CN114103840A - 用于自动调节道路车辆内的驾驶舱的方法及相关道路车辆 - Google Patents

用于自动调节道路车辆内的驾驶舱的方法及相关道路车辆 Download PDF

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马蒂诺·卡万纳
马尔科·古列尔莫·里比吉尼
米哈埃拉·内亚古·基伏
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Abstract

一种用于自动调节道路车辆(1)内的驾驶舱(5)的方法，包括以下步骤：确定驾驶员(DR)的人体测量数据；处理坐在道路车辆(1)上的驾驶员(DR)的模型(M)的人体工程学位置(EP)；处理驾驶舱(5)的最佳配置；操作多个致动器系统(6、7、9‑11、13‑15)，以使驾驶舱(5)达到最佳配置(OC)；其中在最小地面可见度(VS’)、控制面板(18)的最小可见度(VS”)以及驾驶员(DR)的身体关节的至少一个第一舒适角度(A46)的方面处理模型(M)的人体工程学位置(EP)。

Description

用于自动调节道路车辆内的驾驶舱的方法及相关道路车辆
相关申请的交叉引用
本专利申请要求于2020年8月31日提交的意大利专利申请第102020000020728号的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及一种用于自动调节道路车辆内的驾驶舱的方法以及一种相关的道路车辆。
背景技术
道路车辆通常由同一个家庭和一群朋友中的不止一个驾驶员驾驶，尤其是在车辆归属于租赁公司的情况下(例如，针对在赛道上跑圈或进行竞赛而明确租用的高性能车辆，例如赛车)。在这些和其他的情况下，车辆的根据使用者而改变的所有那些参数的设置变得特别复杂。特别地，当每次与之前不同的驾驶员上车时，都必须进行多次手动或半自动调节，以使驾驶舱(即，车辆驾驶位置)对于每个驾驶员都是舒适的。这些操作通常需要大量的时间，并且在许多情况下驾驶员不能自主地轻易找到对于在赛道上进行竞赛来说舒适或正确的座椅位置。
因此，在完全手动的情形下，每个驾驶员都必须手动设置或重置车辆的受到他/她的特定偏好或他/她的个人人体测量配置影响的所有元件。
为了解决这些问题，一些已知的系统已经尝试通过检测驾驶员的身高(或者通过合适的接口输入该身高)来计算驾驶员的合理的舒适位置并自动移动驾驶员侧的座椅。
此外，根据驾驶任务(高速公路、赛道等)，同一驾驶员可能会改变合理的舒适位置，因此尽管是道路车辆的唯一使用者也仍然会被迫进行不同的调节。
然而，由于具有相同身高的两个驾驶员可能具有不同的躯干长度或腿部长度、可能具有不同的颈部长度、可能具有较小或较大的背部弯曲程度、可能具有较短或较长的臂部等导致脚底高度的测量值并不一定表明对驾驶员的人体测量特征的了解，因此这些系统是相当粗略的。因此，基于脚底高度设法估测驾驶员座椅的正确位置变得完全不可靠。
此外，每个使用者可能具有不同的身体特征，这可能影响道路车辆内的空调舒适状况和/或对声音的感知。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于自动调节道路车辆内的驾驶舱的方法以及一种相关的道路车辆，它们至少部分地没有上述缺点，同时可以简单且经济地执行和制造。
根据本发明，提供了一种用于自动调节道路车辆内的驾驶舱的方法。特别地，该方法包括以下步骤：
-确定驾驶员的人体测量数据；
-基于人体测量数据来处理坐在道路车辆上的驾驶员的模型的人体工程学位置；
-基于模型的人体工程学位置来处理驾驶舱的最佳配置，使得驾驶员在使用中基本上处于所述人体工程学位置；
-基于处理后的最佳配置来操作多个致动器系统，从而调节驾驶舱的多个可动元件并使驾驶舱达到最佳配置。
其中通过将至少一个相应的预定值与以下至少一项关联在一起来处理模型的人体工程学位置并因此处理驾驶舱的最佳配置：
-取决于道路车辆的架构的驾驶员的最小地面可见度；
-装配在道路车辆的仪表板上的控制面板的最小可见度；
-驾驶员的身体关节的至少一个第一舒适角度，其中该第一舒适角度是驾驶员在驾驶位置中的踝关节的角度。根据本发明，提供了一种用于自动调节内部的驾驶舱的相关的道路车辆。特别地，该车辆包括：
-存储单元，其被配置为存储驾驶员的人体测量数据；
-数据处理单元，其被配置为基于人体测量数据来处理或接收坐在道路车辆上的驾驶员的模型的人体工程学位置，数据处理单元还被配置为基于模型的人体工程学位置来处理或接收驾驶舱的最佳配置，使得驾驶员在使用中基本上处于所述人体工程学位置；
-多个致动器系统，它们被配置为调节驾驶舱的多个可动元件，以达到所述最佳配置。
所述车辆被配置为执行上述的方法。
