中汽研秦丽蓬：基于中国人体特征的汽车座椅舒适性研究

9月16-17日，由盖世汽车主办的“2021中国汽车座椅及内饰创新峰会”在上海汽车城瑞丽酒店举行。中汽研(天津)汽车信息咨询有限公司高级经理秦发表了题为《基于中国人体特征的汽车座椅舒适性研究》的主题演讲，内容如下:

各位领导，各位行业同仁，下午好。我是秦，非常感谢主办方邀请我有这个机会和所有的同事谈论座椅的舒适性。我们今天分享的话题是基于中国人体特征的汽车座椅舒适性研究。我们的研究也是从用户角度出发的产品设计。

我们在2018年开始这个项目。这么多年过去了，我们做了很多事情，包括数据收集和假人建模，最终从人的角度提升了产品体验。

在做这个项目的过程中，我和很多主机厂、汽车公司都有过交流。尤其是近年来，人们越来越重视座椅的舒适性。有几个原因。一方面，汽车市场逐渐从卖方市场转变为买方市场。另一方面，近年来用户对座椅的抱怨越来越多。如何解决这个问题，应该回到用户本身，研究如何做好这个产品。

我的报告内容包括几个方面。一、研究背景，先说说人机工程学的意义。人机工程学主要研究人与车的关系。人体工程学在我们国家是非常落后的，包括标准和座椅舒适性模板或者SAE版本。其实不仅仅是座椅舒适性，包括智能驾驶舱、自动驾驶、人机共驾都涉及到人机工程学，也就是如何站在人的角度去思考和设计产品，让我们的用户体验更好。

其实座椅设计更多的是一个统计学问题，就是我们的座椅不能满足所有人的舒适需求，只能满足大多数人的需求或者满足固定用户的需求。

可能大家都在思考一个问题，中国人的五官和SAE模板有什么区别？我们收集了很多人体数据，也在做人体数据和SAE模板的对比。可以看到红框标注的指标差异显著，会发现除了臀围和小腿围，其他都与SAE假人模板差异非常显著。

另外还有坐姿，这里有很多因素，包括体型和坐姿高度。另外，影响坐姿的因素是驾驶习惯，欧美、日本、中国的驾驶态度都不一样。日本人开车姿势会比较靠后，比如手肘角度会过大。

我们也在和很多主机厂沟通。在座椅设计过程中，我们会经过多轮评估或验证，包括专家评估、工程师评估、消费者评估、领导评估，最后一个环节是领导评估。领导觉得不舒服就要经过多轮修改，但是领导评价并不代表绝大多数消费者的评价。比如领导很魁梧，他代表的是和自己体型差不多的人，而不是绝大多数人。

另外，我们的真车在做出来之后会收到消费者的反馈和评论。消费者可能会反馈说这个座位不舒服，并可能会询问R&D部门是否应该更换这个座位。但是，R&D部门经过多轮核实，没有问题。改不改也有矛盾，所以我们用大量的中国人体数据作为参考。

二是研究目的。我们研究的目的主要包括几个方面。第一，座椅设计的过程会很长，包括主观目标的定义，舒适坐姿的定义，根据坐姿相应的支撑，以及人体压力测试，全椅测试，实车测试。我们提供的解决方案是在最早期利用中国人体特征的数据，帮助发现问题，尽快做出改进，避免后期出现很多问题。

比如，真车造出来后，消费者反馈会有很多问题，但是R&D部门……认为没有问题。可以从中国人的特点的角度给出评价，是否存在让中国消费者不舒服的问题。

三是研究内容。首先是总体数据收集。我们从2018年开始，持续收集了一年多的数据。数据采集包括中国人体特征数据的采集、人体点云数据的采集和虚拟模型的构建。有舒适坐姿扫描点云提取坐姿数据，还有体压数据，主观评价等等。其实收集的数据量并不是特别大。我们已经收集了大约2000人的数据。这2000人能代表中国消费者整体的数据吗？我们通过两个方面来保证这种代表性。第一，在数据收集之前，我们在样本选择上采用抽样分布，即以身高为辅助变量进行分层抽样。其次，数据收集完成后，根据各项指标进行分布检验，确保95%的区间和5%的误差代表中国人类驾驶员的数据分布。

