CN208239080U - 一种模拟人体进出座椅试验台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模拟人体进出座椅试验台，包括座椅，还包括人体模型，人体模型上设有回馈运动控制单元，回馈运动控制单元与工业机器人连接，所述回馈运动控制单元为1‑3轴向力回馈运动控制单元。其有益效果是：伺服系统中，各轴可以联合工作，也可以独立工作，可以更灵活性的设定，疲劳测试过程中，力目标值能自动有效控制在3％误差范围内，以能满足不同标准或不同要求进行试验；能够有效减少测试工序，节约测试时间，而且还大大降低了生产成本，提高了工作效率；配合机器人控制，减少人工调整操作繁琐过程，降低了成本投入，简易适用；伺服系统与机器人之间通过通讯联合作业，通讯接口开放，适用性强，利于推广使用。

Description

一种模拟人体进出座椅试验台

技术领域

本实用新型涉及汽车座椅测试设备，特别是一种模拟人体进出乘座座椅的座椅乘降设备。

背景技术

汽车座椅作为关键和重要的被动安全部件，不仅要承载乘客，而且还在碰撞事故中肩负着保护乘客安全的作用。一直以来世界各国都对座椅采取强制认证或强制试验的方式进行监管，如欧洲EEC、ECE、美国FMVSS及中国GB等各国法规使用动态及静态结合的方式，对座椅在碰撞事故中对乘客保护的效果进行强制评价和要求。原有的人体进出测试评定手段比较简单，且在试验过程中需要不断地人为调整。造成的结果是测试不精确或无法真实地再现人体进出座椅时人体对座椅的作用过程。近年来，各汽车厂家对座椅的耐用性也越来越重视，如测试的时候还要考核设备模拟人体进出时，模拟的体压力分布是否与实际的相符，但相关的测试设备往往不能准确地模拟出相关人员进出状况。

发明内容

本实用新型的目的在于，提供一种能实现更精确和严谨地测试的一种模拟人体进出汽车座椅测试设备。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：

一种模拟人体进出座椅试验台，包括座椅，还包括人体模型，人体模型上设有回馈运动控制单元，回馈运动控制单元与工业机器人连接。

所述回馈运动控制单元为1-3轴向力回馈运动控制单元，所述1-3轴向力回馈运动控制单元包括双向运动云台支架，双向运动云台支架上方设有Z轴运动直线轴承，Z向力反馈用力传感器通过电机同步带与Z轴方向控制伺服电机连接，双向运动云台支架侧面设有Y向运动滑轨，Y向运动滑轨上设有Y轴方向控制伺服电机，双向运动云台支架下方设有X向运动滑轨，X向运动滑轨上设有X轴方向控制伺服电机，所述Z向力反馈用力传感器通过滚珠丝杆与电机同步带连接，滚珠丝杆与Z向力反馈用力传感器之间设有缓冲弹簧。

所述Z轴运动直线轴承通过滚珠丝杆与电机同步带连接，滚珠丝杆上设有缓冲弹簧，滚珠丝杆上方还设有倾角传感器。

本实用新型所述的一种模拟人体进出座椅试验台，其有益效果是：

(1)伺服系统中，各轴可以联合工作，也可以独立工作，可以更灵活性的设定，疲劳测试过程中，力目标值能自动有效控制在3％误差范围内，以能满足不同标准或不同要求进行试验；

(2)能够有效减少测试工序，节约测试时间，而且还大大降低了生产成本，提高了工作效率；

(3)配合机器人控制，减少人工调整操作繁琐过程，降低了成本投入，简易适用；

(4)伺服系统与机器人之间通过通讯可以联合作业，通讯接口开放，不受机器人品牌的限制，适用性强，利于推广使用。

附图说明

图1是模拟人体进出座椅试验台的结构示意图；

图2是回馈运动控制单元的结构示意图。

图中标号说明：

1.底座，2.人体模型，3.回馈运动控制单元，4.工业机器人，5.1-3轴向力回馈运动控制单元，6.双向运动云台支架，7.Z轴运动直线轴承，8.Z向力反馈用力传感器，9.电机同步带，10.Z轴方向控制伺服电机，11.Y向运动滑轨，12.Y轴方向控制伺服电机，13.X向运动滑轨，14.X轴方向控制伺服电机，15.滚珠丝杆，16.缓冲弹簧，17.倾角传感器。

具体实施方式

为详细说明本实用新型之技术内容、构造特征、所达成目的及功效，以下兹例举实施例并配合附图详予说明。

一种模拟人体进出座椅试验台，包括座椅1，还包括人体模型2，人体模型2上设有回馈运动控制单元3，回馈运动控制单元3与工业机器人4连接。

所述回馈运动控制单元3为1-3轴向力回馈运动控制单元5，所述1-3轴向力回馈运动控制单元5包括双向运动云台支架6，双向运动云台支架6上方设有Z轴运动直线轴承7，Z向力反馈用力传感器8通过电机同步带9与Z轴方向控制伺服电机10连接，双向运动云台支架6侧面设有Y向运动滑轨11，Y向运动滑轨11上设有Y轴方向控制伺服电机12，双向运动云台支架6下方设有X向运动滑轨13，X向运动滑轨13上设有X轴方向控制伺服电机14，所述Z向力反馈用力传感器8通过滚珠丝杆15与电机同步带9连接，滚珠丝杆15与Z向力反馈用力传感器8之间设有缓冲弹簧16，滚珠丝杆15上方还设有倾角传感器17。

