CN114753063A - 汽车碰撞假人缝纫辅助装置及其控制方法和使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车碰撞假人缝纫辅助装置及其控制方法和使用方法。其中，装置包括：胸皮固定组件，与假人胸部皮肤相适配，用于支撑并固定待缝纫的胸部皮肤；第一传动组件用于将所述胸皮固定组件沿一指定方向推进；第二传动组件用于使所述胸皮固定组件转动和/或沿所述指定方向的一垂直方向移动；缝纫过程中，针头位置固定且针头轴向与所述垂直方向平行，所述第一传动组件将所述胸皮固定组件沿所述指定方向推进时，所述第二传动组件同步推进；所述第一传动组件和所述第二传动组件共同调整所述胸皮固定组件，使所述针头始终沿垂直于所述胸部皮肤进行缝纫。本实施例实现假人胸部皮肤背部的平整缝合。

Description

汽车碰撞假人缝纫辅助装置及其控制方法和使用方法

技术领域

本发明实施例涉及缝纫技术领域，尤其涉及一种汽车碰撞假人缝纫辅助装置及其控制方法和使用方法。

背景技术

汽车碰撞假人广泛应用于汽车安全性检测中，胸部作为交通事故中损伤仅次于头部的部位，对汽车安全性评估尤为重要。为确保假人胸部皮肤的正确安装，需要对胸部皮肤开口处进行合理缝纫。

现有技术中心的缝纫装置只适用于薄布料在平直方向上的缝纫制作，不适用于假人背部皮肤这种带有一定弧度的厚弹性料的缝纫，缝纫后凹凸不平，稳定性较差。

发明内容

本发明实施例提供一种汽车碰撞假人缝纫辅助装置及其控制方法和使用方法，通过多维度运动调整使缝纫针头始终沿垂直皮肤表层进行径向缝纫，实现假人胸部皮肤背部的平整缝合。

第一方面，本发明实施例提供了一种汽车碰撞假人缝纫辅助装置，包括：

胸皮固定组件，与假人胸部皮肤相适配，用于支撑并固定待缝纫的胸部皮肤；

第一传动组件，与所述胸皮固定组件连接，用于将所述胸皮固定组件沿一指定方向推进；

第二传动组件，与所述胸皮固定组件连接，用于使所述胸皮固定组件转动和/或沿所述指定方向的一垂直方向移动；

缝纫过程中，针头位置固定且针头轴向与所述垂直方向平行，所述第一传动组件将所述胸皮固定组件沿所述指定方向推进时，所述第二传动组件同步推进；所述第一传动组件和所述第二传动组件共同调整所述胸皮固定组件的位置和角度，使所述针头始终沿垂直于所述胸部皮肤进行缝纫。

第二方面，本发明实施例提供了一种汽车碰撞假人缝纫辅助装置控制方法，应用上述缝纫辅助装置，包括：

获取缝纫开始时所述胸部皮肤与指定平面相交得到的曲线，所述指定平面为所述指定方向与所述针头轴向构成的平面；

根据所述曲线，控制所述第一传动组件和所述第二传动组件共同调整所述胸皮固定组件的位置和角度，以使所述针头始终沿垂直所述胸部皮肤进行缝纫。

第三方面，本发明实施例还提供了一种汽车碰撞假人缝纫辅助装置使用方法，其中，所述针头轴向垂直于水平面；

所述使用方法包括：

将拉链放置于所述定位槽中并刷胶，将待缝纫的胸部皮肤穿戴于所述皮肤固定装置上并固定，将所述拉链与所述胸部皮肤粘合；

控制所述双杆液压缸将所述两个背部支撑弧形板分离，控制所述第二伸缩结构和所述第三伸缩结构使一侧背部支撑弧形板的初始缝纫位置垂直于针头轴向，水平移动缝纫装置的针头对准同侧拉链；

控制所述第一传动组件和所述第二传动组件配合完成同侧拉链的缝纫；返回所述第二伸缩结构和所述第三伸缩结构的控制操作，使另一侧背部支撑弧形板的初始缝纫位置垂直于所述针头轴向，直到完成另一侧拉链缝纫。

本实施例通过与假人皮肤适配的胸皮固定组件，将曲面胸部皮肤稳定撑开，保证了缝纫对象的平整和稳定；通过指定方向、垂直方向和转动限定了胸皮固定组件的三个运动维度，其中沿指定方向和垂直方向的运动决定了胸皮固定组件的位置，转动决定了胸皮固定组件的角度，通过调整胸皮固定组件的位置和角度，使所述针头始终沿垂直于所述胸部皮肤，能够径向穿过具有一定厚度的假人皮肤，进一步保证平整的缝纫效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种汽车碰撞假人胸部皮肤辅助缝纫装置的等轴测视图。

