Muñeco de prueba de choque
Un maniquí de prueba de choque, o simplemente maniquí, es un dispositivo de prueba antropomórfico (ATD) a escala real que simula las dimensiones, las proporciones de peso y la articulación del cuerpo humano. durante una colisión de tráfico. Los investigadores y los fabricantes de automóviles y aeronaves utilizan dummies para predecir las lesiones que una persona podría sufrir en un accidente. Los maniquíes modernos generalmente están equipados para registrar datos como la velocidad del impacto, la fuerza de aplastamiento, la flexión, el plegado o el par del cuerpo y las tasas de desaceleración durante una colisión.
Antes del desarrollo de los maniquíes para pruebas de colisión, las empresas automotrices realizaban pruebas con cadáveres humanos, animales y voluntarios vivos. Los cadáveres se han utilizado para modificar diferentes partes de un automóvil, como el cinturón de seguridad. Este tipo de prueba puede proporcionar resultados de prueba más realistas que usar un maniquí, pero plantea dilemas éticos porque los cadáveres humanos y los animales no pueden dar su consentimiento para los estudios de investigación. La experimentación con animales no es frecuente en la actualidad. Los modelos computacionales del cuerpo humano se utilizan cada vez más en la industria y la investigación para complementar el uso de maniquíes como herramientas virtuales.
Existe una necesidad constante de nuevas pruebas porque cada vehículo nuevo tiene un diseño diferente y, a medida que cambia la tecnología, se deben desarrollar ATD para probar con precisión la seguridad y la eficacia.
Historia
El 31 de agosto de 1869, Mary Ward se convirtió en la primera víctima registrada de un accidente automovilístico; el automóvil en cuestión era de vapor (Karl Benz no inventó el automóvil de gasolina hasta 1886). Ward, de Parsonstown, Irlanda, salió disparado de un vehículo motorizado y murió. Treinta años más tarde, el 13 de septiembre de 1899, Henry Bliss se convirtió en la primera víctima mortal de un vehículo motorizado en América del Norte al ser atropellado mientras bajaba de un tranvía en la ciudad de Nueva York. La necesidad de un medio para analizar y mitigar los efectos de los accidentes automovilísticos en los seres humanos se sintió poco después de que comenzara la producción comercial de automóviles a fines de la década de 1890, y en la década de 1930, cuando el automóvil se convirtió en una parte común de la vida diaria y el número de las muertes por vehículos motorizados estaban aumentando. Las tasas de mortalidad habían superado las 15,6 muertes por cada 100 millones de vehículos-millas y continúan aumentando. (Actualmente, según los CDC, cada año aproximadamente 1,35 millones de personas mueren en las carreteras de todo el mundo).
En 1930, los automóviles tenían tableros de instrumentos de metal rígido, columnas de dirección no plegables y perillas, botones y palancas que sobresalían. Sin cinturones de seguridad, los pasajeros en una colisión frontal podrían ser lanzados contra el interior del automóvil o a través del parabrisas. La carrocería del vehículo en sí era rígida y las fuerzas del impacto se transmitían directamente a los ocupantes del vehículo. Todavía en la década de 1950, los fabricantes de automóviles afirmaban públicamente que los accidentes de vehículos simplemente no podían sobrevivir porque las fuerzas en un choque eran demasiado grandes.
Pruebas en cadáveres
La Wayne State University de Detroit fue la primera en comenzar a trabajar seriamente en la recopilación de datos sobre los efectos de las colisiones a alta velocidad en el cuerpo humano. A finales de la década de 1930 no había datos fiables sobre cómo responde el cuerpo humano a las fuerzas repentinas y violentas que actúan sobre él en un accidente automovilístico. Además, no existían herramientas efectivas para medir tales respuestas. La biomecánica era un campo apenas en su infancia. Por lo tanto, fue necesario emplear dos tipos de sujetos de prueba para desarrollar conjuntos de datos iniciales.
Los primeros sujetos de prueba fueron cadáveres humanos. Se utilizaron para obtener información fundamental sobre la capacidad del cuerpo humano para resistir las fuerzas de aplastamiento y desgarro que se experimentan típicamente en un accidente a alta velocidad. Con tal fin, se dejaron caer rodamientos de bolas de acero sobre cráneos y los cuerpos se arrojaron por huecos de ascensores sin usar sobre placas de acero. Los cadáveres equipados con acelerómetros rudimentarios fueron amarrados a automóviles y sujetos a colisiones frontales y vuelcos de vehículos.
