Детаљна историја лутки за пад сустава

Прва лутка судара била је Сиерра Сам створена 1949. Овај тестни модел лутке за судар 95. процента одраслих мушкараца развијен је у компанији Сиерра Енгинееринг Цо. са ваздухопловством Сједињених Држава, која ће се користити за процену седишта за избацивање ваздухоплова на ракетним санкама тестови. - Извор ФТСС

1997. године, ГМ-ови Хибрид ИИИ тестни лупци службено су постали индустријски стандард за тестирање у складу са владиним прописима о фронталном ударцу и ваздушни јастук сигурност. ГМ је развио овај тест уређај скоро 20 година пре 1977. године, како би обезбедио биофиделски алат за мерење - тестне лутке за судар које се понашају врло слично људским бићима. Као што је то учинио са својим ранијим дизајном, Хибрид ИИ, ГМ је ову врхунску технологију поделио са државним регулаторима и регулаторима аутоиндустрија. Дељење овог алата је извршено у име побољшаних безбедносних тестирања и смањених повреда и смртних случајева на аутопуту широм света. Верзија Хибрид ИИИ из 1997. године је ГМ изум са неким модификацијама. То означава још једну прекретницу на путу аутоматске производње аутомобила због сигурности. Хибрид ИИИ је најсавременији за тестирање напредних система за задржавање; ГМ га већ годинама користи у развоју предњих ваздушних јастука. Даје широк спектар поузданих података који се могу повезати са последицама судара на људску повреду.

Хибрид ИИИ карактерише држање положаја возача и путника у возилима. Сви лутке за трчање верне су људском облику који симулирају - у укупној тежини, величини и пропорцији. Њихове главе су дизајниране да одговоре као људска глава у ситуацији судара. Симетрично је и чело у великој мери преусмерава начин на који би човек био погодио судар. Грудна шупљина има челични ребрасти кавез који симулира механичко понашање људских груди у судару. Гумени врат се савија и протеже биофиделски, а колена су такође дизајнирана да реагују на удар, слично људским коленима. Лутка Хибрид ИИИ тест пропасти има: а грамофонска плоца коже и опремљен је софистицираним електронским алатима укључујући акцелерометре, потенциометре и ћелије за оптерећење. Ови алати мере меру убрзање, отклон и силе које различити делови тела доживљавају током успоравања судара.

Овај напредни уређај се непрекидно побољшава и изграђен је на научном основу биомеханике, медицинских података и уноса, и тестирања која су укључивала људски кадар и животиње. Биомеханика је проучавање људског тела и начина на који се он механички понаша. Универзитети су вршили рана биомеханичка истраживања користећи живе људске добровољце у неким веома контролираним тестовима судара. Историјски гледано, аутоиндустрија је процењивала системе задржавања користећи добровољно тестирање на људима.

Развој Хибрид ИИИ послужио је као покретачка плоча за унапређивање проучавања снага судара и њихових утицаја на људску повреду. Сви ранији лутке за испитивање судара, чак и ГМ-ови хибриди И и ИИ, нису могли пружити адекватан увид за превођење тестних података у моделе који смањују повреде за аутомобиле и камионе. Лутке за рани тест судара биле су врло грубе и имали су једноставну сврху - да помогну инжењери а истраживачи потврђују ефикасност сигурносних појасева или сигурносних појасева. Пре него што је ГМ развио Хибрид И 1968. године, произвођачи лажних производа нису имали конзистентне методе производње уређаја. Основна тежина и величина делова тела заснивали су се на антрополошким студијама, али лутке су биле недоследне од јединице до јединице. Наука о антропоморфним луткама била је у повојима и њихов квалитет производње је варирао.

Током 1960-их, ГМ истраживачи су створили Хибрид И спајањем најбољих делова двеју примитивних лутки. 1966. године, Алдерсон Ресеарцх Лабораториес произвеле су серије ВИП-50 за ГМ и Форд. Такође га је користио Национални биро за стандарде. Ово је прва лутка произведена специјално за аутоиндустрију. Годину дана касније, Сиерра Енгинееринг представио је Сиерра Стан, конкурентни модел. Ни задовољни ГМ инжењери, који су направили сопствену лутку комбинујући најбоље особине оба - отуда и назив Хибрид И. ГМ је интерно користио овај модел, али је свој дизајн поделио са конкурентима кроз састанке посебних одбора при Друштву инжењера аутомобилских производа (САЕ). Хибридни И био је издржљивији и имао је више поновљивих резултата од својих претходника.