这是一种人体特征采集的方法，使用点云扫描设备，姿势包括两种站姿和一种坐姿。左侧是点云数据，由CATIA提取以构建虚拟模板。这包括三维模板和二维模板。

事实上，百分位假人存在一些问题。我们看到左边的虚线图，红色是百分位数。当身高达到90%时，其他尺码会呈下降趋势。另外，百分位假人其实并不是我们现实中存在的人体，所以才会有这样的问题。针对这些问题，我们建立了一个新的虚拟模板，称为边界虚拟。我们将所有维度放在执行椭圆中，并选择边界中的点进行检查。

二是舒适坐姿的集合。对舒适的坐姿有一些要求。比如你需要双手放在方向盘两侧，眼睛看前方，右脚放在油门踏板上1/3，左脚放在休息踏板上，在最舒适的情况下采集点云数据。

这是我们根据收集到的舒适坐姿数据建立的舒适坐姿模型。这主要用于两个目的。在一开始设计坐姿定义的时候，就可以看到设计什么角度，这样就可以提炼出针对不同人的舒适角度定义。另外，是否符合中国人的舒适需求也可以查。我们使用瀑布模型来实现这个方法。

体压模拟有限元假人，我们的目标是在数值模拟阶段评估大致范围。我们基于中国人体体征数据建立有限元假人模型，包括皮肤模型、骨骼和肌肉，这样可以更好地模拟实际的体压数据。

主观评价数据收集，当时2000人在9辆车，包括轿车、紧凑型SUV、中大型SUV等。，主要基于CP50，根据不同地区收集主观评价。此外，主观评价实验设计分为语义分级和等级评分。

体压数据采集，这是2000个人在不同车内采集的所有体压数据，也就是他舒适坐姿下的体压数据是多少。我们做了一个主分析，主要是划分体压区域，并为每个区域提取相应的指标，如平均压力、最大压力、压力梯度等指标，用于进一步的数据分析。

这是用体压数据和主观评价数据进行的主客观对应分析。中间的图，表示舒适转化为不适，不同的曲线代表不同的人。用逻辑回归的方法拟合曲线后，与X轴相交，从而形成人体压力的推荐范围，从而形成各区域不同人体压力指标的最右推荐范围，为早期设计阶段提供参考。

基于这个模型，我们可以做一个主观评价预测，就是在座椅设计的前期，尝试判断这个座椅存在什么样的问题或者主观评价可以达到什么样的水平。能符合主观定义吗？我们已经在人体压力之间建立了主观和客观的对应关系re数据和主观评价数据另一种方式，是基于生物学习的，现在主要是通过神经网络来构建。在这种情况下，在有限元假人得到人体压力数据的大致分布后，我们就可以用这种方法来大致预测这个座椅的主观评价得分在哪里。

最后，数据分析的发现。SAE假人和中国有什么区别？首先是身高差。SAE的身高肯定会比中国高，但中国的身材会比SAE高，这符合我们长期以来的认知。亚洲人可能腿比较短，上身比较长。从整体来看，红线点偏离了中国人体特征的分布，说明两者有较大的差异。

这里有三个条形图和图表。下面是95%百分位男性假人，蓝色是SAE，绿色是中国，红色是差异率。从小到大排序后，横坐标是人体尺寸。可以看出，底差由小变大，中间50%假人没有由小变大，对于5%女性假人的变化更为复杂。

这是SAE假人模型，还有一个是中国百分位假人模型和边界假人模型。在右边的曲线上，我们也可以看到每个角度都有一些差异，说明使用的模板代表性不同，验证的模型也不同。

这就是舒适坐姿的角度差。黑条是前期研究中国外不同学者收集的人体数据得到的舒适坐姿的角度分布，红色是中国人体数据的坐姿分布，主要是男性、女性、男女坐姿分布。

对于舒适的坐姿，有哪些因素在影响我们的坐姿？我们分析了几个因素，首先是性别。一般来说，性别从各个角度对大部分角度都有影响，对不同的模型影响也不一样。一般来说，性别会对舒适的坐姿产生较大的影响。其次，地区，从表来看，也有重大影响。一般来说，北方人会采取拉伸坐姿，南方人会采取前倾坐姿。此外，我们还分析了年龄和体征因素。经过分析，我们发现身高、体重、坐高、坐高影响舒适坐姿角度的变化。

