CN112414726A - 用于自动紧急制动试验的人体模型 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于自动紧急制动试验的人体模型，包括控制组件和模型本体，人体模型内置第一驱动电机，人体模型的手臂部件和腿部件分别配置被驱动部；第一驱动电机与控制组件连接，接收控制组件发出的控制信号以驱动各被驱动部动作，带动手臂部件按照手臂部件的摆动频率进行摆动，带动腿部件按照腿部件的摆动频率摆动；底座内置第二驱动电机以及滚轮，第二驱动电机与控制组件连接，接收控制组件发出的控制信号以驱动滚轮按照滚轮的转动速度转动，带动人体模型移动。本发明的人体模型能够更真实的模拟行人的行走状态，对AEB系统的控制效果进行试验能够得到更加符合实际情况的试验结果，从而对AEB系统的开发和优化提供技术支持。
Description
技术领域
本发明涉及智能辅助驾驶技术领域，具体地，涉及一种用于自动紧急制动试验的人体模型。
背景技术
AEB(Autonomous Emergency Braking)是一种自动紧急制动技术，当前方有行人时，为了避免驾驶员因注意力不集中没能及时采取转向或制动导致严重碰撞，AEB系统能自动制动避免或者减轻碰撞。针对这种智能辅助驾驶技术，需要满足汽车行业对自动紧急制动技术的标准，因此需要进行多次试验对其效果进行验证，在试验过程中需要使用人体模型。
因此，需要一种能够模拟行人行动状态的人体模型。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种用于自动紧急制动试验的人体模型，能够真实模拟行人的行动状态，从而能够提高AEB系统试验的效果。
为此，本发明一些实施例中提供一种用于自动紧急制动试验的人体模型，包括控制组件和模型本体，所述模型本体包括底座和通过支撑杆设置于所述底座上的人体模型；其中：
所述控制组件发出的控制信号中包括手臂部件的摆动频率、腿部件的摆动频率和滚轮的转动速度；
所述人体模型内置第一驱动电机，所述人体模型的手臂部件和腿部件分别配置被驱动部；所述第一驱动电机与所述控制组件连接，接收所述控制组件发出的控制信号以驱动各被驱动部动作，带动所述手臂部件按照手臂部件的摆动频率进行摆动，带动所述腿部件按照腿部件的摆动频率摆动；
所述底座内置第二驱动电机以及滚轮，所述第二驱动电机与所述控制组件连接，接收所述控制组件发出的控制信号以驱动滚轮按照滚轮的转动速度转动，带动所述人体模型移动。
可选地，上述的用于自动紧急制动试验的人体模型，所述被驱动部为曲柄摇杆机构或曲柄导杆机构；所述第一驱动电机的输出端与所述被驱动部的主动轴连接，所述被驱动部的从动摇杆与手臂部件转轴或者腿部件转轴连接。
可选地，上述的用于自动紧急制动试验的人体模型，所述底座包括悬架机构，所述滚轮包括多个，多个所述滚轮分布于所述悬架机构不同位置处。
可选地，上述的用于自动紧急制动试验的人体模型，所述第二驱动机构与所述悬架机构的转动轴同轴设置，所述第二驱动机构的驱动输出端与所述滚轮中的主动轮传动连接。
可选地，上述的用于自动紧急制动试验的人体模型，所述底座内部设置有高度传感器，所述高度传感器检测所述滚轮与底座边框的相对位置关系；
所述悬架机构上设置有电控开关，所述电控开关连接于所述第二驱动电机与所述控制组件之间；所述电控开关的被控端与所述高度传感器连接，所述高度传感器检测到的相对位置关系表示所述滚轮进入到所述底座边框内部时，所述电控开关断开。
可选地，上述的用于自动紧急制动试验的人体模型，所述模型本体中还设置有触动开关，所述触动开关连接于所述第一驱动电机与所述被驱动部之间；所述触动开关设置于所述支撑杆与所述底座之间，所述支撑杆位于所述底座上时，所述触动开关在所述支撑杆的重力作用下导通，所述支撑杆脱离所述底座时，所述触动开关断开。