附图说明
现在将参照附图描述本发明，附图示出了本发明的一些非限制性实施方式，其中：
·图1是根据本发明的由驾驶员驾驶的道路车辆的示意性侧面剖视图；
·图2示出了坐在道路车辆的座椅上的驾驶员的二维模型的第一示意侧视图；
·图3示出了直立位置中的驾驶员的可能的模型；
·图4示出了图2的座椅的可能的工作空间的组成；
·图5示意性示出了针对工作空间外部的测量值的补偿；
·图6示出了计算驾驶员的人体工程学位置的可能的示意图；
·图7示出了用于自动调节驾驶舱的方法的可能的示意图；
·图8和图9分别是车辆上的传感器装置的可能配置的后视图和立体图。
具体实施方式
在图1中，附图标记1整体表示道路车辆，其由驾驶员DR驾驶并设置有两个前轮和两个后轮(特别是驱动轮)。车辆1具有乘坐室2，其被设计为容纳驾驶员DR和可能的乘客。
道路车辆1包括存储单元3，其被配置为存储至少一个驾驶员DR(特别是多个不同的驾驶员DR)的人体测量数据。术语“人体测量数据”表示与驾驶员DR的身体相关的所有可能的测量值，例如四肢的长度和/或粗度、高度、质量分布、身体关节的位置等。
有利地，车辆1还包括处理单元4，其被配置为基于人体测量数据来处理(或者在存在执行处理的外部单元的情况下接收)坐在道路车辆1上的驾驶员DR的模型M(特别是二维模型，更确切地说是轮廓)的人体工程学位置EP。
根据图1的非限制性实施方式，处理单元4还被配置为基于模型M的人体工程学位置EP来处理(或者在存在执行处理的外部单元的情况下接收)驾驶舱5的最佳配置OC，使得驾驶员DR在使用中基本上处于人体工程学位置EP。
有利地，车辆1还包括多个致动器系统，它们被配置为调节驾驶舱5的多个可动元件，以达到最佳配置OC。特别地，可动元件包括至少一个驾驶员座椅S、方向盘SW(和多个后视镜RM)。根据一些非限制性实施方式，可动元件各自通过一个或多个电动马达、特别是无刷式或步进式马达来进行移动。
在图2的非限制性实施方式中，车辆1包括驾驶员座椅和致动器系统6、特别是线性致动器系统，其被配置为调节驾驶员座椅S沿着与车辆1的纵向轴线平行的(并且基本上是水平的)方向OD的平移量。换言之，致动器系统6调节踏板与座椅S之间的距离。此外，车辆1包括致动器系统7、特别是旋转致动器系统，其被配置为调节驾驶员座椅S的座垫8的高度，从而调节沿着与方向OD基本上垂直的(并且特别是基本上是竖直的)方向VD的移动量。另外，车辆1包括致动器系统9，其被配置为调节驾驶员座椅S的座垫8的倾斜度(即，相对于水平轴线的角度α，见图2)。特别地，车辆1还包括至少两个另外的致动器系统10和11，它们被配置为分别调节驾驶员座椅S的靠背12的倾斜度(即，相对于竖直轴线的角度β，见图2和图3)和厚度(腰部区域中)。
因此，在图1和图2的非限制性实施方式中，车辆1包括：方向盘SW；致动器系统13和/或致动器系统14，它们被配置为分别竖直和水平地调节道路车辆1内、即乘坐室2内的方向盘SW的位置。
替代地或补充地，车辆1包括用于根据驾驶员DR的人体测量数据来调节后视镜RM的位置和/或取向的另外的致动器系统。
在一些非限制性例子中，例如图8和图9所示的例子，车辆1包括传感器装置15、特别是(光学、红外线/热成像或超声波)摄像机16，其朝向道路车辆1的外部安装(详细地说安装在车身上)，更确切地说安装在道路车辆1的立柱17上、特别是道路车辆1的驾驶员侧的B柱上。传感器装置15被配置为检测接近道路车辆1的驾驶员DR的人体测量数据。
有利地但非必须地，车辆1还包括传感器装置(例如，其特征类似于装置15，即视频摄像机和/或热成像摄像机)，其至少部分地安装在车辆1内部、特别是安装在乘坐室2的内顶灯的区域中。替代地或补充地，该传感器装置至少部分地安装在方向盘后方、特别是安装在仪表板的区域中。
该另外的传感器装置被配置为检测坐在道路车辆1内的驾驶员DR的人体测量数据。更确切地说，所述另外的传感器装置被配置为检测驾驶员DR的眼部的位置，从而例如向处理单元4提供与最佳配置OC的正确性相关的反馈(特别是使其能够执行反馈控制)。在一些非限制性例子中，存储单元3被配置为仅记录一次驾驶员DR的一个或多个图像，以限定后者的人体测量数据。
有利地但非必须地，处理单元4被配置为基于所记录的图像和/或驾驶员DR通过接口设备(例如，个人电脑、智能手机、平板电脑或车辆的内部控制面板)输入的附加人体测量数据来处理驾驶员的模型M，从而计算他/她的四肢长度的测量值。特别地，如上所述，处理单元4被配置为基于模型M来处理坐在道路车辆1上的驾驶员DR的人体工程学位置EP。
有利地但非必须地，车辆1包括数据库(例如存储在存储单元3内)，其与处理单元4连接并被配置为包含驾驶员和相应的模型M的人体工程学位置EP，特别是将它们与识别数据和该驾驶员DR特定的一组偏好(优选为姿势、空调以及多媒体偏好)关联在一起。
