CN112362361A - 一种屏幕面板人机工程学的验证设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种屏幕面板人机工程学的验证设备，包括：直线导轨，用于引导屏幕面板的移动；固定支架，布置在所述直线导轨下方，用于将直线导轨固定在汽车模型测试平台上；角度旋转台，通过滑动装置可滑动地安装在所述直线导轨上，用于转动所述屏幕面板至不同的角度；屏幕面板支架，设置在所述屏幕面板和角度旋转台之间，对屏幕提供固定支撑力；电气控制系统，用于控制屏幕面板直线移动距离，同时用于控制所述角度旋转台的旋转角度，任意角度和位置的多种模式实验。

Description

一种屏幕面板人机工程学的验证设备和方法

技术领域

本发明属于汽车领域，特别涉及对车辆副仪表台多功能触控面板人机验证设备和方法的改进呢。

背景技术

近年来，随着目前新能源和互联网造车新势力崛起，将原来电子娱乐媒体行业所擅长的优势引入了汽车内饰行业，汽车产品的未来更多是一种移动媒体和私人专属休闲空间，是每个人的第二个精神世界。而目前消费者对于新能源汽车和互联网汽车的最直观的感受莫过于,中控台附近的多功能触控屏幕面板。多功能触控屏幕面板是实现智能化,功能化机电一体结合，多功能触控屏幕面板已经引入到一些互联网汽车品牌中。但与此同时，如果这些屏幕面板设计角度及位置不当，就大大增加了人员在操纵车辆过程中的风险。

为了解决上述问题，需要建立多功能面板运动控制机构测试。

现有技术使用解决该问题方案为：设计1个多功能面板机构可独立安装在中控台上，可根据实验需求更换固定角度位置，来满足实验者对多功能面板的操作习惯，进行不同角度参数采集和研究。

参照图1展示的是独立多功能面板1和摆放角度、位置，通过替换不同位置满足角度测试和分析量化研究。在图中仅展示了4种（位置P1至位置P4）固定角度模拟实验者操作舒适性，这种模拟方式位置固定和角度不能提供任意角度多种模式实验分析。

显然上述方案虽然能够满足实验的研究和量化分析数据，但上述方案只能测试设计角度位置，随着现在汽车行业“新体验、新架构、新模式”提出,现阶段不能给实验者提供任意角度及位置测试，无法多模式实验。

发明内容

为解决上述技术问题本申请提出一种具有多功能面板运动控制的验证模型，其利用通过多功能面板对实验者操控舒适角度开展试验，得到相应的分析结论，从而将其运用到汽车标准、行业标准，对整车内饰面板位置设计提供指导和规范。

所述屏幕面板人机工程学的验证设备，包括：

直线导轨，用于引导屏幕面板的移动；

固定支架，布置在所述直线导轨下方，用于将直线导轨固定在汽车模型测试平台上；

角度旋转台，通过滑动装置可滑动地安装在所述直线导轨上，用于转动所述屏幕面板至不同的角度；

屏幕面板支架，设置在所述屏幕面板和角度旋转台之间，对屏幕提供固定支撑力；

电气控制系统，用于控制屏幕面板直线移动距离，同时用于控制所述角度旋转台的旋转角度。

在本发明优选的方案中，所述电气控制系统包括直线导轨驱动电机和用于控制所述直线导轨驱动电机的控制器。

在本发明优选的方案中，所述直线导轨驱动电机的输出轴与驱动螺杆连接，所述驱动螺杆与滑动装置的螺纹孔连接，所述滑动装置可滑动地设置在所述直线导轨的轨道上。

在本发明优选的方案中，所述电器控制系统包括被所述控制器控制的角度旋转台驱动电机。

在本发明优选的方案中，所述电气控制系提供参数输入接口，所述参数输入接口用于接受屏幕面板直线移动距离数据和转动角度数据，控制器将所述直线移动距离数据和转动角度数据转换为所述直线导轨驱动电机和角度旋转台驱动电机转动参数。

