以多个斜躺就座姿势用于拟人化测试装置的颈部托架设计的制作方法

相关申请的交叉引用

本发明要求于2018年9月21日提交的美国临时申请序列号62/734,594和于2019年6月21日提交的美国临时申请序列号62/864,710的优先权，其内容通过引用整体并入本文。

本发明总体上涉及拟人化测试装置，并且更具体地涉及用于拟人化测试装置的颈部托架设计。

背景技术：

在拟人化测试装置(atd)设计的过去几十年里，atd(也被称为“撞击测试假人”)被设计为就座于仅用于符合美国联邦机动车辆安全标准(fmvss)的车辆开发中的撞击测试的驾驶姿势。

但是，在针对自动化车辆开发的新兴的自主驾驶系统(ads)技术的情况下，不再需要驾驶员来驾驶车辆。特别地，通过ads技术，存在具有备选就座方案的机会，诸如其中四个乘车乘客(2个前乘客和2个后乘客)向前坐着，或其中两个前乘客向后坐着以面向后座椅中的乘客，或其中四个乘客倚着彼此对角坐着等，这取决于乘客之间的互动。

然而，在当前的atd设计中，由于人体结构和肌肉功能的复杂性，在这些不同就座方案中具有能够符合人类的形状的类人(human-like)脊柱一般不是可行的。替代地，枢转关节已经被引入到atd脊柱设计中以允许在有限的运动范围内弯曲脊柱来近似人类脊柱弯曲。这已经证明对于在处于23度(其对应于相对于竖直平面的23度的atd的脊柱角度)的座椅靠背角度的情况下的标准驾驶或乘车姿势一般是成功的。然而，在高达60度的座椅靠背角度的情况下，处于斜躺乘客就座姿势的atd在fmvss中还不需要，并且未被研究作为atd设计的一部分。

本发明提供了解决这种问题的耦接设计。

技术实现要素：

本公开涉及一种用于在拟人化测试装置或撞击测试假人中使用的颈部托架组合件。具体地，本公开涉及一种拟人化测试装置，其包括脊柱组合件、颈部组合件、头部组合件和颈部托架组合件，其中脊柱组合件的长度限定脊柱轴线，颈部组合件在一端处耦接到脊柱组合件，头部组合件在颈部组合件的另一端处耦接到颈部组合件，颈部托架组合件将颈部组合件耦接到脊柱组合件。颈部托架组合件包括基部(base)，该基部被固定到脊柱组合件，其中该基部限定横向于脊柱轴线的基部平面。颈部托架组合件还包括底座(mount)，该底座被固定到颈部组合件并且耦接到基部，其中脊柱轴线穿过底座。颈部托架组合件还包括枢转机构，该枢转机构具有被固定到基部的第一部分和被固定到底座的第二部分，其中颈部组合件和头部组合件在多个头部位置中相对于基部和脊柱组合件枢转。颈部托架组合件还包括：其中底座具有相对于下表面倾斜的上表面以限定楔形构造，其中该上表面和下表面中的一个在所有多个头部位置中相对于基部平面以一角度被定位。

本公开还提供了一种相关联的方法，该方法在拟人化测试装置以相对于竖直平面的23度座椅靠背角度(表示车辆的驾驶员的正常就座姿势)或相对于竖直平面的60度座椅靠背角度(表示车辆中的乘客的超斜躺就座姿势)或在其之间的座椅靠背角度被定位时将拟人化测试装置的头部组合件和颈部组合件定位在来自多个头部位置的期望头部和颈部位置中。

本发明的颈部托架组合件与胸部脊柱组合件中的关节一起提供将拟人化测试装置的头部组合件和颈部组合件正确地定位在期望的位置中以使得拟人化测试装置能够被定位在不管所提供的座椅靠背角度如何都能模拟类人位置碰撞测试的功能。

本发明的其他特征和优点将会是容易领会的，因为其在结合附图阅读随后的描述之后将被更好地理解。

附图说明

图1a是根据本发明的一个实施例的侧视图，图示了拟人化测试装置或撞击测试假人的定位，其中脊柱平面被设置在相对于竖直平面的23度座椅靠背位置处，并且其中底座的上平坦表面以相对于基部平面的初始角度来设置，并且其中头部和颈部组合件处于相对于竖直平面的多个头部位置中与正常驾驶位置对应的期望头部位置。

图1b是图1a的拟人化测试装置的一部分的侧视图，其中脊柱平面被重新定位在相对于竖直平面的60度座椅靠背位置处，并且其中底座的上平坦表面以相对于基部平面的初始角度来设置以对应于超斜躺位置。

图2是图1a的拟人化测试装置的一部分的侧透视图。

图3是根据一个实施例的处于组装状态的图2的颈部托架组合件的前透视图。

图4是图3的旋转视图。

图5是图3的另一旋转视图。

图6是图3的又一旋转视图。

图7是图3的部分分解透视图。

图8是图7的旋转视图。

图9是图6的另一旋转视图。

图10a是图1a的拟人化测试装置的一部分的侧透视图，其中脊柱平面被设置在相对于竖直平面的23度座椅靠背位置处，并且其中底座的上平坦表面以相对于基部平面的初始角度来设置，并且其中头部和颈部组合件处于相对于竖直平面的多个头部位置中的期望头部位置。

