文山机电设备有限公司
Wenshan Mechanical & Electrical Equipment Co., Ltd.
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1.一种儿童假人，包括头部(1)、肩关节(2)、躯干(3)、大腿(4)、小腿(5)、大臂(6)、小臂
(7)、髋关节(8)、膝关节(9)以及仿线)通过肩关节(2)连接，躯干(3)与大腿(4)通过髋关节(8)连接，大腿(4)与小腿(5)通过
所述第一重心调节机构包括：Z方向重心调节机构、Y方向重心调节机构和X方向重心调
Z方向重心调节机构由Z向导向杆、齿轮轴、Z向配重块组成；Z向导向杆的一端具有螺纹
与躯干连接，齿轮轴两端与躯干连接；Z向配重块的端部具有与齿轮轴啮合的齿，其内部有
X方向重心调节机构由X向配重块、X向导向杆、X向丝杆组成；X向配重块内部开有供X导
向杆穿过的孔以及与X向丝杆配合的螺纹孔；X向导向杆和X向丝杆分别与躯干连接；
Y方向重心调节机构由Y向导向杆、Y向丝杆、Y向配重块组成；Y向配重块内部开有供Y导
向杆穿过的孔以及与Y向丝杆配合的螺纹孔；Y向导向杆和Y向丝杆分别与躯干连接；
第二重心调节机构包括配重块(41)、螺纹连杆(42)和紧定螺钉(43)；螺纹连杆(42)的
端部设有螺纹；配重块(41)具有适于螺纹连杆(42)穿过的通孔，以及适于紧定螺钉(43)旋
入的定位孔；定位孔与通孔垂直贯通；所述定位孔内壁设置有与紧定螺钉(43)外螺纹配合
的内螺纹；螺纹连杆(42)穿设于通孔中，紧定螺钉(43)用于将配重块(41)的位置锁定。
肩关节(2)包括：第一连接板(21)、摩擦片(22)、第二连接板(23)、第一旋转轴(24)和第
二旋转轴(25)；第一连接板与躯干内部框架连接，第二连接板分别与左右肩关节连接，使肩
髋关节包括：第一连接板、摩擦片、旋转轴和第二连接板；躯干与大腿通过髋关节的两
膝关节包括：第一连接板、摩擦片、旋转轴和第二连接板，第一连接板和第二连接板分
髋关节的第一连接板和第二连接板分别大腿和小腿膝关节部位通过螺栓连接，大腿和
小腿膝关节处开有螺纹孔与之配合；第一连接板和第二连接板通过定位环确定两者之间的
间距，旋转轴通过螺母将第一连接板、第二连接板、定位环、阻尼摩擦片连接；第一连接板与
虑，不宜直接用真人进行测试。使用假人进行工效学测试，可以消除个体差异对实验结果的
影响，而且可以有效地解决实验人次选定等问题，从而缩短试验周期，降低实验成本，精确
品安全评估用的符合中国三岁儿童身体体征尺寸和重量数据的高仿真物理结构模型。在汽
车碰撞领域，我国通过国外进口的方式购买的应用于安全评估中的儿童假人，被广泛应用
于汽车碰撞试验，不仅价格十分高昂，而且儿童假人的相关生理参数与我国儿童存在差异。
在进行儿童消费品安全检测评估时，我国目前没有符合中国儿童生理特征的儿童假人，而
且不同领域对假人的要求也不同，目前工效学领域还没有相关的能够真实反应中国三岁儿
童外形和身体质量的工效学测评假人，在进行相关的人机几何适配性、力学适配性和使用
安全等工效学测评工作中，在一些测试中采用塑料的、纺织类等的儿童假人，甚至是沙袋、
硬质人形水箱等，这些假人并不能反映真实人体的生理特征和人机交互响应，使得检测结
果与真实使用场景下的实验结果存在较大的差异，为儿童产品的安全评估和质量监督造成
于消费品安全和功能分析工作的需求，制作符合中国儿童身体体征(身体尺寸、重量分布)