图2为本发明实施例提供的一种汽车碰撞假人胸部皮肤辅助缝纫装置的侧视图。

图3为本发明实施例提供的一种第一传动组件的结构图。

图4是本发明实施例提供的一种第二传动组件带动胸皮固定组件6转动的原理图。

图5为本发明实施例提供的一种双杆液压缸的示意图。

图6为本发明实施例提供的一种第二驱动装置的俯视图。

图7为本发明实施例提供的一种胸皮固定组件的俯视图。

图8为本发明实施例提供的一种颈部滑块的俯视结构图。

图9为本发明实施例提供的一种肩部支撑架的等轴测视图。

图10为本发明实施例提供的一种工作台的等轴测视图。

图11为本发明实施例提供的一种背部支撑弧形板的侧视图。

图12为本发明实施例提供的缝制右侧拉链时胸皮固定组件轴向偏转的示意图。

图13为本发明实施例提供的缝制左侧拉链时胸皮固定组件轴向偏转的示意图。

图14为本发明实施例提供的一种中心支撑架的俯视图。

图15为本发明实施例提供的一种前胸支撑架的结构图。

图16为本发明实施例提供的一种腹部支撑架的结构图。

图17为本发明实施例提供的一种侧面夹紧夹的结构图。

图18是本实施例提供的一种汽车碰撞假人缝纫辅助装置控制方法的流程图。

图19本实施例提供的坐标系示意图。

图20本实施例提供的皮肤曲线的示意图。

图21本实施例提供的一种胸皮固定组件垂直于指定平面旋转的的示意图。

图22是本实施例提供的一种汽车碰撞假人缝纫辅助装置使用方法的流程图。

附图标记：

1底座；

2第一驱动装置，2a联轴器；

3丝杆传动副，3a滑杆，3b丝杆套板，3c丝杆；

4工作台底座；

5工作台，5a调节槽，5b滑动槽；

6胸皮固定组件；

6a颈部滑块，6a1限位板，6a2球头；

6b肩部支撑架，6b1球窝，6b2肩部椭圆支撑块，6b3转动铰链；

6c侧面支撑架，6d侧面夹紧夹；

6e中心支撑架，6e1转孔，6e2腹部起落架；

6f背部支撑弧形板，6f1滑槽，6f2边部凸起，6f3转杆，6f4拉链定位槽；

6g前胸支撑架，6h腹部支撑架；

7伸缩结构；

8第二驱动装置，8a1传动转杆；

9双杆液压缸。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

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和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、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。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1和图2共同显示了一种汽车碰撞假人胸部皮肤辅助缝纫装置的结构图，适用于对碰撞假人的皮肤进行缝纫的情况。结合图1和图2，所述缝纫辅助装置包括胸皮固定组件6、第一传动组件和第二传动组件。胸皮固定组件6与假人的胸部皮肤相适配，用于支撑并固定待缝纫的胸部皮肤。第一传动组件与所述胸皮固定组件6连接，用于将所述胸皮固定组件6沿一指定方向推进。第二传动组件与所述胸皮固定组件6连接，用于使所述胸皮固定组件6转动和/或沿所述指定方向的一垂直方向移动。

缝纫过程中，缝纫针头位置固定且针头轴向与所述垂直方向平行，所述第一传动组件将所述胸皮固定组件6沿所述指定方向推进时，所述第二传动组件同步推进；所述第一传动组件和所述第二传动组件共同调整所述胸皮固定组件6的位置和角度，使所述针头始终沿垂直于所述胸部皮肤进行缝纫。

本实施例通过指定方向、垂直方向和转动限定了胸皮固定组件的三个运动维度，其中沿指定方向和垂直方向的运动决定了胸皮固定组件的位置，转动决定了胸皮固定组件的角度。通过调整胸皮固定组件的位置和角度，使所述针头始终沿垂直于所述胸部皮肤，能够径向穿过具有一定厚度的假人皮肤，保证平整的缝纫效果。在实际应用中，缝纫装置通常水平放置于地面，针头轴向垂直于地面，所述指定方向为任一水平方向。下述实施例中均基于该实际应用场景展开。

图3为本发明实施例提供的一种第一传动组件的结构图。如图3所示，第一传动组件包括第一驱动装置2和丝杆传动副3，所述丝杆传动副3与所述胸皮固定组件6传动连接。在所述第一驱动装置2的驱动下，所述丝杆传动副3带动所述胸皮固定组件6沿所述指定方向推进。

更具体的，所述第一驱动装置2包括步进电机，设置于底座1上，使步进电机与丝杆传动副3保持同一高度，；述丝杆传动副3包括滑杆3a、丝杆套板3b和丝杆3c。所述丝杆套板3b与所述胸皮固定组件6传动连接。步进电机通过联轴器2a与丝杆3c连接，带动丝杆3c进行正转和反转。辅助缝纫装置还包括工作台底座4，丝杆3与工作台底座4两端的连接板转动连接，两个连接板之间设置有两滑杆3a，丝杆套板3b与丝杆3c螺纹传动连接并沿两滑杆3a滑动，从而所述胸皮固定组件6沿所述指定方向推进。