图10b是图10a和图1b的拟人化测试装置的一部分的侧透视图，其中脊柱平面被重新定位在相对于竖直平面的60度座椅靠背位置处，并且其中底座的上平坦表面以相对于基部平面的初始角度来设置。

图10c是图10a和图10b的拟人化测试装置的一部分的侧透视图，其中脊柱平面保持在相对于竖直平面的60度座椅靠背位置处，并且其中底座相对于基部被旋转，以使得底座的上平坦表面处于相对于基部平面的重新定位角度，并且其中头部和颈部组合件被维持在头部和颈部位置中的期望头部和颈部位置中。

图11是根据另一实施例的在组装状态下处于第一位置的图2的颈部托架组合件的前透视图。

图12是在组装状态下处于第二位置的图10的颈部托架组合件的前透视图。

图13是图10的部分分解透视图。

图14是图11的部分分解透视图。

图15是图14的旋转视图。

图16a是具有图11-图13的颈部托架组合件以及头部和颈部组合件的拟人化测试装置的一部分的侧透视图，其中脊柱平面被设置在相对于竖直平面的第一座椅靠背位置处，并且其中第二托架在向前移位构造中被固定到第一托架。

图16b是具有图16a的颈部托架组合件的拟人化测试装置的一部分的侧透视图，其中相比于图16a的向前移位构造，第二托架在向后移位构造中被固定到第一托架。

图17是用于产生并评估虚拟拟人化测试装置的系统的示意图。

具体实施方式

参考附图并且具体参考图1a和图1b，拟人化测试装置或撞击测试假人12的一个实施例被总体指示为12并且被示出为定位在座椅组合件10上。

座椅组合件10包括头枕部分11、座椅靠背部分13和座椅部分15。座椅组合件10的座椅靠背部分13能够在相对于座椅部分15的多个座椅靠背角度(即多个倾斜位置)之间被倾斜，其中座椅靠背角度对应于撞击测试假人12的脊柱平面sp在其当前位置中相对于垂直位置被倾斜的度数。在代表性图1a中示出了一个代表性的座椅靠背位置，即23度座椅靠背角度β1。如本文中使用的座椅靠背角度在其相对于环境的当前定位中被定义为竖直平面vp与拟人化测试装置10的脊柱平面sp之间的角度(通常当就座于座椅组合件10上时如图1a和图1b所示)，其中脊柱平面sp沿着脊柱组合件18的底部部分的长度被限定。在图1a中相对于竖直平面vp以23度表示的座椅靠背角度β1一般对应于车辆的驾驶员或乘客的驾驶或乘车姿势。倾斜的座椅靠背角度β2(诸如相对于竖直平面vp多达60度的那些角度)在如本文中描述的撞击测试假人12的情况下也是可预期的，并且通常对应于车辆中的乘客或自主车辆中的驾驶员和/或乘客的座椅靠背角度。在大多数情况下并且如本文中在图1a和图1b中图示的，拟人化测试装置20的脊柱平面sp平行于沿着其长度延伸通过座椅靠背部分13的中间的平面延伸，但是脊柱平面sp可以相对于延伸通过座椅靠背部分13的平面被稍微倾斜。

当旨在示出相对于竖直平面的23度和60度座椅靠背角度时如图1a和图1b中(并且也在图2、图10a-图10c和图16a-图16b中)分别示出的座椅靠背角度β1和β2在本质上是图示性的，并不旨在示出精确的实际测量结果。换言之，图1a中描绘的座椅靠背角度β1旨在表示23度座椅靠背角度，而图1a中描绘的座椅靠背角度β2旨在表示60度座椅靠背角度，即使该图未精确地图示相应的座椅靠背位置。

撞击测试假人12是百分之五十(50％)男性类型，并且被图示为处于坐姿。该撞击测试假人12主要被用来测试用于成年人前座和后座乘客的汽车内部和约束系统的性能。撞击测试假人12的尺寸和重量是基于人体测量研究，其通常由以下组织单独完成：密歇根大学运输研究所(universityofmichigantransportationresearchinstitute，umtri)、美国军事人体测量鉴定机构(u.s.militaryanthropometrysurvey，ansur)以及美国和欧洲民用表面人体测量资源(civilianamericanandeuropeansurfaceanthropometryresource，cesar)。应当意识到，运动范围、重心和区段质量模拟了由人体测量数据限定的人类对象的那些参数。

而且如图1a和图1b中图示的，撞击测试假人12包括总体上以14指示的头部组合件。撞击测试假人12还包括颈部组合件16，该颈部组合件16被安装到头部组合件14并且从头部组合件14延伸。撞击测试假人12还包括总体上以18指示的脊柱组合件(参见图2、图10a-图10c和图16a-图16b)，该脊柱组合件18具有延伸到撞击测试假人12的躯干区域内的下端。脊柱组合件18沿着其长度限定了不同于脊柱平面sp的弯曲脊柱轴线sa，其中脊柱轴线sa沿在脊柱组合件18和颈部组合件16的界面处垂直于颈部组合件16的方向延伸。由于颈部组合件16能够被视为脊柱组合件的上部分的事实，如所图示的脊柱轴线sa也向上延伸穿过颈部组合件16并进入头部组合件14。

