测试假人装置的制作方法

1.本实用新型涉及汽车测试设备技术领域，尤其涉及一种测试假人装置。


背景技术：

2.汽车测试假人是用来模拟真人在汽车上开展各项测试的玩偶。在最佳情况下假人的生物力学性能应该和人体一样——比如身体各部分的大小和质量，以及关节的刚性，等等，只有这样使用它们的模拟才能和现实相匹配。现有技术中，模拟不同性别、身高和年龄的人体，需要制作不同尺寸的假人，通用性差。


技术实现要素：

3.本实用新型索要解决的技术问题是针对现有的测试假人装置通用性不足的问题，提供一种测试假人装置。
4.本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
5.提供一种测试假人装置，包括依次相连的头部结构、胸部结构和腿部结构，所述胸部结构包括胸廓支撑结构和背部支撑结构，所述胸廓支撑结构、所述背部支撑结构均沿竖直方向布置，所述胸廓支撑结构连接在所述背部支撑结构的前部；所述胸廓支撑结构和所述背部支撑结构之间连接有可调节机构，所述可调节机构能够调节所述胸廓支撑结构与所述背部支撑结构在所述假人装置的前后方向和/或上下方向上的相对距离。
6.进一步地，所述可调节机构为连杆机构，所述连杆机构包括第一连杆、第二连杆、第三连杆和第四连杆，所述第一连杆的第一端与所述第二连杆的第一端活动连接，所述第一连杆的第二端与所述胸廓支撑结构活动连接，所述第二连杆的第二端与所述背部支撑结构活动连接，所述第三连杆的第一端与所述第四连杆的第一端活动连接，所述第三连杆的第二端与所述胸廓支撑结构活动连接，所述第四连杆的第二端与所述背部支撑结构活动连接。
7.进一步地，所述连杆机构还包括第五连杆，所述第五连杆连接在所述背部支撑结构上，所述第五连杆的第一端与所述第二连杆的第二端活动连接，所述第五连杆的第二端与所述第四连杆的第二端活动连接。
8.进一步地，所述胸廓支撑结构包括胸骨中杆和腹部中杆，所述胸骨中杆、所述腹部中杆沿竖直方向布置，所述胸骨中杆的下端与所述腹部中杆的上端活动连接；所述第一连杆的第一端与所述第二连杆的第一端活动连接，所述第一连杆的第二端与所述胸骨中杆活动连接，所述第二连杆的第二端与所述背部支撑结构活动连接，所述第三连杆的第一端与所述第四连杆的第一端活动连接，所述第三连杆的第二端与所述腹部中杆活动连接，所述第四连杆的第二端与所述背部支撑结构活动连接。
9.进一步地，所述连杆机构包括两个，所述两个连杆机构对称连接在所述胸廓支撑结构与所述背部支撑结构之间。
10.进一步地，所述可调节机构为可伸缩杆，所述可伸缩杆的第一端与所述胸廓支撑
结构活动连接，所述可伸缩杆的第二端与所述背部支撑结构活动连接。
11.进一步地，所述背部支撑结构包括胸椎中杆、胸椎侧杆和臀边横梁，所述胸椎中杆、所述胸椎侧杆沿竖直方向布置，所述臀边横梁沿水平方向布置，所述胸椎侧杆对称设于所述胸椎中杆的两侧，所述胸椎中杆和所述胸椎侧杆的下端与所述臀边横梁活动连接；所述胸椎侧杆与所述臀边横梁之间通过第一铰链组件活动连接，所述第一铰链组件包括相互连接的第一铰链和第二铰链，所述第一铰链与所述臀边横梁连接，所述第一铰链的转动方向为所述假人装置的前后方向；所述第二铰链与所述胸椎侧杆连接，所述第二铰链的转动方向为所述假人装置的左右方向。
12.进一步地，所述头部结构包括后颅顶短杆和颈椎中杆，所述颈椎中杆沿竖直方向布置，所述颈椎中杆的上端与所述后颅顶短杆连接，所述颈椎中杆的下端与所述背部支撑结构连接；所述后颅顶短杆与所述颈椎中杆之间通过头颈调节板连接，所述头颈调节板的第一端与所述颅顶短杆活动连接，所述头颈调节板的第二端与所述颈椎中杆活动连接。
