汽车人机接触界面体压分布的实验与评价研究

针对汽车驾驶人机接触界面中的乘坐舒适性问题，依据人体生理学、解剖学和生物力学原理，通过对臀部和股区的解剖结构分析，提出了汽车人机界面的舒适体压分布的一般准则．在研制的汽车乘驾体位生物力学特性实验台上，进行了汽车驾驶环境的人机界面的体压分布实验和主观评价研究．4种曲面座垫的主观评价实验结果表明，座椅形面是影响乘坐舒适性的重要因素，不同形面特征的座椅具有不同的乘坐舒适性．客观评价实验结果证明，所提出的人机接触界面的体压分布准则是正确的，依据该准则能够评价人机接触界面中的乘坐舒适性问题．实验台中的分布式体压测试系统能够有效地测绘出不同座垫实验中的人机接触界面的体压分布曲线，并发挥出很好的测试作用．     

表面肌电信号(SEMG)分析在生物力学领域中的应用

表面肌电信号是一种使用表面电极来探索和记录肌肉表面电活动的技术。肌电信号在生物力学领域中主要被用来作为肌肉开始激活的指标,同时作为肌肉收缩产生力量以及肌肉内部产生疲劳的指标等。表面肌电信号作为研究肌肉的一种方法,告诉我们肌肉是否被激活、激活的程度大小和疲劳时激活的程度等。旨在着重讨论生物力学领域中的一些特定的表面肌电信号分析方面中的比较类型分析和频率疲劳分析问题。     

EMG信号的一种合成方法研究

利用改进了的肌电信号模型，完成了单纤维动作电位（ＳＰＡＰ）和运动单位动作电位（ＭＵＡＰ）的计算机模拟．以此为基础，结合肌肉组织的生理结构和肌电信号的产生原理，首先由多路ＳＰＡＰ信号经过符合生理特性的变换处理后，合成一路ＭＵＡＰ信号，然后考虑人体组织对肌电信号的衰减作用，对具有不同发放率的ＭＵＡＰ序列进行ＥＭＧ信号的合成．这种人工合成的ＥＭＧ信号有助于从理论上研究肌电信号的发放率和传导速度等特性，并将为肌电信号的分解给出一个合理标准．     

草原公路行车驾驶员肩部表面肌电信号分析

内蒙古草原具有线形特殊,景观单调等特点,长时间在草原公路行车时极易引起肌肉疲劳。通过检测驾驶员肩部斜方肌的表面肌电信号,使用MPF指标并结合主观问卷调查评估在草原公路驾驶过程中的驾驶员肩部肌肉疲劳。结果表明6名驾驶员的MPF随着驾驶时间延长呈现波动下降趋势,但仅有17%的驾驶员主观感觉到肩部疲劳。实验结束后驾驶员肩部肌肉疲劳累积加重。     

基于互Wigner-Ville分布的表面肌电信号瞬时频率估计

当一块肌肉完成持续的收缩时,所记录的表面肌电信号的分析是一个用于评价局部疲劳进行性的有用的工具.在肌肉静态收缩期间,表面肌电信号功率谱的平均频率和中值频率常被用作肌肉疲劳的指示器.为了评价周期性动态收缩期间的局部肌肉疲劳,针对肌肉动态收缩时表面肌电信号的特点,提出了基于互Wigner-Ville分布的瞬时频率检测方法.通过一个类似于表面肌电信号统计性质的模拟的随机过程,评价了这一算法的估计误差.理论和实验证明,瞬时频率可以在较低的信噪比下很好地适合跟踪由于肌肉疲劳引起的频谱变化.     

利用选择性肌电信号控制踝关节神经运动康复装置

研究了利用表面肌电信号来实时控制踝关节康复装置的运动.采集人体踝关节在一个自由度上做屈伸运动时的胫骨前肌和腓肠肌的表面肌电（sEMG）信号,对sEMG信号进行处理和特征提取.并以sEMG信号为控制系统的主要信息源,研究了基于表面肌电信号的踝关节运动装置控制原理和实现方法.通过模拟试验,验证了sEMG信号的统计特性及控制机构的可行性.     