在一些非限制性例子中，车辆1还包括检测装置，其被配置为通过搜寻靠近道路车辆的识别数据来检测接近车辆并想要进入该车辆的可能的驾驶员DR。特别地，该检测装置是控制单元，其被配置为检测驾驶员钥匙的接近和/或通过集成在智能设备中的接近控制装置(例如，通过RFID技术、蓝牙或NFC、UBW、BLE等)来进行检测。
有利地但非必须地，传感器装置15被配置为用作检测装置和/或记录驾驶员DR的图像，特别是摄像机16被设置在车辆的侧面，以在驾驶员侧框住车辆1的外部。特别地，所述另外的传感器装置被设置为框住乘坐室2的内部。
在一些非限制性例子中，车辆1包括一个或多个另外的传感器装置，其被设置在乘坐室2内部并被配置为监测与驾驶员DR的当前状态(位置、疲劳度、情绪等)相关的至少一个参数。
替代地或补充地，车辆还包括一个或多个专用传感器(外部摄像机、雷达、GPS等)，其被配置为监测车辆的当前状态(正在行驶的路径、驾驶模式等)。
根据一些优选的非限制性实施方式，车辆1还包括空调系统和/或信息娱乐系统，它们被配置为调节乘坐室2内的空调并且至少调节声音。
根据本发明的一个非限制性方面，提供了一种对驾驶员DR驾驶的道路车辆1的驾驶舱5进行自动调节的方法。
该方法包括确定驾驶员DR的人体测量数据的步骤。在一些非限制性例子中，人体测量数据由车辆1检测(例如，借助于传感器装置15或另外的传感器装置)。替代地或补充地，驾驶员的人体测量数据通过接口设备(例如，智能手机)手动输入。
该方法还包括基于人体测量数据来处理坐在道路车辆1上的驾驶员DR的模型M(特别地但非排他地为二维模型)的人体工程学位置EP的步骤。换言之，该方法涉及根据驾驶员DR的身体测量值来计算简化模型M，例如图3所示的类型，该模型估测不同的关节(例如，连接关节或位于所考虑的器官区域中，例如眼部O和/或耳部HE)的位置并因此估测不同的身体部位(例如，四肢)的长度。
该方法有利地涉及基于人体工程学位置EP来处理驾驶舱5(例如包括座椅S、方向盘SW和后视镜RM)的最佳配置OC。换言之，根据处理单元3所处理的人体工程学位置EP，对驾驶舱5的可动(和马达驱动的)元件的位置进行处理，使得坐下的驾驶员DR处于人体工程学位置EP。
因此，根据一些优选的非限制性实施方式，该方法包括基于处理后的最佳配置OC来操作致动器系统6、7、9-11、13和14从而调节驾驶舱5的多个可动元件并使驾驶舱5达到最佳配置的步骤。
根据图1的非限制性实施方式，通过将至少一个相应的预定值(或范围)(例如，其是通过实验计算得到的)与以下各项关联在一起来处理模型M的人体工程学位置EP并因此处理驾驶舱5的最佳配置OC：
-取决于道路车辆1的架构的驾驶员DR对地面T的最小可见度VS’(特别地，在人体工程学位置中，假设驾驶员DR至少需要看到距车辆1前侧2米以上、特别是10米以上的距离)；
-装配在道路车辆1的仪表板上的控制面板18的最小可见度VS”(特别地，在人体工程学位置EP中，假设驾驶员DR需要看到控制面板18的至少80％、更特别地是控制面板18的至少95％)；
-驾驶员DR的身体关节的至少一个舒适角度A46(即，通过模型M处理的驾驶员身体的关节角度)。
特别地，术语“车辆的架构”表示车辆的机械结构，例如踏板相对于车辆的内部地板的高度、型号、车轮的尺寸、控制面板18的高度、挡风玻璃的位置和尺寸等。
有利地但非必须地，舒适角度A46是驾驶员在驾驶位置中的踝关节HA的角度(如图2所示)。换言之，角度A46是在搁置在道路车辆1的踏板上的脚部19的脚底(或脚面)与驾驶员的腿部20(详细地说，胫骨)之间形成的角度。特别地，舒适角度A46在80°到170°的范围内(更特别地，角度A46随着道路车辆1的型号改变而改变)。以这种方式，通过确保踝关节HA与脚部F的角度使驾驶员DR能以较小的肌肉应力坐在基本上舒适的位置上，可以确实地使驾驶车辆变得更加愉快。
有利地但非必须地，驾驶舱5的最佳配置OC还通过将相应的预定值与舒适角度A42关联在一起来处理。根据图2的非限制性实施方式，舒适角度A42是坐在道路车辆1的驾驶员座椅S上的驾驶员DR的髋关节H的角度。特别地，角度A42是在驾驶员DR的躯干21与大腿22(详细地说，股骨)之间形成的角度。
有利地但非必须地，驾驶舱5的最佳配置OC还通过将相应的预定值与舒适角度γ关联在一起来处理。根据图2的非限制性实施方式，舒适角度γ是坐在道路车辆1的驾驶员座椅S上的驾驶员DR的肘关节EL的角度。特别地，角度γ是在驾驶员DR的臂部23(特别是肱骨)与前臂24之间形成的角度。
根据一些优选但非限制性的实施方式，最佳配置考虑车辆变量，例如竞赛或公路姿态、打开或关闭的硬顶，和/或外部变量，例如不足的可见度或天气状况。
