Crash test dummy
Antecedentes de las escuelas de Wikipedia
SOS Children, que corre cerca de 200 sos escuelas en el mundo en desarrollo, organizó esta selección. Apadrina un niño para hacer una diferencia real.
Crash test dummies son dispositivos a escala real antropométricas de prueba (ATD) que simulan las dimensiones, proporciones de peso y la articulación de la cuerpo humano, y por lo general se instrumentado para grabar datos sobre el comportamiento dinámico de la ATD en impactos de vehículos simulados. Estos datos pueden incluir variables como la velocidad de impacto, aplastamiento fuerza , curvar, plegar, o de par del cuerpo, y de deceleración tasas durante una colisión para su uso en las pruebas de choque. Ellos siguen siendo indispensables en el desarrollo de y La ergonomía en todos los tipos de vehículos, desde automóviles hasta aviones .
La necesidad de pruebas
En 31 de agosto de 1869 , Mary Ward se convirtió en lo que se cree que es la primera víctima registrada de un vapor accionó accidente automovilístico (Karl Benz sólo inventó el motor con gasolina del automóvil tal como la conocemos en 1886). Mary Ward fue expulsado de un vehículo de motor y asesinado en Parsonstown, Irlanda. Algunos años más tarde, el 13 de septiembre de 1899 , Henry Bienaventuranza entró en los libros de historia como Norteamérica primera víctima mortal vehículo de motor 's cuando fue golpeado de bajar una ciudad de Nueva York carro . Desde entonces, más de 20 millones de personas en todo el mundo han perdido la vida a los accidentes de tráfico.
La necesidad de un medio para analizar y mitigar los efectos de los accidentes de vehículos de motor en los cuerpos humanos se hizo sentir muy pronto después de la producción comercial de automóviles comenzó a finales de 1890, y por la década de 1930, con el automóvil en una parte común de la vida cotidiana, la número de muertes de vehículos de motor se estaba convirtiendo en un problema grave. Las tasas de mortalidad han superado 15,6 muertos por cada 100 millones de vehículos-kilómetros y se continua a subir; diseñadores de vehículos vieron esto como una clara indicación de que era hora de hacer una investigación sobre maneras de hacer sus productos más seguros.
En 1930, la interior de un coche no era un lugar seguro, incluso en caso de colisión a baja velocidad. Cuadros de mando eran de metal rígido, columnas de dirección eran no plegable, y protuberantes perillas, botones y palancas eran ubicuos. Los cinturones de seguridad eran inauditas, y en caso de colisión frontal, los pasajeros se lanzaron a través de la parabrisas quedó muy pocas posibilidades de evitar lesiones graves o la muerte. La carrocería del vehículo en sí era rígida, y las fuerzas de impacto se transmite directamente a los ocupantes del vehículo. Todavía en la década de 1950, el coche fabricantes estaban en el registro público como diciendo accidentes de vehículos simplemente no podían ser hechas de supervivencia; las fuerzas en un choque eran demasiado grandes y el cuerpo humano demasiado frágil.
Pruebas Cadaver
Detroit 's La Universidad Estatal de Wayne fue el primero en empezar a trabajar en serio en la recogida de datos sobre los efectos de las colisiones de alta velocidad en el cuerpo humano. A fines de 1930, no había datos fiables sobre la respuesta del cuerpo humano a una lesión física extrema, y no hay herramientas eficaces existían para medir este tipo de respuestas. Biomecánica era un campo apenas en su infancia. Por consiguiente, era necesario emplear dos tipos de sujetos de prueba con el fin de desarrollar conjuntos de datos iniciales.
Los primeros sujetos de prueba eran humanos cadáveres. Ellos fueron utilizados para obtener información fundamental sobre la capacidad del cuerpo humano para resistir el aplastamiento y desgarro fuerzas que normalmente se experimentan en un accidente de alta velocidad. Para un fin, de acero tales rodamientos de bolas fueron lanzadas sobre cráneos y cuerpos fueron arrojados abajo sin usar huecos de ascensor sobre las placas de acero. Cadáveres equipado con crudo acelerómetros fueron atados a automóviles y sometidos a colisiones frontales y volcaduras de vehículos.