在本发明优选的方案中，所述屏幕面板支架和直线导轨由304不锈钢7075合金铝、轴承钢或同等强度的合金材料制成。

为了更好地解决上述技术问题本发明还提供一种屏幕面板人机工程学的验证方法，包括步骤： 将如权利要求1所述的屏幕面板人机工程学的验证设备固定在汽车模型测试平台上；

启动所述屏幕面板人机工程学的验证设备使其移动测试初始状态；

通过直线移动和转动所述屏幕面板，获得屏幕面板多个不同的移动距离和转动角度；

评估屏幕面板处于不同的移动距离和转动角度时人机工程学特性，记录不同移动位置和角度形成人机工程学特性形成数据集。

本发明相对现有技术具有以下几个方面的有益技术效果：

第一方面，本发明相对现有技术而言能够从多个维度对车内屏幕面板进行模拟测试，这些模拟测试包括：针对车内中控台多功能面板操作舒适性模拟；针对多功能面板线性轨迹模拟；针对多功能面板角度位置状态模拟；此多功能面板通过电驱动电控制系统模拟，同步线性移动和角度翻转、可以满足驾驶操作实验者的惯性行为习惯。

第二方面，本发明人机工程学的验证设备功能多样包括:面板初始位置检测、设备测试自复位、多重状态模拟操作。

第三方面，人机工程学的验证设备使用过程操作简单，状态角度之间调整间隔时间短，可兼容不同车型测试模拟。 可以根据驾驶人驾驶车辆习惯，控制屏幕移动旋转满足驾驶员可操作性、视野及舒适性。

第四方面，在本申请人机工程学的验证设备，可模拟初始状态到直线运动770mm和角度翻转50度范围，并且旋转和直线同步进行运动。在使用过程中可根据实验者的需求，来实现操作者人员模拟运行至任意角度停止、启动，操作者可以对现有位置进行模拟测试，得到反馈数据。

附图说明

图1为现有技术中具有多位置替换模型结构示意图。

图2为屏幕面板人机工程学的验证设备第一侧视图。

图3为屏幕面板人机工程学的验证设备第一侧视图隐去了外壳。

图4为屏幕面板人机工程学的验证设备立体视图。

图5为人机工程学验证设备电气控制系统架构图。

图6为人机工程学验证方法流程图。

图7为人机工程学验证设备验证在不同位置和角度下进行验证示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本申请做进一步详尽的说明，以帮助本领域技术人员理解本发明技术方案，需要说明的是本申请给出的实施方式仅为优选的实施方案，不能解释为对权利要求书保护范围的限定。

参照图2至图4所示的屏幕面板人机工程学的验证设备200，其包括一整体的外壳结构202，该外壳结构前段204平直，后段206平直的部分逐渐呈弧形上升延伸，并在尾段208迅速下降。需要指出的是该外壳202结构也可省略，外壳仅仅起到装饰、容纳结构件和保护的作用，不是必要技术手段。

在外壳结构202的内部底部包括直线导轨210该直线导轨210用于引导屏幕面板209移动。直线导轨210具有能够驱动所述屏幕面板209的驱动机构。直线导轨210通过固定装置固定在固定支架212上，固定支架212设置在直线导轨210下方，固定支架212上提供将其自身固定在汽车或汽车模型上的固定机构214。

所述直线导轨210包括两平行的设置在所述固定支架212上的轨道216，在所述轨道216上设置滑动装置218，该滑动装置218包括左右两侧与所述轨道216连接的滑动部229。滑动装置218可通过滑动部220在所述轨道216上滑动。滑动部220可以是沿着所述轨道216滚动的滚轮，滑动部220还可以是套设在所述轨道216上的凹槽结构，滑动部220还可以是通过气、磁等非接触悬浮技术结构，总之只要能够实现在所述轨道216上平滑移动的结构均可作为滑动部220使用。

所述滑动部220被驱动装置驱动，所述驱动装置包括安装在固定装置212上的直线导轨驱动电机222以及与电机输出轴连接的驱动轴224，在优选的方案中所述直线导轨驱动电机222包括电机主体以及减速器，所述减速器的输出轴电机的输出轴与驱动轴224连接。所述电机优选的步进电机、伺服电机等能根据控制指令控制旋转和旋转圈数的。

所述驱动轴224通过固定装置两端的固定支架226，固定所述驱动轴224，所述固定支架212内部设置轴承，所述驱动轴224通过轴承孔设置在所述轴承228内，所述轴承优选的为滚珠轴承。