可选地，所述第二传动组件包括第二驱动装置8和多个伸缩结构7。所述多个伸缩结构7与所述胸皮固定组件6连接；当所述多个伸缩结构7沿所述垂直方向伸张或收缩时，带动所述胸皮固定组件6沿所述垂直方向移动。所述第二驱动装置8用于驱动所述多个伸缩结构7沿所述指定方向滑动，当至少一个伸缩结构7沿所述指定方向滑动同时沿所述垂直方向伸张或收缩时，通过调整每个伸缩结构7的滑动量和伸缩量，带动所述胸皮固定组件6转动。

图4是本发明实施例提供的一种第二传动组件带动胸皮固定组件转动的原理图，以两个伸缩结构7带动胸皮固定组件6转动为例。可以看出，左边的伸缩结构7向左滑动同时向上伸张，右边的伸缩结构7向右滑动同时向下收缩，通过调整每个伸缩结构7的滑动量和伸缩量，能够调整胸皮固定组件6以不同的点为中心发生转动。

可选地，每个伸缩结构7为液压缸；第二驱动装置8有多个，每个第二驱动装置8驱动一个液压缸沿指定方向滑动。图6为本发明实施例提供的一种第二驱动装置的俯视图，如图6所示，每个第二驱动装置8包括伺服电机8a2和传动转杆8a1，传动转杆8a1与一个液压缸连接，伺服电机8a2驱动传动转杆8a1沿指定方向滑动，从而带动液压缸沿指定方向滑动。

图7为本发明实施例提供的一种胸皮固定组件的俯视图。如图3所示，所述胸皮固定组件6包括：肩颈结构、腹部支撑架6h、背部支撑弧形板6f和中心支撑架6e；所述肩颈结构、所述腹部支撑架6h和所述背部支撑弧形板6f分别与所述中心支撑架6e连接，分别用于支撑并固定所述胸部皮肤的肩部皮肤、腹部皮肤和背部皮肤。所述肩颈结构的第一端与所述第一传动组件连接；所述肩颈结构的第二端，以及所述中心支撑架6e靠近所述腹部支撑架6h的一端，分别与所述第二传动组件连接。

如图7所示，中心支撑架6e的轴向与人体的脊柱方向平行，贯穿了人体的颈部、肩部、前胸、腹部和背部，所述肩颈结构、所述腹部支撑架6h和所述背部支撑弧形板6f分别与所述中心支撑架6e连接，形成了人体胸部的基本架构。

可选地，肩颈结构包括颈部滑块6a和肩部支撑架6b。图8是颈部滑块的俯视结构图，图9是肩部支撑架的等轴测视图。如图8和图9所示，颈部滑块6a包括球头6a2，肩部支撑架6b包括球窝6b1，所述球头6a2和球窝6b1连接形成球铰结构，使颈部滑块6a与肩部支撑架6b可转动连接。肩部支撑架6b还包括肩部椭圆支撑块6b2，用于撑开和固定肩部皮肤。肩颈结构通过颈部滑块6a分别与第一传动组件和第二传动组件连接。

其中，颈部滑块6a和中心支撑架6e分别连接第二传动组件中的两个伸缩结构。下面说明颈部滑块6a与第一传动组件的连接关系。可选地，如图2所示，第一传动组件还包括工作台5，设置于丝杆套板3b上，丝杆套板3b滑动时带动工作台5移动，第一传动组件通过工作台5与颈部滑块6a连接。具体的，工作台5为L型面板，其竖直面板上开设有有调节槽5a，如图10所示。颈部滑块6a还包括限位板6a1，如图8所示。限位板6a1的一端与球头6a2连接，另一端插入工作台5调节槽5a内，可以在调节槽5a内沿指定方向和所述垂直方向滑动，实现了颈部滑块6a与第一传动组件的活动连接。其中，所述垂直方向的活动范围受调节槽5a的限制，限位板6a1的两侧还设置有垂直于限位板6a1的挡板，用于限制限位板6a1指定方向的活动范围。这一活动范围保证了颈部滑块6a能够在第二传动组件(颈部滑块6a下方的伸缩结构7)的牵引下在垂直方向和指定方向上同时发生一定范围的移动，从而带动整个胸皮固定组件6的转动。而当第二传动组件(颈部滑块6a下方的伸缩结构7)不动时，颈部滑块6a也保持不动。

可选地，所述第一传动组件与所述第二传动组件连接，所述第一传动组件将所述胸皮固定组件6沿所述指定方向推进时，所述第二传动组件同步推进。如图1和图2所示，所述第二传动组件设置于工作台5上，工作台5移动的同时，第二传动组件与胸皮固定组件6同步推进。参见图10，可选地，工作台5的水平面板上设置有滑动槽5b，在第二驱动装置的驱动下，伸缩结构7在所述滑动槽内滑动。