撞击测试假人12进一步包括骨盆组合件20，该骨盆组合件20被耦接到脊柱组合件18的下端。撞击测试假人12的躯干区域还包括总体上以22指示的胸廓组合件，该胸廓组合件22被连接到脊柱组合件18。撞击测试假人12还具有包括总体上以24指示的左臂组合件和右臂组合件(未示出)的一对臂组合件，这一对臂组合件被附接到撞击测试假人12。撞击测试假人12进一步包括总体上以26指示的左腿组合件和右腿组合件(未示出)的一对腿组合件，这一对腿组合件被耦接到骨盆组合件20。这些腿组合件限定在骨盆组合件20内的某一位置处与脊柱平面sp相交的腿轴线la，其中腿轴线la和脊柱平面sp限定在其之间的角度δ。取决于座椅部分15的构造，当拟人化测试装置12在碰撞测试期间被放置在车辆座椅上时，腿轴线la平行于座椅部分15的长度延伸。

应当意识到，撞击测试假人12的各个部件可以被包裹在聚氨酯皮肤中，诸如用于改善与撞击测试假人12的骨骼的耦接的肉体和皮肤组合件(部分示出)。

也如图2、图10a-图10c和图16a-图16b中示出的，颈部组合件16包括总体上以230指示的多个模块化椎骨节段。每个椎骨节段230包括椎间盘232，并且包括被设置在相应的每对(即相邻)椎间盘232之间的关节元件238。颈部组合件16包括下安装板244，该下安装板244可以被替换地称为椎间盘232中的最下椎间盘244。颈部组合件16还包括在关节元件238中的一个的上端处的上椎间盘232中的最上椎间盘233(即，最上椎间盘233)。

在某些实施例中，也如图2、图10a-图10c和图16a-图16b中示出的，上颈部/头部可枢转托架组合件275被耦接到上椎间盘232中的最上椎间盘233上。组合件275包括基部构件277和上构件279，基部构件277被耦接到椎间盘232中的最上椎间盘233，上构件279被安装到头部组合件14并且包括枢转机构281，枢转机构281允许被耦接到头部组合件14的上构件279相对于基部构件277和颈部组合件16枢转。在某些实施例中，组合件275还包括扭转元件285，该扭转元件285允许组合件的一部分围绕轴线相对于组合件的另一部分枢转，其中所述轴线一般对应于本文中提供的脊柱轴线sa。

撞击测试假人12还包括用于将颈部组合件16耦接到脊柱组合件18的颈部托架组合件30。本文中的公开内容包括颈部托架组合件30的两个实施例，其中在图3-图10中图示了第一实施例并且在图11-图16中图示了第二实施例。在两个实施例中的每一个中，如将在下面进一步详细描述的，颈部托架组合件30允许颈部组合件16和头部组合件14相对于脊柱组合件18的最上部分枢转，以将头部组合件14定向在相对于竖直平面vp处于如上面描述的座椅靠背角度β1(对应于正常乘车姿势)与最大座椅靠背角度β2(对应于超倾斜座椅靠背角度)之间的任何相应座椅靠背角度的多个头部位置中的期望头部位置。

颈部托架组合件30的每一个实施例在下面进行描述，颈部托架组合件30包括许多共同的部件，包括基部32、第一托架36、第二托架34和枢转机构37，并且因此在每个实施例中以表示相同部分的相同数字来进行描述和图示。尽管在图3-图16中被描述为被耦接在一起的单独的第一托架36和第二托架34，但是托架36、34能够被共同称为底座35。在下面描述的第一实施例中，如图3-图10中示出的，限定底座35的第一托架36和第二托架34可以被形成为单个工件(即，第一托架36和第二托架34被一体形成)。然而，为了便于制造和组装，第一托架36和第二托架34通常是两个单独工件，并且图3-图10的该实施例中公开的颈部托架组合件30的描述将它们描述为两个单独的工件。同样如下面将会描述的，在第二实施例中，第一托架36和第二托架34是具有两种不同安装构造的单独工件。

现在参考颈部托架组合件30的一个实施例，如图3-图10最佳示出的，组合件30包括基部32，该基部32被配置用于将颈部托架组合件30固定到脊柱组合件18的与头部组合件14和颈部组合件16相对的最上部分17。颈部托架组合件30还包括第二托架34，该第二托架34被配置用于将颈部托架组合件30固定到颈部组合件16的最下部分，颈部组合件16的最下部分在图3中被示出为下安装板44。此外，颈部托架组合件30包括第一托架36，第一托架36被定位在基部32和第二托架34之间，并且被耦接或固定到基部32和第二托架34中的每一个。