草原公路交通标志信息量对驾驶员脑电信号的影响分析

为了探究草原公路交通标志信息量对驾驶员脑电特性的影响,确定最佳信息量水平。本文依据草原公路交通标志现状,利用雷诺六自由度实车模拟驾驶系统模拟典型的草原公路,设计了5个信息量水平（Z1、Z2、Z3、Z4、Z5）的交通标志,其中Z1是草原公路交通标志的主要存在形式。利用MP150多通道生理仪采集驾驶员行驶过程中的脑电信号,探索模拟驾驶环境下驾驶员的脑电信号特征。结果表明:交通标志信息量对驾驶员脑电信号有显著影响,在Z1水平下驾驶员的β波、(α+θ)/β指标表现较差,不利于安全行车;在Z3水平下驾驶员的β波、(α+θ)/β指标表现最佳,最利于安全驾驶;通过对比经验组与非经验组驾驶员,发现经验组驾驶员更放松,经验组驾驶员处理信息的能力要强于非经验组,获取的更多的是有效信息。     

基于颈腰部肌电及脑电信号的疲劳驾驶检测

为了有效判别驾驶员的疲劳状态,结合生物力学分析提取了驾驶过程中的颈腰部肌电信号EMG和头部脑电信号EEG,并分析其特征参数在驾驶过程中的变化规律.结果表明:颈肌样本熵、颈肌复杂度、腰肌样本熵、腰肌复杂度、脑电样本熵、脑电复杂度这6个生理信号的特征参数值都随着驾驶时间的延长而逐渐降低,通过主成分分析可实现特征参数间的合理组合.基于多元回归理论,建立了能够有效预测疲劳驾驶的数学模型.状态验证结果表明,该模型对疲劳状态判别的正确率可达95%以上.     

基于经验模态分解建模法的肌肉疲劳检测

针对表面肌电信号的非平稳特性,采用自回归(auto regression,AR)模型对表面肌电信号进行分析,对短时间内的表面肌电信号的肌肉疲劳迅速做出判定。首先对表面肌电信号进行经验模态分解,得到本征模态函数和趋势项,然后对趋势项进行零化处理,再对本征模态函数分量进行重构处理,重构后的信号可视为均值为零的平稳信号,最后将去势化的信号建立自回归模型,采用基于该模型的第一个时变参数(first time-varying parameter of auto regression modle,ARC1)作为检测肌肉疲劳灵敏度的快速指标。用疲劳前后的相关特征值的灵敏度波动比(sensitivity to variability ratio,SVR)来表征肌肉疲劳的灵敏度,较平均功率频率对疲劳反应灵敏度要高。该方法通过表面肌电信号对肌肉疲劳检测时,具有时间短、灵敏度高以及将表面肌电信号细微特征信息放大、便于识别等优点。     

基于经验模态分解建模法检测肌肉疲劳研究

本文针对表面肌电信号的非平稳特性,采用自回归模型（auto regression,AR）对表面肌电信号进行分析,对短时间内的表面肌电信号的肌肉疲劳迅速做出判定。首先对表面肌电信号进行经验模态分解,得到本征模态函数和趋势项,然后对趋势项进行零化处理,再对本征模态函数分量进行重构处理,重构后的信号可视为均值为零的平稳信号,最后将去势化的信号进行建立自回归模型,采用基于该模型的第一个时变参数（first time-varying parameter of auto regression modle,ARC1）作为检测肌肉疲劳灵敏度的快速指标。用疲劳前后的相关特征值的灵敏度波动比（sensitivity to variability ratio,SVR）来表征肌肉疲劳的灵敏度,较平均功率频率对疲劳反应灵敏度要高。该方法通过表面肌电信号对肌肉疲劳检测时,具有时间短、灵敏度高和将表面肌电信号细微特征信息放大、便于识别的效果等优点。     

基于人因工程的生产线改善研究

以某汽车配件公司生产线改善为例,运用人因工程原理,从人机匹配、人机关系、人机功能分配、人机环境4个方面出发,讨论了对生产线中由人—机—环境组成的人机系统进行的改善。     

基于驾驶模拟器的HMI可用性测试实验环境研究

针对现有汽车驾驶模拟器的功能局限,探讨了对于测试汽车人机界面（HMI）,如何搭建一个可用性测试实验环境,探究出汽车HMI在驾驶模拟器上的可用性测试方法.针对汽车的智能化和网联化功能,设计并搭建出基于智能驾驶座舱的台架,实现了通用智能汽车驾驶仿真,使汽车HMI设计测试过程明细化,继而验证设计的可行性和有效性.以先进驾驶辅助系统中的LDW（车道偏离预警）功能为例,分析了LDW的应用场景,最后将HMI设计应用到驾驶模拟器上进行可用性测试,以期对未来HMI测试方法产生一定的启发.      