特别地，例如，在竞赛姿态的例子中，由于赛道通常比开放道路更空，因此地面T的最小可见度VS’得到提高，并且有利的是能够更大程度地看到车辆的前方，或者座椅S的靠背的倾斜度被减小等等。反之，在不利的天气状况下(雨或雾)，地面T的最小可见度VS’被减小等等。
有利地但非必须地，根据图2和图3的非限制性实施方式，驾驶员DR的人体测量数据包括驾驶员DR的多个关节HA、KN、H、SH、EL、WR、HN、O、HE的位置，通过这些位置来至少处理驾驶员DR的身高h和四肢的长度(以及眼部O、耳部HE、手部HN的位置等)。特别地，使用驾驶员DR的关节的位置从舒适角度A46出发来限定模型M的人体工程学位置EP中的所述关节HA、KN、H、SH、EL、WR、HN、O、HE的位置。
有利地但非必须地，使用驾驶员DR的多个关节HA、KN、H、SH、EL、WR、HN、O、HE的位置来处理模型M的人体工程学位置EP，从而相应地计算模型M在人体工程学位置EP中的保持角度A44、A57、A40、ν等(特别是使用三角法)。特别地，角度A46、A42、γ(和δ，即被包括在前臂24与手部HN之间的腕关节的角度)被用作输入值。更特别地，为了使模型M处于人体工程学位置EP而进行的的三角计算使用位于车辆1的前轮中心的二维参照系RF(具有水平轴线x和竖直轴线z)来执行(在图1的非限制性实施方式中示出)。
有利地但非必须地，一旦处理了模型M的人体工程学位置EP，就考虑颈部关节的姿势变化量(例如，驾驶员DR的颈部从放松的驾驶位置移到一边或降低)和/或肩部关节的姿势变化量(例如，由于背部姿势弯曲而导致的向前突出)来对其进行校正。
这些变化量特别是通过实验的方式或使用/开展适当的统计研究确定的。
特别地，一旦计算出了人体工程学位置EP，处理单元3就处理驾驶舱5要达到的最佳配置OP，以使驾驶员DR在驾驶时能在使用中采取人体工程学位置。
根据一些优选但非限制性的实施方式，例如图4a至图4c和图5所示的实施方式，该方法还包括控制步骤，其涉及检查最佳配置OC是否位于驾驶舱5的所述多个可动元件S、SW、RM(特别是座椅S)的工作空间WS内，从而确定可能位于工作空间WS外部的部分25。特别地，在部分25位于工作空间WS外部的情况下(图5，即，在驾驶员DR的人体工程学由于致动器系统和/或可动元件的机械限制而不允许准确达到最佳配置的情况下)，该方法还包括计算可获得的位置26的步骤，特别是基于驾驶员DR的髋关节的某个点的位置(H是根据人体工程学位置EP的位置，并且H’是可获得的位置)对其进行处理，并且随后是改变模型M的人体工程学位置EP的步骤。更确切地说，在使驾驶员DR的膝关节KN的位置保持不变并因此改变角度A44的情况下计算可获得的位置26。以这种方式，驾驶员的踝关节的角度A46保持不变，但确保了足够舒适的位置。
根据图2的非限制性实施方式，用于达到最佳配置OC的所述多个致动器系统包括驾驶员座椅S的座垫8的高度、深度和/或倾斜度的调节装置和/或驾驶员座椅S的靠背12的倾斜度和厚度的调节装置和/或车辆1的一个或多个后视镜RM的调节装置和/或方向盘SW的竖直和水平调节装置。
图4示出了驾驶员座椅S的座垫8的可能的三维工作空间WS(其可以水平和竖直定向以及倾斜)。特别地，该工作空间WS的形状随着用于驾驶员座椅S的座垫8的移动机构的改变而改变。例如，从点100到点103(与从点101到点102和所有中间段一样)的线性运动对应于座椅S沿着方向OD的滑动。此外，沿着从点100到点101(与从点103到点102和所有中间段一样)的圆弧的运动对应于座椅S沿着方向VD(并且部分地还沿着方向OD)的升高。最后，从点100-103移动到点100’、103’的三维运动是座垫8的倾斜度变化的结果。
有利地但非必须地，为了获得更佳的座椅舒适度，将座垫8的倾斜度设置为与髋关节H的点的位置匹配的最大值(即，角度A57的最大值)。特别地，通过将座垫的倾斜角度A57设置为该值，座垫8在x-z平面上的位置是固定的。此时，控制先前计算出的髋关节点H，以检查其是否实际上位于保留的二维工作空间WS内，如果点H确定了位于工作空间WS外部的部分25，则使其在x-z平面中移回到最靠近工作空间WS的点。特别地，通过使膝关节KN所在的点保持固定，使点H沿着圆周的弧(以驾驶员DR的大腿22的长度为半径)移动。
根据一些非限制性实施方式，该方法还包括通过固定或可动的接口设备检测驾驶员DR的人体测量数据的步骤，其中驾驶员DR手动输入所需的所述人体测量数据。举例来说，接口设备可以是智能手机(个人电脑或平板电脑)或车辆1的触摸屏，驾驶员DR通过应用程序在其上输入所需的人体测量数据，例如身高、体重、四肢的测量值、脚的测量值等。
根据一些非限制性实施方式，驾驶员DR通过智能手机或平板电脑应用程序来输入/显示/改变他/她的人体测量数据。