El artículo de 1995 Journal of Trauma de Albert King, "Beneficios humanitarios de la investigación de cadáveres sobre la prevención de lesiones", establece claramente el valor de las vidas humanas salvadas como resultado de investigación de cadáveres. Los cálculos de King indican que, como resultado de los cambios de diseño implementados hasta 1987, la investigación con cadáveres desde entonces salvó 8500 vidas al año. Señala que por cada cadáver utilizado, cada año sobreviven 61 personas por el uso del cinturón de seguridad, 147 por las bolsas de aire y 68 por el impacto del parabrisas.
Sin embargo, el trabajo con cadáveres presentó casi tantos problemas como los que resolvió. No solo estaban los problemas morales y éticos relacionados con el trabajo con los muertos, sino que también había preocupaciones de investigación. La mayoría de los cadáveres disponibles eran adultos mayores del sexo masculino que habían muerto de muerte no violenta; no representaban una muestra representativa demográfica de las víctimas de accidentes. Las víctimas de accidentes fallecidas no podían ser empleadas porque los datos que pudieran recopilarse de tales sujetos experimentales se verían comprometidos por las lesiones previas del cadáver. Dado que no hay dos cadáveres iguales, y dado que una parte específica de un cadáver solo podía usarse una vez, era extremadamente difícil lograr datos de comparación confiables. Además, los cadáveres de niños no solo eran difíciles de obtener, sino que tanto la opinión pública como la legal los hacían efectivamente inutilizables. Además, a medida que las pruebas de choque se volvieron más rutinarias, los cadáveres adecuados se volvieron cada vez más escasos. Como resultado, los datos biométricos tenían un alcance limitado y estaban sesgados hacia los hombres mayores.
Se ha prestado muy poca atención a los estudios sobre obesidad y accidentes automovilísticos, y es difícil obtener un maniquí obeso para el experimento. En su lugar, se utilizaron cadáveres humanos. El peso corporal es un factor vital cuando se trata de accidentes automovilísticos, y la masa corporal se distribuye de manera diferente en una persona obesa frente a una persona no obesa. En la Universidad de Michigan, se probaron cadáveres obesos y se compararon con cadáveres no obesos, y encontraron que los cadáveres obesos tenían más lesiones en las extremidades inferiores. Los investigadores también sugirieron que una persona obesa podría estar protegida por su grasa casi provocando un "efecto amortiguador".
Se implementó el uso de NDT u objetivos de densidad neutra dentro de cadáveres' cerebros para centrarse en el impacto y la separación del cerebro y el cráneo. Los NDT proporcionaron observaciones detalladas y permitieron a los investigadores observar un área específica del cerebro después de la estimulación del choque. También ayudó a establecer y desarrollar el modelo de elementos finitos, desarrollado inicialmente para medir las lesiones de cuello en niños de tres años. Se interpretó el cuello de un niño real y se incorporó al modelo FE. Los modelos FE de la cabeza humana se han vuelto cada vez más importantes para el estudio de las lesiones en la cabeza.
Pruebas voluntarias
Algunos investigadores se encargaron de servir como muñecos de prueba de choque. En 1954, el coronel de la USAF John Paul Stapp fue impulsado a más de 1000 km/h en un trineo cohete y se detuvo en 1,4 segundos. Lawrence Patrick, entonces profesor en la Universidad Estatal de Wayne, soportó unos 400 paseos en un trineo cohete para probar los efectos de la desaceleración rápida en el cuerpo humano. Él y sus alumnos permitieron que los golpearan en el pecho con pesados péndulos de metal, que les impactaran en la cara con martillos perforadores accionados neumáticamente y que los rociaran con cristales rotos para simular la implosión de una ventana. Si bien admitió que le hizo 'un poco de dolor', Patrick dijo que la investigación que él y sus estudiantes realizaron fue fundamental en el desarrollo de modelos matemáticos contra los cuales se podrían comparar futuras investigaciones. Si bien los datos de las pruebas en vivo fueron valiosos, los sujetos humanos no pudieron resistir las pruebas que excedieron un cierto grado de lesión física. Recopilar información sobre las causas y la prevención de lesiones y muertes requeriría un tipo diferente de sujeto de prueba.