好了，今天我就分享这么多。特别希望能基于中国的人文特色和舒适度，与在座的各位专家有更深入的交流与合作。谢谢你。9月16-17日，由盖世汽车主办的“2021中国汽车座椅及内饰创新峰会”在上海汽车城瑞丽酒店举行。中汽研(天津)汽车信息咨询有限公司高级经理秦发表了题为《基于中国人体特征的汽车座椅舒适性研究》的主题演讲，内容如下:

各位领导，各位行业同仁，下午好。我是秦，非常感谢主办方邀请我有这个机会和所有的同事谈论座椅的舒适性。我们今天分享的话题是基于中国人体特征的汽车座椅舒适性研究。我们的研究也是从用户角度出发的产品设计。

我们在2018年开始这个项目。这么多年过去了，我们做了很多事情，包括数据收集和假人建模，最终从人的角度提升了产品体验。

在做这个项目的过程中，我和很多主机厂、汽车公司都有过交流。尤其是近年来，人们越来越重视座椅的舒适性。有几个原因。一方面，汽车市场逐渐从卖方市场转变为买方市场。另一方面，近年来用户对座椅的抱怨越来越多。如何解决这个问题，应该回到用户本身，研究如何做好这个产品。

我的报告内容包括几个方面。一、研究背景，先说说人机工程学的意义。人机工程学主要研究人与车的关系。人体工程学在我们国家是非常落后的，包括标准和座椅舒适性模板或者SAE版本。其实不只是座椅舒适性，包括智能驾驶舱、自动驾驶、人机共驾，都涉及到人机工程学，th……就是，如何站在人的角度去思考和设计产品，让我们的用户体验更好。

其实座椅设计更多的是一个统计学问题，就是我们的座椅不能满足所有人的舒适需求，只能满足大多数人的需求或者满足固定用户的需求。

可能大家都在思考一个问题，中国人的五官和SAE模板有什么区别？我们收集了很多人体数据，也在做人体数据和SAE模板的对比。可以看到红框标注的指标差异显著，会发现除了臀围和小腿围，其他都与SAE假人模板差异非常显著。

另外还有坐姿，这里有很多因素，包括体型和坐姿高度。另外，影响坐姿的因素是驾驶习惯，欧美、日本、中国的驾驶态度都不一样。日本人开车姿势会比较靠后，比如手肘角度会过大。

我们也在和很多主机厂沟通。在座椅设计过程中，我们会经过多轮评估或验证，包括专家评估、工程师评估、消费者评估、领导评估，最后一个环节是领导评估。领导觉得不舒服就要经过多轮修改，但是领导评价并不代表绝大多数消费者的评价。比如领导很魁梧，他代表的是和自己体型差不多的人，而不是绝大多数人。

另外，我们的真车在做出来之后会收到消费者的反馈和评论。消费者可能会反馈说这个座位不舒服，并可能会询问R&D部门是否应该更换这个座位。但是，R&D部门经过多轮核实，没有问题。改不改也有矛盾，所以我们用大量的中国人体数据作为参考。

二是研究目的。我们研究的目的主要包括几个方面。第一，座椅设计的过程会很长，包括主观目标的定义，舒适坐姿的定义，根据坐姿相应的支撑，以及人体压力测试，全椅测试，实车测试。我们提供的解决方案是在最早期利用中国人体特征的数据，帮助发现问题，尽快做出改进，避免后期出现很多问题。

比如真车做出来后，消费者反馈会有很多问题，但R&D部门认为没有问题。可以从中国人的特点的角度给出评价，是否存在让中国消费者不舒服的问题。

三是研究内容。首先是总体数据收集。我们从2018年开始，持续收集了一年多的数据。数据采集包括中国人体特征数据的采集、人体点云数据的采集和虚拟模型的构建。有舒适坐姿扫描点云提取坐姿数据，还有体压数据，主观评价等等。其实收集的数据量并不是特别大。我们已经收集了大约2000人的数据。这2000人能代表中国消费者整体的数据吗？我们通过两个方面来保证这种代表性。第一，在数据收集之前，我们在样本选择上采用抽样分布，即以身高为辅助变量进行分层抽样。其次，数据收集完成后，根据各项指标进行分布检验，确保95%的区间和5%的误差代表中国人类驾驶员的数据分布。