可选地，上述的用于自动紧急制动试验的人体模型，所述底座的安装面上成型有滑槽，所述支撑杆的安装端成型有滑板，所述滑板设置于所述滑槽内；所述触动开关设置于所述滑槽底部；
所述滑槽的滑动方向与试验车辆的行驶方向相同。
可选地，上述的用于自动紧急制动试验的人体模型，所述控制组件包括无线通信模块，所述无线通信模块接收试验车辆行驶速度和车辆位置；
所述模型本体上还设置有定位传感器，所述定位传感器获取所述模型本体的本体位置并将所述本体位置发送至所述控制组件；
所述控制组件根据所述车辆行驶速度、所述车辆位置和所述本体位置确定手臂部件的摆动频率、腿部件的摆动频率和滚轮的转动速度。
可选地，上述的用于自动紧急制动试验的人体模型，所述控制组件通过如下方式得到手臂部件的摆动频率、腿部件的摆动频率和滚轮的转动速度；
所述控制组件内预置有参数获取模型，所述参数获取模型通过如下方式得到：以采集到的行人位置、试验车辆位置和试验车辆速度作为输入样本，以行人手臂摆动频率、行人腿部摆动频率和行人行走速度作为输出样本对机器学习模型进行训练，以完成训练的机器学习模型作为所述参数获取模型；
所述控制组件接收到的车辆行驶速度、车辆位置和本体位置作为所述参数获取模型的输入参量，根据所述参数获取模型的输出得到手臂部件的摆动频率、腿部件的摆动频率和滚轮的转动速度。
可选地，上述的用于自动紧急制动试验的人体模型，所述模型本体外设置有弹性层，所述弹性层覆盖于所述模型本体的躯干部分、手臂部件和腿部件外部。
本发明提供的以上技术方案，与现有技术相比，至少具有如下有益效果：通过第一驱动电机驱动模型本体的手臂部件和腿部件摆动，同时通过第二驱动电机驱动底座移动，从而能够驱动人体模型的手臂和腿部同时摆动，更真实的模拟行人的行走状态。在此基础上，对AEB系统的控制效果进行试验能够得到更加符合实际情况的试验结果，从而对AEB系统的开发和优化提供技术支持。
附图说明
图1为本发明一个实施例所述用于自动紧急制动试验的人体模型的结构框图；
图2为本发明一个实施例所述的用于自动紧急制动试验的人体模型的结构示意图；
图3为本发明一个实施例所述的用于自动紧急制动试验的人体模型中模型本体部分中躯干结构的结构示意图；
图4为本发明一个实施例所述支撑杆与底座之间滑动连接方式的结构示意图；
图5为本发明一个实施例所述底座的结构示意图；
图6为本发明一个实施例所述获取人体模型运动控制参数的信号流示意图。
具体实施方式
下面将结合附图进一步说明本发明实施例。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必需具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
本发明一些实施例提供一种用于自动紧急制动试验的人体模型，如图1和图2所示，包括控制组件100和模型本体200，所述模型本体200包括手臂部件203、腿部件204、底座205、支撑杆206和躯干部分207，其中手臂部件203、腿部件204和躯干部分207构成人体模型，人体模型通过支撑杆206设置于所述底座205上；其中：所述控制组件100发出的控制信号中包括手臂部件的摆动频率、腿部件的摆动频率和滚轮的转动速度。所述人体模型内置第一驱动电机201，所述人体模型的手臂部件203和腿部件204分别配置被驱动部；所述第一驱动电机201与所述控制组件100连接，接收所述控制组件100发出的控制信号以驱动各被驱动部动作，带动所述手臂部件203按照手臂部件的摆动频率进行摆动，带动所述腿部件204按照腿部件的摆动频率摆动。所述底座205内置第二驱动电机202以及滚轮，所述第二驱动电机202与所述控制组件100连接，接收所述控制组件100发出的控制信号以驱动滚轮按照滚轮的转动速度转动，带动所述人体模型移动。