Experimentación con animales
A mediados de la década de 1950, se había recopilado la mayor parte de la información que podían proporcionar las pruebas de cadáveres. También fue necesario recopilar datos sobre la capacidad de supervivencia en accidentes, investigación para la cual los cadáveres eran lamentablemente inadecuados. En concierto con la escasez de cadáveres, esta necesidad obligó a los investigadores a buscar otros modelos. Una descripción de Mary Roach de la Octava Conferencia de demostración de campo y accidentes automovilísticos de Stapp muestra la dirección en la que la investigación había comenzado a avanzar. "Vimos chimpancés montados en trineos cohete, un oso en un columpio de impacto... Observamos a un cerdo, anestesiado y sentado en el columpio del arnés, que se estrelló contra un volante de plato hondo aproximadamente a las 10 mph."
Un objetivo de investigación importante que no se pudo lograr ni con cadáveres ni con seres humanos vivos fue una forma de reducir las lesiones causadas por el empalamiento en la columna de dirección. Para 1964, se habían registrado más de un millón de muertes como resultado del impacto del volante, un porcentaje significativo de todas las muertes; la introducción por parte de General Motors a principios de la década de 1960 de la columna de dirección plegable redujo el riesgo de muerte en el volante en un cincuenta por ciento. Los sujetos animales más utilizados en los estudios de colisión de cabina fueron los cerdos, principalmente porque su estructura interna es similar a la de un humano. Los cerdos también se pueden colocar en un vehículo en una buena aproximación a un ser humano sentado.
Se usaron cerdos para los impactos en el volante porque tienen una estructura interna similar a la de los humanos y se pueden colocar correctamente con facilidad si se sientan erguidos en el vehículo. La capacidad de sentarse erguido era un requisito importante para los animales de prueba para poder estudiar otra lesión fatal común entre las víctimas humanas, la decapitación. Además, era importante que los investigadores pudieran determinar en qué medida era necesario modificar el diseño de la cabina para garantizar circunstancias óptimas de supervivencia. Por ejemplo, un salpicadero con muy poco acolchado o un acolchado demasiado rígido o demasiado blando no reduciría significativamente las lesiones en la cabeza en comparación con un tablero sin ningún tipo de acolchado. Si bien las perillas, palancas y botones son esenciales en la operación de un vehículo, era esencial determinar qué modificaciones de diseño garantizarían mejor que estos elementos no rasgaran ni perforaran a las víctimas en un choque. El impacto del espejo retrovisor es una ocurrencia importante en una colisión frontal: ¿Cómo se debe construir un espejo para que sea lo suficientemente rígido para realizar su tarea, pero con bajo riesgo de lesiones si se golpea?
Si bien el trabajo con cadáveres había despertado cierta oposición, principalmente de las instituciones religiosas, se aceptó a regañadientes porque los muertos, estando muertos, no sentían dolor y la indignidad de sus situaciones estaba directamente relacionada con aliviar el dolor de los vivos. La investigación con animales, por otro lado, despertó una pasión mucho mayor. Los grupos defensores de los derechos de los animales, como la Sociedad Estadounidense para la Prevención de la Crueldad hacia los Animales (ASPCA, por sus siglas en inglés), fueron vehementes en su protesta, y aunque investigadores como Patrick apoyaron la experimentación con animales debido a su capacidad para producir datos confiables y aplicables, hubo, no obstante, un fuerte compromiso ético. malestar por este proceso. Los investigadores de la Universidad de Virginia tienen que llamar a la familia del cadáver y decirles para qué están usando a su ser querido, después de obtener el consentimiento de la familia. Esto parece disminuir los dilemas éticos en contraste con las pruebas con animales, porque no hay una forma suficiente de obtener el consentimiento para usar un animal.
Aunque los datos de las pruebas con animales aún se obtuvieron más fácilmente que los datos de cadáveres, las diferencias anatómicas entre animales y personas y la dificultad de emplear instrumentación interna adecuada limitaron su utilidad. Ninguno de los principales fabricantes de automóviles ya no practica la experimentación con animales; General Motors suspendió las pruebas en vivo en 1993 y otros fabricantes siguieron su ejemplo poco después.