所述驱动轴224能够驱动所述滑动装置218沿着滑轨移动。所述驱动轴224表面分布外螺纹，所述滑动装置218包括与所述驱动轴224连接的螺纹孔。所述螺纹孔与所述外螺纹啮合的同时，驱动轴224转动时带动滑动装置218沿着所述直线导轨移动。电气控制系统即可通过控制电机的旋转的圈数精确控制，所述滑动装置218的位置进而控制多功能控制屏幕面板209的位置。

所述滑动装置218上安装角度旋转台232，该角度旋转台232可随着滑动装置218滑动，角度旋转台232通过滑动装置218可沿着直线导轨210的导向方向上往复滑动，并且角度旋转台232能够在滑动装置218滑动的同时旋转所述屏幕面板209，从而实现在不同的位置对不同角度下的屏幕面板209进行人机工程学测试。需要指出的是，屏幕面板209直线移动的位置和转动的角度都是连续的角度，可对移动或转动范围内的任一距离和角度值的组合进行人机工程学测试。

所述角度转台232的转动部236上安装屏幕面板支架234，屏幕面板支架234大致呈S形，屏幕面板支架234的一端与屏幕连接用于支撑屏幕面板209使得其保持水平状态，设置在所述屏幕面板209和角度旋转台232之间，对屏幕面板209提供固定支撑力。为了保证强度所述屏幕面板支架234和直线导轨210由304不锈钢7075合金铝、轴承钢或同等强度的合金材料制成。所述角度转台232的内部设置有伺服电机其可根据控制指令旋转到指定的角度，所述伺服电机的输出轴与转动部连接236以带动所述转动部236转动，进而带动所述屏幕面板209转到特定的角度。

参照图5，所示的屏幕面板209人机工程学的验证设备，还包括电气控制系统。该电气控制系统用于控制屏幕面板209直线移动距离，同时用于控制所述角度旋转台232的旋转角度。所述电气控制系统包括控制器502、存储器504、屏幕面板驱动器506、转角电机驱动器508、直线导轨电机驱动器506。所述屏幕面板驱动器510、存储器504、转角电机驱动器508分别与控制器502连接受中央控制器502指令控制。所述屏幕面板209用于显示测试内容、接收测试输入数据、显示测试过程中必要的提示信息或操作引导。所述存储器504用于存储电气控制系统的控制程序。

所述电气控制系统包括被所述转角电机驱动器508控制的转角驱动电机M2，以及被所述直线导轨电机驱动器506驱动的直线导轨驱动电机M1，所述直线导轨驱动电机M1及转角电机M2根据控制器502的控制指令动作转动特定的角度或移动特定的距离，所述角度和距离可根据测试时输入的参数确定。

所述屏幕面板209包括触控面板触控面板211作为参数输入接口，该测试参数包含水直线平移动距离参数和屏幕面板209旋转角度参数，控制器502将所述直线移动距离数据和转动角度数据转换为所述直线导轨驱动电机M1和转角电机M2转动参数，所述电机转动参数通过控制器502发送给对应的驱动器，最终由驱动器驱动所述转角电机M2和直线导轨驱动电机M2进行相应的转动。

参照图6，在使用上述人机工程学的验证设备进行验证时，按照以下步骤进行：

S1屏幕面板209人机工程学的验证设备固定在汽车模型测试平台上；即通过固定架将设备整体固定在汽车测试平台上，相应地所述汽车或汽车模型上预留与所述固定架配合的设备。

S2启动所述屏幕面板209人机工程学的验证设备使其移动测试初始状态，所述电器控制系统中内置的控制程序使得所述验证设备进入初始化状态，进入初始化状态时所述屏幕面板209被移动到最左侧，同时屏幕面板209被旋转至水平位置如图3所示。

S3通过直线移动和转动所述屏幕面板209，获得屏幕面板209多个不同的移动距离和转动角度，模拟不同的使用状态；所述转角可在0-90度任意角度测试，测试者可在同一位置测试不同角度下的人机工程学特性。

如图7所示，在电气控制系统的作用下直线导轨驱动电机可将屏幕面板依次移动至A、B、C、D四处位置，在A、B、C、D处再转动屏幕面板评估不同转角的人机工程学特性。所述人机工程学特性可以包括操作舒适性、安全性、人机反馈特性等多方面的综合评价。假设每个位置记录四个转角，那么A、B、C、D四处共形成16个评估记录，显然评估的位置和角度可以继续增加并且可以选择任意角度和位置的组合，记录测试过程移动位置和角度形成人机工程学特性评价形成评价数据集。这些综合评价数据可通过屏幕录入到电气控制系统中，并存储在所述存储器中供随时调用评估。评估完成后可选择人机工程学数据最优的一组参数作为车辆设计的定型设计参数。