本实施例以上方案，通过第一驱动电机201驱动模型本体的手臂部件203和腿部件204摆动，同时通过第二驱动电机202驱动底座205移动，从而能够驱动人体模型的手臂和腿部同时摆动，更真实的模拟行人的行走状态。在此基础上，对AEB系统的控制效果进行试验能够得到更加符合实际情况的试验结果，从而对AEB系统的开发和优化提供技术支持。
进一步地，如图3所示，所述被驱动部可以通过曲柄摇杆机构或曲柄导杆机构实现。所述第一驱动电机201的输出端与所述被驱动部的主动轴连接，所述被驱动部的从动摇杆与手臂部件转轴301或者腿部件转轴305连接。如图所示，所述第一驱动电机201为一个步进电机，步进电机通过四个曲柄摇杆机构带动手臂和腿摆动，其中曲柄摇杆机构可以用曲柄导杆机构替代，步进电机带动主动轴305转动，主动轴305为曲柄，曲柄带动连杆304，连杆304带动从动摇杆302，从动摇杆302带动手臂部件的转轴301和腿部件的转轴303，最终带动手臂和腿摆动。曲柄的结构可以为曲轴或者偏心轮；曲柄摇杆机构有急回特性，当一支手臂摆到最前端时，另一支手臂可能尚未摆到最后端，或者已经开始从最后端返回。优选地，上述结构中，曲柄的结构采用的是偏心轮结构，当曲柄杆长2cm，连杆杆长22cm，摇杆杆长5cm，机架长25cm，摇杆的摆动范围约为50度，摇杆的往返的时间比约为0.95，接近1，所以假人手臂和腿的摆动规律与真人相似。为了减小支撑杆206对车辆识别的影响，优选所述支撑杆206为透明材料制备得到。本方案中，由一个步进电机经过曲柄摇杆机构或者曲柄导杆机构驱动双臂和双腿，节省成本。进一步地，所述模型本体外设置有弹性层，所述弹性层覆盖于所述模型本体的躯干部分、手臂部件和腿部件外部。可以采用海绵包裹在模型本体的外部，或者穿上模拟衣服，既可以保护其零部件又能够提高人体模型与真人的相似度。
进一步地，如图4所示，所述底座205的安装面上成型有滑槽401，所述支撑杆206的安装端成型有滑板402，所述滑板402设置于所述滑槽401内；所述滑槽的滑动方向与试验车辆的行驶方向相同。透明的支撑杆206与底座205之间采用滑板与滑槽滑动配合的方式连接，试验车辆碰撞到人体模型后，模型本体会弹出运动底座，避免试验车辆碾压模型，从而可以提高人体模型的重复利用率。
优选地，如图5所示，所述底座205包括悬架机构，所述滚轮包括多个，多个所述滚轮分布于所述悬架机构不同位置处。为避免在车辆未能及时刹停时，车轮直接碾压底座205，破坏底座205内部的滚轮和传动部件，为滚轮配备悬架结构，该悬架结构类似汽车的拖曳臂悬架，当只承受人体模型的重量时其内部的弹簧501较长，滚轮的一部分在底座框架503外面，当试验车辆压住底座205时，弹簧501被压缩，滚轮进入底座框架503的内部，底座框架503直接接触地面，避免了传动部件直接承受试验车辆重量的情况发生。如图所示，所述第二驱动电机202可以与所述悬架机构的转动轴同轴设置，所述第二驱动电机202的驱动输出端与所述滚轮中的主动轮504传动连接。第二驱动电机202可选择步进电机实现，步进电机的输出端通过皮带502与主动轮504的主轴传动连接，主动轮504在步进电机的带动下转动，从动轮505即可配合运动。