在上述实施例和下述实施例的基础上，本实施例对缝纫部位进行具体化。可选地，所述缝纫辅助装置用于实现背部皮肤和拉链的缝纫；所述背部支撑弧形板6f有两个，沿每个背部支撑弧形板6f的弧形边缘设置有拉链定位槽6f4，所述定位槽6f4沿所述指定方向延伸。

图11是本发明实施例提供的背部支撑弧形板的侧视图。如图11所示，背部支撑弧形板6f包括拉链定位槽6f4和边部凸起6f2，拉链定位槽6f4可以由针槽模板充当，设置有四条缝纫路径，其表面低于弧形板表面，低于的尺寸与拉链厚度相同；所述边部凸起6f2是将假人皮肤放在弧形板上后，高于皮肤的凸起边沿，其高于皮肤表面的尺寸与拉链厚度相等。

缝纫准备时，每个背部支撑弧形板6f围绕所述中心支撑架6e旋转一角度，使得两个背部支撑弧形板6f分离。具体来说，将完整的胸部皮肤固定于胸皮固定组件后，两个背部支撑弧形板6f是闭合的，背部需要缝纫的两条开口线分别与两个弧形曲线平行。缝纫准备阶段，将两个背部弧形板分离，是为了使缝纫装置能够伸入胸皮固定组件内部，完成拉链和胸皮的缝纫。如图12和图13所示。

可选地，所述分离过程通过以下方式实现：背部支撑弧形板6f通过肩部支撑架6b与中心支撑架6e连接。参见图9和图11，肩部支撑架6b在球窝6b1两侧各设置有一组转动铰链6b3，背部支撑弧形板6f底部设置有转杆6f3，每个背部支撑弧形板6f的转杆6f3插入一组转动铰链6b3，使得每个背部支撑弧形板6f能够以各自的转杆6f3为轴旋转。可选地，肩部支撑架6b还包括双杆液压缸9，设置于两个背部支撑弧形板6f之间，相应地，背部支撑弧形板6f上还设置有滑槽6f1，与双杆液压缸9的两端连接。缝纫准备时，通过双杆液压缸9推动每个背部支撑弧形板6f围绕所述中心支撑架6e旋转一角度，使得两个背部支撑弧形板6f分离。其中，双杆液压缸如图5所示。

两个背部支撑弧形板6f分离后，将缝纫装置伸入胸皮固定组件6内部。所述第二传动组件控制所述胸皮固定组件6进行轴向偏转，使得所述针头垂直于任一背部支撑弧形板6f的弧形边缘，如图12和13所示。

图14为本发明实施例提供的一种中心支撑架的俯视图。如图14所述，中心支撑架6e包括腹部起落架6e2，设置于所述中心支撑架6e靠近所述腹部支撑架的一端，且垂直于所述中心支撑架6e的轴向(虚线所示)；中心支撑架6e通过所述腹部起落架6e2实现与第二传动组件的连接。具体的，所述第二传动组件包括第一伸缩结构、第二伸缩结构和第三伸缩结构，所述第一伸缩结构连接所述肩颈结构的第二端，所述第二伸缩结构和所述第三伸缩结构分别连接所述腹部起落架6e2的两端，如图1所示。

此时，第二传动组件控制所述胸皮固定组件6进行轴向偏转的实现过程如下：当所述第一伸缩结构、第二伸缩结构和第三伸缩结构沿所述指定方向的垂直方向伸张或收缩时，保持第一伸缩结构不动，使颈部滑块6a的球头6a2不动，通过改变所述第二伸缩结构和所述第三伸缩结构的伸缩量，控制所述胸部固定组件进行轴向偏转。具体的，如果一侧的伸缩结构7低于另一侧的伸缩结构7，则胸部固定组件6向所述一侧轴向偏转。如图12所示，在缝制右侧皮肤处的拉链时，以颈部滑块的球铰为轴，颈部的液压缸固定，腹部的两个液压缸中左侧的下降，右侧的上升，使右侧的背部支撑弧形板6f的板面与装置初始时对称截面(即竖直平面)平行。此时横向移动左侧缝纫装置的机头，对准最右侧的缝纫路径，准备缝纫。在缝制左侧皮肤处的拉链时，如图13所示，横向移动右侧缝纫装置的机头，对准最左侧的缝纫路径。具体过程与右侧皮肤缝纫类似，不再赘述。

轴向偏转完成后，针头轴向垂直于皮肤表面，缝纫的准备阶段完成。

缝纫过程中，所述第一传动组件和所述第二传动组件共同调整当前背部支撑弧形板的位置和角度，使得胸部皮肤沿拉链方向推进的同时，所述针头始终垂直于所述胸部皮肤进行缝纫。

本实施例适用于假人胸部皮肤背部拉链的缝纫过程。现有技术中，人背部拉链缝纫中，通过人工经验拉链粘结在背部皮肤开口处时，定位不准确，容易粘接跑偏；在缝纫过程中通过人工固定和输送缝纫对象，固定和输送不稳定，使得拉链缝线路径不均匀；同时针头通过各种角度进入弧形皮肤，缝制完成的拉链凹凸不平，稳定性较差。

