿部的上部部分和下部部分关节连接，用以重现人类骑行者的踩踏板运动。

躯干包括可拆卸构件，所述可拆卸构件构造成可拆卸地接合自行车框架，以便在经受预定负载时从自行车脱离。在本体从自行车框架分离时，设备将来自测试车辆的负载消散为动能。因此，设备可以在机动车测试中重复使用。

结合附图，参照下文的详细描述，将更加充分地理解本文描述的实施例所提供的这些和其它特征。

附图说明

附图所示的实施例本身是阐释性和示例性的，并且不旨在限制由权利要求限定的主题。当结合以下附图阅读时，能够理解下文对阐释性实施例的详细描述，其中，相同的附图标记表示相同的结构，其中：

图1示出了根据本文所示和描述的一个或多个实施例的用于在机动车测试中使用的示例性设备；

图2是示出了根据本文所示和描述的一个或多个实施例的图1所示的设备的上驱动装置和下驱动装置的单独视图；

图3A是示出了根据本文所示和描述的一个或多个实施例的图1所示的设备的足部的运动的视图；

图3B是示出了前进的图3A所示的设备的足部的视图；

图4是示出了根据本文所示和描述的一个或多个实施例的图1所示的设备的臀部运动的曲线图；

图5是示出了根据本文所示和描述的一个或多个实施例的图1所示的设备的膝盖运动的曲线图；

图6是示出了根据本文所示和描述的一个或多个实施例的图1所示的设备的臀部运动和膝盖运动的曲线图；

图7是示出了根据本文所示和描述的一个或多个实施例的可拆卸构件的单独视图。

具体实施方式

现在将对用于在机动车测试中使用的设备的实施例进行详细说明。所述设备构造成向传感器提供重现骑行者的运动的信号，以便精确地评估机动车车辆的主动控制系统、例如自动紧急制动系统。所述设备还构造成通过将负载转变成动能而承受来自机动车测试车辆的负载。

在实施例中，设备具有由填料形成的本体，所述本体定尺寸为具有预定大小的人类骑行者的形状。本体包括躯干和一对腿部。设备还包括上驱动装置和下驱动装置。上驱动装置和下驱动装置构造成用于关节连接腿部，以便与踩自行车踏板动作相似。特别地，上驱动装置构造成使腿部的上部部分围绕第一轴线运动，以便模拟人类大腿围绕臀部的关节连接。下驱动装置构造成使腿部围绕中间部分弯曲，以便模拟人类的小腿和大腿围绕膝盖的关节连接。因此，设备提供被主动控制系统的传感器看到的适当信号，以便适当地评估主动控制系统的效果。

此外，实施例还提供一种设备，所述设备具有可拆卸地安装至自行车框架的本体，以便将车辆撞击的负载转变为动能。负载的转变有助于保护设备以便在机动车测试中重复使用。

将在本文更加详细地描述用于在机动车测试中的评估车辆的系统的效果的设备的多个实施例，以及对用于在机动车测试中评估车辆的系统的效果的设备的操作。

图1示出了用于在机动车测试中使用的设备的示例，所述机动车测试例如是对机动车车辆的主动控制系统、例如紧急制动系统的测试。设备10包括本体12，所述本体定尺寸为具有人类骑行者的形状。本体12包括多个细长支撑件14(用虚线示出)，每个细长支撑件大体包封在填料16中，从而形成躯干12a、颈部12b、头部12c、一对臂部12d、12e和一对腿部12f、12g。腿部12f、12g包括相应地重现人类大腿的上部部分18，和重现人类小腿的下部部分20。设备10还可以包括覆盖本体12安装的皮肤22，以便为设备10提供真实人类的雷达横截面。

应当理解的是，本体12的尺寸可以根据所需测试条件变化。例如，本体12可以用于重现儿童，具有圆形躯干的本体12可以用于重现肥胖人口。因此，应当理解的是，附图所示的尺寸出于阐释目的而不限制所附权利要求的范围。