En 1980, se probaron animales como osos y cerdos en simulaciones de accidentes automovilísticos. Esto condujo a dilemas morales y no era la primera vez que se usaban animales en accidentes automovilísticos. En 1978, el Instituto de Investigación de Seguridad Vial de la Universidad de Michigan usó babuinos como sustitutos de los sujetos de prueba humanos en accidentes automovilísticos. Aunque surgió la objeción de la crueldad hacia los animales, también hubo la controversia de cómo son similares a los humanos y pueden usarse como un sustituto de prueba suficiente para nosotros. Los investigadores no terminaron deteniendo el uso de babuinos debido a objeciones morales, sino que se detuvieron porque habían recopilado suficientes datos. Los aportes morales de otras personas y organizaciones fueron inconsistentes, lo que causó implicaciones al decidir prohibir las pruebas de investigación con animales sanos. Los animales fueron puestos bajo anestesia, por lo que no sufrieron dolor, pero los efectos secundarios no pueden justificar esto. General Motors usó animales para las pruebas y también sugirió que pusieran a los animales bajo anestesia y luego los matarían después de completar la prueba.
Aunque el Instituto de Investigación de Seguridad Vial de la Universidad de Michigan recibió mala publicidad, se sugirió que esta no es la razón por la que dejaron de usar babuinos. La misión de la Universidad de Michigan era crear autos más seguros para uso humano. Para alcanzar este objetivo, la investigación y las pruebas son inevitables. La crueldad y los dilemas morales de las pruebas con animales no superaron a los investigadores que todavía los usaban como sujetos. Razonaron que se necesitan datos biomecánicos para un experimento como este, que conducirá a automóviles más seguros. Años más tarde, cesaron las pruebas con animales y, en su lugar, se creó un maniquí instrumentado como reemplazo. En 1978, los animales eran sus únicos sujetos que podían ser un sustituto fiable del ser humano. Sin embargo, la desventaja de usar un maniquí instrumentado o un cadáver humano es que el tejido no está vivo y no provocará la misma respuesta que un animal vivo. Para 1991, el uso de animales en las pruebas de colisión de vehículos estaba en declive debido a los avances en las computadoras y la tecnología. Es difícil utilizar cadáveres en lugar de animales debido a los derechos humanos y es difícil obtener el permiso de las familias de los fallecidos. El consentimiento para una investigación y prueba solo puede ocurrir si la persona responsable de dar el consentimiento es mentalmente competente y comprende completamente los procedimientos de investigación y prueba.
Evolución ficticia
Hay un número creciente de maniquíes especializados que se utilizan para recopilar datos para mejorar la seguridad de las mujeres, los niños, los ancianos, los obesos, los impactos en las costillas y los impactos en la columna. THOR es un maniquí muy avanzado porque utiliza sensores y tiene una columna vertebral y una pelvis similares a las humanas, y puede capturar datos del cuello en un movimiento de 6 DOF (seis grados de libertad). Las clases especiales de maniquíes llamados Hybrid III están diseñadas para investigar los efectos de los impactos frontales y son menos útiles para evaluar los efectos de otros tipos de impacto, como impactos laterales, impactos traseros o volcaduras. Los híbridos III usan maniquíes dirigidos a una edad específica, por ejemplo, un niño típico de diez, seis, tres años y un hombre adulto. El equipo que se coloca en los maniquíes para recopilar datos también está evolucionando y el equipo más actualizado está integrado dentro del ATD para crear una respuesta más biofidélica para obtener datos más precisos.
Sierra Sam y VIP-50
La información obtenida de la investigación de cadáveres y estudios con animales ya se había utilizado en la construcción de simulacros humanos ya en 1949, cuando "Sierra Sam" fue creado por Samuel W. Alderson en sus Alderson Research Labs (ARL) y Sierra Engineering Co. para probar asientos eyectables de aeronaves, cascos de aviación y arneses de sujeción para pilotos. Esta prueba involucró el uso de trineos de cohetes de alta aceleración a 1000 km/h (600 mph), más allá de la capacidad de tolerar de los voluntarios humanos. A principios de la década de 1950, Alderson y Grumman produjeron un maniquí que se utilizó para realizar pruebas de choque en vehículos de motor y aviones. El original "Sierra Sam" era un maniquí masculino del percentil 95 (más pesado y más alto que el 95% de los hombres humanos).
Alderson pasó a producir lo que llamó la serie VIP-50, construida específicamente para General Motors y Ford, pero que también fue adoptada por la Oficina Nacional de Normas. Sierra siguió con un maniquí de la competencia, un modelo al que llamó "Sierra Stan".
Híbrido I y II
General Motors, que se había hecho cargo del ímpetu en el desarrollo de un maniquí confiable y duradero, encontró que ninguno de los modelos Sierra satisfacía sus necesidades. Los ingenieros de GM decidieron combinar las mejores características de la serie VIP y Sierra Stan, y así nació Hybrid I en 1971. Híbrido I era lo que se conoce como un "percentil 50 masculino" ficticio. Es decir, modeló un macho promedio en altura, masa y proporción. En cooperación con la Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE), GM compartió este diseño, y un maniquí femenino del percentil 50 posterior, con sus competidores.
