服装测试用假人结构分析

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1、标准集团（香港）有限公司服装测试用假人结构分析1、引言在许多的人体着装实验中，经常会利用假人来代替真人进行测试，这样不仅可以避免对人身安全造成的危险和生理上产生的负面影响，而且可以进行长时间多次重复的繁琐试验，并有利于降低成本和提高精度以及统一标准。根据不同的研究目的，服装测试用假人主要包括暖体假人、软体假人和燃烧假人等。其中，暖体假人用以模拟人体、服装和环境之间的热湿交换过程;软体假人用来进行人体压力舒适性方面的研究;燃烧假人则用来模拟热环境以评估防火隔热装备。针对这些服装测试用假人的研制与开发，由于在研究中需要涉及到人体的运动，因此对假人的模拟必然要考虑其可活动

2、性。同时，随着机械自动化技术的发展和实际应用的需要，服装测试用假人也不应仅仅局限于可简单改变姿态和静态的动作模拟，而应该对服装测试用假人的可活动性进行分析和设计，来更为全面的模拟人体运动的系列动态，从而可以更好更深入地满足各种实验的需求。2、服装测试用假人的类型和特征2.1暖体假人暖体假人是模拟人体、服装统，它的基本原理是采用微机控制的闭环温度自动调节系统来实现人体散热排汗功能的仿真系统，通过模拟人体、服装和环境之间的热湿交换过程，并根据三者处于稳态热平衡时的状态参数来计算服装的热湿评价指标，从而达到测试的目的[1,2]。暖体假人的发展始于上世纪40年代美国军需气候

3、研究所研制的第一代暖体假人，其只能用于服装热阻的一般测试，经过上世纪60年代的多段式可模拟人体不同姿态的第二代暖体假人，到目前的第三代可满足多种功能需求的暖体出汗假人，其应用范围也更为广泛[3,4]。暖体假人对人体动作姿态的模拟也从最早的一个直立静态到现在的能模拟人体各种复杂的动作姿态。许多国家在研制暖体假人时都会更多的考虑到假人的可活动性。不过，目前假人可活动性的研究与开发，通常是在假人的肩、肘、髋和踝等部位设置有可以活动的关节，仍需要借助外部力量才能模StandardInternationalGroup(HK)Limited标准集团（香港）有限公司标准集团（香港

4、）有限公司拟人体的动作姿态，其关节的运动范围及定位采用的是轴承磨擦的方式[5]，不能定时、定位和定速地来准确的模拟人体的系列动态。2.2软体假人服装测试用软体假人是近年来发展起来的一种用于测试着装压力舒适性的模型。由于要求对人体的体形结构及皮肤有很高的模拟程度，因此对制作的材料要求比较高，必须能很好地模拟人体肌肤的柔弹性质感，才能满足服装着装舒适性及服装压力测试方面的研究。2005年香港理工大学纺织及制衣系的余咏文等人[6]开发了全球首个软体假人，主要用于静态下的着装展示、舒适性以及压力测试等研究。为了使软体假人能满足动态体形实验的需要，2008年东华大学[7]研制

5、了一种成年女性下体可动式软体假人。该软体假人内层采用标准骨骼模型作为基本部件，外层采用类似于人体肌肤质感的材料，并通过在髋关节和膝关节处设置人工关节以及气囊装置，使其能够模拟人体站立、弯腰、下蹲等姿态。其中，该假人的髋关节是采用球形轴承摩擦的驱动方式，而膝关节则采用手动调节涡轮涡杆传动的驱动方式，尚不能从假人内部对其可活动性进行定时定速的调控。2.3燃烧假人燃烧假人是在实验室条件下模拟人体在一个热流量、火焰分布和持续时间均可控的燃烧环境中，通过对服装和假人皮肤表面的信息检测，用相应的皮肤烧伤指数，来客观定量地评价人体的烧伤程度和防护服的整体热防护性能[8]。燃烧假人

6、最早起源于1962年美国海军所使用的男性假人用以测试空军服装热防护性能，上世纪80年代明尼苏达大学也建造了一个身上表层装有44个热电偶传感器的成年女性燃烧假人，到上世纪80年代末，加拿大阿尔伯特大学也研制了一个类似于海军所的假人，该假人表面安装了110个热流量传感器。最近几年较为代表的是美国北卡州立大学和加拿大阿尔伯特大学人类生态学系防护设备中心研制的燃烧假人系统，所开发的产品基本都能满足热防护服装整体性能的评价实验要求[9,10]。目前针对燃烧假人的可活动性主要有3种方法对人体运动进行模拟。第一种方法是通过在燃烧假人的肩、肘、髋、膝和踝等部位设置关节，利用轴承磨擦

7、及外部力量用以模拟人体的各种姿态[10]。这种方式不能对人体动态进行定时定速的模拟。第二种方法是利用轨道定速移动燃烧假人通过均匀燃烧的火环境，通过轨道及可移动的燃烧器来模拟人体在火场中的反应。这种方法的局限性在于假人本体的运动速度仅仅相当于改变了身体表面相对的热流量，不能反应人体在奔跑时的实际情况。第三种方法是通过局部的动态调控对燃烧假人的动态模拟，Wallace和Amotz等人研制了一种模拟人体腿部的燃烧模型，如图1所示。该燃StandardInternationalGroup(HK)Limited标准集团（香港）有限公司标准集团（香港）有限公司烧模型在髋、膝