本申请方案相对现有技术至少具备以下几个方面的进步：1.优化了替换人工布置面板位置误差，增加了实验者电控驱动测试度，实验设备更符合未来智能化汽车参数化发展方向2.多功能控制面板设备提高了实验工作效率，更有效直观地反馈了智能汽车科技发展方向。4. 随着汽车行业智能化发展，智能驾驶舱有望成为汽车的“第二大脑”本实验设备对未来智能驾驶舱布置提供数据支持，这也将赋予未来汽车无限的想象意义远大。

本发明相对现有技术而言能够从多个维度对车内屏幕面板进行测试，这些模拟测试包括：针对车内中控台多功能面板操作舒适性模拟；针对多功能面板线性轨迹模拟；针对多功能面板角度位置状态模拟；此多功能面板通过电驱动电控制系统模拟，同步线性移动和角度翻转、可以满足驾驶操作实验者的惯性行为习惯。

本发明功能多样包括:面板初始位置检测、设备测试自动复位、多重状态模拟操作。

人机工程学的验证设备使用过程操作简单，状态角度之间调整间隔时间短，可兼容不同车型测试模拟。 可以根据驾驶人驾驶车辆习惯，控制屏幕移动旋转满足驾驶员可操作性、视野及舒适性。

在本发明可模拟初始状态到直线运动770mm和角度翻转90度范围，并且旋转和直线同步进行运动。在使用过程中可根据实验者的需求，来实现操作者人员模拟运行至任意角度停止、启动，操作者可以对现有位置进行模拟测试，得到反馈数据。

Claims (7)

1.一种屏幕面板人机工程学的验证设备，其特征在于，包括：

直线导轨，用于引导屏幕面板的移动；

固定支架，布置在所述直线导轨下方，用于将直线导轨固定在汽车模型测试平台上；

角度旋转台，通过滑动装置可滑动地安装在所述直线导轨上，用于转动所述屏幕面板至不同的角度；

屏幕面板支架，设置在所述屏幕面板和角度旋转台之间，对屏幕提供固定支撑力；

电气控制系统，用于控制屏幕面板直线移动距离，同时用于控制所述角度旋转台的旋转角度。

2.根据权利要求1所述的一种屏幕面板人机工程学的验证设备，其特征在于，所述电气控制系统包括直线导轨驱动电机和用于控制所述直线导轨驱动电机的控制器。

3.根据权利要求2所述的一种屏幕面板人机工程学的验证设备，其特征在于，所述直线导轨驱动电机的输出轴与驱动螺杆连接，所述驱动螺杆与滑动装置的螺纹孔连接，所述滑动装置可滑动地设置在所述直线导轨的轨道上。

4.根据权利要求2所述的一种屏幕面板人机工程学的验证设备，其特征在于，所述电器控制系统包括被所述控制器控制的角度旋转台驱动电机。

5.根据权利要求4所述的一种屏幕面板人机工程学的验证设备，其特征在于，所述电气控制系提供参数输入接口，所述参数输入接口用于接受屏幕面板直线移动距离数据和转动角度数据，控制器将所述直线移动距离数据和转动角度数据转换为所述直线导轨驱动电机和角度旋转台驱动电机转动参数。

6.根据权利要求1所述的一种屏幕面板人机工程学的验证设备，其特征在于，所述屏幕面板支架和直线导轨由304不锈钢7075合金铝、轴承钢或同等强度的合金材料制成。

7.一种屏幕面板人机工程学的验证方法，其特征在于，包括步骤： 将如权利要求1所述的屏幕面板人机工程学的验证设备固定在汽车模型测试平台上；

启动所述屏幕面板人机工程学的验证设备使其移动测试初始状态；

通过直线移动和转动所述屏幕面板，获得屏幕面板多个不同的移动距离和转动角度；

评估屏幕面板处于不同的移动距离和转动角度时人机工程学特性，记录不同移动位置和角度形成人机工程学特性形成数据集。

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