基部32包括具有上表面42和下表面44的基部部分40，其中基部部分40的上表面42或下表面44或者基部部分40限定沿着其宽度和长度延伸的基部平面bp。脊柱轴线sa也穿过底座35，特别是穿过第一托架36和第二托架34。被提供在基部部分40的外周边上的多个开口46被配置为均接收紧固构件50(诸如螺栓或螺钉)，该紧固构件被用来将基部部分40固定到脊柱组合件18的最上部分17。中心开口55(参见图9)还在基部部分40的上表面42和下表面44之间延伸。

颈部托架组合件30还包括被定位在基部部分40的上表面42上并且从基部部分40的上表面42延伸的一对间隔开的凸缘构件52、54。在某些实施例中，该对间隔开的凸缘构件52、54被固定到基部部分40的上表面42，而在其他实施例中，该对间隔开的凸缘构件52、54与基部部分40一体形成，并且因此被替代地称为基部部分40的从上表面42延伸的延伸部。

第一间隔开的凸缘构件52包括外侧部分56和与外侧部分56相对的内侧部分58。由第一间隔开的凸缘构件52限定的中心销开口60和多个附加开口62在外侧部分56与内侧部分58之间延伸穿过第一间隔开的凸缘构件52。第一间隔开的凸缘构件52还具有上表面66、前表面68和与前表面68相对的后表面70。第一弯曲表面72将上表面66连接到前表面68，而第二弯曲表面74将上表面66连接到后表面70。上表面66还包括沿朝向基部部分40的方向延伸的开口76。

第二间隔开的凸缘构件54包括外侧部分79和与外侧部分79相对的内侧部分80。由第二凸缘构件54限定的中心销开口82在外侧部分79与内侧部分80之间延伸穿过第二间隔开的凸缘构件54。第二间隔开的凸缘构件54还具有上表面84、前表面85和与前表面85相对的后表面86。第一弯曲表面88将上表面84连接到前表面85，而第二弯曲表面90将上表面84连接到后表面86。上表面84还包括沿朝向基部部分40的方向延伸的开口92。

如图7和图8最佳示出的，第一托架36包括经由过渡部分106连接的下台阶部分102和上台阶部分104。过渡部分106包括从下台阶部分102延伸的竖直延伸表面108和在竖直延伸表面108与上台阶部分104之间延伸的倾斜表面110。

下台阶部分102包括上表面112和相对的下表面114，并且限定连接上表面112和下表面114的近侧边缘113。由下台阶部分102限定的多对间隔开的第一开口116从上表面112朝向下表面114延伸，其中第一开口116被配置为接收被用来将第一托架36固定到第二托架34的对应紧固构件120。由下台阶部分102限定的另外的多对开口116也是可预期的。

上台阶部分104也包括上表面122和相对的下表面124，并且限定连接上表面112和下表面114的远侧边缘119。上表面122大致限定沿着其长度和宽度延伸的上台阶部分平面。下表面124是弯曲的，以便限定当第一托架36被固定或被可旋转地或枢转地耦接到基部32时要被定位在第一间隔开的凸缘构件52的第一弯曲表面72和第二间隔开的凸缘构件54的第一弯曲表面88的弯曲部附近的弯曲区域124a。第一托架36的近侧边缘113和远侧边缘119也分别对应于第一托架36的近端和远端。

由上台阶部分104限定的多对间隔开的第二开口126从上表面122朝向下表面124延伸，其中间隔开的第二开口126被配置为接收被用来将第一托架36固定到第二托架34的对应紧固构件120。由上台阶部分104限定的另外的多对开口126也是可预期的。

横向延伸构件121从下表面114延伸，并且终止到圆润(rounded)端部分123内。横向延伸构件121包括第一侧表面125和相对的第二侧表面131，其中相对的第二侧表面131被配置为当第一托架36被固定到基部32时在第一凸缘构件52和第二凸缘构件54之间并且具体地在更接近且大致邻近第二凸缘构件54的内侧部分80的位置上被对准。当基部32被固定到第一托架36时，圆润端部分123倚着基部部分40的上表面42被安置。由横向延伸构件121限定的中心销开口127也可以被定位在横向延伸构件121内，并且在第一侧表面125与第二侧表面131之间延伸。由横向延伸构件121限定的多个外开口129也可以被定位在横向延伸构件121内远离中心销开口127，并且在第一侧表面125与第二侧表面131之间延伸，其中附加的开口129被配置用于与上面描述的第一凸缘构件52中的对应的附加开口62对准。

一对盘状间隔器构件140、142被设置在横向延伸构件121与第一间隔开的凸缘构件52之间。盘状间隔器构件140、142中的每一个限定在平坦侧表面之间延伸的中心销开口144、145和远离中心销开口144的多个外开口146、147，其中如将在下面进一步描述的，当第一托架36被固定到基部32时，开口146、147与第一凸缘构件52的附加开口62和横向延伸构件121的附加开口129对准。每个盘状间隔器构件140、142的相邻内表面包括当盘状间隔器构件140、142在颈部托架组合件30中被耦接在一起时进行啮合的齿149、151。