根据其他的(或附加的)非限制性实施方式，驾驶员DR的人体测量数据通过道路车辆的制造商仅检测一次，例如在购买道路车辆时。
有利地但非必须地，驾驶员DR的人体测量数据通过扫描装置(例如，三维激光器或身体扫描仪)来检测，其更确切地说可在汽车经销商处获得。
替代地或补充地，该方法还包括至少通过传感器装置15、特别是面对车辆外部的摄像机16和/或面对车辆内部的另外的传感器装置来检测驾驶员DR的人体测量数据的步骤。
有利地但非必须地，传感器装置15、特别是摄像机16检测接近车辆1的驾驶员DR的人体测量数据(拍摄照片并通过处理单元3和已知的图像处理系统对它们进行处理，这些图像处理系统不再进一步描述)，同时处理最佳配置。
有利地但非必须地，该方法包括进入步骤，在该进入步骤期间控制致动器装置，以使驾驶舱5呈现缩回构造，其中驾驶舱5的至少一些可动元件(特别是座椅S和方向盘SW)使驾驶员DR更容易进入。换言之，随着驾驶员DR接近车辆，座椅S被降低并远离方向盘SW移动，并且方向盘SW尽可能地被升高。这使驾驶员DR更容易进入，因为他/她有更多的空间可供上车。
有利地但非必须地，该方法还包括特别是在驾驶时动态调节最佳配置OC的步骤。例如，根据驾驶员的疲劳度、他/她的情绪和车辆行驶的路径(例如从开放道路切换到赛道或者反过来切换等)来调节人体工程学配置OC。以这种方式，驾驶员DR持续处于人体工程学位置EP，而不仅仅是在他/她进入车辆1时。此外，随着要覆盖的路径的构造发生变化，与其关联的人体工程学位置也发生变化(例如，在赛道上行驶时，驾驶员需要比开放道路看得更远，因此，根据这种情况调节车辆参数)。
特别地，该方法包括循环地(或连续地)监测与驾驶员DR的当前状态(位置、疲劳度、他/她坐着的方式)或车辆的当前状态(驾驶模式、要覆盖的路径等)相关的至少一个参数的步骤。特别地，与驾驶员DR的当前状态相关的参数由设置在乘坐室2内的一个或多个另外的传感器装置监控，而车辆的当前状态由一个或多个专用传感器(外部摄像机、雷达、GPS等)监控。
有利地，该方法还包括基于与驾驶员DR的当前状态相关的至少一个参数来动态地重新处理驾驶员DR的人体工程学位置EP的步骤。在对驾驶员的人体工程学位置EP进行重新处理后，相应地重新处理和控制不同致动器系统的最佳配置OC。
图6的非限制性实施方式示出了根据上述方法计算驾驶员DR的人体工程学位置EP的示意图。
特别地，在方框26中，限定了所考虑的身体关节的测量值(使用传感器装置15捕获图像和/或借助于诸如智能手机或车辆1内部的触摸屏的接口设备输入所需的测量值)。详细地说，所考虑的身体关节的测量值包括线段FT-HL、HL-HA、HA-FT、HA-KN、KN-H、H-SH'、SH'-SH、SH-OX、SH-OY、SH-EL、EL-WR、WR-HN。显然，可以通过使用更少数量的所考虑的身体关节来简化模型M。此外，在方框26中，预限定舒适度输入值，其详细地包括角度A46、A42、γ和δ。另外，方框23限定了为了完成模型M的人体工程学位置EP的计算所要考虑的车辆参数。特别地，所述参数包括通过驾驶员DR所使用的车辆1的型号限定的物理测量值，即车辆1的架构。详细地说，所述参数包括车辆1的一个或多个踏板的高度(特别是油门踏板的高度)、车辆前轮中心的高度(因此，参考系RF的原点)、脚底与车辆内部地板之间限定的角度A47等。
因此，有利地但非必须地，用于计算人体工程学位置EP的车辆参数发生改变，并且道路车辆1的型号发生改变。
一旦在方框26中限定了该方法的输入值，流程就切换到方框27，其中通过三角计算来计算相对于参考系RF的踝关节点HA。一旦点HA是已知的并使用角度A46和A47作为预限定的输入值(例如，通过实验台或合适的统计研究来预限定)，方框28就计算驾驶员DR的膝关节所在的点KN。
有利地但非必须地，方框29需要计算角度A40，即在驾驶员DR的躯干21和(竖直)方向VD之间限定的角度。特别地，使用方框26和方框28所提供的输入值来计算角度A40。
特别地，一旦计算出了角度A40，方框30就(通过角度A40和角度A42的已知值)限定计算角度A57的点H的位置。特别地，通过膝关节点KN的坐标、驾驶员DR的大腿长度和刚刚计算出的角度A57的已知值来限定髋关节点H的x-z坐标。
继续限定人体工程学位置EP，在方框31中，限定肩部SH和眼部O的位置。特别地，如图6的箭头所指出的那样，需要方框26、方框29和方框30的数据作为输入值来完成处理。
另一方面，方框32计算角度ν，即竖直方向VD与驾驶员DR的臂部23之间的角度。一旦在方框31中计算出了肩部支撑点SH’和实际肩部点SH并且获知了角度γ，就也可以计算出角度ν，从而使驾驶员DR能通过被认为是对于肩部和臂部也舒服的方式进行驾驶。