De Albert King 1995 Journal of Trauma artículo, "Beneficios Humanitarios de Cadaver de Investigación sobre Prevención de Lesiones", establece claramente el valor en vidas humanas salvadas como resultado de la investigación de cadáver. Cálculos de King indican que como resultado de los cambios de diseño implementadas hasta 1987, la investigación de cadáver ha salvado desde 8.500 vidas cada año. Él señala que por cada cadáver utilizado, cada año 61 personas sobreviven debido al desgaste cinturones de seguridad, 147 viven debido a bolsas de aire, y 68 sobreviven impacto parabrisas.
Sin embargo, el trabajo con cadáveres presenta casi tantos problemas como los que resuelve. No sólo había la morales y éticos cuestiones relacionadas con el trabajo con los muertos, pero también hubo preocupaciones de investigación. La mayoría de los cadáveres disponibles eran mayores Adultos americanos europeos que habían muerto muertes no violentas; que no representan una sección transversal-demográficas de las víctimas de accidentes. Víctimas de accidentes de fallecidos no pudieron ser empleados porque cualquier dato que pueda ser recogido de dichos sujetos experimentales se vería comprometida por las lesiones anteriores del cadáver. Como no hay dos cadáveres son los mismos, y desde cualquier parte específica de un cadáver sólo podría utilizarse una vez, era extremadamente difícil de conseguir datos de comparación fiables. Además, los cadáveres de niños no sólo eran difíciles de obtener, pero tanto legales como la opinión pública los hizo efectiva inutilizable. Además, como las pruebas de choque se hizo más rutinaria, los cadáveres adecuados hicieron cada vez más escasos. Como resultado, datos biométricos fueron limitados en extensión y sesgados hacia los hombres blancos de más edad.
Pruebas de Voluntarios
Algunos investigadores se encargaron de servir como crash test dummies. Coronel John Paul Stapp USAF se impulsó más de 1000 km / h en una trineo cohete y se detuvo en 1,4 segundos. Lawrence Patrick, entonces profesor de la Universidad Estatal de Wayne, soportó unos 400 paseos en un trineo cohete con el fin de probar los efectos de la desaceleración rápida en el cuerpo humano. Él y sus estudiantes se dejaron estrelló en el pecho con el heavy metal péndulos, impactaron en la cara por los martillos rotativos de accionamiento neumático, y se rocían con el cristal roto para simular ventana implosión. Si bien admitió que él hizo "un poco de dolor", Patrick ha dicho que la investigación que él y sus estudiantes realizó fue fundamental en el desarrollo de modelos matemáticos contra la que los estudios adicionales podrían ser comparados. Pero mientras que los datos de las pruebas en vivo fue valiosa, los sujetos humanos no podían soportar las pruebas que iban más allá de un cierto grado de lesión física. Para obtener información acerca de las causas y la prevención de lesiones y muertes requeriría otro tipo de objeto.
Pruebas en animales
A mediados de la década de 1950, la mayor parte de las pruebas de cadáver pudiera constituir había sido cosechado. También era necesario recopilar datos sobre la supervivencia de accidente, la investigación para que los cadáveres eran lamentablemente inadecuadas. En concierto con la escasez de cadáveres, esta necesidad obligó a los investigadores a buscar otros modelos. Una descripción por Mary Roach de la Conferencia de Demostración Octava Stapp Car Crash y campo muestra la dirección en la que la investigación había comenzado a moverse. "Vimos los chimpancés montando trineos de cohetes, un oso en un columpio impacto ... Observamos un cerdo , anestesiado y se coloca en una posición sentada en el columpio en el arnés, se estrelló en un volante de masa gruesa alrededor de las 10 mph ".
Un objetivo importante de investigación que no se podría lograr con cualquiera de cadáveres o seres humanos vivos fue un medio de reducir las lesiones causadas por el empalamiento en la columna de dirección. Para 1964, más de un millón de muertes como resultado de impacto volante había sido registrado, un porcentaje significativo de las muertes; la introducción por General Motors a principios de 1960 de la columna de dirección colapsable cortar el riesgo de muerte en el volante en un cincuenta por ciento. Los sujetos animales más utilizados en estudios cabina-colisión eran cerdos, principalmente debido a que su estructura interna es similar a la de un humano. Los cerdos también se pueden colocar en un vehículo en una buena aproximación de un ser humano sentado.