对本实用新型所述的试验台进行模拟人体进出座椅实验耐久方面的测试，具体包括：

a.准备一个三维假人模型制造的压头，三维假人模型按照SAE的50％假人，压头包一层12mm的泡沫和牛仔布，把适当的重物配置到压头上，使压头保持重量在44.5kg；

b.把座椅总成固定在模拟人体进出试验台上，座椅调整在设计的位置，模拟人体进出座椅轨迹编制机器人的运行程序，相关的运行程序包括：

1)压头水平滑入座椅并陷入座垫边翼和靠背边翼各约25mm，压头旋转30度使压头后部内侧先进入；

2)压头继续进入直到压头中心线和座椅中心线对齐；

3)压头蠕动使之在座椅内平稳；

4)压头陷入座椅直到载荷为445N；

5)压头约以30度，445N载荷蠕动靠背；

6)压头以445N载荷停留在座椅直到一半移出座椅；

7)一旦压头一半移出座椅，它就随座垫边翼而滑动，当压头移出时，座垫边翼有较大的压陷。

c.实验频率:4.5次/min。

d.实验次数:15000次模拟人体进出试验。

技术特征：

1)1～3轴的自动伺服控制及压力回馈补偿。

1～3轴(X\Y\Z轴)是指人体模型横向(X向)，纵向(对座椅靠背压力方向，Y向)及竖直方式(对座椅座垫压力方向，Z向)

控制原理：

Z轴力传感器感测出力后，由上位机进行数据采集，上位机将采集到的力数值与目标值进行比较，通过自主开发程序计算后，将位置控制值传输到伺服电机控制器中，随后伺服电机在控制器的控制下转动并带动滚珠丝杆旋转，从而达到控制Z轴在导杆上不断上下运动调整以满足对座椅压力不断调整的效果，调整频率可达70Hz，力控误差可控制在目标值的3％以内。

人体模型在空间运动中，姿态不断变化，三轴力传感器的各方向也随之变化；但人体重量在重力方向没有变化，所以必须对三轴向所测量出来的力进行重力补偿后才能用来评定人体模型对座椅的压力。不进行重力补偿，测量出来的数据误差大，不真实。所以配置了一个倾角仪用来实时监测人体模型在空间中的姿态，并对各轴力进行修正。

伺服系统中，各轴可以联合工作，也可以独立工作，可以更灵活性的设定，为满足不同标准或不同要求进行试验。

对于模拟人体进出试验，依据《乘用车座椅总成》QC/T740-2005标准或者企业标准要求，编制好机器人的运动轨迹，使得人体模型在座椅上的运动过程能够模拟出真实人体进出座椅的情况。通过1～3轴伺服控制人体模型，在进出过程中，能够保持模型对靠背及座垫的压力维持在既定的目标值上。同时，耐久试验过程中，被测试件弹性下降时，所提供的反力不足时，伺服控制装置也能够自动补偿。

本实用新型结合经验，对座椅总成关键部件的主要可靠性评价方法进行了总结和概括，涉及到振动耐久、操作耐久、磨损耐久及疲劳耐久等方面，通过对相关标准和测试方法的研究和总结，希望能够为座椅总成的优化设计提供参考，并能够对座椅总成的舒适可靠性评价提供指导，同时也完善了目前座椅部件测试评价方面设备能力不足的现状，期待今后生产越来越好、越来越科学的座椅产品，给驾乘人员带来更大的安全保障和舒适体验。

综上所述，仅为本实用新型之较佳实施例，不以此限定本实用新型的保护范围，凡依本实用新型专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆为本实用新型专利涵盖的范围之内。

Claims (3)

1.一种模拟人体进出座椅试验台，包括座椅(1)，其特征在于：还包括人体模型(2)，人体模型(2)上设有回馈运动控制单元(3)，回馈运动控制单元(3)与工业机器人(4)连接；所述回馈运动控制单元(3)为1-3轴向力回馈运动控制单元(5)，所述1-3轴向力回馈运动控制单元(5)包括双向运动云台支架(6)，双向运动云台支架(6)上方设有Z轴运动直线轴承(7)，Z向力反馈用力传感器(8)通过电机同步带(9)与Z轴方向控制伺服电机(10)连接，双向运动云台支架(6)侧面设有Y向运动滑轨(11)，Y向运动滑轨(11)上设有Y轴方向控制伺服电机(12)，双向运动云台支架(6)下方设有X向运动滑轨(13)，X向运动滑轨(13)上设有X轴方向控制伺服电机(14)。

2.根据权利要求1所述的一种模拟人体进出座椅试验台，其特征在于：所述Z向力反馈用力传感器(8)通过滚珠丝杆(15)与电机同步带(9)连接，滚珠丝杆(15)与Z向力反馈用力传感器(8)之间设有缓冲弹簧(16)。

3.根据权利要求1所述的一种模拟人体进出座椅试验台，其特征在于：滚珠丝杆(15)上方还设有倾角传感器(17)。