Model člověka pro testy pohodlí 7.1 Řízení pohybu vozidla 7.1.4 Výzkum kritérií a nástrojů hodnocení pohodlí 7.1.4.1 Vytvoření biomechanického modelu člověka v automobilu (sedící osádka vozidla) s modely svalů v různých konfiguracích na základě experimentů Pavel Steinbauer Jiří Svoboda Zbyněk Šika Ondřej Vaculín Michael Valášek 1M6840770002 Str. 1 Michael Valášek, ČVUT FSI, Praha
Kritéria a nástroje hodnocení pohodlí Jedním z cílů návrhu vozidel (a mnohdy rozhodující vlastností konkurenceschopnosti) je jejich pohodlí. To je tradičně definováno pomocí kritérií vibrační expozice dané normou ISO. V nedávné době se zjistilo (často pragmaticky v rámci průmyslového vývoje), že tato kriteria nevyjadřují pohodlí ve vozidlech. Jednotliví výrobci si vyvinuli svoje dílčí empirická kriteria, která pečlivě tají. Proto je výzkum a vývoj v této oblasti velmi žádoucí. 1M6840770002 Str. 2 Michael Valášek, ČVUT FSI, Praha
Kritéria a nástroje hodnocení pohodlí Cíl práce: Výzkum a vývoj kritérií a nástrojů hodnocení vibračního pohodlí člověka v automobilu, syntéza integrovaného řízení podvozku na základě těchto kritérií a nástrojů 1M6840770002 Str. 3 Michael Valášek, ČVUT FSI, Praha
Návaznost na předchozí práce Vývoj poloaktivního pérování vozidel pro snížení dynamických sil kolo-vozovka při současném uchování vibračního pohodlí EU SADTS Project 1M6840770002 Str. 4 Michael Valášek, ČVUT FSI, Praha
Komfort při odděleném řízeném pérování kabiny a podvozku S 4 S 3 S 1 S 2 Dynamic road tyre forces 0.95 0.94 0.93 0.92 0.91 0.9 0.89 0.88 Pareto-set Spatial decomposition 0.87 S1, S2 pro bezpečnost S3, S4 pro pohodlí 0.86 0.84 0.86 0.88 0.9 Comfort 1M6840770002 Str. 5 Michael Valášek, ČVUT FSI, Praha
Vertikální akcelerace (ISO filtrovaná) Vertical acceleration (ISO filtered) 16 14 12 10 8 6 passive semi-active 4 0 2 4 6 8 10 12 Time [s] 1M6840770002 Str. 6 Michael Valášek, ČVUT FSI, Praha
Nesymetrické charakteristiky nelze z ISO-normy odvodit Force F [N] 18000 16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 0.0 A 0.6 A 0.9 A 1.2 A 1.4 A 1.7 A 2.0 A -2000-0.4-0.2 0 0.2 0.4 0.6 Velocity v [m/s] 1M6840770002 Str. 7 Michael Valášek, ČVUT FSI, Praha
Práce v roce 2005 Analýza existujících pramenů Komfortní (instrumentovaná mechatronická) figurína Komfort předvídání nelineární vlastnosti Nové objektivní kriterium pohodlí ve vozidle Stavba biomechanického modelu člověka v automobilu (sedící osádka vozidla) s modely svalů Prvotní experimenty měření pohodlí 1M6840770002 Str. 8 Michael Valášek, ČVUT FSI, Praha
Nová objektivní kriteria pro vyhodnocení pohodlí (VW) Korelace 84-98%!? 1M6840770002 Str. 9 Michael Valášek, ČVUT FSI, Praha
Biomechanický model člověka část těla hmotnost [kg] hlava 4,137 krk 0,965 thorax (hrudník) 23,763 abdomen (břicho) 2,365 pelvis (pánev) 11,414 paže+rameno * 1,769 předloktí+ruka * 2,022 stehno * 8,614 holeň * 3,587 noha * 0,981 celková hmotnost 76,6 1M6840770002 Str. 10 Michael Valášek, ČVUT FSI, Praha
Biomechanický model člověka 1M6840770002 Str. 11 Michael Valášek, ČVUT FSI, Praha
Prvotní experimenty měření pohodlí Vozidlo: Škoda Fabia Combi Vozovka: Velmi dobrá Rychlost: 50 km/h Poloha akcelerometrů: Jednoosý vpředu na nosníku nárazníku na kolejnici sedadla v zavazadlovém prostoru Tříosý na koberečku podlahy u řidiče na sedadle na volantu 1M6840770002 Str. 12 Michael Valášek, ČVUT FSI, Praha
Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka 1M6840770002 Str. 13 Michael Valášek, ČVUT FSI, Praha
7. Vozidlo - pohodlí Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka Power Spectrum Magnitude (db) Power Spectrum Magnitude (db) Power Spectrum Magnitude (db) 0-10 -20-30 Levy Z -40 10-1 10 0 10 1 20 0-20 Frequency Triosy X -40 10-1 10 0 10 1 0-10 -20 Frequency Triosy Y -30 10-1 10 0 10 1 Frequency Power Spectrum Magnitude (db) Power Spectrum Magnitude (db) Power Spectrum Magnitude (db) 0-10 -20-30 -40 10-1 10 0 10 1 20 0-20 20 0-20 Pravy Z Frequency Triosy Z -40 10-1 10 0 10 1 Frequency -40 10-1 10 0 10 1 Frequency Levy Z Pravy Z Triosy X Triosy Z Triosy Y 1M6840770002 Str. 14 Michael Valášek, ČVUT FSI, Praha
Problémy Utajování postupů v průmyslu Metodika měření vibračního pohodlí Experimentální data objektivní/subjektivní Okruh vlivů na vnímání vibračního pohodlí (např. krátkodobé/dlouhodobé pohodlí, předvídání přejezdu překážky, předvídání manévru u řidiče/spolujezdce, atd.) Koncept simulace vnímání vibračního pohodlí 1M6840770002 Str. 15 Michael Valášek, ČVUT FSI, Praha
Shrnutí Použití ISO normy pro hodnocení vibračního pohodlí je obtížné Firemní výzkum je většinou nedostupný Zahájen vývoj modelů člověka s realistickou složitostí popisu vlastností 1M6840770002 Str. 16 Michael Valášek, ČVUT FSI, Praha
Další postup řešení Další vývoj modelu osádky vozidla (sedačka, stavy napětí svalů, aj.) Provedení experimentů pro zjištění korelace mezi subjektivním a objektivním hodnocením 1M6840770002 Str. 17 Michael Valášek, ČVUT FSI, Praha
Optimální řešení? Truck 1M6840770002 Str. 18 Michael Valášek, ČVUT FSI, Praha