相对于现有技术，本实施例通过拉链定位槽将拉链准确定位粘接在假人胸部皮肤上，并对通过胸皮固定组件对胸部皮肤进行稳定固定；缝纫过程中通过第一传动组件将假人皮肤稳定输送给针头进行缝纫，同时保证固定装置自动调整背部皮肤的缝纫角度，使缝纫针头始终沿垂直皮肤表层进行径向缝纫，实现假人胸部皮肤背部拉链的平整缝合。特别地，为了使缝纫装置伸入胸皮固定组件内部，本实施例通过灵活的多点传动形式，实现胸皮固定组件的轴向偏转，与胸皮固定组件的结构形式很好的适配，完成背部拉链的缝纫。

在上述实施例和下述实施例的基础上，本实施例进一步对胸皮固定组件6的结构进行细化。可选地，胸皮固定组件6还包括前胸支撑架6g，用于支撑并固定前胸皮肤，前胸支撑架6g也与中心支撑架6e连接。

可选地，如图14所示，中心支撑架6e还包括两组转孔6e1，孔的方向与中心支撑架的轴向平行，图11中的转杆6f3伸入转孔6e1中，能够在孔中转动。

可选地，中心支撑架6e上还连接有前胸支撑架6g和腹部支撑架6h。如图15所示，胸支撑架6g包括与中心支撑架6e适配的连接结构，所述连接结构上设置有3个伸缩杆及3个夹板；如图16所示，腹部支撑架6h包括与中心支撑架6e适配的连接结构，所述连接结构上设置有2个伸缩杆及2个夹板。可选地，前胸支撑架6g的数量可以根据实际需要增加，以提供足够的支撑。

可选地，中心支撑架6e上还设置有双杆液压缸9，与肩部支撑架6b上的双杆液压缸9共同推动两个背部支撑弧形板6f分离。

可选地，胸皮固定组件还包括侧面支撑架6c和侧面夹紧夹6d。如图7所示，每个侧面支撑架6c固定连接于同侧的肩部支撑架6b和腹部起落架6e2之间，每个侧面支撑架6c上连接有一个侧面夹紧夹6d，侧面压紧夹包括1个伸缩杆及1个夹板。将假人皮肤套在胸皮固定组件上后，前胸支撑架和腹部支撑架通过各自的伸缩结构将夹板推向皮肤，使皮肤自然撑开，既无褶皱也无过渡撑开变形。自然撑开后，两侧的侧面夹紧夹6d通过自己的伸缩杆将夹板推向皮肤外侧，与内侧的夹板共同将皮肤固定。

本实施例对胸皮固定组件的结构进行了完整描述，整个胸皮固定组件根据假人特征构建了与前胸皮肤、背部皮肤和侧面皮肤良好贴合的支撑部件，能够自然撑开假人皮肤的同时将其稳定固定，在缝纫过程中不会发生偏移，有利于稳定的缝纫效果。

图18是本实施例提供的一种汽车碰撞假人缝纫辅助装置控制方法的流程图，应用于上述任一实施例所述的缝纫辅助装置，可以由缝纫辅助装置中的电子设备执行。该方法控制第一转动组件和第二传动组件的传动策略，以使缝纫过程中所述针头始终沿垂直所述胸部皮肤。如图18所示，该方法具体包括如下步骤：

S110、获取缝纫开始时所述胸部皮肤与指定平面相交得到的曲线，所述指定平面为所述指定方向与所述针头轴向构成的平面。

仍以背部拉链缝纫为例，缝纫针头在每条缝纫路径的起点位置是固定的，以缝纫针头所能接触到的皮肤位置为原点，以所述指定方向的反方向为X方向，以所述针头轴向垂直向下的方向为H方向建立坐标系，如图19所示。此时指定平面与皮肤表层相交所得到的曲线如图20所示。由于背部缝合拉链处皮肤在指定平面的垂直方向上趋于平缓，因此将曲线方程表示为：

H＝f(x)(1)

其中，x和H分别表示每个缝纫点与初始缝纫点之间沿指定方向和针头轴向的距离。

S120、根据所述曲线，控制所述第一传动组件和所述第二传动组件共同调整所述胸皮固定组件的位置和角度，以使所述针头始终沿垂直所述胸部皮肤进行缝纫。

缝纫过程中，控制第一传动组件沿指定方向步进；同时，完成每一针缝纫后，根据该曲线将下一个缝纫点移动到针头位置，且保持针头垂直于皮肤表面。具体包括如下步骤：

步骤一、获取所述曲线上相邻缝纫点之间沿所述指定方向的第一位移。在步进电机驱动推进的情况下，所述第一位移为固定值x₀，等于步进电机的进给量。

步骤二、根据所述第一位移和所述曲线的方程，确定每个缝纫点与下一缝纫点之间沿所述针头轴向的第二位移以及切线角度变化。

曲线上各缝纫点的x轴坐标分别为ix₀，对应的y轴坐标分别为H_i＝f(ix₀)(i＝1,2,...,n)。因此，除初始缝纫点外，各缝纫点对应的第二位移ΔH_i＝H_i-H_i-1(i＝2,3,…n)。