La capacidad de sentarse erguido era un requisito importante para los animales de prueba con el fin de que otra lesión mortal común entre las víctimas humanas, decapitación, se podría estudiar. Además, era importante que los investigadores sean capaces de determinar en qué medida el diseño de la cabina tenía que ser modificada para garantizar circunstancias óptimas de supervivencia. Por ejemplo, una tablero de instrumentos con muy poco relleno o relleno que era demasiado rígido o demasiado suave no reduciría significativamente lesión en la cabeza sobre un guión sin relleno en absoluto. Mientras perillas, palancas y botones son esenciales en la operación de un vehículo, que las modificaciones de diseño serían mejor asegurarse de que estos elementos no se desgarran o víctimas de pinchazos en un accidente. Impacto Retrovisor es una ocurrencia significativa en una colisión frontal; cómo se debe construir un espejo de manera que es a la vez lo suficientemente rígida como para llevar a cabo su tarea y sin embargo, de bajo riesgo de lesiones si se golpea.
Si bien el trabajo con cadáveres había suscitado cierta oposición, principalmente de las instituciones religiosas, se aceptó a regañadientes porque los muertos, estando muertos, no sentían el dolor y la humillación de su situación está directamente relacionada a aliviar el dolor de los vivos. La investigación en animales, por otro lado, despertó mucho mayor pasión. Grupos de derechos de los animales, tales como la ASPCA eran vehementes en su protesta, y mientras los investigadores como Patrick apoyaron la experimentación con animales, debido a su capacidad de producir datos fiables, aplicables, hubo sin embargo un fuerte malestar ético acerca de este proceso.
Aunque los datos de prueba con animales fueron todavía obtienen más fácilmente que los datos de cadáver, el hecho de que los animales no eran personas y la dificultad de emplear instrumentación interna adecuada limitan su utilidad. Las pruebas en animales ya no es practicada por cualquiera de los principales fabricantes de automóviles; General Motors suspendió las pruebas en vivo en 1993 y otros fabricantes hicieron lo mismo poco después.
Evolución simulada
La información obtenida de los estudios de investigación y animales de cadáver ya había sido objeto de un cierto uso en la construcción de humano simulacros ya en 1949, cuando "Sierra Sam" fue creado por Samuel W. Alderson en su Alderson Research Labs (ARL) y Sierra Engineering Co. para probar aviones asientos eyectables y arneses de retención piloto. Esta prueba implicó el uso de alta aceleración a 1000 km / h (600 mph) trineos de cohetes, más allá de la capacidad de los voluntarios a las toleran. A principios de la década de 1950, Alderson y Grumman producen un maniquí que se utilizó para llevar a cabo las pruebas de choque en ambos vehículos motorizados y aviones.
Alderson pasó a producir lo que se llama el-VIP 50 series, construido específicamente para General Motors y Ford , sino que también fue adoptado por la Oficina Nacional de Normalización. Sierra siguió con un maniquí competidor, un modelo que llamó "Sierra Stan", pero el gerente general, quien había asumido el impulso en el desarrollo de un maniquí fiable y duradero, que se encuentra ninguno de los modelos satisface sus necesidades. Los ingenieros de GM decidieron combinar las mejores características de la serie VIP y Sierra Stan, y así en 1971 Hybrid yo nací. Híbrido yo era lo que se conoce como un "número 50 hombre del percentil "ficticio. Es decir, que modeló un hombre promedio en la altura, la masa, y la proporción. El original" Sierra Sam "era un maniquí masculino percentil 95 (más pesado y más alto que el 95% de los varones humanos). En cooperación con la Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE), GM compartió este diseño, y una quinta maniquí femenino percentil posterior, con sus competidores.
Desde entonces, un considerable trabajo ha ido a la creación de más y más sofisticados maniquíes. Hybrid II se introdujo en 1972, con una mejora del hombro, la columna vertebral, y las respuestas de la rodilla, y la documentación más rigurosa. Hybrid II se convirtió en el primer maniquí para cumplir con la Federal Motor Vehicle Safety Standard Americana (FMVSS) para las pruebas de cinturones de regazo y hombro del automóvil. En 1973, un maniquí masculino percentil 50 fue puesto en libertad, y la Administración Nacional de Seguridad del Transporte por Carretera (NHTSA) NHTSA realizó un acuerdo con General Motors para producir un modelo superior rendimiento Hybrid II en una serie de áreas específicas.
Aunque una gran mejora sobre cadáveres para propósitos de prueba estandarizada, híbrido I y II híbrido eran todavía muy crudo, y su uso se limita a desarrollar y pruebas diseños cinturón de seguridad. Un maniquí era necesario que le permitiría a los investigadores a explorar las estrategias de reducción de la lesión. Fue esta necesidad que empujó investigadores de GM para desarrollar la línea híbrido actual, la familia Hybrid III de crash test dummies.
