基于SEMG信号理论的汽车变速杆位置的优化设计

摘要

本文主要研究人在坐姿状态下,距离地面不同的高度和距离指定参考点的不同的距离的位置在进行推或拉动作时对最大静力输出的影响。对10个被试进行了九个不同测试位置(三个高度和三个远度的组合)在坐姿状态下的最大肌肉收缩的推拉实验。距离椅子参考点的三个距离是:18 cm,36.1 cm和45cm。三个距离地面的高度分别是:41.1cm,64.3 cm和82 cm。被试的坐姿和肩部的姿势要求避免躯干弯曲、旋转或前后摆荡。表面电极放置在指深屈肌、肱三头肌、肱二头肌、前三角肌和后三角肌上,用以监视每个位置的肌肉活动。每个位置输出的平均力是通过安装在仿真变速杆把手上的S型拉力传感器来测量采集的。在分析处理过程中,我们采用FastICA算法和传统滤波方法相结合的方法对肌电信号进行滤波处理;我们使用SPSS15.0软件对数据进行统计分析处理。我们的最优位置是按照最优位置标准进行选择的,即具有最大的输出力和最小的肌肉活动幅度的位置。实验中最符合标准的位置是45 cm远的距离和64.3 cm的高度。本文还发现距离身体的距离对推力比对拉力的影响更大。这就意味着相比于高度的增加,当距离增加时,肌力的增加幅度会更大。最后,本文发现手的高度和距离对拉力的影响是等效的。虽然本实验是针对于人力操作的卡车的驾驶员设计的,但是,它也可以提高标准用于带有坐姿状态推拉作业的其他工业。研究结果对飞机、汽车、拖拉机等交通运输工具的驾驶员座位优化布局设计皆有重要的参考价值。