最后，在方框33中，作为结果通过计算驾驶员DR的臂部23、前臂24和手部HN的点来完成人体工程学位置EP的处理。
一旦完成了人体工程学位置EP的处理，就使用刚刚作为限制值计算出的参数来计算最佳配置。特别地，在无法达到最佳配置的情况下，计算可达到的位置(尽可能小地改变最佳配置，例如如上所述那样保持膝关节点不变)。
图7的非限制性实施方式示出了驾驶舱的自动调节方法的可能的示意图。特别地，方框26包括如上所述的方法的输入值并且被分成三个子方框34、35和36，它们分别限定了所考虑的身体关节、舒适度输入值和车辆1的参数。
在限定了这些输入值之后，方框37根据上述内容、即根据舒适度输入值、车辆参数和四肢长度来计算人体工程学位置EP；在方框38中，应用通过驾驶舱5的可动元件的工作空间WS设定的机械限制和可能的极限值。最后，考虑机械限制并在必要时计算可获得的人体工程学位置(其不同于标准的人体工程学位置EP)，并将目前为止获得的结果转换为要传达给可动元件(即座椅S、方向盘SW和后视镜RM的致动器)的指令。
在使用中，随着驾驶员接近道路车辆1，首先需要确定驾驶员DR是否是已知的。如果他/她是已知的，则从数据库中恢复他/她的偏好，如果他/她不是已知的，则通过传感器装置15请求或自主检测驾驶员的人体测量数据，并且在获得人体测量数据之后计算最佳的(或可获得的)配置OC(根据上述步骤)。优选地，在驾驶员登上车辆1之前，使方向盘SW和座椅S缩回以使他/她更容易上车。一旦检测到驾驶员DR进入，操作致动器系统就进行操作以达到最佳配置OC并使驾驶员DR能以良好的舒适度驾驶车辆1，而无需浪费任何时间调节可动元件。
图8和图9的非限制性实施方式示出了在驾驶员侧的B柱17上设置有传感器装置15(摄像机16)的车辆1。显然，目前为止所描述的内容也适用于乘客座舱的调节。
在一些非限制性例子中，传感器装置15用于对驾驶员DR进行面部识别，以确定他/她是已知驾驶员(其数据存在于存储单元3内)还是未知驾驶员。
特别地，只要驾驶员DR的身高h低于检测空间DS，摄像机16就检测驾驶员的人体测量数据。更确切地说，当驾驶员DR站在距车辆1预定距离VDS处时，摄像机16检测驾驶员DR的人体测量数据。在一些非限制性例子中，驾驶员的身高h越高，用于检测人体测量数据的距车辆1的距离VDS越大。
有利地但非必须地，随着驾驶员DR接近车辆1，摄像机16拍摄多张不同的照片。
根据一些非限制性实施方式，该方法包括另外的步骤，其中驾驶员DR基于他/她的偏好或基于他/她行驶的路径类型(例如，乡村道路、城市道路、高速公路、赛道、停车场、车流等)而略微改变最佳配置OC。这种改变后的配置被存储于存储单元4中，并且在每次同一个驾驶员DR为了上车而接近车辆1时(或者在每次由该同一个驾驶员DR驾驶的车辆1沿着那种类型的道路行驶时)重复使用。
有利地但非必须地，目前为止描述的每个方框都代表了独立于其他方框之外的可行的实施方式。
有利地但非必须地，车辆1被配置为执行目前为止公开的方法。
尽管上面描述的本发明涉及特定的实施方式例子，但不应认为本发明限于所述的实施方式例子，因为其保护范围还包括所附权利要求所涵盖的所有变型、修改或简化，例如，不同类型的接口、不同的驾驶员检测方法、不同的车辆类型(例如，两轮车辆或前驱车辆)、不同的人体工程学数据、不同类型的致动器系统或模型M、不同的补偿方法等。
本发明提供了许多优点。
首先，上面描述的方法和车辆避免了在每次更换驾驶员时必须手动重新调节驾驶舱的所有可动元件。
此外，对于经验不足的驾驶员，允许这些驾驶员采取在其他情况下他们可能无法达到和设置的人体工程学位置。
本发明的另外的优点在于可以处理驾驶员的详细模型，避免粗略估算，这反而在从脚底高度开始计算人体工程学位置时是必要的。
此外，本发明使驾驶员更容易上车，使他/她能基于检测到的或先前存储的数据在几秒钟内自主地达到最佳配置。
此外，从驾驶员踝关节开始的调节使身体特征差异极大的驾驶员能具有类似的反应时间和舒适度。
附图标记列表
1 车辆
2 乘坐室
3 存储单元
4 处理单元
5 驾驶舱
6 致动器系统
7 致动器系统
8 座垫
9 致动器系统
10 致动器系统
11 致动器系统
12 靠背
13 致动器系统
14 致动器系统
15 传感器装置
16 摄像机
17 立柱
18 控制面板
19 脚部
20 胫骨
21 躯干
22 大腿
23 臂部
24 前臂
25 工作空间外部的部分
26 方框
27 方框
28 方框
29 方框
30 方框
31 方框
32 方框
33 方框
34 方框
35 方框
36 方框
37 方框
38 方框
39 方框
40 方框
A40 角度
A42 角度
A44 角度
A46 角度
A47 角度
A57 角度
AO 水平轴线
AV 竖直轴线
DR 驾驶员
DS 检测空间