出于图示性目的，相应的第一凸缘构件52、横向延伸构件121和盘状间隔器构件140、142的开口62、129、146和147的数量、尺寸和相对定位均被示出为各自具有与其相应的中心销开口60、127、144、145相等地间隔开且等距离的四个开口。然而，相应的第一凸缘构件52、横向延伸构件121和盘状间隔器构件140、142中的任何一个或多个的数量、尺寸和相对定位不限于图示的构造，并且可以在一个或多个变量(数量、尺寸和相对定位)方面改变。例如，相应的第一凸缘构件52、横向延伸构件121和盘状间隔器构件140、142中的每一个中的开口62、129、146和147的数量可以是三个开口或五个开口。此外，如将在下面进一步详细描述的，开口129、140和142的数量可以大于第一凸缘构件52中的开口62的数量以允许在平行位置、向前非平行位置或向后非平行位置中相对于基部32固定第一托架36。

在某些实施例中，颈部托架组合件30还包括叉状构件190，当第一托架36被固定到基部32时，叉状构件190被部分地设置在横向延伸构件121的第二侧表面131与第二凸缘构件54的内侧部分80之间。具体地，叉状构件190可以包括从横向前凸缘部分198延伸的一个或多个叉齿(在图8中被示出为一对叉齿192、194)，当第一托架36被固定到基部32时，这些叉齿在横向延伸构件121的第二侧表面131与第二凸缘构件54的内侧部分80之间延伸。当第一托架36被固定到基部32时，该对叉齿192、194限定与中心销开口127对准的开口196。当第一托架36被固定到基部32时，叉状构件190的前凸缘部分198被定位在第二凸缘构件54的前表面85附近，并且可以使用在图中被示出为螺钉199的紧固构件固定到第二凸缘构件54，该紧固构件被引入穿过凸缘构件并进入前表面85中。

为了将基部32和第一托架36固定在一起，或者将底座35可旋转地耦接到基部32，第一托架36的上台阶部分104的下表面124被定位到第一凸缘构件52和第二凸缘构件54的第一弯曲表面72、88上，使得横向延伸构件121的圆润端部分123坐落于基部部分40的上表面42上。在该位置上，盘状间隔器构件140、142被部分地设置在基部部分40的中心开口55内，并且被定位在横向延伸构件121与第一凸缘构件52之间。另外，叉状构件190(当存在时)被引入到横向延伸构件121与第二凸缘构件54之间，并且被固定到第二凸缘构件54的前表面85。

在耦接过程期间，第一凸缘构件52和第二凸缘构件54中的每一个的中心销开口60、82、横向延伸构件121的中心销开口127和盘状间隔器构件140、142的中心销开口144、145连同叉状构件190的叉齿192、194之间的开口196和第一凸缘构件52、横向延伸构件121和盘状间隔器构件140、142中的每一个的远离相应中心销开口的附加开口62、129、146、147一起被对准。然后销150被插入到对准的中心销开口60、82、127、144、145和开口196中。然后第一托架36可以围绕被插入销150的长度相对于基部32枢转(即旋转)到期望位置，其中横向延伸构件121的圆润端部分123沿着基部部分40的上表面42旋转，并且其中上台阶部分104的弯曲表面124a保持抵靠第一和第二间隔开的凸缘构件52、54的相应的第一弯曲表面72、88被定位。一旦第一托架36相对于基部32枢转到期望位置，则紧固构件152被插入到第一凸缘构件52、横向延伸构件121和盘状间隔器构件140、142中的每一个的相应对准的附加开口62、129、146、147中的任何一个或多个中，以在期望位置将第一托架36牢固地固定到基部32。

如上所述，颈部托架组合件30还包括第二托架34，有时被称为上托架34，其被耦接到第一托架36。

第二托架34包括具有一对脚162的下部分160，每个脚162具有下平坦表面164，其中下平坦表面164被配置为当第一托架36被固定到第二托架34时定位到下台阶部分102的上表面112上。下部分160还包括限定下表面168的辅助凸脊(ledge)部分166，其中下表面168的一部分被配置为定位于上台阶部分104的上表面122上。下表面168限定第一平面169。过渡区域170将下平坦表面164连接到下表面168，其中过渡区域170被配置为当第一托架36被固定到第二托架34时与第一托架36的对应过渡部分106对准。

第二托架34还包括上部分171，上部分171从下部分160沿远离第一托架36并朝向头部组合件14的方向在整个颈部托架组合件30和颈部组合件16中延伸。上部分171具有上倾斜表面172，上倾斜表面172被配置为对准并固定到颈部组合件16的最下板244。上倾斜表面172在近侧边缘173和远侧边缘179之间延伸，近侧边缘173和远侧边缘179对应于第二托架34的近端和远端，其中术语“近侧”和“远侧”对应于在描述上述的第一托架36的近侧边缘113和远侧边缘119时使用相同术语的位置。