臂部12d、12e可以包括布置在每个臂部12d、12e的中间部分周围的臂部连接件24，以便相对于下部部分12d/12e关节连接臂部12d/12e的上部部分。臂部连接件24可以构造成将臂部12d、12e的上部部分固定至臂部12d/12e的下部部分。本领域当前已知并使用的任何臂部连接件均可以适于在本文中使用，其阐释性地包括在商用模特中使用的臂部连接件。因此，臂部12d、12e可以被关节连接，以便相对于替代自行车呈现不同的躯干姿势。同样地，躯干12a和头部12c可以被关节连接，以便呈现所需的骑行姿态。

图2示出了上驱动装置28和下驱动装置30的实施例。上驱动装置28将腿部12f、12g的上部部分18操作地连接至躯干12a的下部部分20(如图1所示)。上驱动装置28构造成使腿部12f、12g的上部部分18以类似于踩自行车踏板时人类大腿被关节连接的方式围绕躯干12a枢转。

上驱动装置28阐释性地示出为具有第一上驱动单元28a和第二上驱动单元28b。第一和第二上驱动单元28a、28b布置在躯干12a的下部部分20的相对两侧上。第一上驱动单元28a和第二驱动单元28b包括相应的第一和第二上驱动轴28c、28d。第一和第二上驱动单元28a、28b使相应的第一和第二上驱动轴28c、28d旋转。第一和第二上驱动单元28a、28b可以是构造成使相应的第一和第二上驱动轴28c、28d旋转的电马达。

再次参照图1，设备10可以包括构造成控制上驱动装置和下驱动装置28、30的可编程控制单元32。在一些实施例中，可编程控制单元32还可以构造成从远程控制器34接收指令信号。远程控制器34包括用于命令腿部12f、12g的关节的输入装置。设备10还包括用于为上驱动装置和下驱动装置28、30提供电力的电池36。可编程控制单元32和电池36布置在填料16内，以便在受到来自测试车辆的撞击时被保护。替代地，设备可以由计算装置控制，所述计算装置例如是个人计算机、平板电脑、智能手机等。因此，设备10可以被远程控制，以便有助于测试条件。

图3A和图3B阐释性地示出了以模拟踩踏板运动的方式关节连接的一对腿部12f、12g。参照图2、3A和3B，提供了对腿部12f、12g的关节连接的解释。第一和第二上驱动单元28a、28b配合工作，以使一对腿部12f、12g中的每个的上部部分18在第一上方位置(“1UP”)和第二上方位置(“2UP”)之间枢转。第一上驱动单元28a使腿部12f的上部部分18围绕第一上枢转点(“1UPP”)枢转第一角度F₁，以便使腿部12f在第一上方位置1UP和第二上方位置2UP之间运动。第一上枢转点1UPP可以由第一上驱动轴28c限定。类似地，第二驱动单元28b使腿部12g的上部部分18围绕第二上枢转点(“2UPP”)枢转第二角度F₂，以便使腿部12g在第一上方位置1UP和第二上方位置2UP之间运动。第一角度F₁与第二角度F₂相等。第二上枢转点2UPP可以由第二上驱动轴28d限定。

图4是示出了腿部12f、12g的上部部分18围绕相应的第一和第二上枢转点1UPP、2UPP旋转的曲线图。图4示出了腿部12f和12g的上部部分18彼此独立地枢转。第一和第二角度F₁和F₂大体为50度(50)。腿部12f、12g以被半波长分开的相同相位枢转，其中，一个腿部12f/12g在另一个腿部12g/12f处于第二上方位置2UP时到达第一上方位置1UP。

第一和第二上驱动单元28a、28b构造成彼此独立地操作。图3A示出了腿部12f的上部部分18处于第一上方位置1UP中并且腿部12g的上部部分18处于第二上方位置2UP中。图3B示出了腿部12f的上部部分18处于第二上方位置2UP中并且腿部12g的上部部分18处于第一上方位置1UP中。腿部12f、12g通过以与踩自行车踏板时使用者大腿运动的方式相同的方式围绕相应的1UPP和2UPP旋转而在第一和第二上方位置1UP、2UP之间交替。

图2还示出了下驱动装置30的实施例。下驱动装置30与上驱动装置28配合操作，以便以模拟骑行者踩踏板的方式致动腿部12f和12g。下驱动装置30将腿部12f、12g的上部部分18操作地连接至腿部12f、12g的下部部分20。下驱动装置构造成使腿部12f、12g的相应的下部部分20相对于腿部12f、12g的上部部分18以与膝盖允许大腿相对于小腿弯曲的方式相同的方式弯曲。