各缝纫点对应的切线斜率k_i＝f′(ix₀)，切线与x轴方向上的夹角为α_i＝arctan(k_i)(i＝1,2,3,…n)。因此，除初始缝纫点外，各缝纫点对应的切线角度变化Δα_i＝α_i-α_i-1(i＝2,3,…n)。

步骤三、每一针缝纫完成后，控制所述第二传动组件将所述胸皮固定组件沿所述针头轴向移动所述下一缝纫点对应的第二位移，控制所述第一传动组件将所述胸皮固定组件沿所述指定方向推进所述第一位移，控制所述第二传动组件将所述胸皮固定组件垂直于所述指定平面旋转所述下一缝纫点对应的切线角度变化；进行下一针缝纫。

也就是说，完成第i-1个缝纫点的缝纫后，控制所述第二传动组件将所述胸皮固定组件沿所述针头轴向移动ΔH_i，这时皮肤曲线如图20中的①所示；控制所述第一传动组件将所述胸皮固定组件沿所述指定方向推进x₀，这时皮肤曲线如图20中的②所示；控制所述第二传动组件将所述胸皮固定组件垂直于所述指定平面旋转角度Δα_i；进行下一针缝纫，这时皮肤曲线如图20中的③所示。

当第二传动组件包括所述第一伸缩结构、所述第二伸缩结构、所述第三伸缩结构和所述第二驱动结构时，对第一传动组件和第二传动组件的控制过程包括如下步骤：

首先，控制第一伸缩结构、第二伸缩结构、第三伸缩结构同时伸张或收缩ΔH_i。

然后控制第一传动组件将胸皮固定组件沿指定方向推进x₀。

最后，通过第一伸缩结构、第二伸缩结构、第三伸缩结构沿指定方向和针头轴向的移动，使所述胸皮固定组件以所述下一缝纫点为轴、垂直于指定平面旋转角度Δα_i。

图21本实施例提供的一种胸皮固定组件垂直于指定平面旋转的的示意图。以图21为例，在指定平面内将皮肤固定装置简化为线段AB，其中，A点代表颈部滑块6a，连接第一伸缩结构；B点代表腹部起落架，同时连接第二伸缩结构和第三伸缩结构。经过ΔH_i的伸缩和x₀的推进，下一缝纫点已位于原点位置。这时控制第一伸缩结构沿指定方向的反方向滑动Δx_A，同时沿针头轴向伸张或收缩Δy_A；控制第二伸缩结构和第三伸缩结构沿指定方向同步滑动Δx_B，同时沿针头伸张或收缩Δy_B，就可以使胸皮固定组件旋转角度Δα_i。其中，

Δx_A＝|A₁A₂|＝|OA₂|-|OA₁|＝(n-i)×x0×(1-cos(Δα_i))

Δy_A＝|AA₁|＝(n-i)×x0×sin(Δα_i)

Δx_B＝|B₁B₂|＝|OB₂|-|OB₁|＝i×x0×(1-cos(Δα_i))

Δy_B＝|BB₁|＝i×x0×sin(Δα_i)

所述下一针缝纫完成后，重新返回步骤三，直到当前缝纫路径缝纫完毕。这时，控制第一传动组件带动胸皮固定组件沿指定方向的反方向移动，使下一条缝纫路径的初始缝纫点回到初始缝纫位置；当缝纫针头通过水平移动对准所述下一条缝纫路径的初始缝纫点后，开始下一条缝纫路径的缝纫。循环往复，直到所有缝纫路径缝纫完毕。

本实施例提供了上述缝纫辅助装置的控制方法，通过指定平面与初始位置假人皮肤相交的曲线，确定了假人皮肤表面的缝纫路径，从而确定缝纫路径上各缝纫点的位置；然后根据各缝纫点位置确定第二传动组件的伸缩策略和转动策略，保持针头垂直于皮肤表面缝纫；配合第一传动组件的推进，使缝纫辅助装置能够自动稳定的将假人皮肤向缝纫装置输送。