上倾斜表面172限定第二平面175，第二平面175相对于第一平面169以在10度和45度之间的角度α倾斜。因此，上倾斜表面172和下表面168限定楔形构造。结合第一托架36相对于基部32到期望位置的枢转旋转，角度α的相对量被设置为允许颈部托架组合件30定位在相对于竖直平面vp的多个期望头部位置中的一个中，从而模拟就座在处于23度和60度之间的期望座椅靠背角度的座椅组合件10上的人类的颈部脊柱和头部区域的类人定位。由于第二托架34的楔形构造，上倾斜表面172和下表面168中的至少一个(或第二平面175和第一平面169中的至少一个)总是相对于基部32的基部平面bp倾斜，并且取决于底座35相对于基部32的枢转，上倾斜表面172和下表面168两者(即，第二平面175和第一平面169两者)可以相对于基部32的基部平面bp倾斜。

多个头部组合件开口174垂直于上倾斜表面172并在上倾斜表面172内延伸，并且被配置为接收被用来将头部组合件14固定到第二托架34的对应的紧固构件176。另外，多个第一开口178在上倾斜表面172与相应的一个脚162的下平坦表面164之间延伸，其中第一开口178中的每个第一开口与下台阶部分102的第一对开口116中的相应开口对准，并且被配置为接收紧固构件120以将第一托架36固定到第二托架34。此外，多个第二开口184在上倾斜表面172与辅助凸脊部分166的下表面168之间延伸，其中第一对第二开口184与上台阶部分104的第一对开口126中的相应开口对准，并且被配置为接收紧固构件120以将第一托架36固定到第二托架34。

同样如上所述，通过移除紧固构件152并且相对于基部32围绕由销150的长度限定的旋转轴线枢转第一托架36并且然后重新插入紧固构件152以在该枢转的新位置中将第一托架36固定到基部32，可以修改第一托架36相对于基部32的枢转定位。第一托架36的枢转进而也使所耦接的第二托架34相对于基部32枢转(即，底座35相对于基部32枢转)，并且因此底座35也使所耦接的头部组合件14相对于所耦接的脊柱组合件18并且相对于竖直平面vp枢转，由此允许头部组合件14相对于脊柱组合件18和竖直平面vp的角度调整。

为了图示使用本公开的颈部托架组合件30来调整头部组合件14和颈部组合件16的定位以便当撞击测试假人12以相对于竖直平面vp的不同脊柱角度被定位和重新定位时将头部组合件14的头部位置维持在相对于脊柱平面sp和竖直平面vp的头部位置中的一个期望位置的方法，提供了图10a-图10c。

首先参考图10a，已经首先利用图3-图9的颈部托架组合件30来定位拟人化测试装置12，其中脊柱平面sp被设置在相对于竖直平面vp的第一座椅靠背位置β1处。如所图示，颈部托架组合件30已经被定位，其中基部平面bp是大致水平的，并且因此垂直于竖直平面vp。第二平面175因此相对于竖直平面vp倾斜，其中弯曲的颈部轴线na从第一托架34向上延伸并进入头部组合件14。因此，与脊柱组合件sa的弯曲部相反弯曲的颈部曲线na的弯曲部使得它是大致垂直的，并且因此沿着平行于竖直平面vp且与竖直平面vp间隔开的竖直平面延伸。这种垂直定位允许垂直于颈部轴线na延伸的头部定位轴线hpa1大致水平地延伸。在图10a中通过hpa1图示的大致水平的头部定位轴线表示多个期望的头部和颈部位置中的一个，其大致对应于撞击测试假人12的眼睛定位和头部组合件14的视角(如图10a所示，未示出的假人12的眼睛将会沿着头部定位轴线hpa1从头部组合件14向左看)。其他期望的头部和颈部位置可以从水平方向改变小的数量或弧度，诸如相对于垂直于竖直平面vp的水平平面的+/-15弧度，这取决于撞击测试假人12是位于第一座椅靠背位置β1还是第二座椅靠背位置β2。

接下来，在图10b中，拟人化测试装置12已经通过沿顺时针旋转方向将整个假人12旋转37度(对应于脊柱平面sp在第二座椅靠背位置β2中相对于竖直平面vp的差)被重新定位到第二座椅靠背位置β2。如图10b所示，沿顺时针方向旋转使得脊柱角度β2为60度也引起头部定位轴线hpa旋转37度。此外，基部平面bp也从基本水平构造旋转到倾斜构造。更进一步地，第二平面175最初朝向更水平构造旋转，这取决于上表面172与下表面166之间的角度α。假设在图10a中假人12的眼睛与在图2中一样沿着hpa2向左看，这将会导致眼睛在水平面之上向上看。

为了补偿导致拟人化测试装置12的头部和颈部位置处于非期望位置的新头部定位轴线hpa2，如图10c中所示，颈部托架组合件30的底座35然后沿相反的旋转方向被枢转到重新定位步骤以增加上面完成的座椅靠背角度。这种枢转移动将颈部角度na移动到相对于竖直平面vp更竖直的定位，并且取决于底座35的旋转角度，能够移动颈部角度na使得头部组合件和颈部组合件返回到期望的头部和颈部位置中的一个，如由新头部定位轴线hpa3所指示。

如图10a-图10c所示，相对于脊柱组合件18和竖直平面vp将头部组合件14定位到更期望的头部和颈部位置的较小角度修改能够被迅速且容易地实现，以更精确地模拟以驾驶或斜躺姿势(即，其中脊柱平面sp相对于竖直平面vp以角度β1或β2被对准)就座于座椅组合件10上的拟人化测试装置12对碰撞试验的类人响应。此外，能够在无需完全拆卸颈部组合件16和/或从头部组合件14或脊柱组合件18拆卸颈部组合件16的情况下完成这样的修改。