这是一种人体特征采集的方法，使用点云扫描设备，姿势包括两种站姿和一种坐姿。左侧是点云数据，由CATIA提取以构建虚拟模板。这包括三维模板和二维模板。

事实上，百分位假人存在一些问题。我们看到左边的虚线图，红色是百分位数。当身高达到90%时，其他尺码会呈下降趋势。另外，百分位假人其实并不是我们现实中存在的人体，所以才会有这样的问题。针对这些问题，我们建立了一个新的虚拟模板，称为边界虚拟。我们把所有的尺寸放在执行椭圆和selec中……边界中要检查的点。

二是舒适坐姿的集合。对舒适的坐姿有一些要求。比如你需要双手放在方向盘两侧，眼睛看前方，右脚放在油门踏板上1/3，左脚放在休息踏板上，在最舒适的情况下采集点云数据。

这是我们根据收集到的舒适坐姿数据建立的舒适坐姿模型。这主要用于两个目的。在一开始设计坐姿定义的时候，就可以看到设计什么角度，这样就可以提炼出针对不同人的舒适角度定义。另外，是否符合中国人的舒适需求也可以查。我们使用瀑布模型来实现这个方法。

体压模拟有限元假人，我们的目标是在数值模拟阶段评估大致范围。我们基于中国人体体征数据建立有限元假人模型，包括皮肤模型、骨骼和肌肉，这样可以更好地模拟实际的体压数据。

主观评价数据收集，当时2000人在9辆车，包括轿车、紧凑型SUV、中大型SUV等。，主要基于CP50，根据不同地区收集主观评价。此外，主观评价实验设计分为语义分级和等级评分。

体压数据采集，这是2000个人在不同车内采集的所有体压数据，也就是他舒适坐姿下的体压数据是多少。我们做了一个主分析，主要是划分体压区域，并为每个区域提取相应的指标，如平均压力、最大压力、压力梯度等指标，用于进一步的数据分析。

这是用体压数据和主观评价数据进行的主客观对应分析。中间的图，表示舒适转化为不适，不同的曲线代表不同的人。用逻辑回归的方法拟合曲线后，与X轴相交，从而形成人体压力的推荐范围，从而形成各区域不同人体压力指标的最右推荐范围，为早期设计阶段提供参考。

基于这个模型，我们可以做一个主观评价预测，就是在座椅设计的前期，尝试判断这个座椅存在什么样的问题或者主观评价可以达到什么样的水平。能符合主观定义吗？我们用另一种方式把体压数据和主观评价数据做了主客观的对应，这种方式是基于生物学习的，现在主要是用神经网络来构建。在这种情况下，在有限元假人得到人体压力数据的大致分布后，我们就可以用这种方法来大致预测这个座椅的主观评价得分在哪里。

最后，数据分析的发现。SAE假人和中国有什么区别？首先是身高差。SAE的身高肯定会比中国高，但中国的身材会比SAE高，这符合我们长期以来的认知。亚洲人可能腿比较短，上身比较长。从整体来看，红线点偏离了中国人体特征的分布，说明两者有较大的差异。

这里有三个条形图和图表。下面是95%百分位男性假人，蓝色是SAE，绿色是中国，红色是差异率。从小到大排序后，横坐标是人体尺寸。可以看出，底差由小变大，中间50%假人没有由小变大，对于5%女性假人的变化更为复杂。

这是SAE假人模型，还有一个是中国百分位假人模型和边界假人模型。在右边的曲线上，我们也可以看到每个角度都有一些差异，说明使用的模板代表性不同，验证的模型也不同。

这就是舒适坐姿的角度差。黑条是前期研究中国外不同学者收集的人体数据得到的舒适坐姿的角度分布，红色是中国人体数据的坐姿分布，主要是男性、女性、男女坐姿分布。

对于舒适的坐姿，有哪些因素在影响我们的坐姿？我们分析了几个因素，首先是性别。总的来说，性别是有影响的……从各个角度看大多数角度，而且它对不同的模型有不同的作用。一般来说，性别会对舒适的坐姿产生较大的影响。其次，地区，从表来看，也有重大影响。一般来说，北方人会采取拉伸坐姿，南方人会采取前倾坐姿。此外，我们还分析了年龄和体征因素。经过分析，我们发现身高、体重、坐高、坐高影响舒适坐姿角度的变化。

好了，今天我就分享这么多。特别希望能基于中国的人文特色和舒适度，与在座的各位专家有更深入的交流与合作。谢谢你。

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