多关节可动人体仿生结构三维数模

　　这套仿生人体结构数模，最初是为碰撞测试场景下的传感器布设验证做的配套结构，在汽车被动安全测试、穿戴设备适配验证、工装操作人机工程校核场景里都能直接复用。数模的关节活动范围完全参照成年男性人体活动极限做的约束，肩、肘、腕、髋、膝、踝六大关节都做了独立的转动副约束，不会出现违背人体生理结构的穿模问题，做运动仿真的时候不需要额外调整关节限位，能直接导入装配体做干涉检查。

　　从设计思路上来说，整个模型做了分块处理，头部、躯干、四肢各段都预留了传感器安装位，不管是布设压力传感器、加速度传感器还是姿态传感器，都能直接在对应位置找到安装基准面，不需要额外切割模型做让位。躯干部分做了等壁厚的腔体结构，壁厚参照常规假人铸铝壳体的厚度设置，既可以模拟人体躯干的刚性特征，也能在做有限元分析的时候直接赋予材料属性，不需要重新处理几何拓扑。外形尺寸参照GB/T 10000-1988中国成年男性人体尺寸的第50百分位数据设置，站立状态总高、肩宽、臂长、腿长的尺寸都和实际人体尺寸偏差控制在2mm以内，做人机工程校核的时候，操作可达域、视野范围的计算结果和实际测试数据的匹配度能达到95%以上。

　　安装边界这块，模型的足底做了标准的安装接口，可以直接固定在测试台架的T型槽上，也可以适配六自由度运动平台的连接法兰，不需要额外做转接件。做穿戴设备适配的时候，各肢体段的外轮廓曲率完全参照人体体表曲率做的拟合，不管是做防护服、安全带还是可穿戴智能设备的结构验证，都能直接在模型上做包覆测试，检查穿戴后的贴合度，不会出现因为轮廓偏差导致的适配误判。关节处的连接结构做了简化处理，没有冗余的小零件，做网格划分的时候不会出现碎面问题，不管是做运动学仿真还是碰撞动力学仿真，都能快速完成前处理，不需要花大量时间修复几何错误。

　　在实际使用场景里，这套模型除了用于传感器测试工装的搭建，还能用于生产线操作工位的人机工程校核，把模型导入生产线布局数模里，调整不同的操作姿态，就能直接检查操作位的高度是否合适、取件路径是否存在干涉、操作力的施加方向是否符合人体发力习惯，提前规避工位设计的人机缺陷，减少后期生产线调试的整改成本。做医疗器械适配测试的时候，也可以用这套模型模拟患者的不同体位，检查设备的操作空间是否足够、患者支撑结构的贴合度是否达标，不需要一开始就用实体假人做测试，能大幅降低前期研发的验证成本。

　　模型的各肢体段之间的连接轴都做了同轴度约束，装配的时候不会出现错位问题，需要调整姿态的时候，直接转动对应关节的转动副就能快速摆出需要的姿态，不管是坐姿、站姿还是蹲姿，都能在短时间内调整到位，不需要逐段调整位置。躯干部分的分模线参照实体假人的制造分模位置设置，如果需要做实体3D打印验证，直接导出各段的STL文件就能上机打印，不需要额外做分模处理，打印完成后用标准销轴就能完成装配，和数模的活动范围完全一致。