的模拟试验假人，用于儿童产品的可预见合理滥用时发生的儿童跌落、碰撞的伤害机理研
体体征的尺寸和重量数据的高仿真物理结构模型，本发明的目的是提供一种用于功效学测
本发明提供的儿童假人除具备基本儿童身体体征，包括头、颈、胸、腹、骨盆、上臂、
前臂、手、大腿、小腿和脚；外形尺寸采用中国儿童的身体体征数据，结构上可以保持坐姿，
站姿，手脚可以模拟儿童攀爬时的抓握、踩踏；外皮肤和填充物采用弹性材料，关节结构强
一种儿童假人，包括头部(1)、肩关节(2)、躯干(3)、大腿(4)、小腿(5)、大臂(6)、小
大臂(6)通过肩关节(2)连接，躯干(3)与大腿(4)通过髋关节(8)连接，大腿(4)与小腿(5)通
过膝关节(9)连接，大臂(6)与小臂(7)连接；仿线)、小腿(5)、大臂(6)和小臂(7)；
优选地，肩关节(2)包括：第一连接板(21)、摩擦片(22)、第二连接板(23)、第一旋
转轴(24)和第二旋转轴(25)；第一连接板与躯干内部框架连接，第二连接板分别与左右肩
优选地，髋关节包括：第一连接板、摩擦片、旋转轴和第二连接板；躯干与大腿通过
优选地，膝关节包括：第一连接板、摩擦片、旋转轴和第二连接板，第一连接板和第
连接，大腿和小腿膝关节处开有螺纹孔与之配合；第一连接板和第二连接板通过定位环确
定两者之间的间距，旋转轴通过螺母将第一连接板、第二连接板、定位环、阻尼摩擦片连接；
第二重心调节机构包括配重块(41)、螺纹连杆(42)和紧定螺钉(43)；螺纹连杆
(42)的端部设有螺纹；配重块(41)具有适于螺纹连杆(42)穿过的通孔，以及适于紧定螺钉
(43)旋入的定位孔；定位孔与通孔垂直贯通；所述定位孔内壁设置有与紧定螺钉(43)外螺
纹配合的内螺纹；螺纹连杆(42)穿设于通孔中，紧定螺钉(43)用于将配重块(41)的位置锁
优选地，所述第一重心调节机构包括配重块、螺纹连杆和紧定螺钉；螺纹连杆的端
部设有螺纹；配重块具有适于螺纹连杆穿过的通孔，以及适于紧定螺钉旋入的定位孔；定位
孔与通孔垂直贯通；所述定位孔内壁设置有与紧定螺钉外螺纹配合的内螺纹；螺纹连杆穿
优选地，所述第一重心调节机构包括：Z方向重心调节机构、Y方向重心调节机构和
优选地，Z方向重心调节机构由Z向导向杆、齿轮轴、Z向配重块组成；Z向导向杆的
一端具有螺纹与躯干连接，齿轮轴两端与躯干连接；Z向配重块的端部具有与齿轮轴啮合的
X方向重心调节机构由X向配重块、X向导向杆、X向丝杆组成；X向配重块内部开有
供X导向杆穿过的孔以及与X向丝杆配合的螺纹孔；X向导向杆和X向丝杆分别与躯干连接；
Y方向重心调节机构由Y向导向杆、Y向丝杆、Y向配重块组成；Y向配重块内部开有
供Y导向杆穿过的孔以及与Y向丝杆配合的螺纹孔；Y向导向杆和Y向丝杆分别与躯干连接。
身体体征尺寸和重量数据的高仿真物理结构模型，能模拟儿童进行手脚、头部的活动，模拟
在安全方面，工效学研究通常需要进行大量的实验，出于健康和安全方面的考虑，
不宜直接用真人进行测试。使用假人进行工效学测试，可以消除个体差异对实验结果的影
响，而且可以有效地解决实验人次选定等问题，从而缩短试验周期，降低实验成本，精确度
外形特征、质量分布特征以及关节活动特征，能够较好地反应中国三岁儿童真实的生物力
学特性；能够基于工效学测试需求，满足三岁儿童产品安全评估时生物力学评估需求，尤其
是能够较为客观真实在倾倒或跌落等测试时的三岁儿童三维运动轨迹和人机交互作用力