13.进一步地，所述腿部结构包括大腿结构，所述大腿结构沿水平方向与所述背部支撑结构的下端活动连接；所述大腿结构包括股骨前端杆和股骨后端杆，所述股骨后端杆的第一端与所述背部支撑结构的下端活动连接，所述股骨后端杆的第二端与所述股骨前端杆的第一端活动连接。
14.进一步地，所述腿部结构还包括小腿结构，所述小腿结构沿竖直方向与所述股骨前端杆的第二端活动连接；所述小腿结构与所述股骨前端杆的第二端通过膝关节组合铰链活动连接，所述膝关节组合铰链包括相互连接的第三铰链和第四铰链，所述第三铰链与所述股骨前端杆活动连接，所述第四铰链与所述小腿结构活动连接，所述第三铰链与所述第四铰链的转动方向相同。
15.进一步地，所述股骨后端杆上设有髋部交贯块，所述髋部交贯块包括第一髋部结构和第二髋部结构，所述第一髋部结构沿所述背部支撑结构的布置方向延伸，所述第二髋部结构沿所述股骨后端杆的布置方向延伸。
16.进一步地，所述股骨后端杆上设有多个配重块，每个所述配重块的底部设有滑槽，所述股骨后端杆与所述滑槽滑动连接。
17.本实用新型带来的有益效果在于，通过在胸廓支撑结构和背部支撑结构之间设有可调节机构，能够调节胸廓支撑结构与背部支撑结构在假人的前后方向和/或上下方向上的相对距离，从而模拟不同尺寸和角度的胸部结构。如此形成的胸廓支撑结构具有可前后、上下、俯仰柔性极高的姿态可调整能力，从而提高假人的通用性。
附图说明
18.图1是本实用新型一实施例提供的测试假人装置的结构示意图；
19.图2是本实用新型一实施例提供的测试假人装置的侧视图；
20.图3是本实用新型一实施例提供的测试假人装置的后视图；
21.图4是本实用新型一实施例提供的配重块的结构示意图；
22.图5是本实用新型一实施例提供的配重块的滑槽的结构示意图；
23.图6是本实用新型另一实施例提供的测试假人装置的结构示意图。
24.说明书附图中的附图标记如下：
25.1、头部结构；11、后颅顶短杆；12、颈椎中杆；13、头颈调节板；14、颈关节铰链；2、胸部结构；21、胸廓支撑结构；211、胸骨中杆；212、腹部中杆；213、胸腹部过渡铰链；214、胸部外围上横梁；215、胸部连接角件；22、背部支撑结构；221、胸椎中杆；222、胸椎侧杆；223、臀边横梁；224、第一铰链组件；2241、第一铰链；2242、第二铰链；225、腰椎组合铰链；226、胸椎加强板；23、可调节机构；231、连杆机构；2311、第一连杆；2312、第二连杆；2313、第三连杆；2314、第四连杆；2315、第五连杆；232、可伸缩杆；3、腿部结构；31、大腿结构；311、股骨前端杆；312、股骨后端杆；313、股骨关节铰链；32、小腿结构；321、胫骨杆；322、胫骨增厚肋板；323、足跟增厚板；324、足部杆；325、小腿连接角件；33、膝关节组合铰链；331、第三铰链；332、第四铰链；34、髋部交贯块；341、第一髋部结构；342、第二髋部结构；35、股骨前后端过渡铰链；4、配重块；41、滑槽；42、盒体；43、盖体。
具体实施方式
26.为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
27.如图1至图3所示，本实用新型一实施例提供的一种测试假人装置，一种测试假人装置，包括依次相连的头部结构1、胸部结构2和腿部结构3，胸部结构2包括胸廓支撑结构21和背部支撑结构22，胸廓支撑结构21、背部支撑结构22均沿竖直方向布置，胸廓支撑结构21连接在背部支撑结构22的前部；胸廓支撑结构21和背部支撑结构22之间连接有可调节机构23，可调节机构23能够调节胸廓支撑结构21与背部支撑结构22在假人的前后方向和/或上下方向上的相对距离。头部结构1用于模拟假人的头部，胸部结构2用于模拟假人的胸部，腿部结构3用于模拟假人的腿部。胸廓支撑结构21用于模拟假人的前胸结构，背部支撑结构22用于模拟假人的后背结构。
