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零重力座椅的緣起與發展初探
瀏覽次數：2740發布日期：2022-06-11
隨著智能座艙技術的飛速發展，中國消費者對座艙的舒適性和智能化提出了越來越高的要求，我們發現越來越多的車企正在推出搭載“零重力座椅"的新車型，例如在2022年發布的新車型中，搭載“零重力座椅"就有哪吒S、上汽名爵MG ONE-β、北汽BEIJING-X7等等。
而且越來越多的車企正在和Tier 1和創新企業合作，開發零重力座椅，預計2023-2024年將有更多搭載零重力座椅的新車面世。
零重力座椅到底可以帶給消費者怎樣的體驗，其中有包含著哪些技術亮點？本文作者希望就此一探究竟。
零重力座椅中的重要概念內涵是“零重力姿態"。這個概念源于美國航空航天局NASA對于人體在微重力下所自然呈現姿勢的研究。在這種自然姿態下，宇航員雙臂抬起，肩膀外展，膝蓋彎曲，髖關節明顯彎曲，足底彎曲。NASA認為，宇航員在漂浮時采用任何其他姿勢都需要肌肉努力，只有這樣的“零重力姿態"將肌肉用力可以降到zui低，因此將上述這一姿態定義為零重力姿態。
但是，最終學術界對于“零重力姿態"并沒有形成明確的定義。零重力姿態是根據一次太空實驗中，機組乘員身體姿態指標在微重力環境中機組成員的測量結果平均值所定義的，但是在后續的跟進實驗中，NASA發現，機組人員的零重力姿態之間的個體差異比第一次實驗時明顯要大，且沒有一名機組成員呈現出第一次實驗后定義的零重力姿態，也就是說“零重力姿態"存在著較大的群體間差異以及個體間差異。
雖然從實驗意義的角度來說，并沒有真正推導出一般規律的“零重力姿態"，但是將肌肉用力降至zui低，帶給人體舒適感的“零重力"概念，在后續的汽車工業發展中得到了越來越多的關注。
零重力概念在汽車行業的應用始于日產汽車，其于2005年通過設計14個不同壓力點的座椅支撐，提供了從下背部到肩部的合理支撐，以確保乘坐者的脊椎始終保持其自然位置，從而減輕壓力和肌肉磨損，以避免久坐產生的背部不適。
基于這些研究，日產汽車在2013 款 Altima（天籟）上配置“零重力座椅"，通過優化座椅的舒適性截面，使座椅盡可能貼合乘員身體曲線，為乘員提供更好的乘坐支撐；通過SLAB加高衰減發泡材質的應用，提升了發泡本體的回彈性以及滯后損失，從而為乘員提供了更加柔軟且具有持久彈力的乘坐感，有效抑制了行車過程中的振動傳導。這款“零重力座椅"的舒適性在當時取得了非常好的市場反應，“零重力座椅"這一概念也由此發端。
零重力座椅的發展現狀
而隨著智能座艙技術的興起，零重力座椅概念又迎來了一次新的發展。2021-2022年的中國汽車市場，根據我們的觀察和匯總，目前配備“零重力座椅"的主機廠，除了上文提到的上汽名、北汽和哪吒之外，還包括一汽紅旗、長安等等。
其中長安的UNI-K、上汽名爵MG5、紅旗H9，都采用與日產類似的零重力設計理念，通過高彈性座椅發泡、零重力填充層和皮革復合層海綿的舒適性原件組合，結合人體工程學，使駕乘人員身體與座椅接觸部分的壓力分布更均衡，以提升乘員的乘坐舒適度。
與此同時，我們看到這些車型中搭載的“ 零重力座椅“，在升級發泡技術的前提下，在駕乘舒適性與座椅可調節范圍兩個方面又做了改善和發展，使得零重力座椅的舒適性獲得了進一步的提升。
駕乘舒適性指的是通過支撐點設計、型面設計和濾振設計來優化乘坐的舒適性。比如長安UNI-K針對中國人脊柱曲線，對肩部、后背中部、腰椎下部進行設計，并通過定義舒適性截面及其參數設計整椅型面。上汽名爵MG5在通過設置彈支撐彈簧，使駕乘人員的臀部同樣得到均衡支持，平衡駕乘人員與座椅各個接觸面的體壓分布，避免單一接觸面壓力過高從而引發久坐帶來的不適。
此外，座椅側翼支撐也從另一個角度提升了駕乘舒適性。在彎道駕駛時，良好的側翼支撐可以減少駕乘人員因離心力與座椅發生位移，降低身體與座椅支撐之間的壓力變化，使駕乘人員保持良好的駕駛狀態與乘坐體驗。座椅的可調節范圍包括椅背角度調節與腿托/腳托的支撐度調節，通過可調仰角與腿部支撐可以實現人體關節角度參數的優化，讓駕乘人員在不同乘坐姿態下，都可以使脊椎呈現自然放松的狀態。例如寶馬在北美CES展上正式發布了ZeroG Lounger零重力座椅，其可根據自身舒適性的需要靠背向后傾斜40°或者60°，實現近乎平躺的姿勢，通過配置繭狀包圍式安全氣囊，可使乘客在駕駛中也能安心體驗大仰角帶來的舒適感。通過對于現有“零重力座椅"的研究，我們認為乘坐舒適性的提升是永無止境的，現有的技術條件下距離實行真正的“零重力“乘坐狀態尚有相當長的一段技術路徑要走。舒適性體驗存在著較大的群體差異與個體差異，通過舒適性截面與發泡技術的優化確實可以對舒適性做出一定程度的提升，但受限于材料性能的邊界，明顯無法在所有應用場景滿足所有人的需求，只能盡可能地滿足大比例人群的舒適性需求。調節范圍的優化確實可以提供給乘員更多選擇的可能性，但受限于座艙整體空間布局與駕乘法規的要求，其使用場景也受到了較大的限制。所以目前的“零重力座椅“更多的是對汽車座椅舒適性優化的一種方向性導航，而非一個明確的技術定義。
但可以預見到的是，“零重力座椅“技術的發展與自動駕駛技術的發展是高度趨同的，隨著自動駕駛技術與智能座艙技術的進一步發展，算力的提升會對乘坐舒適性的提升起到更大的輔助作用，在硬件上充分拓展座椅的可調節范圍以及大范圍采用可調節舒適性原件的基礎上，通過自動分析乘員在不同場景下的體感反應，使座椅可以針對駕乘人員的身體狀態和使用習慣，打造出屬于每個人的“個性化零重力體驗"，從而實現更高維度的駕乘舒適性，讓乘員獲得近似于擺脫重力束縛的“零重力乘坐體驗"。
文章來源于焉知智能汽車 ，作者張德賽蘭晹黃震
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