进一步地，以上方案中的所述底座205内部设置有高度传感器，所述高度传感器检测所述滚轮与底座边框503的相对位置关系；所述悬架机构上设置有电控开关，所述电控开关连接于所述第二驱动电机202与所述控制组件100之间；所述电控开关的被控端与所述高度传感器连接，所述高度传感器检测到的相对位置关系表示所述滚轮进入到所述底座边框内部时，所述电控开关断开。本方案中，可以在悬架结构的转轴处安装一个转动开关作为所述电控开关，当滚轮露在底座边框外面时，该开关处于导通状态，控制组件可以控制第二驱动电机动作，而当滚轮进入底座框架内部时，该开关处于断开状态，避免第二驱动电机继续运转，磨损滚轮。底座内的第二驱动电机要与悬架转轴同轴安装，能够避免滚轮跳动时，主从动带轮的中心距变动。
优选地，在所述模型本体中还设置有触动开关，所述触动开关连接于所述第一驱动电机201与所述被驱动部之间；所述触动开关设置于所述支撑杆206与所述底座205之间，所述支撑杆206位于所述底座205上时，所述触动开关在所述支撑杆206的重力作用下导通，所述支撑杆206脱离所述底座205时，所述触动开关断开。其中，所述触动开关可设置于所述滑槽底部。本方案中，在模型本体的第一驱动电机的驱动电路中串联一个触动开关，触动开关安装在支撑杆的底部，当支撑杆在滑槽内时，触动开关被按下，第一驱动电机可以被启动，当支撑杆被弹出后，触动开关断开，第一驱动电机停止运转，避免假模型本体倒地后依然摆动手臂部件和腿部件，使得第一驱动电机过载或卡死。
以上方案中，所述控制组件100包括无线通信模块，所述无线通信模块接收试验车辆行驶速度和车辆位置；其中试验车辆行驶速度和车辆位置可通过设置在试验车辆上的车辆速度传感器601和车辆位置传感器602获取，也可以直接通过试验车辆的整车控制器发送给无线通信模块。所述模型本体上还设置有定位传感器，所述定位传感器获取所述模型本体的本体位置并将所述本体位置发送至所述控制组件100；所述控制组件100根据所述车辆行驶速度、所述车辆位置和所述本体位置确定手臂部件的摆动频率、腿部件的摆动频率和滚轮的转动速度。优选地，所述控制组件100内预置有参数获取模型，所述参数获取模型通过如下方式得到：以采集到的行人位置、试验车辆位置和试验车辆速度作为输入样本，以行人手臂摆动频率、行人腿部摆动频率和行人行走速度作为输出样本对机器学习模型进行训练，以完成训练的机器学习模型作为所述参数获取模型；所述控制组件100接收到的车辆行驶速度、车辆位置和本体位置作为所述参数获取模型的输入参量，根据所述参数获取模型的输出得到手臂部件的摆动频率、腿部件的摆动频率和滚轮的转动速度。
可以预先通过试验的方式采集行人在面对车辆靠时的真实反应，通过为行人配置速度传感器、摆臂幅度和频率检测传感器等，检测行人在看到车辆靠近时，在不同车辆位置和不同车辆行驶速度的情况下的行走速度，进而，将上述数据作为输入样本输入到机器学习模型中进行学习。之后，控制组件利用训练完成的模型对人体模型进行控制，使人体模型能够在针对不同车辆位置和行驶速度的情况下，更真实的模拟行人的行走速度。
进一步地，目前AEB行人测试的法规中规定，行人至少要以3km/h、5km/h和6.5km/h的速度运动，因此控制组件在控制人体模型移动时，至少也要包括上述三种运动速度下所对应的手臂部件的摆方式和腿部件的摆动方式以及底座的移动速度。
进一步地，以上的控制组件中可以采用两个单片机实现，一个单片机控制手臂部件和腿部件摆动，另一个单片机控制底座的运动。将两个单片机的I/O口对应地与第一驱动电机和第二驱动电机相连接，单片机通过于切换输出给电机驱动器的PWM波的频率和占空比，从而切换第一驱动电机转速，改变人体模型手臂部件和腿部件的摆动速度。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种用于自动紧急制动试验的人体模型，其特征在于，包括控制组件和模型本体，所述模型本体包括底座和通过支撑杆设置于所述底座上的人体模型；其中：
所述控制组件发出的控制信号中包括手臂部件的摆动频率、腿部件的摆动频率和滚轮的转动速度；