Употреба ових раних лутки била је подстакнута тестирањем Ваздухопловства САД-а које је спроведено у циљу развоја и побољшања система за задржавање и избацивање пилота. Од касних четрдесетих до раних педесетих година, војска је користила лутке за испитивање судара и санке за тестирање како би тестирала разне апликације и људску толеранцију на повреде. Раније су користили људске волонтере, али повећани стандарди безбедности захтевали су тестове већих брзина и веће брзине више нису биле безбедне за људе. За тестирање сигурносних појасева за пилоте, ракетни мотори су покретали једну брзу саоницу и убрзавали до 600 мпх. Цол. Јохн Паул Стапп је поделио резултате истраживања зракопловних лутки 1956. године на првој годишњој конференцији у којој су учествовали произвођачи аутомобила.

Касније, 1962. године, ГМ Провинг Гроунд представио је прву, аутомобилску, ударну саоницу (ХИ-ГЕ саонице). Могао је да симулира стварне облике таласа убрзања судара које производе аутомобили пуне величине. Четири године након тога, ГМ Ресеарцх је створио свестрану методу за утврђивање степена опасности од повреда насталих приликом мерења сила удара на антропоморфне лутке током лабораторијских испитивања.

Иронично је да аутомобилска индустрија драстично напредује авион произвођачи у овој техничкој експертизи током година. Аутомеханичари су радили са индустријом авиона средином 1990-их како би их убрзали са напретком тестирања судара у вези са људском толеранцијом и повредама. Земље НАТО-а биле су посебно заинтересоване за истраживање аутомобилских несрећа, јер су у њему постојали проблеми хеликоптер падова и уз брзо избацивање пилота. Замишљено је да би ауто-подаци могли да помогну да авион буде безбеднији.

Када је Конгрес усвојио Национални закон о безбедности у саобраћају и моторним возилима из 1966, дизајн и производња аутомобила постали су регулисана индустрија. Убрзо након тога, почела је расправа између владе и неких произвођача о веродостојности тестних уређаја попут лутки за судар.

Национални биро за сигурност на цестама инсистирао је на томе да се Алдерсон ВИП-50 лутка користи за валидацију системи за задржавање. Било им је потребно 30 миља на сат тестирања преграде у крути зид. Противници су тврдили да резултати истраживања добијени тестовима са овом тестном лутком пад сустава нису поновљиви са становишта производње и нису дефинисани у инжењерском смислу. Истраживачи се нису могли ослонити на доследно деловање тестних јединица. Са тим критичарима су се сложили савезни судови. ГМ није учествовао у легалном протесту. Уместо тога, ГМ се побољшао на лутњи Хибрид И судара, одговарајући на питања која су настала на састанцима одбора САЕ. ГМ је развио цртеже који су дефинисали лутку испитивања судара и креирао тестове калибрације који би стандардизовали његове перформансе у контролисаном лабораторијском окружењу. 1972. године ГМ је предао цртеже и калибрације произвођачима лутки и влади. Нова лутка за испитивање судара ГМ Хибрид ИИ задовољила је суд, владу и произвођаче, и то постао стандард за тестирање предњег судара у складу са америчким аутомобилским прописима за уздржавање системи. ГМ-ова филозофија је одувек била да дели иновацију луткарског тестирања са конкурентима и не доноси профит у том процесу.

1972. године, док је ГМ делио Хибрид ИИ са индустријом, стручњаци ГМ Ресеарцх започели су револуционарни напор. Њихова мисија била је развити лутку за судар која би тачније одражавала биомеханику људског тела током судара возила. То би се звало Хибрид ИИИ. Зашто је то било потребно? ГМ је већ вршио испитивања која су далеко премашила владине захтеве и стандарде других домаћих произвођача. Од самог почетка ГМ је развио сваки од својих лутки за судар како би одговорио на одређену потребу за пробним мерењима и побољшаним сигурносним дизајном. Инжењерима је био потребан тест уређај који ће им омогућити да мере у јединственим експериментима које су развили како би побољшали сигурност ГМ возила. Циљ истраживачке групе Хибрид ИИИ био је развити лутку за испитивање судара треће генерације налик човеку чији су одговори били ближи биомеханичким подацима него Хибрид ИИ тест лутки судара. Трошак није био проблем.

Истраживачи су проучавали начин на који су људи седели у возилима и однос њиховог држања према положају очију. Експериментирали су и изменили материјале како би направили лутку и размотрили додавање унутрашњих елемената попут ребра. Крутост материјала одражавала је био-механичке податке. Прецизне, нумеричке машине за контролу коришћене су за константну израду побољшане лутке.