Desde entonces, se ha realizado un trabajo considerable para crear maniquíes cada vez más sofisticados. Hybrid II se introdujo en 1972, con respuestas mejoradas de hombros, columna y rodillas, y una documentación más rigurosa. Hybrid II se convirtió en el primer maniquí en cumplir con el Estándar Federal Estadounidense de Seguridad de Vehículos Motorizados (FMVSS) para probar los cinturones de regazo y hombro de los automóviles. En 1973, se lanzó un maniquí masculino del percentil 50 y la Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en las Carreteras (NHTSA) firmó un acuerdo con General Motors para producir un modelo que supere el rendimiento del Hybrid II en varias áreas específicas.
Aunque representaban una gran mejora con respecto a los cadáveres para fines de pruebas estandarizadas, Hybrid I e Hybrid II aún eran muy rudimentarios y su uso se limitaba al desarrollo y la prueba de diseños de cinturones de seguridad. Se necesitaba un maniquí que permitiera a los investigadores explorar estrategias de reducción de lesiones. Fue esta necesidad la que impulsó a los investigadores de GM a desarrollar la línea Hybrid actual, la familia Hybrid III de maniquíes para pruebas de choque.
Familia híbrida III
Hybrid III, el maniquí masculino del percentil 50 que apareció por primera vez en 1976, es el maniquí familiar de pruebas de choque, y ahora es un hombre de familia. Si pudiera estar de pie, mediría 175 cm (5'9') de alto y tendría una masa de 77 kg (170 lb). Ocupa el asiento del conductor en todas las pruebas de choque frontal desplazadas a 65 km/h (40 mph) del Instituto de Seguros para la Seguridad en las Carreteras (IIHS). Se le une un 'hermano mayor', el percentil 95 Hybrid III, de 188 cm (6 ft 2 in) y 100 kg (223 lb). La Sra. Hybrid III es un maniquí femenino del percentil 5, con una altura diminuta de 152 cm (5 pies) y 50 kg (110 lb). Los tres muñecos infantiles Hybrid III representan a un niño de diez años, un niño de seis años de 21 kg (47 lb) y un niño de tres años de 15 kg (33 lb). Los modelos infantiles son adiciones muy recientes a la familia de maniquíes para pruebas de choque; Debido a que hay muy pocos datos concretos disponibles sobre los efectos de los accidentes en los niños y que dichos datos son muy difíciles de obtener, estos modelos se basan en gran parte en estimaciones y aproximaciones. El beneficio principal proporcionado por el Hybrid III es una mejor respuesta del cuello en la flexión hacia adelante y la rotación de la cabeza que simula mejor a la humana.
El maniquí Hybrid III para niños de tres, seis y diez años tiene sus limitaciones y no proporciona el mismo resultado físico que un ser humano encontraría en un choque frontal. Se descubrió que al probar el maniquí Hybrid III de tres años, mostró que los choques frontales probablemente causarían lesiones en la columna cervical. Cuando se usaron datos del mundo real, los resultados no coincidieron con las lesiones por estimulación Hybrid III. Para evitar esto, se creó THUMS, que significa Total Human Model of Safety. El modelo se puede relacionar fácilmente con el cuerpo humano anatómicamente, especialmente centrándose en la columna vertebral humana en el momento del impacto. Las pruebas clínicas y los experimentos son más precisos que un maniquí y se pueden implementar estudios de casos más confiables con este modelo. El modelo se basa solo en un hombre e imita los tejidos y órganos humanos. Este modelo es preciso para los hombres en el percentil 50, y no se puede relacionar fácilmente con los niños de tres años cuando se trata de lesiones en el cuello y la cabeza, que son responsables del 57 por ciento de las muertes por accidentes automovilísticos. En cambio, el modelo FE se puede implementar adecuadamente para este criterio.
Existen ciertos procedimientos de prueba para los híbridos III para garantizar que obtengan una flexión de cuello similar a la humana y que reaccionen ante un choque de manera similar a como lo harían los cuerpos humanos.