动车组司机室人机几何适配性设计规范应用研究

从人机工程学角度出发,针对驾驶座椅选择、驾驶空间设计与驾驶视野校核等方面的几何适配性问题展开讨论,明确了CRH系列动车组司机室人机几何适配性设计所遵循的标准.得到的结论可用于CRH动车组司机室几何适配性设计中,为贯彻UIC 651的相关规范提供方法保障.     

基于CPAC与单目摄像的六自由度机械臂控制模式研究

为解决一般六自由度工业度机械臂的控制器存在的兼容性低、人机界面单一且编程语言差异大的不足,提出一种基于CPAC(Computerized Programmable Automation Controller计算机可编程自动化控制器)控制机械臂的方式,以六自由度机械臂为实验平台,利用CPAC控制器的人机界面中三点法建立与摄像机一致的世界坐标系,通过Harris角点匹配与PnP法获取目标的位姿信息,利用CPAC编程语言OtoStudio的函数库解算各个关节轴转动的角度,并利用“最短行程”加权获得关节轴的最优角度,最终驱动机械臂末端执行器可靠动作并到达目标点,完成预设动作。通过实验可以看出,与一般的控制器相比较,CPAC具有可靠的I/O控制、编程环境标准、人机界面丰富友好的特点,并验证了这种控制模式的可行性,实现了对六自由度机械臂的联合控制,为六自由度机械臂的实时控制模式提供了新的思路。     

汽车加速工况的仿真实验

汽车加速工况仿真实验系统由发动机－测功机实验台架、模拟驾驶实验台和计算机数据采集及控制系统组成。模拟实验时,系统交地采集到的发动机,测功机的转速、扭矩信号变化,以及模拟驾驶实验台上踏板、变速杆等模拟车辆运行的状态参数的变化输入计算机进行处理,并由计算机实时地计算出模拟车辆的各个运行状态参数,发出控制信号,通过接口电路输出到测功机,控制测功机加载扭矩的变化,从而实现对发动机的负荷控制,能够在发动机台     

基于LabVIEW RT的汽车离合器从动盘检测系统

基于LabVIEW RT,应用交流伺服控制系统设计了高精度离合器从动盘检测系统.采用永磁同步交流伺服电机构成检测系统的位移驱动和力矩驱动,采用工控机和NI公司7830R数据采集控制卡构成实时数据采集和位移、力矩实时控制器;应用复合PID控制算法,基于LabVIEW RT开发了测试系统用户界面程序和数据采集控制程序.实验研究表明,系统获得了较好的稳态精度和动态特性,检测系统运行稳定可靠.     

小型造纸厂节能电控系统改造设计

为满足企业节能降耗的需求,帮助企业降低生产成本提高市场竞争力,同时也积极响应国务院及国家五部委关于节约能源的倡议,我们利用变频技术对电机进行节能控制,通过可编程控制器控制变频器以及对现场如温度、压力等参数的监测,结合人机交互界面(HMI)实现对整个节能控制系统的操作及监控。通过对某小型造纸厂节能电控系统改造设计及现场实际运行监测,效果良好。     

运动生物力学人体运动技术动作三维计算机立体显示

运动生物力学运动技术动作三维计算机立体显示是以运动生物力学影像解析为基础，能将复杂的人机对话有机地集成在一个系统中，并快速以三维动画的形式进行反馈，直接将影像解析结果展现给运动员和教练员，直接为体育运动实际服务。构造合适的运动技术动作人体模型和选择适当的三维计算机编程技术，是实观运动生物力学运动技术动作三维计算机立体显示的关键。