导图社区 人机工程学自用
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人机工程学
人机工程学的起源与发展
经验人机工程学
f.w.泰罗
科学人机工程学
现代人机工程学
学科的研究内容
人 机器 环境【7】
产品设计人体尺度
人体构造尺寸（静态尺寸）
功能尺寸（动态尺寸）
测量基准面
矢状面 正中矢状面
冠状面
横断面
眼耳平面
支承面和衣着
均值
方差
标准差
百分位数
人体尺寸的应用方法
确定所设计产品的类型单限位尺寸还是双限位尺寸
明确尺寸计算逻辑或尺寸舒适性条件
确定使用人体的哪些尺寸
选择人体尺寸的分数位
根据舒适性条件或目标逻辑计算基础尺寸
确定功能修正量
着装修正量
姿势修正量
确定心理修正量
最小功能尺寸=人体尺寸百分位数+功能修正量
再加功能尺寸=人体尺寸百分位数+功能修正量+心理修正量
脑神经网络组成
脑神经元 感觉神经元 运动神经元
细胞体 树突 轴突 突触
人的智能形成宏观过程【p41】
感觉器官 思维器官 效应器官 反应系统
人的智能形成过程模型【p43】
目的
感觉器官（感知系统）
传导神经系统
思维器官（信息处理系统）
记忆系统
知识
效应器官
语言表达
人的智能形成的转换机制（即信息转化）
本体论信息到认识论信息（信息获取）
认识论信息到知识（认知）
知识的智能策略（决策）
智能策略到智能行为（执行）
人的智能行为形成【p48】
明确的目的
特定环境 具体的目标 解决的问题
获取相关信息
信息提炼知识 实现认知
知识激活为智能策略
转化为智能行为，解决问题 达到目标
新目标 新问题 新环境
人的智能扩展与科技发展规律
辅人律
拟人律
共生律
心理活动
人的心理是客观世界在人头脑中主观能动的反应
行为反应
行为是心理活动的外在表现，是活动空间的状态推移
刺激S 生物体O 反应R
行为既包括内在蕴含的动机情绪，也包括外在显现的动作表现
感觉的基本特征
适宜刺激
感觉阈值
感觉阈下限
感觉阈上限
差别感觉阈限
适应
感觉器官经持续刺激一段时间后，在刺激不变的情况下感觉会逐渐减小以致消失这种现象称为适应
相互作用
感受能力因其他刺激的干扰而降低
对比
余觉
知觉的基本特性
知觉是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物和主观状况整体的反映
感觉反映客观事物的个别属性，知觉反映客观事物的整体
整体性，选择性，理解性，恒常性，错觉
注意的特点
人的各种心理活动均有一定的指向性和集中性，心理学上称之为注意
有意注意，无意注意
瞬间的注意广度一般为7个单位（6-8-9）
加强环境刺激的强度，加强环境刺激的变化性，采用新颖突出的形象刺激
记忆
想象过程
利用原有形象在人脑中形成新形象的过程
无意想象
有意想象
再造想象
创造想象
幻想
思维过程
分析 综合 比较 抽象 概括
发散思维 集中思维
创造性形成机理
创造力五要素：知识 经验 才能 心理素质机遇
创造性三个推动力：创造性欲望 思维 实践
肢体的出力范围
发挥的力量大小
人体肌肉的生理特征
施力姿势
施力部位
施力方式
施力方向
最大蹬力在膝部屈曲160度时产生
人体不同姿势的施力
腿部肌力下降比上肢更加明显
避免静态肌肉施力
静态施力无法避免
大小低于该肌肉的最大肌力的15%
简单重复性动作不得超过最大肌力30%
设计要点
避免弯腰
避免长时间抬手
坐着工作
双手同时操作 相同 相反
作业位置
常用工具
手在较高位置作业时使用支撑物托住肘关节前臂或手
利用重力作用
避免弯腰提起重物
直腰弯膝
弯腰直膝导致椎间盘内力增大
人机信息界面【p89】
信息性界面（最重要）
工具性界面
环境性界面
视觉系统
眼睛 视神经 视觉中枢
视觉刺激（光）
人眼接收波长380纳米——780纳米
视觉器官
人眼是直径21~25毫米的球体
视觉机能
视野与视距
水平面视野
双眼60度
单眼视野界限94~104度
垂直平面视野
最大视力+50~-70
一般状态下
坐姿-10
站立-15
松弛状态下
坐姿偏离38
站立偏离30
视距
人在操作系统中正常的观察距离
38~76厘米
色觉与色视野
白黄蓝红绿视野依次减小
暗适应与明适应