Dispositivo de prueba para la sujeción de ocupantes humanos (THOR)
THOR-50M macho de tamaño medio
THOR es un maniquí de prueba de choque avanzado diseñado para ampliar las capacidades del maniquí de prueba Hybrid-III en la evaluación de impactos frontales. THOR-50M, el macho de tamaño mediano, fue creado para mejorar la antropometría similar a la humana y aumentar la instrumentación para mitigar lesiones.
Aunque el desarrollo comenzó en la década de 1990, con la última actualización de diseño de la Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en las Carreteras (NHTSA) en contrato con Humanetics, los primeros prototipos nuevos se entregaron en 2013. Desde entonces, la Evaluación de vehículos nuevos de Europa Program se convirtió en la primera agencia en adoptar THOR en los protocolos de prueba, reemplazando al hombre de tamaño mediano Hybrid III en el asiento del conductor.
THOR-5F hembra pequeña
La versión femenina pequeña de THOR se basa en la tecnología de la versión masculina, pero tiene una antropometría más similar a la femenina para representar a las mujeres en las pruebas de impacto frontal.
El THOR femenino y la falta de maniquíes de prueba femeninos han recibido un nuevo interés a medida que surgieron problemas de equidad de género citando la falta de maniquíes de prueba de choque femeninos y la disponibilidad de nueva tecnología en las pruebas reglamentarias. Un artículo del Centro de Biomecánica Aplicada de la Universidad de Virginia, publicado en 2019, citando el mayor riesgo de lesiones en las mujeres ocupantes de automóviles, lo que inició un nuevo examen de las pruebas de impacto y la protección de las mujeres.
Los maniquíes THOR pueden acomodar más de 150 canales de recopilación de datos en todo su cuerpo.
Maniquí de evaluación de lesiones de Warrior (WIAMan)
WIAMan es un maniquí de prueba de explosiones diseñado para evaluar posibles lesiones esqueléticas de soldados expuestos a explosiones debajo del cuerpo (UBB). Diseñado conjuntamente por el Ejército de EE. UU. y Diversified Technical Systems (DTS), el proyecto incluye un dispositivo de prueba antropomórfico y una solución de sensor y adquisición de datos en el maniquí. Desde que comenzó el proyecto en febrero de 2015, dos generaciones de prototipos WIAMan se han sometido a una serie de pruebas de laboratorio y explosiones en el campo.
Con la entrega del prototipo en 2018, WIAMan evalúa los efectos de las explosiones debajo de la carrocería que involucran vehículos y evalúa el riesgo para los soldados en los sistemas de vehículos terrestres. El objetivo del proyecto WIAMan es adquirir datos que mejorarán el diseño de vehículos militares y equipos de protección personal. WIAMan y la plataforma creada para simular una explosión de IED se someten a pruebas continuas.
Los maniquíes de prueba del pasado estaban destinados a la industria automotriz y carecían de la misma respuesta que un ser humano tendría ante las explosiones. Un desafío para el ejército ha sido desarrollar un maniquí de prueba de choque que se mueva lo suficiente como un cuerpo humano para obtener un resultado preciso. El Ejército está trabajando para que el maniquí sea "biofidelico" lo que significa que puede coincidir con el movimiento humano. Con 5 pies y 11 pulgadas de alto y 185 libras, WIAMan se basa en el tamaño y el movimiento de un soldado promedio.
Estados Unidos El Laboratorio de Investigación del Ejército y sus socios en el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins completaron las pruebas de biofidelidad en 2017. El objetivo de las pruebas era desarrollar un maniquí capaz de predecir el riesgo de lesiones específicas para los ocupantes de un vehículo durante las pruebas con fuego real, en función de la respuesta humana. datos.
El maniquí admite hasta 156 canales de adquisición de datos, midiendo diferentes variables que un soldado puede experimentar en la explosión de un vehículo. WIAMan incluye alimentación interna autónoma y el sistema de adquisición de datos más pequeño del mundo llamado SLICE6, basado en la arquitectura SLICE NANO, que elimina la enorme masa de cables sensores que normalmente salen de los maniquíes. Los datos medidos dentro de WIAMan incluyen fuerzas, momentos, aceleraciones y velocidad angular. El Centro de análisis DEVCOM (DAC) procesa los datos de WIAMan a través de una herramienta de análisis de software llamada Análisis de datos de maniquí, o AMANDA. El 2 de febrero de 2022, AMANDA fue acreditada por el Comando de Prueba y Evaluación del Ejército de los EE. UU. para su uso en pruebas y evaluación con fuego real.
