汽車乘員仿真RAMSIS操作指南第2頁共57頁目錄1.RAMSIS功能簡介1.1模型結構1.2人體數據庫1.3幾何功能1.4關聯任務姿態仿真1.5人體模型分析1.6健康度和舒適性分析1.7視野和反射分析1.8安全帶分析1.9受力分析1.10可接觸性分析

第3頁共57頁2.人體模型參數設定

2.1啟動RAMSIS2.2菜單說明2.3建立人體模型2.4設置人體模型參數2.5人體模型的平移和旋轉2.6姿態編輯參考點設定第4頁共57頁3.姿態編輯參考點設定

3.1工作姿態編輯3.2舒適度評價

4.視野校核

4.1視野校核內容4.2雙眼視野4.3后視鏡視野4.4視野區域4.1.1視野區域簡述4.1.2視野區域模擬第5頁共57頁

5.手/腳觸及面5.1簡述5.2手/腳觸及面模擬6.安全帶模擬6.1簡述6.2安全帶模擬操作

7.操作力評價6.1簡述6.2操作力模擬

8.仿真模擬6.1簡述6.2仿真模擬第6頁共頁

9.用戶自定義模型9.1簡述9.2啟動界面9.3定義選項9.4調入自定義人體模型

10.實例操作（待續）10.1換擋操作10.2行李取放第7頁共X頁1、RAMSIS功能簡介1.1模型結構：●用金屬網格模型形式、表面模型形式，或者以3D掃描的形式渲染表面；●生理關節的精確表示：53個關節，104個關節自由度；●正確的H點仿真（以人體模型和座椅為前提）；●各種鞋子模型；●用戶自定義參考點――能與表面模型任意匹配；●附加幾何體（工具、衣物）；1.2人體數據庫：●每個數據庫95百分位的人體模型（成人）；●基于人體高度、比例和胖瘦的體型；●9個月到12歲的不同年齡群的兒童數據；●與目標市場相匹配的數據：北歐、中歐、美國/加拿大、墨西哥、南美、日本/韓國、中國等人體數據庫；軟件默認（標準配置）：德國；●考慮未來人體尺寸的發展趨勢；●與RAMSISBodyBuilder中的人體測量編輯器直接匹配；第8頁共X頁1.3幾何功能：●通過CAD界面導入或導出IGES、VDAFS和SAT格式數據；●直接通過轉換器讀寫CATIAV5模型；●產生基本的幾何圖形；●交互式或者數值輸入旋轉和平移；●面的剖視圖計算；●定義和控制運動自由度（旋轉和平移）；●層的功能，包括單獨配置層名和在導入數據的過程中自動配置圖形；1.4關聯任務姿態仿真：●為自定義任務自動計算姿態●基于概率的最佳姿態將被應用到特殊的姿態模型中；可利用的模型有：轎車駕駛員和乘員模型、卡車、摩托車、飛行員、一級方程式賽車駕駛員模型、站姿包括平衡模型；標準配置：轎車駕駛員站姿模型；●任務定義，用戶可以通過交互式和無關聯類型實現；●人體模型可單獨存檔，有利于自由重復利用；●大量的任務類型：目標，方向，邊面，抓握，盆骨，關節角和工裝夾具任務；●考慮自透視性；●渲染H點和眼點的變化范圍；●自動計算和分析整個試樣，包括文件（自動序列產生器）；1、RAMSIS功能簡介第9頁共X頁1、RAMSIS功能簡介1.5人體模型分析：●計算所有人體部位的坐標和關節角；●要求有人體尺寸和包括局部質量和重心的人體質量；●人體模型和幾何體間的距離分析；1.6健康度和舒適性分析：●分析姿態的舒適性；●身體部位的舒適性分析；●脊椎彎曲形狀的評估；●直接比較各種姿態；1.7視野和反射分析：●視線和運動相結合的姿態仿真；●左右眼睛的內視野；●通過計算眼睛能看見的物體的投影來表述盲區；●動畫回放提供實時的景象輸出；●反射鏡觀察，仿真平面/球面（任何想得到的鏡面）；●可自由定義鏡面位置和鏡面方向；●人機視野范圍評估；●考慮焦距；第10頁共X頁1、RAMSIS功能簡介1.8安全帶分析：●計算和顯示安全帶跨過人體模型；●成像/表述安全帶釋放點；●分析兩點固定和三點固定的安全帶；1.9受力分析：●基于詳細的測量結果的完全的應力圖；●基于性別和年齡群的數據劃分；●計算當前姿態和當前人體數據的應力和最大力拒；1.10可接觸性分析：●計算自由定義關節鏈的可接觸范圍；●用3D包絡面顯示可接觸范圍；第11頁共X頁2、人體模型參數設定2.1啟動RAMSIS運行CATIAV5R18程序，點擊Start