1973. године ГМ је одржао први међународни семинар са водећим светским стручњацима на коме је разговарао о карактеристикама реаговања на људске утицаје. Свако претходно окупљање ове врсте било је усмерено на повреде. Али сада, ГМ је желео да истражи начин на који су људи реаговали током судара. Овим увидом, ГМ је развио лутку за судар која се много ближе понашала према људима. Овај алат је пружио значајније лабораторијске податке, омогућавајући дизајн дизајна који би заправо могли помоћи у спречавању повреда. ГМ је био лидер у развоју технологија за тестирање који помаже произвођачима да направе сигурније аутомобиле и камионе. ГМ је такође комуницирао са САЕ комитетом током овог развојног процеса како би сакупио доприносе подједнако од лутки и произвођача аутомобила. Само годину дана након што је започело истраживање хибрида ИИИ, ГМ је одговорио на владин уговор с више рафинираном лутком. 1973. године ГМ је створио ГМ 502, који је позајмио ране информације које је научила истраживачка група. Укључила је нека постурална побољшања, нову главу и боље карактеристике зглобова. 1977. ГМ је направио Хибрид ИИИ комерцијално доступан, укључујући све нове дизајнерске карактеристике које је ГМ истражио и развио.

1983. ГМ је поднио молбу Националној управи за сигурност саобраћаја на цестама (НХТСА) ради дозволе за кориштење Хибрид ИИИ као алтернативног уређаја за тестирање ради владине усклађености. ГМ је такође пружио индустрији циљеве за прихватљиве перформансе лутке током безбедносних тестирања. Ови циљеви (референтне вредности процене повреде) су били критични за превођење података Хибрид ИИИ у побољшања безбедности. Тада је 1990. ГМ затражио да Хибрид ИИИ лутка буде једини прихватљиви тест уређај који испуњава државне захтеве. Годину дана касније, Међународна организација за стандарде (ИСО) усвојила је једногласну резолуцију којом је признала супериорност хибрида ИИИ. Хибрид ИИИ је сада стандард за међународна испитивања фронталног судара.

Током година, Хибрид ИИИ и друге лутке претрпеле су низ побољшања и промена. На пример, ГМ је развио деформабилни уметак који се рутински користи у ГМ развојним тестовима како би показао било каква померања раменог појаса од карлице и у трбух. Такође, САЕ окупља таленте аутомобилских компанија, добављача делова, произвођача лутки и америчких владиних агенција у заједничким напорима на унапређењу способности тестних лутки. Недавни САЕ пројекат из 1966. године, у сарадњи с НХТСА, ојачао је зглоб и зглобове кука. Међутим, произвођачи лутки врло су конзервативни у погледу промене или побољшања стандардних уређаја. Генерално, произвођач аутомобила мора прво показати потребу за одређеном проценом дизајна да би побољшао сигурност. Затим, са споразумом индустрије, може се додати нова мерна способност. САЕ делује као техничка клириншка кућа за управљање и минимизирање ових измена.

Колико су тачни уређаји за антропоморфни тест? У најбољем случају су предиктори онога што се обично може догодити на терену, јер ниједна стварна особа није иста по величини, тежини или пропорцијама. Међутим, тестови захтевају стандард, а савремене лутке показале су се као ефикасни прогностичари. Лутке са тестирањем судара непрестано доказују да су стандардни сигурносни појасеви у три тачке веома ефикасна сигурносна задржавања - и подаци се добро држе у поређењу са падовима у стварном свету. Сигурносни појасеви смањили су смртне посљедице несрећа возача за 42 посто. Додавање ваздушних јастука подиже заштиту на око 47 процената.

Тестирање ваздушних јастука крајем седамдесетих створило је још једну потребу. На основу тестова са грубим луткама, ГМ инжењери су знали да деца и мањи путници могу бити рањиви на агресивност ваздушних јастука. Ваздушни јастуци морају се надувати врло великом брзином да би заштитили путнике у судару - буквално у мање од трептаја ока. 1977. Године ГМ је развио лутку дечијег ваздушног јастука. Истраживачи су калибрирали лутку користећи податке прикупљене из студије која је укључивала мале животиње. Истраживачки институт Југозапад извршио је ово тестирање како би утврдио који утицај би испитаници могли сигурно одржати. Касније је ГМ подијелио податке и дизајн преко САЕ.

ГМ-у је такође био потребан тест уређај за симулацију мале женке за тестирање ваздушних јастука возача. 1987. ГМ је технологију Хибрид ИИИ пренео на лутку која представља женку 5. процента. Такође крајем 1980-их, Центар за контролу болести издао је уговор породици Хибрид ИИИ лутки за помоћ у тестирању пасивних ограничења. Државни универзитет Охио добио је уговор и затражио ГМ помоћ. ГМ је, у сарадњи са САЕ комитетом, допринео развоју хибридне ИИИ породице лутки, која је обухватала 95-годишњег мужјака, малу женку, шестогодишњакињу, децу и нову трогодишњак. Свака поседује Хибрид ИИИ технологију.