虽然未在图10a-图10c中图示，但除了相对于基部32旋转底座35以改变颈部角度na(并因此改变头部定位轴线hpa)之外，用户还能够围绕销281枢转上颈部/头部可枢转托架组合件275，由此相对于颈部组合件16和颈部轴线na调整头部组合件14，以实现对期望的头部位置中的一个位置的额外修改。

在可替代的相关实施例中，相比于其中第二托架34在如上所述的单个构造中被牢固地固定到第一托架36，可替代的实施例可以将第二托架34在多个构造中的任何一个中牢固地固定到第一托架36，其中过渡区域170以不同的距离与第一托架36的对应的过渡部分106间隔开。

在如图11-图16所示的这些可替代实施例中的一个实施例中，示出了两种可替代构造，对于其中的第一构造(参见图11和图16a)，第二托架34被牢固地固定到第一托架36，其中过渡区域170以最大距离与第一托架36的对应的过渡部分106间隔开(即，第一构造)。在第二构造中，如图12和图16b所示，第二托架34被牢固地固定到第一托架36，其中过渡区域170以最小距离与第一托架36的对应的过渡部分106间隔开，并且因此过渡区域170对准并邻近于第一托架36的对应的过渡部分106。

为了允许第一托架36在这两种可替换构造中被牢固地固定到第二托架34，并且为了允许第一托架34在这两种可替换构造的任一个构造中被耦接到最下板244，第一托架36和第二托架34均包括用于允许备选耦接的另外的备选开口。

具体地，第一托架36的下台阶部分102包括从上表面112朝向下表面114延伸的多对间隔开的第一开口116，其中相应的一对第一开口116a(参见图12-图15)被配置为接收当第二托架处于第一构造时用来将第一托架36固定到第二托架34的对应的紧固构件120，并且第二对第一开口116b被配置为接收当第二托架处于第二构造时用来将第一托架36固定到第二托架34的对应的紧固构件120，这将在下面进一步描述。第一对开口116a和第二对开口116b之间的另外多对开口(未示出)也是可预期的。

另外，第二托架36包括在上倾斜表面172与相应的一个脚162中的下平坦表面164之间延伸的多个第一开口178，其中第一开口178中的每个开口与下台阶部分102的第一对开口116a中的相应开口对准，并且被配置为接收紧固构件120以在第一构造中将第一托架36固定到第二托架34，并且其中第一开口178中的每个开口与下台阶部分102的第二对开口116b中的相应开口对准，并且被配置为接收紧固构件120以在第二构造中将第一托架36固定到第二托架34。

此外，多个第二开口184在上倾斜表面172与辅助凸脊部分166的下表面168之间延伸，其中第一对第二开口184a(参见图11)与上台阶部分104的第一对开口126a中的相应开口对准，并且被配置为接收紧固构件120以在第一构造中将第一托架36固定到第二托架34。第二对第二开口184b与上台阶部分104的第二对开口126b中的相应开口对准，并且被配置为接收紧固构件120以在第二构造中将第一托架36固定到第二托架34。

为了在第一构造中将第一托架36固定到第二托架34，如图11和图16a中最佳示出的，第二托架34被定位到第一托架36上，其中第二托架34的过渡区域170与第一托架36的过渡区域106间隔开，并且其中第一对第二开口184a与上台阶部分104的第一对开口126a中的相应开口对准。紧固构件120被引入穿过对准的开口184a、126a，以将第一托架36的上台阶部分104固定到第二托架34，并且其中附加紧固构件120被引入穿过对准的开口178和116a，以将第一托架36的下台阶部分102固定到第二托架34。然后可以使用紧固件176将第一托架36固定到下安装板244。

相比之下，为了在第二构造中将第一托架36固定到第二托架34，如图12和图16b中最佳示出的，第二托架34相对于第一托架32被向后移位，使得第二托架34的过渡区域170被定位在第一托架36的过渡区域106附近，并且其中第二对第二开口184b与上台阶部分104的第二对开口126b中的相应开口对准。紧固构件120被插入穿过对准的开口126b、184b以将第一托架36的上部分104固定到第二托架34，并且其中附加紧固构件120被引入穿过对准的开口178和116b，以将第一托架36的下台阶部分102固定到第二托架34。然后可以使用紧固件176将第一托架36固定到下安装板244。

在未示出的另外的实施例中，预期了在上述第一构造和第二构造之间的用于将第二托架34固定到第一托架36的多个附加构造，其中第二托架34的过渡区域170被定位成比在第一构造中更靠近第一托架36的过渡区域106，但是比在第二构造中更远离第一托架36的过渡区域106。作为一个示例，第二托架34上的第一开口184a可以与第一托架34的上台阶部分104上的开口126b对准，并且开口178与下台阶部分102上的不同于开口116a或116b的第三对开口116对准，并且紧固构件120被插入在对准的各对开口184a、126b和178、116内以将第二托架34固定到第一托架34。在其他示例中，在第一对开口126a和第二对开口126b之间的另外的多对开口126被包括在上台阶部分104上，并且第二托架34上的第一开口184a可以与这些开口对准，并且紧固构件120被插入在对准的各对开口184a、126和178、116内以将第二托架34固定到第一托架34。