28.通过在胸廓支撑结构21和背部支撑结构22之间设有可调节机构23，能够调节胸廓支撑结构21与背部支撑结构22在假人的前后方向和/或上下方向上的相对距离，从而模拟不同尺寸和角度的胸部结构2。如此形成的胸部结构2具有可前后、上下、俯仰柔性极高的姿态可调整能力，从而提高假人的通用性。
29.可调节机构23为连杆机构231，连杆机构231包括第一连杆2311、第二连杆2312、第三连杆2313和第四连杆2314，第一连杆2311的第一端与第二连杆2312的第一端活动连接，第一连杆2311的第二端与胸廓支撑结构21活动连接，第二连杆2312的第二端与背部支撑结构22活动连接，第三连杆2313的第一端与第四连杆2314的第一端活动连接，第三连杆2313的第二端与胸廓支撑结构21活动连接，第四连杆2314的第二端与背部支撑结构22活动连接。
30.具体地，第一连杆2311的第一端与第二连杆2312的第一端通过铰链活动连接，第一连杆2311的第二端与胸廓支撑结构21通过铰链活动连接，第二连杆2312的第二端与背部支撑结构22通过铰链活动连接，第一连杆2311与胸廓支撑结构21的连接点位于第三连杆2313与胸廓支撑结构21的连接点之上，第一连杆2311与胸廓支撑结构21之间形成的角度可在钝角和直角之间调节，第一连杆2311与第二连杆2312之间形成的角度可在锐角和钝角之间调节，第二连杆2312与背部支撑结构22之间形成的角度可在钝角和直角之间调节；第三
连杆2313的第一端与第四连杆2314的第一端通过铰链活动连接，第三连杆2313的第二端与胸廓支撑结构21通过铰链活动连接，第四连杆2314的第二端与背部支撑结构22通过铰链活动连接，第二连杆2312与背部支撑结构22的连接点位于第四连杆2314与背部支撑结构22的连接点之上，第三连杆2313与胸廓支撑结构21之间形成的角度可在钝角和直角之间调节，第三连杆2313与第四连杆2314之间形成的角度可在锐角和钝角之间调节，第四连杆2314与背部支撑结构22之间形成的角度可在钝角和直角之间调节。
31.整体胸廓支撑结构21通过第一连杆2311、第二连杆2312、第三连杆2313和第四连杆2314形成呈六边形细胞壁形状铰接固定在背部支撑结构22上，如此形成的胸部结构2具有可前后、上下、俯仰柔性极高的姿态可调整能力。通过调节第一连杆2311与第二连杆2312之间的角度，能够调节胸部结构2上部外轮廓位置和角度，通过调节第三连杆2313与第四连杆2314之间的角度，能够调节胸部结构2下部外轮廓位置和角度，从而提高假人的通用性。
32.优选地，连杆机构231还包括第五连杆2315，第五连杆2315连接在背部支撑结构22上，第五连杆2315的第一端与第二连杆2312的第二端活动连接，第五连杆2315的第二端与第四连杆2314的第二端活动连接。通过将第五连杆2315连接在第二连杆2312与第四连杆2314的之间，且第二连杆2312与第五连杆2315的连接点位于第二连杆2312与背部支撑结构22的之上，第四连杆2314与第五连杆2315的连接点位于第四连杆2314与背部支撑结构22之上，使第二连杆2312的两端连接在具有同一厚度的第一连杆2311和第五连杆2315上，且第四连杆2314的两端连接在具有同一厚度的第三连杆2313和第五连杆2315上，从而使连杆机构231整体保持在同一平面上，能够提高连杆机构231的调节精确度，避免连杆之间的连接因为厚度差造成的连接角度误差。