下驱动装置30包括第一下驱动单元30a和第二下驱动单元30b。第一下驱动单元30a和第二下驱动单元30b将每个腿部12f、12g的上部部分18机械地连接至相应的腿部12f、12g的相应的下部部分20。第一和第二下驱动单元30a、30b可以是电马达。第一和第二下驱动单元30a、30b每个均包括相应的第一和第二下驱动轴30c、30d。

腿部12f、12g的下部部分20能够相对于对应的上部部分18在第一下方位置(“1LP”)和第二下方位置(“2LP”)之间枢转。第一下驱动单元30a使腿部12f的下部部分20相对于相应的上部部分18围绕第一下枢转点(“1LPP”)枢转第三角度F₃，以便使腿部12f在第一下方位置1LP和第二下方位置2LP之间运动。同样地，第二驱动单元30b使腿部12g的下部部分20相对于相应的上部部分18围绕第二下枢转点(“2LPP”)枢转第四角度F₄，以便使腿部12g在第一和第二下方位置之间运动。

图3A和图3B示出了下驱动单元30a、30b使腿部12f、12g的下部部分20相对于上部部分18运动。图3A示出了当腿部12g的下部部分处于第二下方位置2LP中时腿部12f的下部部分处于第一下方位置1LP中。图3B示出了当腿部12g的下部部分处于第一下方位置1LP中时腿部12f的下部部分处于第二下方位置2LP中。当在第一和第二下方位置1LP和2LP之间运动时，上部部分和下部部分18、20围绕相应的第一和第二下枢转点1LPP、2LPP枢转。

图3A和3B还示出了腿部12f、12g的足部12h，所述足部的运动被限制成沿着轨道路径在第一上方位置、第一下方位置和第二上方位置以及第二下方位置之间。特别地，轨道路径大体为圆形，因此，当设置有雷达反射皮肤时，腿部12f、12g的运动提供骑行者踩自行车踏板的雷达信号。因此，应当理解的是，设备构造成使腿部12f、12g的上部部分18相对于腿部12f、12g的下部部分20以类似于踩自行车踏板时人类腿部被关节连接的方式枢转。

图5是示出了腿部12f、12g的下部部分20围绕相应的第一和第二下枢转点1LPP、2LPP旋转的曲线图。图5示出了腿部12f和12g的下部部分20彼此独立地枢转。第三和第四角度F₃和F₄大体为75度(75)。腿部12f、12g以被半波长分开的相同相位枢转，其中，一个腿部12f/12g在另一个腿部12g/12f处于第二下方位置2LP时到达第一下方位置1LP。

图6是示出了腿部12f、12g的下部部分20和上部部分的旋转的曲线图。曲线图是就腿部12f、12g的运动角度而言的骑行者的踩踏板运动的阐释性视图并且不限制于此。例如，曲线图示出了膝盖的运动的频率为1.2秒，但是该频率可以增大或减小以模拟骑行者的所需行进速度。图6示出了腿部12f、12g如何独立地关节连接，但彼此配合工作以便产生重现踩自行车踏板的运动。还参照图3A和3B，腿部被关节连接，以便使足部12h以类似于人类骑行车的腿部踩自行车踏板的方式沿着大体圆形的轨道运动。然而，与人类骑行者操作真实自行车不同地，不需要真实踏板，这是因为真实踏板这种部件可能被测试车辆损坏。

在操作中，设备10可以安装到基部200。基部200可以被驱动装置(未示出)拉动，以便使设备处于机动车测试车辆(未示出)的路线中。机动车测试车辆可以装配有主动控制系统、例如紧急制动系统或防碰撞系统，以便评估主动控制系统的效果。

可编程控制单元32致动上驱动装置和下驱动装置28、30。使腿部12f、12g运动，以便重现骑行者的踩踏板动作。可编程控制单元32可以构造成从远程控制器34接收指令信号。可编程控制单元32可以致动腿部12f、12g，以便使腿部12f、12g以不同的速度运动。如图3A和3B所示，腿部12f、12g能够在第一上方位置1UP和第二上方位置2UP之间运动。特别地，腿部12f、12g的上部部分18围绕相应的第一和第二上枢转点1UPP、2UPP枢转。同时地，腿部12f、12g的下部部分20围绕相应的第一和第二下枢转点1LPP、2LPP枢转，从而使足部12h沿着大体圆形的轨道运动。

