Трехмерный посадочный манекен Советский патент 1984 года по МПК G01M17/00 

Изобретение относится к измерени ям, в частности к устройствам для оценки эргономических качеств рабочего места водителя транспортного средства. Известен трехмерный посадочный манекен, содержащий соединенные та зобедренным шарниром панели торса и седалища, шарниром установленные на панели седалища измерительный шток и элементы, моделирующие голени и с упни, а также соединенные с элементами манекена грузы и измерительные приспособления со шкалами 13. Недостатком известного манекена является отсутствие в его конструкции элементов, модулирующих бедра. Это органичивает подвижность элемен хов, моделирующих нижние конечности и не обеспечивает воспроизведение на манекене естественных перемещений ног человека-оператора при выпо нении им рабочих операций, в частно ти отведения-Приведения бедер. Кром того, из-за жесткой связи между эле ментами, моделирующими голени и седалище, возникает перекос всего манекена, установленного на сиденье в дителя, а в случае разновысокого расположения ступней, характерного при наличии в кабине колесной ниши или при размещении одной ноги на пе дали управления, а другой на полу, что искажает результаты измерений. Наиболее близким к изобретению я ляется трехмерный посадочный манеке содержащий соединенные тазобедренным шарниром панели торса и седали ща, шарнирно установленные на панел седалища измерительный шток и элеме ты, моделирующие бедра, голени и ступни, а также грузы и измерительные приспособления со шкалами 21. Недостатком указанного манекена является то, что он обеспечивает пе ремещение элементов, моделирующие нижние конечности, только в вертикальной плоскости (сгибание-разгиба ние I и зти элементы имеют жесткую связь между собой, чем ограничена область измерений. Целью изобретения является расши рение диапазона измерений путем обе печения независимых друг от друга и от седалищцой панели перемещений в вертикальной и горизонтальной пло костях элементов, моделирующих нижние конечности, и измерения углов их отведения-приведения. Указанная цель достигается тем, что трехмерный посадочный манекен, содержащий соединенные тазобедренным шарниром панели торса и седали ща, шарнирно установленные на панел седалища измерительный шток и элеме ты, моделирующие бедра, голени и ступни, а также грузы и измерительные приспособления со шкалами, снабжен установленными на седалищной панели соосно тазобедренному шарниру полуосями с подвижно смонтированными на них карданными шарнирами, вилки которых жестко связаны с задними пластинами моделирующих бедра элементов, а передние пластины последних шарнирно соединены с элементами, моделирующими голени и ступни. На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый манекен, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 2. Трехмерный посадочный манекен содержит элемент, моделирующий торс человека, состоящий из основания 1 торса и жестко прикрепленной к нему панели 2 спины, и элемент, моделирующий седалище, состоящий из основания 3 седалища с угловым сектором В и седалищной пЛели 4. Торс и седалище соединены- тазобедренным шарниром 5, соответствующим расположению оси тазобедренных суставов Человека. На оси шарнира 5 смонтирован измерительный шток 5. На основании 1 торса закреплены кронштейны 7 для монтажа торсовых грузов 8, воспроизводящих массу торса человека и обеспечивающих соответствующее положение его центра тяжести. На основании 3 седалища закреплены бедренные грузы 9. На торцах оси тазобедренного шарнира 5 смонтированы с возможностью вращения полуоси 10, свободными концами установленные в опорах 11, которые закреплены на боковых стенках седалищной панели 4. На полуосях 10 закрепле- ны тазобедренные грузы 12 с.нанесенными на них угловыми шкалами Г , (фиг. 31, а также установлены с возможностью фиксированного продольного перемещения крестовины 13 карданных шарниров. На крестовинах 13, положение которых на полуосях 10 фиксируется стопорами 14, закреплены секторы 15 со шкалами Д. Вилки 16 карданных шарниров жестко связаны с задними частями 17 раздвижных пластин, моделирующих бедра. Передние части 18 пластин бедер посредством коленных шарниров 19 соединены с телескопический элементами 20, моделирующими голени. Нижние концы голенных элементов 20 голеностопными шарнирами 21 связаны с элеменТсцми 22, моделирующими ступни. На наружных частях голенных элементов смонтированы голеНные грузы 23. Коленные и голеностопные шарниры снабжены угловыми шкалами соответственно Е и Ж.