33.在另一实施例中，连杆机构231包括第一连杆2311、第二连杆2312、第三连杆2313、第四连杆2314、第六连杆和第七连杆，第一连杆2311的第一端与第二连杆2312的第一端活动连接，第一连杆2311的第二端与胸廓支撑结构21活动连接，第二连杆2312的第二端与第六连杆的第一端活动连接，第六连杆的第二端与背部支撑结构22活动连接，第三连杆2313的第一端与第四连杆2314的第一端活动连接，第三连杆2313的第二端与胸廓支撑结构21活动连接，第四连杆2314的第二端与第七连杆的第一端活动连接，第七连杆的第二端与背部支撑结构22活动连接。通过第一连杆2311、第二连杆2312、第三连杆2313、第四连杆2314、第六连杆、第七连杆、胸廓支撑结构21、背部支撑结构22形成的八边形结构，可调节的角度和尺寸范围更大，从而使假人的通用性更大。
34.如图6所示，在又一实施例中，可调节机构23为可伸缩杆232，可伸缩杆232的第一端与胸廓支撑结构21活动连接，可伸缩杆232的第二端与背部支撑结构22活动连接。通过可伸缩杆232的伸长或缩短，能够调节胸廓支撑结构21与背部支撑结构22之间的相对距离；可伸缩杆232的第一端与胸廓支撑结构21活动连接，能够调节可伸缩杆232与胸廓支撑结构21的角度关系，可伸缩杆232的第二端与背部支撑结构22活动连接，能够调节可伸缩杆232与背部支撑结构22的角度关系，从而调节胸廓支撑结构21与背部支撑结构22之间的角度关系，从而使假人的通用性更大。
35.如图1所示，胸廓支撑结构21包括胸骨中杆211和腹部中杆212，胸骨中杆211、腹部中杆212沿竖直方向布置，胸骨中杆211的下端与腹部中杆212的上端活动连接；第一连杆2311的第一端与第二连杆2312的第一端活动连接，第一连杆2311的第二端与胸骨中杆211
活动连接，第二连杆2312的第二端与背部支撑结构22活动连接，第三连杆2313的第一端与第四连杆2314的第一端活动连接，第三连杆2313的第二端与腹部中杆212活动连接，第四连杆2314的第二端与背部支撑结构22活动连接。
36.腹部中杆212通过胸腹部过渡铰链213铰接固定在胸骨中杆211上，胸骨中杆211第二端通过胸部连接角件215固定在胸部外围上横梁214下，如此形成假人需要固定安全带肩带时的胸廓支撑结构21；整体胸廓支撑结构21通过5个连杆形成呈六边形细胞壁形状铰接固定在背部支撑结构22上，且腹部中杆212与胸骨中杆211之间能够通过胸腹部过渡铰链213实现转动，如此形成的胸部结构2具有可前后、上下、俯仰柔性极高的姿态可调整能力。
37.连杆机构231包括两个，两个连杆机构231对称连接在胸廓支撑结构21与背部支撑结构22之间。其中一个连杆机构231的第一连杆2311与胸骨中杆211的一侧连接，第三连杆2313与胸骨中杆211的一侧连接，第二连杆2312与背部支撑机构的一侧连接，第四连杆2314与背部支撑结构22的一侧连接；另一个连杆机构231的第一连杆2311与胸骨中杆211的另一侧连接，第三连杆2313与胸骨中杆211的另一侧连接，第二连杆2312与背部支撑机构的另一侧连接，第四连杆2314与背部支撑结构22的另一侧连接。通过对称设置的两个连杆机构231，能够使胸廓支撑结构21与背部支撑结构22之间相对距离的调节和保持更加稳定。