1996. ГМ, Цхрислер и Форд постали су забринути због повреда изазваних инфлацијом ваздушних јастука и поднели петицију влади преко Америчког удружења произвођача аутомобила (ААМА) да се обрати путницима који нису у положају током ваздушног јастука размештања. Циљ је био имплементирати поступке испитивања које је одобрио ИСО - а за које користе малу женку тестирање на страни возача и лутке са шест и три године, као и лутка за дојенчад за путника страна. Одбор САЕ је касније развио серију лутки за новорођенчад са једним од водећих произвођача тест уређаја, Фирст Тецхнологи Сафети Системс. Шестомјесечне, дванаестомјесечне и 18-мјесечне лутке сада су доступне за тестирање интеракције зрачних јастука с дјечјим сигурносним суставима. Познати и као лутке за интеракцију ваздушних јастука ЦРАБИ или дечјег ваздушног јастука, омогућавају тестирање сигурносних задржавања за дојенчад окренута према назад када се поставе на предње, сувозачко седиште опремљено ваздушним јастуком. Различите величине и типови лутки, који долазе у малим, просечним и веома великим, омогућавају ГМ-у да примењује опсежну матрицу тестова и типове пада. Већина ових тестова и евалуација није обавезна, али ГМ рутински спроводи тестове које закон не захтева. Током 1970-их, студије бочних удара захтевале су другу верзију тест уређаја. НХТСА је у сарадњи са Центром за истраживање и развој Универзитета у Мичигену развила посебну лутку са споредним ударима, или СИД. Европљани су тада креирали софистициранији ЕуроСИД. Након тога, ГМ истраживачи су кроз САЕ дали значајан допринос развоју више биофиделног уређаја званог БиоСИД, који се сада користи у тестирању развоја.

Деведесетих година прошлог века америчка аутомобилска индустрија радила је на стварању посебне, малене лутке за путнике која би тестирала бочне ваздушне јастуке. Путем УСЦАР-а, конзорцијума који је основан за дељење технологија између различитих индустрија и владиних одељења, ГМ, Цхрислер и Форд заједнички су развили СИД-2. Лутка опонаша мале жене или адолесценте и помаже у мерењу толеранције на надувавање ваздушних јастука са споредних удара. Амерички произвођачи сарађују са међународном заједницом како би успоставили овај мањи уређај са бочним ударом као почетна основа за употребу лутке за одрасле која се користи у међународном стандарду за перформансе бочних удара мерење. Охрабрују прихватање међународних безбедносних стандарда и граде консензус за хармонизацију метода и тестова. Аутомобилска индустрија веома је посвећена усклађивању стандарда, тестова и метода будући да се све више и више возила продаје на глобалном тржишту.

Каква је будућност? ГМ-ови математички модели пружају драгоцене податке. Математичко тестирање такође дозвољава више понављања у краћем времену. Прелазак ГМ-а са механичких на електронске сензоре ваздушних јастука створио је узбудљиву прилику. Постојећи и будући системи ваздушних јастука имају електронске "уређаје за снимање лета" као део сензора за пад. Рачунска меморија ће снимити податке о терену са судара и сачувати податке о паду, никада раније доступне. Помоћу ових података из стварног света, истраживачи ће моћи да потврде резултате лабораторија и модификују лутке, компјутерске симулације и друге тестове.

"Аутопут постаје тестна лабораторија, а сваки судар постаје начин да сазнате више о томе како заштитити људе", рекао је Харолд "Буд" Мертз, пензионисани ГМ-ов стручњак за сигурност и биомеханику. "На крају би могло бити могуће укључити снимаче судара за сударе око аутомобила."

ГМ истраживачи стално усавршавају све аспекте тестова судара како би побољшали безбедносне резултате. На пример, како системи за задржавање помажу да се елиминишу све веће и веће количине катастрофалних повреда горњег дела тела, инжењери безбедности примећују онеспособљавање и трауме поткољенице. ГМ истраживачи почињу да дизајнирају боље одговоре поткољеница за лутке. Такође су додали „кожу“ врату како би спречили да ваздушни јастуци не сметају вратним краљешцима током тестова.

Једног дана, „лутке“ на екрану рачунара могу заменити виртуелни људи, са срцима, плућима и свим осталим виталним органима. Али није вероватно да ће ти електронски сценарији у скорој будућности заменити праву ствар. Лутке ће бити настављене да пружају истраживачима ГМ и другима изванредан увид и интелигенцију о заштити судара од судара још много година.

Посебна захвала Цлаудиу Паолинију