Híbrido familia III
Hybrid III, el maniquí masculino percentil 50 que hizo su primera aparición en 1976, es el conocido 'dummy', y ahora es un hombre de familia. Si podía mantenerse en pie, él sería 168 cm (5 '6 ") De altura y tendría una masa de 77 kg (170 libras). Él ocupa el asiento del conductor en todo el Instituto de Seguros para Seguridad en las Carreteras (IIHS) 65 km / h (40 mph) compensó pruebas de colisión frontal. A él se unen por un "hermano mayor", el híbrido percentil 95 III, en 188 cm (6 pies 2 pulgadas) y 100 kg (223 libras). Sra Hybrid III es un maniquí femenino percentil quinto, en un diminutivo de 152 cm (5 pies) de altura y 50 kg (110 lb). Los tres Hybrid III niños maniquíes representan un niño de diez años, 21 kg (47 libras) de seis años, y unos 15 kilogramos (33 libras) tres años de antigüedad. Los modelos de los niños son muy recientes incorporaciones a la familia crash test dummy; ya están disponibles en los efectos de los accidentes en los niños por lo que pocos datos, y estos datos son muy difíciles de obtener, estos modelos se basan en gran parte en estimaciones y aproximaciones. El principal beneficio proporcionado por el Hybrid III se mejora la respuesta del cuello en flexión hacia delante y rotación de la cabeza que simula mejor el humano.
Proceso de prueba
Cada Hybrid III sufre la calibración antes de una prueba de choque. Su cabeza se retira y se deja caer desde 40 centímetros a probar calibrar la instrumentación cabeza. Entonces la cabeza y el cuello se vuelven a unir, ponen en movimiento, y se detuvieron abruptamente para comprobar la flexión del cuello adecuada. Los híbridos usan piel gamuza; las rodillas se golpean con una sonda de metal para comprobar punción adecuada. Por último, la cabeza y el cuello están unidos al cuerpo, que está unido a una plataforma de prueba y golpeó violentamente en el pecho por un péndulo pesado para asegurar que la costillas curva y flex como deberían.
Cuando el maniquí ha sido determinado para estar listo para la prueba, se vestido completamente de amarillo, marcado pintura se aplica a la cabeza y las rodillas, y marcas de calibración están fijados a un lado de la cabeza para ayudar a los investigadores a cámara lenta cuando las películas son revisados más tarde. El maniquí se coloca en el interior del vehículo de prueba. Cuarenta y cuatro canales de datos ubicados en todas las partes del Hybrid III, desde la cabeza hasta la tobillo, ficha entre 30 000 y 35 000 elementos de datos en un típico 100-150 accidente milisegundo. Grabado en un repositorio de datos temporal en los años ficticias pecho, estos datos se descargan en la computadora una vez finalizada la prueba.
Debido a que el híbrido es un dispositivo de recogida de datos estandarizado, cualquier parte de un tipo de híbrido en particular es intercambiable con cualquier otra. No sólo se puede maniquí ensayar varias veces, pero si una parte falla, que puede ser sustituido por una pieza nueva. Un maniquí totalmente instrumentado tiene un valor de € 150 000.
Los sucesores de híbridos
IIIs híbridos están diseñados para investigar los efectos de impactos frontales, y es menos valiosa para evaluar los efectos de otros tipos de impactos, como los impactos laterales, impactos traseros, o vuelcos. Después de colisiones frontales, el accidente lesión grave más común es el impacto lateral.
El SID (maniquí de colisión lateral) de la familia de muñecos de prueba se ha diseñado para medir la costilla, espina dorsal, y los efectos de órganos internos en caso de impacto lateral. También evalúa la columna vertebral y el nervio de deceleración y la compresión de la cavidad torácica. SID es el estándar de pruebas del gobierno de Estados Unidos, EuroSID se utiliza en Europa para garantizar el cumplimiento de las normas de seguridad, y el SID II (s) representa una hembra percentil quinto. BioSID es una versión más sofisticada de la SID y EuroSID, pero no se utiliza en una capacidad reguladora. El WorldSID es un proyecto para desarrollar una nueva generación de maniquí bajo la Organización Internacional para la Estandarización.
BioRID es un maniquí diseñado para evaluar los efectos de un impacto trasero. Su objetivo principal es la investigación Whiplash, y para ayudar a los diseñadores en el desarrollo de sistemas de retención de cabeza y cuello eficaces. BioRID es más sofisticado en su construcción médula de híbrido; 24 simuladores vértebra permiten BioRID asumir un asiento natural de postura mucho más, y para demostrar el movimiento del cuello y la configuración se ve en colisiones traseras.