38.背部支撑结构22包括胸椎中杆221、胸椎侧杆222和臀边横梁223，胸椎中杆221、胸椎侧杆222沿竖直方向布置，臀边横梁223沿水平方向布置，胸椎侧杆222对称设于胸椎中杆221的两侧，胸椎中杆221和胸椎侧杆222的下端与臀边横梁223活动连接；胸椎侧杆222与臀边横梁223之间通过第一铰链2241组件224活动连接，第一铰链2241组件224包括相互连接的第一铰链2241和第二铰链2242，第一铰链2241与臀边横梁223连接，第一铰链2241的转动方向为假人的前后方向；第二铰链2242与胸椎侧杆222连接，第二铰链2242的转动方向为假人的左右方向。
39.胸椎中杆221通过腰椎组合铰链225铰接固定在臀边横梁223上，2个胸椎侧杆222均通过第一铰链组件224铰接固定在臀边横梁223上。第一铰链组件224包括上下两个两端方体接合、铰接部分为半圆咬合结构构成的第一铰链2241和第二铰链2242，通过转动轴向正交的方式固连在一起。胸椎中杆221与左侧的胸椎侧杆222之间通过两个胸椎加强板226进行整体横向连接加强，胸椎中杆221与右侧的胸椎侧杆222之间通过两个胸椎加强板226进行整体横向连接加强。胸椎侧杆222顶部起到指示假人肩部位置作用，胸椎侧杆222起到指示假人背部的边缘轮廓，从而能够更为真实地整体模拟假人上胸腔与座椅接触部分。同时，第一铰链组件224通过自身上下两个铰接正交的结构，实现了两个正交轴向旋转的灵活角度调整功能，既可以实现上躯干相对下躯干整体角度的调节，又可以实现对两侧胸椎侧杆222的角度调整功能、配合胸椎加强板226联动调整假人后背整体与座椅的接触面积。
40.头部结构1包括后颅顶短杆11和颈椎中杆12，颈椎中杆12沿竖直方向布置，颈椎中杆12的上端与后颅顶短杆11连接，颈椎中杆12的下端与背部支撑结构22连接；后颅顶短杆11与颈椎中杆12之间通过头颈调节板13连接，头颈调节板13的第一端与后颅顶短杆11活动连接，头颈调节板13的第二端与颈椎中杆12活动连接。后颅顶短杆11为长方体与截面1/4圆柱体铝型材组合结构，后颅顶短杆11通过左右两个头颈调节板13连接到颈椎中杆12上，颈椎中杆12通过颈关节铰链14铰接固定在胸椎中杆221上，通过后颅顶短杆11顶端位置模拟了假人头部最高点；头顶后缘相对颈部的角度、以及颈部相对上躯干的角度，均可通过头颈
调节板13及颈关节铰链14实现调整调节，从而提高假人头部位置模拟的角度范围和通用性。
41.腿部结构3包括大腿结构31，大腿结构31沿水平方向与背部支撑结构22的下端活动连接；大腿结构31包括股骨前端杆311和股骨后端杆312，股骨后端杆312的第一端与臀边横梁223活动连接，股骨后端杆312的第二端与股骨前端杆311的第一端活动连接。臀边横梁223通过股骨关节铰链313铰接固定在股骨后端杆312上，股骨后端杆312进一步通过股骨前后端过渡铰链35铰接固定在股骨前端杆311上。通过将大腿结构31划分为股骨前端杆311和股骨后端杆312，并在股骨前端杆311与股骨后端杆312之间铰接连接，股骨后端杆312与臀边横梁223之间铰接连接，能够使股骨前端杆311与股骨后端杆312连接形成弧形轮廓，从而能够更加真实地模拟假人臀部、大腿与座椅接触部分。
