Musculoskeletal computational analysis on muscle mechanical characteristics of drivers lumbar vertebras and legs in different sitting postures

ABSTRACT

SUMMARY Using computer-aided engineering (CAE) in the concept design stage of automobiles has become a hotspot in human factor engineering research. Based on human musculoskeletal biomechanical computational software, a seated human-body musculoskeletal model was built to describe the natural sitting posture of a driver. The interaction between the driver and car in various combinations of seat-pan/back-rest inclination angles was analyzed using an inverse-dynamics approach. In order to find out the "most comfortable" driving posture of the seat-pan/back-rest, the effect of seat-pan/back-rest inclination angles on the muscle activity degree, and the intradiscal L4-L5 compression force were investigated. The results showed that a much larger back-rest inclination angle, approximately 15°, and a slight backward seat-pan, about 7°, may relieve muscle fatigue and provide more comfort while driving. Subsequently, according to the findings above, a preliminary driving-comfort function was constructed.

RESUMO

RESUMO O uso de engenharia assistida por computador (CAE) na fase de projeto do conceito do automóvel tornou-se um ponto de acesso na pesquisa de fatores humanos. Com base no software computacional biomecânico musculoesquelético humano, foi construído um modelo musculoesquelético sentado para descrever a postura sentada natural de um condutor. A interação entre um motorista e um carro em várias combinações de ângulos de inclinação do assento-pan/encosto foi analisada usando uma abordagem dinâmica do verso. A fim de descobrir a postura de condução "mais confortável" do assento-pan/encosto, o efeito dos ângulos de inclinação do assento-pan/dorso sobre o grau de atividade muscular e a força de compressão intradiscal L4-L5 foi investigado. Os resultados mostraram que um ângulo de inclinação para trás muito maior, aproximadamente 15°, e um ligeiro assento-pan para trás, cerca de 7°, pode aliviar a fadiga muscular e levar a dirigir em uma posição confortável. Posteriormente, de acordo com as conclusões acima expostas, foi construída uma função preliminar de conforto ao dirigir.