CRABI es un maniquí infantil utilizado para evaluar la efectividad de los dispositivos de retención para niños que incluye cinturones de seguridad y bolsas de aire. Hay tres modelos de la CRABI, en representación de 18 meses, 12 meses y 6 meses de edad los niños.
THOR es un percentil 50 maniquí masculino avanzada. El sucesor del Hybrid III, THOR tiene una columna vertebral más parecidos a los humanos y pelvis, y su cara contiene una serie de sensores que permiten el análisis de los impactos faciales con una precisión actualmente imposible de obtener con otros maniquíes. Gama de sensores de Thor es también mayor en cantidad y sensibilidad que los de Hybrid III.
Es necesario seguir desarrollando en muñecos que pueden hacer frente a la preocupación de que, a pesar de que se han perdido menos vidas, todavía hay un centenar de pasajeros gravemente heridos por cada muerte y lesiones incapacitantes a las piernas y los pies representan un gran porcentaje de los impedimentos físicos resultantes.
Un sector importante del público viajero aún no se ha representado en la corriente principal de las pruebas de choque - mujeres embarazadas. El primer prototipo crash test dummy embarazada ha sido construida por la ingeniería de los investigadores de la Universidad de Loughborough del Reino Unido con el objetivo de mejorar el diseño de cinturón de seguridad. Tiene un recipiente lleno de fluido por encima de la pelvis para replicar el feto y el útero. Cinturones pueden ser incómodos para las mujeres embarazadas por lo que algunos prefieren no usarlos, reduciendo su seguridad en un momento en que se debe aumentar. Un segundo crash test dummy embarazada ha sido diseñado por un estudiante de la Universidad de Idaho.
Futuro del maniquí
Crash test dummies han proporcionado valiosos datos sobre cómo los cuerpos humanos reaccionar en accidentes y han contribuido en gran medida al diseño del vehículo mejorado. Mientras que han salvado millones de vidas, como cadáveres y animales, que han llegado a un punto de la reducción de retorno de datos.
El mayor problema con la adquisición de datos de cadáveres, que no sean de su disponibilidad, que era un elemento esencial de las pruebas estandarizadas, repetibilidad, era imposible. No importa cómo se podrían reutilizar muchos elementos de una prueba anterior, el cadáver tenía que ser diferente cada vez. Mientras test dummies modernos han superado este problema, probadores aún enfrentan esencialmente el mismo problema cuando se trata de probar el vehículo. Un vehículo puede ser estrelló una sola vez; no importa que tan cuidadosamente se hace la prueba, no se puede repetir exactamente.
Un segundo problema con maniquíes es que ellos son y serán solamente nunca ser aproximadamente humano. Cuarenta y cuatro canales de datos en un híbrido III no es ni siquiera una representación a distancia del número de canales de datos en una persona viva. La imitación de los órganos internos es crudo a lo sumo, un hecho que significa que a pesar de que los cadáveres y los animales ya no son las fuentes primarias de datos de accidentes, deben todavía ser empleados en el estudio de las lesiones de tejidos blandos.
El futuro de las pruebas de choque ha comenzado en el mismo lugar todo comenzó: la Universidad Estatal de Wayne. Rey H. Yang es uno de los investigadores de Wayne Estado involucrados en la creación detallada modelos informáticos de los sistemas humanos. Actualmente, los investigadores de la Wayne State no tienen suficientes rápido ordenadores ni experto El programador del para crear simulaciones de todo el cuerpo, pero el análisis del daño de los sistemas individuales del cuerpo empieza a producir resultados fiables y alentadores.
La ventaja del equipo es que es desatado por la ley física. La vehículo virtual chocó una vez puede ser uncrashed y luego cayó de nuevo de una manera ligeramente diferente. Un trasero virtual roto puede ser ininterrumpida, la configuración del cinturón de seguridad ha cambiado, y la parte de atrás de nuevo roto. Cuando cada variable es controlable y cada evento es repetible, la necesidad de experimentación física se reduce considerablemente.
A principios del siglo 21, todavía se requiere la certificación legal de nuevos modelos de automóviles que hacer uso de maniquíes físicos en vehículos físicos. La próxima generación de crash test dummies pueden realizar sus tareas en su totalidad en una pantalla de ordenador.