所述人体模型内置第一驱动电机，所述人体模型的手臂部件和腿部件分别配置被驱动部；所述第一驱动电机与所述控制组件连接，接收所述控制组件发出的控制信号以驱动各被驱动部动作，带动所述手臂部件按照手臂部件的摆动频率进行摆动，带动所述腿部件按照腿部件的摆动频率摆动；
所述底座内置第二驱动电机以及滚轮，所述第二驱动电机与所述控制组件连接，接收所述控制组件发出的控制信号以驱动滚轮按照滚轮的转动速度转动，带动所述人体模型移动。
2.根据权利要求1所述的用于自动紧急制动试验的人体模型，其特征在于：
所述被驱动部为曲柄摇杆机构或曲柄导杆机构；所述第一驱动电机的输出端与所述被驱动部的主动轴连接，所述被驱动部的从动摇杆与手臂部件转轴或者腿部件转轴连接。
3.根据权利要求1所述的用于自动紧急制动试验的人体模型，其特征在于：
所述底座包括悬架机构，所述滚轮包括多个，多个所述滚轮分布于所述悬架机构不同位置处。
4.根据权利要求3所述的用于自动紧急制动试验的人体模型，其特征在于：
所述第二驱动机构与所述悬架机构的转动轴同轴设置，所述第二驱动机构的驱动输出端与所述滚轮中的主动轮传动连接。
5.根据权利要求4所述的用于自动紧急制动试验的人体模型，其特征在于：
所述底座内部设置有高度传感器，所述高度传感器检测所述滚轮与底座边框的相对位置关系；
所述悬架机构上设置有电控开关，所述电控开关连接于所述第二驱动电机与所述控制组件之间；所述电控开关的被控端与所述高度传感器连接，所述高度传感器检测到的相对位置关系表示所述滚轮进入到所述底座边框内部时，所述电控开关断开。
6.根据权利要求1-5任一项所述的用于自动紧急制动试验的人体模型，其特征在于：
所述模型本体中还设置有触动开关，所述触动开关连接于所述第一驱动电机与所述被驱动部之间；所述触动开关设置于所述支撑杆与所述底座之间，所述支撑杆位于所述底座上时，所述触动开关在所述支撑杆的重力作用下导通，所述支撑杆脱离所述底座时，所述触动开关断开。
7.根据权利要求6所述的用于自动紧急制动试验的人体模型，其特征在于：
所述底座的安装面上成型有滑槽，所述支撑杆的安装端成型有滑板，所述滑板设置于所述滑槽内；所述触动开关设置于所述滑槽底部；
所述滑槽的滑动方向与试验车辆的行驶方向相同。
8.根据权利要求7所述的用于自动紧急制动试验的人体模型，其特征在于：
所述控制组件包括无线通信模块，所述无线通信模块接收试验车辆行驶速度和车辆位置；
所述模型本体上还设置有定位传感器，所述定位传感器获取所述模型本体的本体位置并将所述本体位置发送至所述控制组件；
所述控制组件根据所述车辆行驶速度、所述车辆位置和所述本体位置确定手臂部件的摆动频率、腿部件的摆动频率和滚轮的转动速度。
9.根据权利要求8所述的用于自动紧急制动试验的人体模型，其特征在于，所述控制组件通过如下方式得到手臂部件的摆动频率、腿部件的摆动频率和滚轮的转动速度；
所述控制组件内预置有参数获取模型，所述参数获取模型通过如下方式得到：以采集到的行人位置、试验车辆位置和试验车辆速度作为输入样本，以行人手臂摆动频率、行人腿部摆动频率和行人行走速度作为输出样本对机器学习模型进行训练，以完成训练的机器学习模型作为所述参数获取模型；
所述控制组件接收到的车辆行驶速度、车辆位置和本体位置作为所述参数获取模型的输入参量，根据所述参数获取模型的输出得到手臂部件的摆动频率、腿部件的摆动频率和滚轮的转动速度。
10.根据权利要求1-5任一项所述的用于自动紧急制动试验的人体模型，其特征在于：
所述模型本体外设置有弹性层，所述弹性层覆盖于所述模型本体的躯干部分、手臂部件和腿部件外部。
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