Recently, the importance of the ride comfort and daily vibration exposure for health are regarded to working vehicles such as excavators. For the case of automotive vehicle driving with constant speed, only the vertical vibration is dominant on the seat. In contrast, vertical, fore-and-aft and pitch vibrations severely occur on the seat of a working excavator. Thus the dynamic model of seated human body applied to working vehicles is required to represent the dynamic characteristics in vertical/fore-and-aft/pitch directions.
In this paper, a seated human body is characterized by measurement of the vertical/fore-and-aft/pitch apparent inertia matrix which is a generalization of apparent mass. Based on diagonal element of measured apparent inertia matrix, 5 resonances are observed from 0.5 to 20Hz and based on off-diagonal element, vertical/fore-and-aft/pitch directions are coupled each other. At first, dynamic model for 6 degree-of-freedom was suggested for describing the apparent inertia matrix. By reducing one degree-of-freedom, 5 degree-of-freedom model was finally suggested.
인체 모형 개발의 필요성이 정속 주행 중인 승용차 보다 심각한 수준의 진동 응답을 보이는 굴삭기 등 작업차량에 대한 적용으로 확대되고 있다. 정속 주행 중인 승용차 시트에서 상하 방향 진동만이 주로 발생하는 반면 작업 중인 굴삭기 시트에서는 상하/전후/피치 방향으로 큰 진동이 발생하므로 굴삭기 동적 모형에 적용하기 위한 착석자세 인체 동적 모형은 상하/전후/피치 방향 진동 특성을 묘사할 수 있어야 한다.
본 연구에서는 착석자세 인체에 대하여 상하/전후 피치 가진 시험을 수행하고 시트에서의 상하/전후/피치 가속도와 힘과 모멘트를 측정하여 겉보기 관성 행렬을 구하였다. 이로부터 착석자세 인체가 20Hz 이내에 5개의 고유진동수가 존재함과 상하/전후/피치 방향에 대하여 서로 연성됨을 관찰하였다. 인체 겉보기 관성 행렬을 묘사하기 위하여 최초 6자유도 인체 모형 구조를 제안하고 하나의 자유도를 제거 함으로서 굴삭기 시트에서의 가속도 응답 예측을 위한 최종 5자유도 모형을 제안하였다.