42.腿部结构3还包括小腿结构32，小腿结构32沿竖直方向与股骨前端杆311的第二端活动连接；小腿结构32与股骨前端杆311的第二端通过膝关节组合铰链33活动连接，膝关节组合铰链33包括相互连接的第三铰链331和第四铰链332，第三铰链331与股骨前端杆311活动连接，第四铰链332与小腿结构32活动连接，第三铰链331与第四铰链332的转动方向相同。小腿结构32包括胫骨杆321，胫骨杆321通过膝关节组合铰链33铰接固定在股骨前端杆311，膝关节组合铰链33包括前后两个两端方体接合、铰接部分为半圆咬合结构构成的第三铰链331和第四铰链332，通过转动轴向平行的方式固连在一起。胫骨杆321下侧通过小腿连接角件325固定有足部杆324，胫骨杆321后侧上下分别固定了胫骨增厚肋板322和足跟增厚板323，如此整体模拟了假人膝部、小腿、足部结构；膝关节组合铰链33通过第三铰链331和第四铰链332的上下两个铰接平行的结构，实现了假人小腿和大腿之间绕膝部更灵活的转动，可调整角度范围更大，从而进一步提高假人的通用性。
43.股骨后端杆312上设有髋部交贯块34，髋部交贯块34包括第一髋部结构341和第二髋部结构342，第一髋部结构341沿所述背部支撑结构22的布置方向延伸，第二髋部结构342沿所述股骨后端杆312的布置方向延伸。两侧髋部交贯块34通过髋部交贯支撑板固定在股骨后端杆312外侧。髋部交贯块34为截面近1/4圆柱体交贯组合体结构，髋部交贯支撑板为长方形金属薄板。通过髋部交贯块34的截面近1/4圆柱体交贯组合体结构，在需要评估安全带腰带约束效果时模拟假人上躯干与大腿外围交汇部分、妥善支撑起腰带以辅助完成座椅静态评价中对安全带配合的相关考察。
44.如图4和图5所示，股骨后端杆312上设有多个配重块4，每个配重块4的底部设有滑槽41，股骨后端杆312与滑槽41滑动连接。配重块4为组合式的，根据假人所需的重量将不同数量的配重块4组装在股骨后端杆312上，优选包括四个配重块4。配重块4的底部设有第一滑道和第二滑道，第一滑道和第二滑道沿股骨后端杆312的布置方向延伸，第一滑道和第二滑道间隔设置以在第一滑道与第二滑道之间形成滑槽41。配重块4包括盒体42和盖体43，盖体43可拆卸地安装在盒体42上，盒体42内的空腔能够根据假人的重量需求填装钢珠，盖体43的上部还设有把手。
45.当部分座椅静态评价工况更关注乘员重量产生的加载影响时，可通过拆除两侧髋部交贯块34和髋部交贯支撑板后，通过将多个组合式滑动配重块4空腔根据需求填充适量钢珠后、组合滑动装配到左右股骨后端杆312、股骨前端杆311上，能够提高配重块4安装的便利性，避免重量过大的配重块4的搬运、移动困难；同时通过设置能够填装钢珠的盒体42
结构，能够增加配重块4的重量组合，进一步增加假人结构的通用性。
46.本装置工作时，通过前期合理地布置各关键轮廓件尺寸、对关节铰链等进行适当调节，需要时通过安装组合式滑动配重块4的方式，即可构成模拟不同型号假人坐姿的尺寸轮廓及质量形态。
47.将装置整体安放在需静态评价的目标座椅上并使其坐实后，即可根据相关法规定义开展车辆内部结构是否干涉假人乘坐空间、是否限制假人调整至正常乘坐姿态等方面的评估工作；
48.通过观察后颅顶短杆11等轮廓突出元件评估车辆内部是否有结构与假人头或腿有任何接触；
49.静态评价时如有需要可通过胸部外围上横梁214、胸骨中杆211、腹部中杆212及髋部交贯块34等元件实现五点式座椅安全带或车身三点式安全带对装置整体的支撑固定，进而开展对安全带方面约束系统作用的相关静态评价工作。
50.综上所述，本实用新型通过在胸廓支撑结构21和背部支撑结构22之间设有可调节机构23，能够调节胸廓支撑结构21与背部支撑结构22在假人的前后方向和/或上下方向上的相对距离，从而模拟不同尺寸和角度的胸部结构2。如此形成的胸廓支撑结构21具有可前后、上下、俯仰柔性极高的姿态可调整能力，从而提高假人的通用性。
51.以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。