以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的
种符合中国三岁儿童人体尺寸和重量数据的高仿真物理结构模型。外部皮肤采用弹性材
料，各关节的活动范围与国内三岁儿童一致；能坐、站立；关节结构强度可承受摔倒、跌落、
合理滥用的不同情境，进而研究儿童跌落、碰撞时的受伤机理，并提供相应的测试方法。本
实施例提供的儿童假人结构简单，操作方便，使用安全，适于添加不同的传感器，能够仿真
头部1、肩关节2、躯干3、大腿4、小腿5、大臂6、小臂7、髋关节8、膝关节9，以及仿线]
本实施例中，躯干3、大腿4、小腿5、大臂6、小臂7内部设置有内部重心调节机构。
肩关节2的结构如图3所示，由以下五部分组成：第一连接板21、阻尼摩擦片22、第
第一连接板与胸部内部框架通过螺栓连接，两片第二连接板23与大臂肩部通过螺
栓连接，大臂肩部开有螺纹孔与之配合。第二连接板23、第一旋转轴24之间装入阻尼摩擦片
22，使得第二连接板23带动大臂绕第二旋转轴25转动时提供阻尼并位置保持；第一连接板
21与第一旋转轴24端部螺母之间装入阻尼摩擦片22，能够使大臂在绕第一旋转轴24转动体
提供阻尼并位置保持。第一旋转轴24、第二旋转轴25的端部都装有螺母，通过调节螺母的位
髋关节8与膝关节9采用相同结构，如图4所示，均包括第一连接板31、阻尼摩擦片
髋关节8的第一连接板31和第二连接板34分别大腿和小腿膝关节部位通过螺栓连
接，大腿和小腿膝关节处开有螺纹孔与之配合。第一连接板31和第二连接板34通过定位环
确定两者之间的间距，旋转轴33通过螺母将第一连接板31、第二连接板34、定位环、阻尼摩
擦片32连接起来，第一连接板31与螺母之间装入阻尼摩擦片32，通过调节螺母的位置来增
躯干与大臂通过肩关节2连接方式如图5所示，第一连接板与胸部内部框架连接到
一起，第二连接板分别与肩关节2连接，能够使肩关节2绕第一旋转轴和第二旋转轴轴线转
实现可转动连接，也可采取简化方式连接，例如在一个可选实施方式中，大臂与小臂连接方
式如图6所示，大臂与小臂通过销钉连接，调节销钉的松紧来调节小臂相对于大臂转动的位
躯干与大腿连接方式如图7所示，躯干与大腿，通过髋关节的两个连接板相连，使
得躯干与大腿可以产生相对转动，摩擦片为机构提供阻尼，保证在外力消失情况下保持现
大腿与小腿连接方式如图8所示，膝关节与髋关节采用同样的结构，第一连接板与
第二连接板分别与大腿和小腿通过螺栓相连，摩擦片提供阻尼，保证小腿与大腿在外力作
身体(除躯干外各段)的重心调节机构组成简图如图9所示，包括配重块41、螺纹连
头部支撑层连接关系如图10所示，包括调节机构51、头部支撑层52、连接螺栓53和
躯干支撑层连接关系如图11所示，支撑层61、内部框架(内部层)62、肩关节2、重心
大臂支撑层连接关系如图12所示，肩关节2、大臂肩部72、大臂支撑层73、大臂肘部
小臂支撑层连接关系如图13所示，肘部连接件81、重心调节机构82、小臂支撑层
大腿支撑层连接关系如图14所示：大腿膝盖连接件91、重心调节机构92、髋关节8、
小腿支撑层连接关系如图15所示：膝关节9、膝关节连接件95、重心调节机构96、小
103；表皮层为硅胶层，按照人体皮肤设计，能够发生合理变形；支撑层为玻璃钢层，密度小
在一个优选实施方式中，躯干重心调节机构如图17所示，躯干重心调节机构可以