本实施例基于上述任一实施例实现，具有上述任一实施例的技术效果。

图22是本发明实施例提供的一种汽车碰撞假人缝纫辅助装置使用方法的流程图，适用于上述背部拉链的缝纫辅助装置。具体包括如下步骤：

S210、将拉链放置于所述定位槽中并刷胶，将待缝纫的胸部皮肤穿戴于所述皮肤固定装置上并固定，将所述拉链与所述胸部皮肤粘合。

通过控制第一伸缩结构、第二伸缩结构和第三伸缩结构将胸皮固定组件6调整到到合适的水平高度，并在缝纫辅助装置两侧对称布置两台相同的缝纫装置。所述缝纫装置可水平移动，调整缝纫路径，同时防止与辅助缝纫装置的干涉。

将拉链放置于针槽模板上的拉链定位槽6f4中，拉链定位槽6f4将拉链进行正确的定位并进行固定，防止拉链左右窜动，此时拉链表面恰好与背部支撑弧形板6f的弧形面齐平，将拉链上表面进行刷胶。

将假人胸部皮肤穿戴在胸皮固定组件6上，通过前胸支撑架6g、腹部支撑架6h将皮肤撑起，将销钉插入侧面支撑架6c的孔中并调整腹部侧面压紧夹，配合夹持对胸皮进行固定，将剩余拉链沿边部凸起6f2顺势粘结好，静置一段时间。

S220、控制所述双杆液压缸9将所述两个背部支撑弧形板6f分离，控制所述第二伸缩结构和所述第三伸缩结构使一侧背部支撑弧形板6f的初始缝纫位置垂直于针头轴向，水平移动缝纫装置的针头对准同侧拉链。

通过双杆液压缸9将背部支撑弧形板6f带动背部皮肤对称撑开至极限位置。此时背部支撑弧形板6f与缝纫辅助装置的对称截面产生一定偏转。缝制一侧拉链时，控制控制所述第二伸缩结构和所述第三伸缩结构使一侧背部支撑弧形板6f的初始缝纫位置垂直于针头轴向，水平移动对侧的缝纫装置的针头对准所述一侧拉链。

S230、控制所述第一传动组件和所述第二传动组件配合完成同侧拉链的缝纫；返回所述第二伸缩结构和所述第三伸缩结构的控制操作，使另一侧背部支撑弧形板的初始缝纫位置垂直于所述针头轴向，直到完成另一侧拉链缝纫。

在每一侧拉链的缝纫中，一条缝纫路径缝纫完成后，所述缝纫辅助装置恢复到所述初始缝纫位置。水平移动缝纫装置，将针头调整至下一条缝纫路径，进行下一路径缝纫，直到所述一侧的所有缝纫路径缝纫完毕。

两侧拉链均缝纫完成后，胸皮固定组件恢复至水平，双杆液压缸恢复原位，拆掉腹部侧面压紧夹6d，将假人胸皮卸下。

本实施例说明了缝纫装置的使用过程，通过手动粘合固定拉链，并触发缝纫装置的自动偏转策略旋转两侧的背部支撑弧形板，使对侧缝纫装置能够伸入皮肤内部完成缝合；然后触发缝纫装置的自动控制策略，使针头始终垂直于皮肤表面，并有序完成每侧拉链上每条缝纫路径的缝纫。整个使用过程的自动化程度高，仅需要手动完成拉链粘合，以及自动偏转和自动控制的触发，无需其他操作，排除了人为因素的影响，缝纫效果更稳定。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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。

Claims (10)

1.一种汽车碰撞假人缝纫辅助装置，其特征在于，包括：

胸皮固定组件，与假人胸部皮肤相适配，用于支撑并固定待缝纫的胸部皮肤；

第一传动组件，与所述胸皮固定组件连接，用于将所述胸皮固定组件沿一指定方向推进；

第二传动组件，与所述胸皮固定组件连接，用于使所述胸皮固定组件转动和/或沿所述指定方向的一垂直方向移动；

缝纫过程中，针头位置固定且针头轴向与所述垂直方向平行，所述第一传动组件将所述胸皮固定组件沿所述指定方向推进时，所述第二传动组件同步推进；所述第一传动组件和所述第二传动组件共同调整所述胸皮固定组件的位置和角度，使所述针头始终沿垂直于所述胸部皮肤进行缝纫。