EL 肘关节
EP 人体工程学位置
FS 脚底
FT 脚尖
H 髋关节
h 高度
HA 踝关节
HE 耳部
HL 脚后跟
HN 手部
KN 膝关节
M 模型
O 眼部
OC 最佳配置
OD 方向
RM 后视镜
S 座椅
SH 肩部
SH’ 肩部支撑点
SW 方向盘
T 地面
VD 方向
VDS 距车辆的距离
VS’ 地面可见度
VS” 控制面板可见度
WR 腕关节
WS 工作空间
α 角度
β 角度
γ 角度
δ 角度
ν 角度

Claims (17)

1.一种用于自动调节由驾驶员(DR)驾驶的道路车辆(1)内的驾驶舱(5)的方法，所述方法包括以下步骤：
-确定所述驾驶员(DR)的人体测量数据；
-基于所述人体测量数据来处理坐在所述道路车辆(1)上的所述驾驶员(DR)的模型(M)的人体工程学位置(EP)；
-基于所述模型(M)的所述人体工程学位置(EP)来处理所述驾驶舱(5)的最佳配置(OC)，使得所述驾驶员(DR)在使用中基本上处于所述人体工程学位置(EP)；
-基于处理后的所述最佳配置(OC)来操作多个致动器系统(6、7、9-11、13-15)，从而调节所述驾驶舱(5)的多个可动元件并使所述驾驶舱(5)达到所述最佳配置(OC)，
其特征在于，通过将至少一个相应的预定值与以下至少一项关联在一起来处理所述模型(M)的所述人体工程学位置(EP)并因此处理所述驾驶舱(5)的所述最佳配置(OC)：
-取决于所述道路车辆(1)的架构的所述驾驶员(DR)的最小地面可见度(VS’)；
-装配在所述道路车辆(1)的仪表板上的控制面板(18)的最小可见度(VS”)；
-所述驾驶员(DR)的身体关节的至少一个第一舒适角度(A46)，其中所述第一舒适角度(A46)是所述驾驶员(DR)在驾驶位置中的踝关节的角度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还通过将相应的预定值与第二舒适角度(A42)关联在一起来处理所述驾驶舱(5)的所述最佳配置(OC)，所述第二舒适角度(A42)是坐在所述道路车辆(1)的驾驶员座椅(S)上的所述驾驶员(DR)的髋关节(H)的角度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还通过将相应的预定值与第三舒适角度(γ)关联在一起来处理所述驾驶舱(5)的所述最佳配置(OC)，所述第三舒适角度(γ)是将手部(HN)放在所述道路车辆(1)的方向盘(SW)上的所述驾驶员(DR)的肘关节(EL)的角度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述最佳配置(OC)考虑车辆变量，例如竞赛或公路姿态、打开或关闭的硬顶，和/或外部变量，例如可见度或天气状况。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述驾驶员(DR)的所述人体测量数据包括至少用于处理所述驾驶员(DR)的身高(h)和四肢长度的所述驾驶员(DR)的多个关节的位置，特别地，使用所述驾驶员(DR)的关节的位置从所述第一舒适角度(A46)开始限定所述模型(M)的所述人体工程学位置(EP)中的所述关节的位置。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，使用所述驾驶员(DR)的多个关节的位置来处理所述模型(M)的所述人体工程学位置(EP)，从而相应地计算所述模型(M)在所述人体工程学位置(EP)中的保持角度。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，考虑颈部关节的姿势变化和/或肩部关节的姿势变化来处理所述模型(M)的所述人体工程学位置(EP)。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其包括控制步骤，所述控制步骤涉及检查所述最佳配置(OC)是否位于所述驾驶舱(5)的多个所述可动元件的工作空间(WS)内，从而确定可能位于所述工作空间(WS)外部的部分(25)，在所述部分(25)位于所述工作空间(WS)外部的情况下，所述方法还包括计算可获得的位置的步骤，特别是基于所述驾驶员(DR)的髋关节(H)的点的位置来处理所述可获得的位置，并且随后是改变所述模型(M)的所述人体工程学位置(EP)的步骤，特别地，在使所述驾驶员(DR)的膝关节(KN)的位置保持不变的情况下计算所述可获得的位置。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用于达到所述最佳配置(OC)的多个所述致动器系统(6、7、9-11、13-15)包括所述驾驶员(DR)的座椅的座垫(8)的高度和深度的调节装置和/或所述驾驶员(DR)的座椅的靠背(12)的倾斜度和厚度的调节装置和/或所述道路车辆(1)的一个或多个后视镜的调节装置和/或方向盘的竖直和水平调节装置。