在XYZ三个方向进行调节，用于儿童假人总重心的调试。重心调节机构设置有三维重心调节
机构，从而实现在XYZ三轴方向上调节假人的重心，包括Z方向重心调节机构、Y方向重心调
Z方向重心调节机构由Z向导向杆201，齿轮轴202，Z向配重块203组成。连接方式
为：Z向导向杆201一端有一段为螺纹与内部框架的螺纹孔连接。齿轮轴202两端与躯干支撑
层连接。Z向配重块203端部有齿并与齿轮轴202啮合，内部有光孔供Z向导向杆201穿过。
在Z方向通过Z向导向杆、齿轮轴、Z向配重块调节。在齿轮轴的端部开内六方槽，躯
干一侧、对准齿轮轴202开有六方槽一端的位置开有通孔，以便使用内六角扳手在外部进行
X方向重心调节机构由X向配重块204、X向导向杆205、X向丝杆206组成。X向配重块
204内部开两个孔，一个为光孔供X导向杆205穿过，另一个为螺纹孔与X向丝杆206配合。X向
在X方向通过X向配重块、X向导向杆、X向丝杆调节。X向丝杆端部开内六方槽，躯干
对准六方槽的位置设有通孔，以便通过内六角扳手在外部进行旋转，同时配重块与丝杆通
Y方向重心调节机构由Y向导向杆207、Y向丝杆208、Y向配重块209组成。Y向配重块
209内部开两个孔，一个为光孔供Y导向杆207穿过，另一个为螺纹孔与Y向丝杆208配合。Y向
在Y方向通过Y向导向杆、Y向丝杆、Y向配重块调节。Y向丝杆端部开内六方槽，躯干
对准六方槽的位置设有通孔，以便通过内六角扳手在外部进行旋转，同时配重块与丝杆通
调节方式如图18所示，X向重心调节机构调节时，通过将扳手210插入躯干内部，躯
干上开对应的通孔，X向丝杠两端开内六角槽，扳手上有内六角凸台，X向配重块与丝杆螺纹
连接，扳手与X向丝杆配合后，扳手带动丝杆顺时针或逆时针旋转，调节配重块左右移动，同
Y向重心调节机构调节时，通过将扳手210插入躯干内部，躯干上开对应的通孔，Y
向丝杠两端开内六角槽，扳手上有内六角凸台，Y向配重块与丝杆螺纹连接，扳手与Y向丝杆
配合后，扳手带动丝杆顺时针或逆时针旋转，调节配重块左右移动，同时Y向配重块上与导
Z向重心调节机构调节时，齿轮轴两端部开内六角槽，通过将扳手210与齿轮轴配
合，带动齿轮轴顺时针或逆时针旋转，结构如图19所示。Z向配重块端有端面齿与齿轮轴配
合，配重块开导向孔与导向杆配合，齿轮轴的旋转带动Z向配重块沿Z向导杆上下运动，从而
在丝杆的两端及齿轮轴的两端装有阻尼支撑座211，能够起到固定丝杆和齿轮轴
操作者通过扭转各关节来，从而使假人调整姿态，关节带有一定阻尼，能够使姿态
本实施例能够为试验提供符合中国儿童身体体征(身体尺寸、重量分布)假人，高
度仿真儿童体征特性，能够模拟儿童不同的姿势，增强了试验的可行性及操作性。
通过利用儿童假人代替真人完成摔伤，碰撞，跌落测试，不仅避免了真人在测试中
可能存在的危险，而且通过传感器反馈的数据更加客观准确，为之后的分析提供便利。
实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。显然，本领域的技术人员
可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些
修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动
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