除了如上所述相对于基部32枢转底座35之外，第一托架36或第二托架34在第一构造和第二构造之间的移位还为颈部托架组合件30提供了另外的方式，以将颈部托架组合件30与头部组合件14和颈部组合件16固定在期望的头部位置中的一个位置中。具体地，该移位可以允许颈部轴线na在颈部托架组合件30下方更靠近脊柱轴线sa的平面被对准，从而以与所选择的座椅靠背角度β1或β2有关的脊柱角度中的任一个为撞击测试假人12提供另外的能力。

本公开还描述了用于使用被包含在计算机上的软件应用产生虚拟拟人化测试装置并且在虚拟撞击测试中评估所产生的虚拟拟人化测试装置的系统1000。该拟人化测试装置是上面描述的拟人化测试装置的虚拟表示，包括如上面描述的拟人化测试装置20的颈部托架组合件30的所有特征和部件以及相关联的附加部件。

现在参考图17，计算机1030可以包括至少一个处理器1032、存储器1034、大容量存储器装置1036、输入/输出(i/o)接口1038和人机接口(hmi)1040。计算机1030还可以经由网络1013和/或i/o接口1038可操作地耦接到一个或多个外部资源1042。外部资源可以包括但不限于服务器、数据库、大容量存储器装置、外围装置、基于云的网络服务或可被计算机1030使用的任何其他合适的计算资源。

处理器1032可以包括从微处理器、微控制器、数字信号处理器、微型计算机、中央处理单元、现场可编程门阵列、可编程逻辑器件、状态机、逻辑电路、模拟电路、数字电路或基于存储在存储器1034上的操作指令操纵信号(模拟或数字)的任何其他装置中选择的一个或更多个装置。存储器1034可以包括单个存储器装置或多个存储器装置，包括但不限于只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、易失性存储器、非易失性存储器、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、闪存存储器、高速缓冲存储器或能够存储信息的任何其他装置。大容量存储器装置36可以包括数据存储装置，诸如硬盘驱动器、光学驱动器、磁带驱动器、非易失性固态装置或能够存储信息的任何其他装置。数据库1044可以存在于大容量存储器装置1036上，并且可以被用来收集并组织被本文中描述的各种系统和模块使用的数据。

处理器1032可以在存在于存储器1034中的操作系统1046的控制下操作。操作系统1046可以管理计算资源，使得体现为一个或多个计算机软件应用(诸如存在于存储器1034中的应用1048)的计算机程序代码可以具有被处理器1032执行的指令。在替代性实施例中，处理器1032可以直接执行应用1048，在此情况下操作系统1046可以被省略。一个或多个数据结构1050也可以存在于存储器1034中，并且可以被处理器1032、操作系统1046和/或应用1048用来存储或操纵数据。如本文中提供的软件应用1048包括产生虚拟拟人化测试装置10’的软件应用和在虚拟撞击测试环境中评估所产生的虚拟拟人化测试装置10’的软件应用。

i/o接口1038可以提供可操作地将处理器1032耦接到其他装置和系统(诸如网络1013和/或外部资源1042)的机器接口。因此，应用1048可以通过经由i/o接口1038进行通信而与网络1013和/或外部资源1042协作地工作，以提供包括本发明的实施例的各种特征、功能、应用、处理和/或模块。应用1048还可以具有被一个或多个外部资源1042执行的程序代码，或者依赖于由计算机1030外部的其他系统或网络部件提供的功能和/或信号。实际上，考虑到几乎无限可能的硬件和软件配置，本领域技术人员应理解本发明的实施例可以包括由定位于计算机1030外部、分布在多个计算机或其他外部资源1042之间，或由以通过网络1013的服务(诸如元计算服务)方式提供的计算资源(硬件和软件)提供的应用。

hmi1040可以以已知的方式可操作地耦接到计算机1030的处理器1032，以允许计算机1030的用户直接与计算机1030交互。hmi1040可以包括视频和/或字母数字显示器、触摸屏、扬声器以及能够向用户提供信息的任何其他合适的音频和视频指示器。hmi1040还可以包括能够接受来自用户的命令或输入并且将录入的输入传输到处理器1032的输入装置和控制装置，诸如字母数字键盘、定点装置、小键盘、按钮、控制旋钮、麦克风等。

本公开的颈部托架组合件30与胸部脊柱组合件中的关节一起提供将拟人化测试装置的头部组合件和颈部组合件正确地定位在期望的头部和颈部位置中以便表示处于乘车或斜躺乘车姿势的人类乘客的功能。

本发明已经通过图示性方式被描述。应理解已经使用的术语旨在具有描述而非限制的词语的性质。

本发明的许多修改和变型根据以上教导是可能的。因此，除了具体描述的方式之外，可以以其他方式来实践本发明。