>Infrastructure>RAMSIS,

進入RAMSIS界面(圖2.1.1）。圖2.1.1第12頁共X頁2、人體模型參數設定圖2.2.1一、姿態編輯界面1.模型平移2.模型旋轉3.關節旋轉4.姿態編輯5.刪除編輯姿態6.姿態計算7.模擬仿真8.移動視野點9.鼠標移動鉸接點10.移動鉸接點11.手勢編輯12.對稱13.編輯靠背角14.軌跡線編輯15.軌跡線校準16.動作模擬三、人體模型界面1.添加模型2.打開模型3.刪除模型4.激活狀態5.更新模型6.選項設置四、手/腳觸及界面1.左手手伸界面2.右手手伸界面3.左腳腳觸界面4.右腳腳觸界面5.自定義觸及面二、基本操作界面1.打開模型2.保存模型3.刪除保存模型4.數據保存路徑5.編輯皮膚點6.新建參考點7.修改參考點8.刪除參考點9.顯示幾何模型10.顯示幾何線形11.顯示渲染幾何模型12.定義動作邊界13.隱藏/顯示模型14.模型渲染2.2主要模塊介紹第13頁共X頁2、人體模型參數設定圖2.2.1六、視野分析界面1.視野圓2.視野錐3.鏡面視野4.雙眼視野5.直接視野6.反射分析7.視野感知分析8.最小視野分析9.視力分析10.顯示視野分析11.多角度視野分析12.視野時間區域分析13.視野感知時間計算14.外部視野區域分析15.雙眼視野16.建立交通狀況17.車道分析18.視力方案分析五、基本操作界面1.模型參數顯示2.舒適性評價3.創建/編輯參考面4.復制模型參考點5.安全帶模擬6.操作力分析7.姿態修改編輯8.姿態自動分析9.打印模型10.顯示靠背角2.2主要模塊介紹第14頁共X頁2、人體模型參數設定圖2.2.2模型平移模型旋轉手勢編輯模擬仿真移動視野點鼠標移動鉸接點編輯靠背角姿態編輯對稱關節旋轉刪除編輯姿態姿態計算移動鉸接點打開模型保存模型刪除保存模型數據保存路徑編輯皮膚點新建參考點修改參考點刪除參考點顯示幾何模型顯示幾何線形顯示渲染幾何模型隱藏/顯示模型模型渲染添加模型打開模型刪除模型激活狀態更新模型選項設置左手手伸界面右手手伸界面左腳腳觸界面右腳腳觸界面自定義觸及面軌跡線編輯軌跡線校準動作模擬定義動作邊界手/腳觸及界面人體模型界面姿態編輯界面基本操作界面第15頁共X頁2、人體模型參數設定圖2.2.2模型參數顯示舒適性評價創建/編輯參考面復制模型參考點安全帶模擬操作力分析姿態修改編輯姿態自動分析打印模型顯示靠背角視野圓視野錐鏡面視野雙眼視野直接視野反射分析視野感知分析最小視野分析視力分析顯示視野分析多角度視野分析視野時間區域分析視野感知時間計算外部視野分析雙眼視野建立交通狀況車道分析視力方案分析基本操作界面視野分析界面第16頁共X頁2、人體模型參數設定*BodyModel:Male(男性）Female(女性）Child(兒童）HandModel:Mitten-like（拇指單獨活動，其余四指并攏，多用于摩托車）5-FingerHand(5指獨立活動）FootModel:Naked(不穿鞋）GINO(穿鞋）DIN/SAE(自定義/SAE）2.3建立人體模型單擊工具欄里的

