基於駕駛員神經肌肉力學特性的轉向舒適性研究

《基於駕駛員神經肌肉力學特性的轉向舒適性研究》是依託清華大學，由劉亞輝擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於駕駛員神經肌肉力學特性的轉向舒適性研究
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：劉亞輝
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

轉向系統性能評價是目前汽車轉向技術領域的研究熱點之一，對汽車轉向系統(特別是轉向助力裝置)的設計具有重要的指導意義，其中轉向舒適性等轉向感覺評價是轉向系統性能評價的重要組成部分。目前，關於汽車轉向感覺的評價缺乏對駕駛員轉向操縱生理特性的研究，因而無法對汽車轉向舒適性進行駕駛員的生理學客觀評價。本項目旨在揭示駕駛員轉向操縱主觀感覺背後的客觀機理，運用人體運動機能學的相關手段，對駕駛員轉向操縱的運動機能及神經肌肉動作規律進行分析研究，得到轉向操縱的神經肌肉協調機理，建立駕駛員神經肌肉力學特性與轉向操縱物理輸出的映射關係，利用轉向操縱的神經肌肉力學特性分析轉向操縱的肌肉動作效率，研究轉向舒適性的駕駛員神經肌肉力學特性表征方法，綜合轉向性能的主客觀評價提出以轉向操縱肌肉動作效率為主體的汽車轉向舒適性的客觀生理評價指標，完善轉向感覺評價體系，為汽車轉向系統特別是轉向助力裝置的分析設計提供參考依據。

結題摘要

汽車轉向操縱是駕駛員的基本操縱之一，因而轉向舒適性成為目前汽車轉向技術領域的研究熱點之一。項目申請時轉向舒適性評價缺乏對駕駛員轉向操縱生理特性的研究，本項目旨在揭示駕駛員轉向操縱舒適性感覺的客觀機理，完善轉向感覺評價體系。在青年基金資助下，申請人圍繞基金項目設定的目標，積極開展理論與實驗研究，經過三年的努力，在轉向舒適性客觀生理機理及其評價方法研究上取得了積極的學術成果。在本領域高水平期刊上發表標註資助的SCI論文4篇（含錄用待發表2篇），EI論文5篇（含SCI/EI雙檢4篇），申請了國家發明專利8項（含已授權2項）。首先，研究了與轉向舒適性密切相關的轉向路感以及轉向系統助力特性。獲得車輛固有路感的解析式，並提出基於目標車型固有路感的基本助力特性設計方法，為汽車轉向系統可變助力特性的設計提供了可量化的準則。研究成果套用在電動助力轉向系統的設計開發中，成為“經濟型轎車電動助力轉向系統關鍵技術及其產業化”中主要創新成果之一，該項目通過了教育部組織的專家鑑定並獲得2011年北京市科學技術一等獎。其次，對駕駛員轉向操縱涉及肌群的動作協調機理進行了研究。通過肌群電生理信號的深入研究分析，對駕駛員轉向操縱動作中涉及的主要作用肌肉進行了篩選，通過駕駛模擬實驗及實車實驗，辨識了駕駛員轉向操縱動作中其上肢及肩部肌肉的作用功能，初步揭示了轉向過程中的肌肉協調機理。研究結果表明，駕駛員轉向過程中，其上肢及肩部肌群構成轉向動作的原動肌與穩定肌協調完成一定的轉向操縱。最後，基於駕駛員轉向操縱中神經肌肉力學特性對其轉向效率進行了研究。經過深入分析駕駛員轉向力（矩）與主要動作肌群電生理信號，獲得了駕駛員轉向操縱中主要肌群肌電信息與轉向輸出力（矩）之間的映射關係，提出了根據駕駛員神經肌肉力學特性表征研究駕駛員轉向操縱效率的方法，部分揭示了駕駛員轉向操縱舒適性的客觀生理機理，創新了國際上對駕駛員轉向操縱舒適性的研究手段。通過本項目研究，申請人團隊學術能力得到了很好的提高，申請人成功申請了中國博士後科學基金特別資助以及青年-面上直通車連續資助（“基於駕駛員運動機能學特性的轉向性能評價研究”），基於研究成果與國際上最大的轉向系統設計生產企業之一的日本JTEKT株式會社開展了基於駕駛員肌電信號的轉向負荷評價的基礎研究項目2項。