您的自动驾驶旅行-我们如何使用人体模型创建真正安全的旅行

人体模型(HBM)的应用，以分析在未来涉及高度自动化车辆的碰撞场景中旋转座椅的挑战。

想象一下在不远的将来在高速公路上旅行。像往常一样，在从父母家回家的两个小时车程中，你进入高速公路，切换到自动驾驶模式，通过倾斜座椅并将座椅旋转到汽车中间控制台的屏幕上，将座椅移动到放松的休闲位置。现在开始放松。你开始通过车内娱乐套件观看你最喜欢的电视剧。过了一会儿，你睡着了，被一声巨响、安全带和打开的安全气囊的强烈固定、奇怪的气味和气味吵醒。你仍然感到震惊，解开安全带，打开车门。发生了什么事?你和你的车卷入了一场车祸。

幸运的是，您的汽车配备了博世安全系统，它在过去保护了人们，并将在未来继续这样做raybet雷竞技ios下载。

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独立于安全自动驾驶的实施，车辆安全的挑战在于控制新的事故情况和各种乘员的真实再现。室内的新自由允许各种各样的坐姿和居住者姿势。乘员保护已经不能仅仅通过实验室的碰撞测试来保证。想象一下需要测试多少情况、配置和场景。这太贵了。本文采用了现代仿真方法。

基于有限元和多体动力学的碰撞和乘员仿真有助于为诸如约束系统控制等保护系统的开发提供思路。我们研究的一个主要重点是使用虚拟人体模型对居住者进行数字映射。为了实现这一目标，我们与业界和研究领域的知名合作伙伴合作，并为公共资助的项目做出贡献。其中一个项目是欧洲项目“OSCCAR -汽车碰撞的未来乘员安全”。我们使用数字人体模型的工作允许在无意碰撞之前和碰撞期间详细描述车辆乘员的运动学行为。

如前所述，在从传统驾驶到自动驾驶的过渡时期，车辆乘客将受益于更大的空间自由度，以及室内设计和座位位置的潜在变化。为了确保旋转座椅中的乘员安全，需要创新的保护原则。作为OSCCAR项目的一部分，我们模拟了碰撞前座椅旋转的影响，旋转座椅和乘员被重新定位到更有利的位置。通常，如果我们从创新行动或研究活动开始，我们会受到以研究问题形式表述的初始假设的指导。

通过Simcenter Madymo主动人体模型(AHM)的应用，我们证明了通过使用主动电动座椅旋转来测量座椅旋转效果的能力。正如我们在介绍示例中概述的那样，在初始位置，副驾驶座椅向内旋转了30°。对一辆典型的紧凑型汽车进行了完整的碰撞前和碰撞中场景的模拟。

在我们的研究中，我们使用了一个为OSCCAR项目创建的高度参数化的通用多体内部模型，以研究实验设计(DoE)研究中的参数变化影响，并分析新的创新保护原则的效率。它基于Simcenter Madymo主动人体模型(AHM)，包含最先进的约束系统和座椅模型。本研究中使用的人体模型对正面、侧面(正面和侧面结合)、后方和垂直加载条件进行了验证。因此，颈部和脊柱的椎间盘是根据文献中基于刚度数据的点和万向约束来建模的。内部模型高度参数化，以研究实验设计(DoE)研究或优化中的参数变化影响。

所分析的场景代表了高速公路上的自动驾驶情况，乘客坐在旋转的座椅上。先进的驾驶辅助系统可能会在碰撞前自动紧急制动，但本研究没有考虑可能的转向机动。这一保护原则的总体动机是确保乘员在旋转座椅(绕z轴旋转，见图1左图)中的安全。在车辆碰撞之前，坐在旋转座椅上的乘客被重新定位到接近标准的正面位置。旋转曲线由样条插值(见图1，右)表征，并表示座椅的合理运动学行为。最初，乘员坐着稍微旋转，并指向远离驾驶方向。初始情况包括座椅旋转高达30°。在仿真研究中，座椅的旋转速度和碰撞前旋转的开始时间是不同的。座椅的预碰撞旋转在T = 0毫秒时终止，这定义了预碰撞阶段结束和碰撞开始的时间点。在此之后，安全气囊和烟火安全带张紧器等“常规”约束系统将被触发，并在几毫秒前采取行动。

DoE模拟研究是根据预先确定的条件组织的。这些模拟研究被认为是预先研究，以确定坠毁前阶段合理和充分的旋转参数集。最后，它们将促进使用更复杂、更耗时的HBMs(如THUMS模型)对碰撞阶段进行更详细的研究。在碰撞T = 0 ms和T = +45 ms时，即乘员接触乘客安全气囊之前，研究了保护原理的效果。作为一个例子，图2展示了两次模拟运行的截图。在最上面一排，座位旋转从T = - 400ms开始到T = 0ms结束，而在最下面一排，座位旋转从T = - 100ms开始到T = 0ms结束。

• 旋转速度越快，在碰撞开始前座椅与乘员身体之间的偏差就越大，约束系统就会被激活。
• 旋转速度越快，碰撞前乘员的平均平均加速度就越高(例如，座椅在50毫秒内快速旋转30°时，最高可达9 g)。
• 对于图2所示的情况，达到了1 g (T = -400ms)和4 g (T = -100ms)的水平。为了估计这些值，我们需要考虑在接下来的碰撞阶段，平均加速度通常达到40 - 60 g，这取决于车身区域。
• 对于座椅最初旋转15°而不是30°的情况，图像不会改变。然而，最大的碰撞前加速度被限制为最大。旋转速度最快的3g。
• 结果，旋转速度为30°，350毫秒被认为是合理的设置，并在整个更详细的研究中使用。

总之，在这些预研究中，我们证明了乘员与座椅的相对运动可以用来衡量乘员重新定位和跟随座椅运动的好坏。一般来说，自动紧急制动(AEB)改善了乘员与安全带之间的引导。这意味着通过与安全带更好的耦合，乘员为即将到来的碰撞做好了更好的准备。座椅旋转速度越高，乘员对座椅的引导越低。因此，在碰撞前阶段的及时旋转对于在碰撞阶段开始时乘员与座椅的相对位置是有益的。

这个在碰撞前阶段使用旋转座椅的实际例子表明，HBMs将使我们能够为未来的事故创建和评估碰撞前安全系统。必须指出的是，本博客中呈现的结果仅代表中间结果。值得一提的是，这些结果对未来车辆的预碰撞功能设计及相应的安全控制单元逻辑设计具有重要的指导意义。此外，它们还有助于确定新内饰座椅碰撞前驱动的电气驱动要求。目前，作为OSCCAR项目的一部分，博世正在对上述保护原理和其他原理进行进一步的模拟研究。raybet雷竞技ios下载

致谢:由Maja Wolkenstein和Gian Antonio D 'Addetta所介绍的工作是在欧盟H2020项目“OSCCAR -未来汽车碰撞中的乘客安全”范围内进行的。根据No. 768947赠款协议，OSCCAR获得了欧盟地平线2020研究和创新计划的资助。