Muñeco de prueba de choque femenino
En mayo de 2023, el primer maniquí de prueba de choque femenino del mundo se utilizó en una prueba de choque en el Instituto Nacional Sueco de Investigación de Carreteras y Transportes en Linköping, Suecia. El modelo se creó después de que las estadísticas de choques mostraran que los cuerpos femeninos son más propensos a otras lesiones que los masculinos, como el latigazo cervical. El maniquí femenino se desarrolló con la ayuda de un proyecto de la UE.
Procedimiento de prueba
Todos los Hybrid III se calibran antes de una prueba de choque. Su cabeza se quita y luego se deja caer desde 40 centímetros (16 pulgadas) para calibrar la instrumentación de la cabeza. Luego, la cabeza y el cuello se vuelven a unir, se ponen en movimiento y se detienen abruptamente para verificar la flexión adecuada del cuello. Los híbridos visten piel de gamuza; las rodillas se golpean con una sonda de metal para comprobar si la punción es adecuada. Finalmente, la cabeza y el cuello se unen al cuerpo, que se sujeta a una plataforma de prueba y se golpea violentamente en el pecho con un péndulo pesado para asegurar que las costillas se doblen y flexionen como deberían.
Cuando se determina que el maniquí está listo para la prueba, se fijan marcas de calibración a un lado de la cabeza para ayudar a los investigadores cuando se revisan las películas en cámara lenta más tarde. Luego, el maniquí se coloca dentro del vehículo de prueba, se coloca en la posición de asiento y luego se marca en la cabeza y las rodillas. Hasta cincuenta y ocho canales de datos ubicados en todas las partes del Hybrid III, desde la cabeza hasta el tobillo, registran entre 30 000 y 35 000 elementos de datos en un choque típico de 100 a 150 milisegundos. Estos datos se registran en un depósito de datos temporal en el cofre del maniquí y luego se descargan a una computadora una vez que se completa la prueba.
Debido a que el híbrido es un dispositivo de recopilación de datos estandarizado, cualquier parte de un tipo particular de híbrido es intercambiable con cualquier otra. No solo se puede probar un maniquí varias veces, sino que si una pieza falla, se puede reemplazar con una pieza nueva. Un maniquí totalmente instrumentado vale unos 150.000 €.
Posicionamiento y sujeción
Los niños en el grupo de edad de tres años tienen más probabilidades de tener una fatalidad porque es la edad en la que el posicionamiento es crucial. En algunos países, los niños hacen la transición de mirar hacia la parte trasera del automóvil a mirar hacia el frente a esta edad. Se realizó un estudio sobre las restricciones y el posicionamiento de los niños de tres años. Se concluyó que estar sujeto y en el asiento delantero tiene una tasa de mortalidad más baja que los niños colocados en el asiento trasero pero no sujetos. Los resultados de seguridad indicaron que se debe colocar a los niños en el asiento trasero y sujetarlos. También sugiere que las restricciones tienen un mayor impacto en la seguridad que las posiciones para sentarse. Un cinturón de regazo usado en niños no brindará tanta seguridad como lo haría para un adulto, debido a la flexibilidad de los niños. Un cinturón de seguridad para adultos podría hacer más daño que bien a un niño, razón por la cual los niños deberían utilizar correctamente el sistema de sujeción para niños en su lugar. Este sistema incluye un asiento elevador y un cinturón adecuado que se ajusta a los criterios del niño, incluidos la edad, el peso y la altura.
Dummies especializados
Los Hybrid III están diseñados para investigar los efectos de los impactos frontales y son menos útiles para evaluar los efectos de otros tipos de impacto, como impactos laterales, impactos traseros o vuelcos. Después de las colisiones frontales, el accidente con lesiones graves más común es el impacto lateral.
- El SID (Side Impact Dummy) familia de dummies de prueba está diseñada para medir efectos de costilla, columna y órganos internos en colisiones laterales. También evalúa la desaceleración y compresión de la cavidad torácica. SID es el estándar de pruebas del gobierno de los Estados Unidos, EuroSID se utiliza en Europa para garantizar el cumplimiento de las normas de seguridad, y SID II(s) representa a una mujer de 5o por ciento. BioSID es una versión más sofisticada de SID y EuroSID, pero no se utiliza en una capacidad regulatoria. El WorldSID es un proyecto para desarrollar una nueva generación de dummy bajo la Organización Internacional para la Normalización.