，彈出”CreateManikin”對話框(圖2.2.1)，可選擇人體模型的相關設置（*）。圖2.3.1第17頁共X頁2、人體模型參數設定在”BodyModel”選項里，選擇”Male”，在”HandModel”選項里，選擇”5-Finger-Hand”,在”FootModel”選項里，選擇”GINO”，點擊OK，建立人體模型（圖2.3.2）。圖2.3.21.單擊，彈出”RamsisOptions”對話框，取消“Visualization”下的選項（圖2.4.1）（目的：減少計算運行時間），點擊”Apply”，關閉對話框，人體模型如圖2.4.2所示，用戶可自由定制人體模型身體各部分顏色。第18頁共X頁2、人體模型參數設定圖2.4.2圖2.4.12.4設置人體模型參數2.點擊目錄樹下的，進入”DefineManikin”圖框，激活圖2.4.3所示選項，選擇”SAEMAN”選項，點擊”OK”確認，此時軟件標示人體尺寸與SAE標準（95%）相同，可作為后期人機檢查、校核的人體尺寸標準。第19頁共X頁2、人體模型參數設定圖2.4.31.點擊，彈出”RAMSISTranslateManikin”對話框，輸入需要在平移方向的位移量，點擊”Apply”預覽，點擊”OK”確認，可實現人體模型平移（圖2.5.1）；2.點擊，彈出”RAMSISRotateManikin”對話框，選擇旋轉軸，輸入旋轉角度，可實現人體模型旋轉（圖2.5.2）第20頁共X頁2、人體模型參數設定2.5人體模型的平移和旋轉圖2.5.1圖2.5.23.點擊，彈出”RAMSISAnimateJoint”對話框，單擊”Select”，選擇需要旋轉的身體部位的關節點，輸入旋轉角度，可實現假人身體部位的旋轉（圖2.5.3），也可選擇”Indicate”下拉框里的自由度來實現身體部位的旋轉（圖2.5.4、2.5.5）。第21頁共X頁2、人體模型參數設定圖2.5.3圖2.5.4圖2.5.5第22頁共X頁2、人體模型參數設定2.6姿態編輯參考點設定

1.單擊工具欄里的

，彈出”SkinPoints”對話框，如圖2.6.1所示，點擊”Add”，可以在人體模型上選擇參考皮膚點（參考皮膚點是人體模型與車輛的約束點），被選中的皮膚點會由原來的藍色變為黃色。若要選擇已選皮膚點的領近點，可點擊圖中的”CrossSection”按鈕，在彈出的對話框中進行操作，如圖2.6.2所示。

2.選擇一個皮膚點，用調節設定其相領點，選定后單擊”Accept”確定，單擊”Close”關閉對話框，參考皮膚點設定。圖2.6.1圖2.6.2第23頁共X頁2、人體模型參數設定2.7保存人體模型點擊，打開”SaveData”對話框，在”SkinPoints”選項下，選擇”Public”，點擊“SaveFileAs…”，輸入保存文件名，保存前期已經定義的人體參數（*）。可保存：人體尺寸（BodyDimensions)、姿態(Posture)、工作定義(Tasks)、皮膚點(SkinPoints)和參考點(ReferencePoints)。圖2.7.1*保存人體相關參數，在后續相關校核可直接調用前期設定的人體參數，無需再次設定圖2.7.2第24頁共X頁3、編輯被分析幾何體3.1工作姿態編輯建立一個與人體模型所在的Product并列的Product，用于存放被分析幾何體的數據，由于要將幾何體作為對象，則得對其進行操作，利用CATIA中的模塊對被分析幾何體進行編輯，主要是作出分析時的輔助幾何圖形。第25頁共X頁3、編輯被分析幾何體1.點擊，進入任務編輯菜單，激活下的圖示選項（圖3.1）；2.選擇，輸入靠背角設定值（圖3.2）；圖3.1圖3.23.選擇，選擇左、右手的手握模式”Graspfirmly”（圖3.3)，通過下拉條選擇不同手型，也可點擊手型圖標選擇手型；第26頁共X頁3、編輯被分析幾何體圖3.34.選擇，點擊”New”(圖3.4.1)

,選擇假人H點（圖3.4.2），然后選取車輛定義H點，此時人體H點與車輛H點已經約束，單擊”PostureCalculation”，然后單擊”Start”,軟件開始計算，呈現人體姿態是軟件默認最舒適狀態。第27頁共X頁3、編輯被分析幾何體H點圖3.4.1圖3.4.2123第28頁共X頁3、編輯被分析幾何體5依次約束假人模型參考點與對應的車輛參考點（約束一次，計算一次），計算所有約束后，人體姿態就已確定（圖3.5.1），人體模型參考點與對應車輛參考點如圖3.5.2所示。圖3.5.1圖3.5.