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其还包括通过固定或可动的接口设备检测所述驾驶员(DR)的所述人体测量数据的步骤，其中所述驾驶员手动输入所需的所述人体测量数据。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其还包括通过至少一个传感器装置(15)、特别是面对所述道路车辆(1)的内部和/或外部的摄像机(16)来检测所述驾驶员(DR)的所述人体测量数据的步骤。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述传感器装置(15)是瞄准所述道路车辆(1)的外部的摄像机(16)，其特别是装配在所述道路车辆(1)的驾驶员侧的立柱(17)上，所述传感器装置(15)检测接近所述道路车辆(1)的所述驾驶员(DR)的所述人体测量数据并处理所述最佳配置。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其还包括特别是在驾驶时动态调节所述最佳配置(OC)的步骤，特别地，所述方法包括循环监测与所述驾驶员(DR)的当前状况或所述道路车辆的当前状况相关的至少一个参数的步骤，以及基于与所述驾驶员(DR)的所述当前状况相关的至少一个参数动态地重新处理所述驾驶员(DR)的所述人体工程学位置(EP)的另外的步骤，特别地，在对所述驾驶员的所述人体工程学位置(EP)进行重新处理之后，相应地重新处理和控制多个所述致动器系统的所述最佳配置(OC)。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其包括进入步骤，在所述进入步骤期间控制所述致动器系统(6、7、9-11、13-15)以使所述驾驶舱(5)呈现缩回构造，其中所述驾驶舱(5)的至少一些所述可动元件使所述驾驶员(DR)更容易进入，在所述进入步骤之后，在所述驾驶员位于所述道路车辆(1)上的情况下，所述致动器系统(6、7、9-11、13-15)调节所述驾驶舱(5)的至少一些所述可动元件，以达到所述最佳配置(OC)。
15.一种道路车辆(1)，其特征在于，其包括：
-存储单元(3)，其被配置为存储驾驶员(DR)的人体测量数据；
-数据处理单元(4)，其被配置为基于所述人体测量数据来处理或接收坐在所述道路车辆(1)上的所述驾驶员(DR)的模型(M)的人体工程学位置(EP)，所述数据处理单元(4)还被配置为基于所述模型(M)的所述人体工程学位置(EP)来处理或接收驾驶舱(5)的最佳配置(OC)，使得所述驾驶员(DR)在使用中基本上处于所述人体工程学位置(EP)；
-多个致动器系统(6、7、9-11、13-15)，它们被配置为调节所述驾驶舱(5)的多个可动元件，以达到所述最佳配置(OC)，
所述道路车辆(1)被配置为执行根据权利要求1所述的方法。
16.根据权利要求15所述的道路车辆(1)，其特征在于，其包括：所述驾驶员(DR)的座椅以及用于调节所述驾驶员(DR)的所述座椅在与所述道路车辆(1)的纵向轴线平行的方向上的平移量的第一致动器系统(6)、特别是线性致动器系统；用于调节所述驾驶员(DR)的所述座椅的座垫(8)的高度的第二致动器系统(7)、特别是旋转致动器系统；以及用于调节所述驾驶员(DR)的所述座椅的所述座垫(8)的倾斜度的至少一个第三致动器系统(9)，特别地，所述道路车辆(1)至少包括第四致动器系统(10)和第五致动器系统(11)，它们分别被配置为调节所述驾驶员(DR)的所述座椅的靠背(12)的倾斜度和厚度，特别地，所述道路车辆包括第六致动器系统(13)和/或第七致动器系统(14)，它们分别被配置为竖直地和水平地调节所述道路车辆(1)内的方向盘的位置，特别地，所述道路车辆(1)包括用于根据所述驾驶员(DR)的所述人体测量数据来调节后视镜的另外的致动器系统。
17.根据权利要求16所述的车辆(1)，其特征在于，其包括第一传感器装置(15)，其被装配在所述道路车辆(1)的驾驶员侧的支柱(17)上并且被配置为检测接近所述道路车辆(1)的所述驾驶员(DR)的所述人体测量数据，特别地，所述道路车辆(1)还包括至少一个第二传感器装置(15)，其被装配在所述道路车辆(1)内部并被配置为检测所述驾驶员(DR)的眼部的位置，从而例如向所述数据处理单元(4)提供所述最佳配置(OC)的正确性方面的反馈。
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