- BioRID es un maniquí diseñado para evaluar los efectos de un impacto posterior. Su objetivo principal es investigar la batidora, y ayudar a los diseñadores a desarrollar restricciones efectivas de la cabeza y el cuello. BioRID es más sofisticado en su construcción espinal que híbrido; 24 simuladores de vértebras permiten a BioRID asumir una postura de asientos mucho más natural, y demostrar el movimiento del cuello y la configuración vista en colisiones traseras.
- CRABI es un maniquí infantil utilizado para evaluar la eficacia de los dispositivos de retención infantil, incluyendo cinturones de seguridad y bolsas de aire. Hay tres modelos del CRABI, que representan a niños de 18 meses, 12 meses y 6 meses.
- FGOA es un dispositivo de prueba antropométrica obeso de primera generación que se puede utilizar para estudiar los desafíos de seguridad automotriz para los ocupantes obesos, que se cree que tienen mayor riesgo de mortalidad en colisiones de automóviles que comparan con los ocupantes no obesos.
- THOR es actualmente el muñeco más avanzado del mercado. El sucesor del Híbrido III, THOR tiene una columna más humana y pelvis, y su cara contiene una serie de sensores que permiten el análisis de los impactos faciales a una precisión actualmente inalcanzable con otras dummies. El rango de sensores de THOR también es mayor en cantidad y sensibilidad que los del híbrido III. El fabricante original de THOR, GESAC Inc., cesó la producción después de la desaceleración de la industria automotriz a finales de los años 2000. THOR estaba siendo desarrollado más, y otras dos empresas estaban trabajando en maniquíes similares; el objetivo final de NHTSA para este proyecto financiado por el gobierno fue el desarrollo de un solo maniquí de THOR, pero el desarrollo de THOR dummy paró. FTSS, comprado por Humanetics, y DentonATD ambos continuaron produciendo el THOR LX y THOR FLX.
- Los modelos animales se han utilizado para probar la seguridad de los arnés y cajas de perros en condiciones de accidente.
Regulación
A los efectos de la regulación de EE. UU. y las Regulaciones Técnicas Globales y para una comunicación clara en materia de seguridad y diseño de asientos, los maniquíes llevan puntos de referencia específicamente designados, como el punto H; estos también se utilizan, por ejemplo, en el diseño de automóviles.
Cultura popular
- En 1986, el National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA), una división del Departamento de Transporte de los Estados Unidos, lanzó una serie de anuncios de servicio público en revistas y en televisión con dos simulacros de choque que hablaban llamado Vince (voicado por Jack Burns) (jugado por Tony Reitano) y Larry (voicado por Lorenzo Music) (jugado por Tom Harrison, más tarde reemplazado por Whitney Rydbeck) que modeló sus prácticas de seguridad. En el momento en que la campaña se retiró en 1999, se asignó para aumentar el uso del cinturón de seguridad del 21% al 67%. Desde entonces, los personajes tontos han seguido siendo utilizados en campañas de seguridad del cinturón de seguridad, especialmente los dirigidos a niños.
- A principios del decenio de 1990, Tyco Toys creó una línea de figuras de acción llamadas Los increíbles calambres basado en los personajes de los anuncios de televisión NHTSA. Tenían la intención de desmoronarse al tocar un botón en sus abdomen. También se fabricaron vehículos que podían estrellarse en las paredes y romperse. Dummies and vehicles were easily reassembled. Incitaron a una televisión especial de media hora, Las aventuras de los increíbles calabazas. Único para su tiempo, la caricatura fue producida completamente usando técnicas de animación computarizada 3D. Se produjo una serie de cómics y un videojuego para el Nintendo Entertainment System, Super Nintendo Entertainment System, Game Boy y otras consolas de juego.
- En 2004, se encargó una serie de cortos animados "Crash Dummies" para la red FOX. Se produjeron juguetes relacionados de la marca Hot Wheels de Mattel.
- La serie de televisión MythBusters Empleó un simulacro híbrido de prueba de choque modelo II, "Buster", para experimentos peligrosos. Además, el espectáculo utilizó varios simulados además de utilizar los propios anfitriones como sujetos de prueba si el experimento era lo suficientemente seguro.
- En Discovery Kids series educativas para niños Crash Test Danny El personaje del título es un simulacro vivo de prueba de choque, interpretado por Ben Langley, que se aplasta, se voló y se desmoronó en nombre de la ciencia.
- En 2020, el actor Aamir Khan jugó un simulacro de pruebas en una serie de anuncios para el fabricante de neumáticos indios CEAT Tyres.
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