2第29頁共X頁3.2舒適度評價點擊，打開”DiscomfortAssessment”對話框，圖示黃色亮條顯示目前人體姿態的舒適度，可查看對應姿態的身體各部位舒適度，舒適度標準可作為前期設計方案優化的參考依據。0-2：很舒適；2-4：較舒適；4-6：不舒適，可以接受，需和具體方案來平衡、取舍；6-8：非常不舒適，姿態不合適，此區間姿態不予考慮，需重新定義；3、編輯被分析幾何體圖3.2.1注：舒適性評價僅對坐姿有效，站立姿態不能評價。第30頁共X頁4.1視野校核內容視野校核包含：駕駛員雙眼視野、駕駛員方向盤遮擋視野、后視鏡視野和駕駛員視野區域。可對車輛前期設計與布置位置進行視野方面檢查與校核，并可模擬駕駛者與乘客視野區域。4、視野校核單擊，彈出”ManikinView”對話框（圖4.2.1所示），選擇左、右眼睛，可得到對應的左、右眼所能看到的單眼視野區域。單擊隱藏假人，點擊”Viewthroughmideye”,可得到雙眼視野區域。第31頁共X頁4.2雙眼視野4、視野校核左眼右眼雙眼圖4.2.11.單擊，彈出”MirrorDefinition”對話框（圖4.3.1），點擊”MirrorJoint”后的”Select”，選擇外后視鏡旋轉鉸接點，點擊”FreeFormMirrors”后的”Select”，選擇外后視鏡鏡面；第32頁共X頁4.3后視鏡視野4、視野校核1423圖4.3.12.選擇”MirrorAdjustment”對話框（圖4.3.2），輸入外后視鏡上/下、左/右，左轉/右轉的調整角度值第33頁共X頁4.3后視鏡視野4、視野校核圖4.3.23.選擇”MirrorOptions”對話框（圖4.3.3），輸入外后視鏡上/下、左/右，左轉/右轉的角度值。第34頁共X頁4.3后視鏡視野4、視野校核圖4.3.34.點擊”Apply”，顯示預覽效果，點擊”CreateGeometry”

,生成外后視鏡反射區域幾何包絡面（圖4.3.4）。第35頁共X頁4.3后視鏡視野4、視野校核預覽效果幾何效果圖4.3.4第36頁共X頁4、視野校核4.4視野范圍介紹視野圓和視野錐面是駕駛員眼睛所能看到的區域，不同的視野區域對于不同的視覺感受，分為最佳視野區域，清晰視野區域和最大視野區域。

對于駕駛過程中需要經常查看的顯示件，需布置在最佳視野范圍內，不超出清晰視野范圍，其他顯示件的布置位置不能超出最大視野范圍。第37頁共X頁4、視野校核4.5視野范圍模擬點擊，顯示圖4.5.1所示。最小圓為最佳視野范圍(+/-5°)，中間是清晰視野范圍(+/-15°)，外側為最大視野范圍(+/-50°)。點擊，顯示圖4.5.2所示三個圓錐面，最小圓為最佳視野范圍(+/-5°)，中間是清晰視野范圍(+/-15°)，外側為最大視野范圍(+/-50°)圖4.5.1圖4.5.2第38頁共X頁4、視野校核4.6直接視野分析