Манекен полностью соответствует требованиям к трехмерным посадочным манекенамг предъявляемым ГОСТ 2030474, стандартом SAEI 826 и Правилами 21 ЕЭК ООН.

Измерение биохимических параметров оператора при помощи манекена производится следующим образом.

Раздвижные части 17 и 8 пластин бедер и голенных элементов 20, а также крестовины 13 тазобедренных шарниров устанавливаются по соответствующим клалам на отметках выбранного уровня репрезентативности и фиксируются. Производится размещение манекена на сиденье оператора согласно ГОСТ 22734-77 (ГОСТ 21015-75. При зтом элементы 22, моделирующие ступни ног, устанавливаются в положение, соответствующее выполнению определенной трудовой операции, например, троганию автомобиля с места ( левая нога - на педали сцепления, правая на педали подачи топлива I.

Регистрируются величины углов в суставных сочленениях манекена по соответствующим шкалам, в частности: отклонение туловища от вертикали по угловому сектору В, угол между туловищем и бедром - по шкале Г, между бедром и голенью - по шкале Е, между голенью и стопой - по шкале Ж и угол отведения-приведения бедра/по шкале Д.

Изобретение относится к устройствам, применяемым в научно-исследовательских и испытательских работах.

Предлагаемый манекен обладает по сравнению с прототипом рядом преимуществ , расширяющих возможности для исследований и заключающихся в возможности измерения углов отведенияприведения бедра, ре1;улирования расстояния между центрами таз.обе)аренных шарниров в соответствии с уровнем репрезентативности, в одновременном

измерении углов для левой и правой ног при разновысоком их размещении, а также в независимости положения остова манекена от положения его ног. Это достигается карданным соединением элементов, моделирующих бедра, с осью тазобедренного шарнира и исключением жесткой связи между названными элементами и седалищной панелью.

0 Предлагаемый манекен по сравнению с прототипом обеспечивает более естественную кинематику элементов, моделирующих нижние конечности. Он обеспечивает перемещение ног как

5 в вертикальной плоскости (сгибаниеразгибание J, так и в горизонтальной (отведение-приведение К Это повыша-. ет объективность и достоверность оценки эргономических качеств рабочего места водителя и расширяет комп0лекс измеряемых биомеханических параметров - дополнительно обеспечивает измерение углов отведения-приведения бедер, что необходимо для оценки удобства размещения ножных орга5нов управления.

Достигнутая в предлагаемом манекене независимость перемещения элементов, моделирующих нижние конечности, друг от, друга и от седалищной

0 панели исключает перекос его остова при разновысоком размещении ступней ног, что важно при установке на манекене других измерительных устройств и приспособлений, например,

5 для определения параметров обзорности.

Кроме того, использование изобретения за счет обеспечения одновременного измерения биомеханики обеих ниж0 них конечностей сокращает трудоемкость и время проведения испытаний образцов техники на всех стадиях разработки (макетирования, доводочных работ и приемочных испытаний).

ТРЕХМЕРНЫЙ ПОСАДОЧНЫЙ МАНЕКЕН, содержащий соединенные тазобедренным шарниром панели торса и седалища, шарнирно установленные на панели седалища измерительный шток и элементы, моделирующие бедра, голени и ступни, а также грузы и измерительные приспособления со шкалами, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений путем обеспечения независимых друг от друга и от седалищной панели перемещений в вертикальной и горизонтальной плоскостях элементов, моделирующих нижние конечности, и измерения углов их отведения-приведения, он снабжен установленными на панели седалища соосно тазобедренному шарниру полуосями с подвижно смонтированными на них карданными шарнирами, вилки которых жестко связаны с задними пластинами моделирующих бедра элементов, а передние пластины последних шарнирно соединены с элемен- § тами, модулирующими голени и ступни. СО со to со со

j .TIT77

.,r, .,,,,.,}....

}

/

15

Фиг Л