2.根据权利要求1所述的缝纫辅助装置，其特征在于，所述第一传动组件包括：第一驱动装置和丝杆传动副，所述丝杆传动副与所述胸皮固定组件传动连接；

在所述第一驱动装置的驱动下，所述丝杆传动副带动所述胸皮固定组件沿所述指定方向推进。

3.根据权利要求1所述的缝纫辅助装置，其特征在于，所述第二传动组件包括第二驱动装置和多个伸缩结构；

所述多个伸缩结构与所述胸皮固定组件连接；当所述多个伸缩结构沿所述垂直方向同步伸张或收缩时，带动所述胸皮固定组件沿所述垂直方向移动；

所述第二驱动装置用于驱动所述多个伸缩结构沿所述指定方向滑动；当至少一个伸缩结构沿所述指定方向滑动同时沿所述垂直方向伸张或收缩时，带动所述胸皮固定组件转动。

4.根据权利要求1所述的缝纫辅助装置，其特征在于，所述胸皮固定组件包括：肩颈结构、腹部支撑架、背部支撑弧形板和中心支撑架；

所述肩颈结构、所述腹部支撑架和所述背部支撑弧形板分别与所述中心支撑架连接，分别用于支撑并固定所述胸部皮肤的肩部皮肤、腹部皮肤和背部皮肤；

所述肩颈结构的第一端与所述第一传动组件连接；

所述肩颈结构的第二端，以及所述中心支撑架靠近所述腹部支撑架的一端，分别与所述第二传动组件连接。

5.根据权利要求4所述的缝纫辅助装置，其特征在于，所述缝纫辅助装置用于实现所述背部皮肤和拉链的缝纫；

所述背部支撑弧形板有两个，沿每个背部支撑弧形板的弧形边缘设置有拉链定位槽，所述定位槽沿所述指定方向延伸；

缝纫准备时，每个背部支撑弧形板围绕所述中心支撑架旋转一角度，使两个背部支撑弧形板分离；所述第二传动组件控制所述胸皮固定组件进行轴向偏转，使所述针头垂直于任一背部弧形板的弧形边缘。

6.根据权利要求5所述的缝纫辅助装置，其特征在于，所述中心支撑架包括腹部起落架，设置于所述中心支撑架靠近所述腹部支撑架的一端，且垂直于所述中心支撑架的轴向；

所述第二传动组件包括第一伸缩结构、第二伸缩结构和第三伸缩结构，所述第一伸缩结构连接所述肩颈结构的第二端，所述第二伸缩结构和所述第三伸缩结构分别连接所述腹部起落架的两端；

所述第二传动组件控制所述胸皮固定组件进行轴向偏转的实现过程包括：保持所述第一伸缩结构不动，改变所述第二伸缩结构和所述第三伸缩结构的伸缩量，使所述胸部固定组件进行轴向偏转。

7.一种汽车碰撞假人缝纫辅助装置控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1-6任意一项所述的缝纫辅助装置，包括：

获取缝纫开始时所述胸部皮肤与指定平面相交得到的曲线，所述指定平面为所述指定方向与所述针头轴向构成的平面；

根据所述曲线，控制所述第一传动组件和所述第二传动组件共同调整所述胸皮固定组件的位置和角度，以使所述针头始终沿垂直所述胸部皮肤进行缝纫。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述曲线，控制所述第一传动组件和所述第二传动组件共同调整所述胸皮固定组件的位置和角度，包括：

获取所述曲线上相邻缝纫点之间沿所述指定方向的第一位移；

根据所述第一位移和所述曲线的方程，确定每个缝纫点与下一缝纫点之间沿所述针头轴向的第二位移以及切线角度变化；

每一针缝纫完成后，控制所述第二传动组件将所述胸皮固定组件沿所述针头轴向移动所述下一缝纫点对应的第二位移，控制所述第一传动组件将所述胸皮固定组件沿所述指定方向推进所述第一位移，控制所述第二传动组件将所述胸皮固定组件垂直于所述指定平面旋转所述下一缝纫点对应的切线角度变化；进行下一针缝纫；

所述下一针缝纫完成后，返回所述第一传动组件和所述第二传动组件的控制操作，直到当前缝纫路径缝纫完毕。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求6所述的缝纫辅助装置，其中，所述针头轴向垂直于水平面；

所述控制所述第二传动组件将所述胸皮固定组件沿所述针头轴向移动所述下一缝纫点对应的第二位移，并垂直于所述指定平面旋转所述下一缝纫点对应的切线角度变化，包括：

根据所述切线角度变化，控制所述第一伸缩结构沿所述指定方向的反方向滑动对应的位移，并沿所述针头轴向伸张或收缩对应的位移；控制所述第二伸缩结构和所述第三伸缩结构沿所述指定方向同步滑动对应的位移，并沿所述针头轴向伸张或收缩对应的位移。

10.一种汽车碰撞假人缝纫辅助装置使用方法，应用于如权利要求6所述的缝纫辅助装置，其中，所述针头轴向垂直于水平面；

所述使用方法包括：

将拉链放置于所述定位槽中并刷胶，将待缝纫的胸部皮肤穿戴于所述皮肤固定装置上并固定，将所述拉链与所述胸部皮肤粘合；

控制所述双杆液压缸将所述两个背部支撑弧形板分离，控制所述第二伸缩结构和所述第三伸缩结构使一侧背部支撑弧形板的初始缝纫位置垂直于针头轴向，水平移动缝纫装置的针头对准同侧拉链；

控制所述第一传动组件和所述第二传动组件配合完成同侧拉链的缝纫；返回所述第二伸缩结构和所述第三伸缩结构的控制操作，使另一侧背部支撑弧形板的初始缝纫位置垂直于所述针头轴向，直到完成另一侧拉链缝纫。

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