暗适应20~25分钟
明适应1分钟
视觉特征
从左到右，从上到下 顺时针（视线变化）
水平方向运动快（疲劳程度）
水平方向尺寸准（准确性）
左上右上 左下右下（观察优先性）
双眼视野
直线轮廓更易接受（接受程度）
红绿黄白（颜色辨认）黄底黑字，黑底白字，蓝底白字，白底黑字
听觉刺激
20~20000赫兹
锤骨 砧骨 镫骨
听觉的物理特征【p97】
听阈：在最佳的听闻频率范围内，一个听力正常的人刚刚能听到给定各频率的正弦式纯音的最低声强。称为相应频率下的听阈值
800-1500赫兹无明显变化
3000~4000最大听觉灵敏度
大于6000灵敏度下降
痛阈：几乎与频率无关
掩蔽效应：
一个声音被另一个声音所掩盖的现象称为掩蔽
一个声音的听阈因另一个声音的隐蔽作用而提高称为掩蔽效应
仪表显示设计
仪表形式与误读率的关系【p100】
表盘尺寸
刻度与标数（指针所指刻度字头向上）
仪表指针
仪表色彩
听觉信息传视装置
广泛采用
信号简单简短时
要求迅速传递信号时
传输后无必要查对信号时
信号只设计过程或时间性事件时
视觉负担过重或不利于视觉信息传递时
操作人员处于巡视状态并需要从中干扰辨别信号时
警报器
有噪声场所 选用声频与噪声频率相差较远的声音作为信号，削弱掩蔽作用
两个或两个以上信号时应有明显差异
使用间断或变化的信号，避免产生听觉适应性
要求远传或绕过障碍物时使用大功率低频信号
危险信号应有两个声学参数上与其他信号或噪声相区别 持续时间一致
手控操纵器的设计【p110】
把手与手的生理特点相适应
手把形状便于触觉进行识别
符合人手尺度需要
脚控操作器的设计【p114】
较大操纵力
连续操作不便用手
手的操作负荷太大
脚操控器至少有40n的阻力
脚操控器的尺寸
宽度与脚掌等宽一般大于2.5
脚踏板一般设计成矩形
操纵装置编码与选择
形状编码
位置编码
尺寸编码
颜色编码
符号编码
坐姿生理学【p124】
腰弧曲线
股骨受力分析
坐骨结节
手握式工具设计原则【p128】
解剖学因素
避免颈椎负荷
保持手腕处处于伸直状态
避免手指重复动作
把手设计
直径（着力抓握30~40mm，精密抓握8~16mm）
长度
形状
弯曲
双把手工具
性别差异
视觉显示终端作业岗位的人机界面【p137】
人椅界面
近身作业空间【p141】
作业面高度
一般作业面高度在肘部以下5~10厘米
精密作业
一般作业
重荷作业
作业场所布置总则
重要性原则
使用频率原则
功能原则
使用顺序原则
人体对环境的适应程度
环境
热环境 照明 噪声 振动 粉尘 有毒物质
影响热环境的要素：
空气温度
空气湿度
相对湿度80%以上高气湿
相对湿度低于30%低气湿
空气流速
热辐射
热环境的舒适度
主观评价依据
对光环境的要求
明视照明 功能为主
气氛照明 舒适感为主
设计的基本原则
合理的照度平均水平 亮度和照度不应过高过低也不要过于一致而产生单调
光线的方向和扩散要合理，避免产生干扰阴影，但可保留必要阴影，使物体有立体感
不要让光线直射眼睛 避免产生眩光 只能反射光线进入眼睛
光源光色合理
照明和色相协调
不忽视经济条件的制约
照明的照度与照度分布
E=d光通/dA
噪声对人的影响
暂时性听力下降
听力疲劳
持久性听力损伤
暴震性耳聋（150dB）
90分贝以上有明显影响
人体的振动特性
低频区 高频区
4-8
10-12
20-25
人机系统可靠性
人的可靠性和机械的可靠性（Rs=Rh×Rm）
大脑意识水平的等级划分
人的失误的外部因素
事故发生阶段顺序
感知危险
认识危险
防避的决策
防避的能力
安全行为
安全装置设计
连锁装置
双手控制按钮
利用感应控制安全距离
自动停机装置
总体设计原则
与身体尺寸有关的设计
有关身体姿势肌力和身体动作的设计
有关信号显示器和控制器的设计
人机功能分配
灵活创造突然 由人承担
速度快 精密 机械 规律 长时间 笨重 由机械来承担
人机匹配
人与显示器
控制器与人体运动
显示器与控制器
环境与人
人机环境
综合集成法
专家体系+数据和信息体系+计算机体系=一个高度智能化的人机结合系统
综合集成研讨厅体系
专家体系+机器体系+知识体系=虚拟工作空间
简单智能系统综合设计模型
感知层，决策层，执行层