直接視野用來校核相關件（方向盤、轉向管柱或其他調節裝置）的遮擋視野，評價目標件（組合儀表等）的可視性。點擊，彈出圖4.6.1所示對話框，點擊”ManikinEyePoint”下拉框，選擇假人視野點（左眼、右眼、中間和雙眼視野），點擊”Add”，選擇視野方向的部件，點擊”Select”,選擇目標面（投影面），拖動”Accuracy”的滑塊或輸入數值，輸入精度值，點擊”Start”開始計算，零部件在視野面投影。第39頁共X頁4、視野校核圖4.6.1圖4.6.2方向盤遮擋視野第40頁共X頁4、視野校核4.7視野反射分析

視野反射分析用來校核點擊，彈出圖4.7.1所示對話框，點擊”ManikinEyePoint”下拉框，選擇假人視野點（左、右、中間和雙眼視野），點擊”ReflectionGeometry”，選擇反射面，點擊”Select”,選擇視野目標，拖動”Accuracy”的滑塊或輸入數值，輸入精度值，點擊”Start”開始計算，圖4.7.2即為內后視鏡反射區的頭枕遮擋。第41頁共X頁4、視野校核圖4.7.1圖4.7.2第42頁共X頁4、視野校核4.8直接視野分析點擊，彈出圖4.8.1所示對話框。圖4.8.1第43頁共X頁4、視野校核圖4.8.10.1/10′0.2/2′2.0/0.5′圖4.8.2第44頁共X頁4、視野校核4.9最小視野分析點擊，彈出圖4.9.1所示對話框，選擇”MinimumVisualRange”的下拉框，選擇對應的年齡，點擊”Add”，選擇需看到的面，點擊”Start”開始計算，計算結果如圖4.9.2所示。圖4.9.1第45頁共X頁4、視野校核圖4.9.1圖4.9.2第46頁共X頁4、視野校核4.10視域分析

視域指的是不同的視力范圍，表示駕駛員的視野范圍，包含視野（VisualField）、凝視（GazeField）、眼鏡視野（大、小焦距）（“VisualField,SmallGlasses”、“VisualField,BigGlasses”）點擊，彈出圖4.10.1所示對話框，選擇”GazeField”、“VisualField”、“VisualField,SmallGlasses”、“VisualField,BigGlasses”下的區域要求“optimal”（最優）或“maximal”（最大），選擇“AnalysisResultRepresentation”“Color”下的”Curve”（曲線）”或Cone”（錐體），點擊“Start”，開始計算，結果如圖所示。圖4.10.1第47頁共X頁4、視野校核圖4.10.1圖4.10.2圖4.10.3第48頁共X頁4、視野校核4.11顯示視野分析

顯示視野指的是顯示屏的視野區域，可校核駕駛者視野是否在顯示屏的可視區域內。點擊，彈出圖4.11.1所示對話框，選擇眼點，單擊”Display”下的“Select”，選擇顯示屏（必須是平面的四邊形），選擇”Visualization”下的”LengthofVisionCones”，輸入數值，點擊“ReferenceObject”下的下拉框，選擇”Display”，單擊”ViewAngle”下的空白處，輸入視野角度，點擊“Start”開始計算，視野區域如圖所示。圖4.11.1第49頁共X頁4、視野校核圖4.11.1圖4.11.2第50頁共X頁4、視野校核4.12抬頭顯示分析

抬頭顯示指的是駕駛員駕駛時抬頭過程中的眼睛視野范圍。點擊，彈出圖4.12.1所示對話框，點擊”Center”后的”Select”，選擇假人眼中點，輸入視野寬度和高度值，在”DistancetoEye”對話框輸入數值，輸入“Size”下的”HorizontalAngle”、“VerticalAngle”數值，點擊”Color”后的顏色對話框，選擇顏色，點擊”Start”開始計算，計算結果如圖4.12.2所示。圖4.12.1第51頁共X頁4、視野校核圖4.12.1圖4.12.2第52頁共X頁4、視野校核4.13視野時間區域分析視野時間區域表示的是在此區間對應的視野抵達時間。點擊，彈出圖4.13.1所示對話框，激活”User-definedTimeZones”，輸入角度后，區域時間自動生成，選擇”Curves”、“Cones”，點擊”Start”，開始計算，得到圖4.13.2所示區域，在此區域內，時間都在對話框列示的時間范圍內。圖4.13.1圖4.13.2第53頁共X頁4、視野校核4.14視野時間計算