主动控制系统包括构造成检测骑行者的踩踏板运动的传感器。因此，设备10在评估主动控制系统的效果方面是有用的。即，设备在评估传感器的效果方面是有用的。例如，可以用在主动控制系统中的传感器可以是雷达。处理雷达信号，以便通过比较雷达横截面和踩踏板的骑行者的基准雷达横截面而确定骑行者的存在。因为设备提供踩踏板的骑行者的运动，并且可以具有雷达反射皮肤，所以设备提供代表骑行者的雷达信号。因此，可以评估雷达检测骑行者能力的效果。

在另一个示例中，用于主动控制系统的传感器为照相机。主动控制系统可以包括踩踏板运动的基准图像。照相机处理器处理照相机图像，以便检测骑行者的存在。设备10成形为人体，并且腿部12f、12g以类似于踩踏板的骑行者的方式运动。因此，设备10在评估照相机检测骑行者的效果方面是有用的。

使用者可以通过将可拆卸构件50推到支撑梁102的远侧上端部102a上而将本体12简单地安装到支撑梁102上。因此，设备10’准备好用于后续测试。因此，设备10’构造成用于在机动车测试中重复使用。此外，设备10’的构造简单，以便缩短用于机动车测试的准备时间。

参照图1和图7，提供了在机动车测试中重复使用的另一个示例性设备10’。设备10’可以用在机动车测试中，其中，测试车辆撞击设备10。设备10构造成吸收由测试车辆产生的多种负载。设备10包括安装至基部200的自行车框架100。基部200可以构造成被驱动装置(未示出)拉动或者可以如图1所示是静止不动的。

在图7所示的设备10’中，本体12’构造成从自行车框架100拆卸。设备10’包括布置在躯干12a上的可拆卸构件50。可拆卸构件50构造成可拆卸地接合自行车框架100，以便在经受预定负载时从自行车框架100脱离。因此，当本体从自行车框架脱离时，设备10将来自测试车辆的负载消散成动能。撞击转变成动能减小了对自行车框架的结构的损坏并且有助于使设备保持处于用于在机动车测试中重复使用的状态中。

自行车框架100可以由多个梁102、104、106、108、110、112形成。梁中的一个是具有远侧上端部102a的座部支撑梁102。支撑梁102的远侧上端部102a可以包括螺栓114。可拆卸构件50可以定尺寸成可拆卸地接合螺栓。例如，可拆卸构件50可以是构造成接合螺栓114的插口。

在操作中，设备10’可以安装到基部200。基部200可以被驱动装置(未示出)拉动，以便使设备处于机动车测试车辆(未示出)的路线中。机动车测试车辆可以装配有主动控制系统、例如紧急制动系统或防碰撞系统，以便评估主动控制系统的效果。替代地，可以针对研究撞击来进行评估，其中，机动车测试车辆和设备10’旨在彼此碰撞。在机动车测试车辆和设备10’之间发生碰撞的情况中，本体12从基部200移位。特别地，可拆卸构件50从支撑梁102的远侧上端部102a脱离，从而将撞击转变成动能并且保护设备10’用于后续测试。

使用者可以通过将可拆卸构件50推到支撑梁102的远侧上端部102a上而将本体12简单地安装到支撑梁102上。因此，设备10’准备好用于后续测试。因此，设备10’构造成用于在机动车测试中重复使用。此外，设备10’的构造简单，以便缩短用于机动车测试的准备时间。

现在应当理解的是，本文描述的实施例涉及一种设备，所述设备构造成为传感器提供重现骑行者的运动的信号，以便精确地评估机动车车辆的主动控制系统、例如自动紧急制动系统。设备还构造成通过将负载转变成动能而承受来自机动车测试车辆的负载，以便处于用于在机动车测试中重复使用的状态中。

尽管本文已经阐释并描述了特定实施例，但是应当理解的是，可以在不背离要求保护的主题的精神和范围的前提下进行多种其它改变和修改。而且，尽管本文已经描述了要求保护的主题的多个方面，但是不需要组合使用这些方面。因此，所附权利要求旨在涵盖要求保护的主题的范围内的所有这种改变和修改。