視野時間指的是人眼看到目標所需要的時間。點擊，彈出圖4.14.1所示對話框，點擊”Select”，選擇顯示屏中點，點擊”CreateResultwithinGeometry”，開始計算，”Estimated”對話框顯示眼睛、頭部的轉動角度和視野抵達時間，對整個動作的角度和時間進行累加。圖4.14.1圖4.14.2第54頁共X頁4、視野校核4.15外部視野區域分析點擊，顯示圖4.6.1所示。圖4.15.1第55頁共X頁4、視野校核4.16直接視野分析點擊，顯示圖4.6.1所示。圖4.16.1第56頁共X頁4、視野校核4.17交通狀態模擬點擊，顯示圖4.6.1所示。圖4.17.1第57頁共X頁4、視野校核4.18行駛道路分析點擊，顯示圖4.6.1所示。圖4.18.1第58頁共X頁4、視野校核4.19視野方案分析點擊，顯示圖4.6.1所示。圖4.19.1第59頁共X頁5、手/腳觸及界面5.1手/腳觸及面介紹

手/腳觸及界面是人體手伸或腳所能觸及的包絡面，作為前期布置設計的依據，可校核手和腳所能接觸到的范圍，對零部件的布置位置提供參考依據。第60頁共X頁5、手/腳觸及界面5.2模擬觸及面

從菜單下進入，RAMSIS>Analysis>Reachability，進入觸及界面編輯窗口或點擊圖標，進入觸及界面編輯窗口。5.2.1手觸及面5.2.2腳觸及面第61頁共X頁6、安全帶模擬6.1安全帶模塊介紹

安全帶模塊可模擬出駕駛員安全帶拉伸軌跡。前期可在RAMSIS軟件上模擬選擇不同模擬位置點(上固定點和下固定點），找到并模擬認為是最舒適的位置，作為安全帶固定點的布置位置輸入（模擬軌跡線在肩部中間位置認為是合適的）。也可對已生產的車型安全帶的使用舒適性進行校核。6.2安全帶模擬操作點擊圖標，彈出”SeatBelt”對話框，進入安全帶軌跡模擬窗口（圖6.2.1）。依次選擇安全帶下固定點-Buckle（織帶與導向環切點）與安全帶上固定點-AttachmentPoint（織帶與導向環切點），可模擬生成安全帶軌跡線（圖6.2.2紅色線條）。第62頁共X頁6、安全帶模擬圖6.2.1圖6.2.27.1操作力介紹

操作力評價模塊可客觀顯示不同的姿態所對應的身體各部分或關節的受力情況，可作為舒適性校核的參考依據或標準。第63頁共X頁7、操作力評價7.2操作力評價點擊，彈出”RAMSISMaximumForceComputation”對話框。單擊”Joint”后的”Select”，選擇假人身體關節點，單擊”BodyPoint”后的”Select”，選擇待評價的身體參考點，可模擬身體關節點和身體評價點的受力情況。第64頁共X頁7、操作力評價ForceExertion:Permanent:持續時間長的操作力，用力程度小（加速踏板力）；Tolerable:持續時間較長，人體可接受的力，用力程度較大（離合踏板力)；Maximum:瞬時或短時間的操作力，用力程度大（制動踏板力）；圖7.2.1第65頁共X頁8.1簡述

前期設定、模擬人體姿態都是靜態的，可認為是一系列動作的分解，不能動態顯示整個動作。如果需要對整個動作的運動過程進行分析和評價，需要進行模擬仿真，用”MotionRecorder”命令可實現。

此模塊只需設定有限的動作姿態，軟件在兩動作之間自動生成過程動作，完成一系列動作的動態演示。8、仿真模擬第66頁共X頁換擋模擬18、仿真模擬第67頁共X頁換擋模擬28、仿真模擬第68頁共X頁換擋模擬38、仿真模擬第69頁共X頁換擋模擬48、仿真模擬第70頁共X頁換擋模擬58、仿真模擬第71頁共X頁8、仿真模擬8.2仿真模擬1.點擊工具欄里的，彈出”MotionRecorder”對話框（圖8.2.1）；2.單擊工具欄里的

，彈出”LoadData”對話框，將保存的換擋模擬姿態1打開，在”Mot