作業(yè)姿勢與動(dòng)作設(shè)計(jì)

1、第八章第八章 作業(yè)姿勢與動(dòng)作設(shè)計(jì)作業(yè)姿勢與動(dòng)作設(shè)計(jì)8.1 8.1 作業(yè)姿勢與人體機(jī)能作業(yè)姿勢與人體機(jī)能8.1.1 作業(yè)姿勢與人體機(jī)能的關(guān)系作業(yè)姿勢與人體機(jī)能的關(guān)系 1. 與視覺的關(guān)系與視覺的關(guān)系 作業(yè)過程中，需考慮最容易視物時(shí)的眼睛高度和物作業(yè)過程中，需考慮最容易視物時(shí)的眼睛高度和物體離眼睛的距離。體離眼睛的距離。 2. 與循環(huán)的關(guān)系與循環(huán)的關(guān)系 應(yīng)避免妨礙血液循環(huán)的姿勢。應(yīng)避免妨礙血液循環(huán)的姿勢。 3. 與手、上下肢、上半身等運(yùn)動(dòng)關(guān)系與手、上下肢、上半身等運(yùn)動(dòng)關(guān)系 應(yīng)考慮各種不同作業(yè)時(shí)的中心，見圖應(yīng)考慮各種不同作業(yè)時(shí)的中心，見圖8-1 4. 與身體重心的關(guān)系與身體重心的關(guān)系 為保持平衡穩(wěn)定的

2、姿勢，不能忽視重心問題。為保持平衡穩(wěn)定的姿勢，不能忽視重心問題。8.1.2 人的肢體活動(dòng)范圍人的肢體活動(dòng)范圍 人體動(dòng)態(tài)測量數(shù)據(jù)可為設(shè)計(jì)合理的操作姿人體動(dòng)態(tài)測量數(shù)據(jù)可為設(shè)計(jì)合理的操作姿勢提供依據(jù)。人體動(dòng)態(tài)測量數(shù)據(jù)是指人在活動(dòng)勢提供依據(jù)。人體動(dòng)態(tài)測量數(shù)據(jù)是指人在活動(dòng)狀態(tài)下測取的人肢體的各種活動(dòng)范圍。見圖狀態(tài)下測取的人肢體的各種活動(dòng)范圍。見圖8-2，圖，圖8-3，參閱表，參閱表8.18.1.3 人體的不同姿勢的施力人體的不同姿勢的施力，見圖，見圖8-4，參閱表參閱表8.2，表，表8.38.1.4 人體的不同姿勢的能耗人體的不同姿勢的能耗，見圖，見圖8-5，圖圖8-6，圖，圖8-78.2 8.2 作業(yè)

3、姿勢的設(shè)計(jì)原則作業(yè)姿勢的設(shè)計(jì)原則8.2.1 作業(yè)姿勢的選擇作業(yè)姿勢的選擇 1. 確定作業(yè)姿勢的因素確定作業(yè)姿勢的因素工作空間大小與照明；工作空間大小與照明；體力負(fù)荷大小與用力方向；體力負(fù)荷大小與用力方向；工作場所物品的安放位置；工作場所物品的安放位置；工作臺高度，有無合適容膝空間；工作臺高度，有無合適容膝空間；操作時(shí)起、坐頻率；操作時(shí)起、坐頻率；盡量避免一些不良體位。盡量避免一些不良體位。 2. 立姿作業(yè)與坐姿作業(yè)的分析立姿作業(yè)與坐姿作業(yè)的分析1）立姿作業(yè)）立姿作業(yè)下列情況下應(yīng)采用立姿操作：下列情況下應(yīng)采用立姿操作：需經(jīng)常改變體位的操作；需經(jīng)常改變體位的操作；常用控制器分布在較大的區(qū)域；常用控

4、制器分布在較大的區(qū)域；沒有容膝空間；沒有容膝空間；需要用力較大；需要用力較大；立姿操作的缺點(diǎn)：立姿操作的缺點(diǎn)：不易進(jìn)行精確而細(xì)致的工作；不不易進(jìn)行精確而細(xì)致的工作；不易轉(zhuǎn)換操縱；肌肉要做更多的功以維持體重，易易轉(zhuǎn)換操縱；肌肉要做更多的功以維持體重，易引起疲勞；長期站立易引起下肢靜脈曲張。引起疲勞；長期站立易引起下肢靜脈曲張。2）坐姿作業(yè)）坐姿作業(yè)下列情況下應(yīng)采用坐姿操作：下列情況下應(yīng)采用坐姿操作：持續(xù)時(shí)間較長的工作；持續(xù)時(shí)間較長的工作；精確而細(xì)致的操作；精確而細(xì)致的操作；需要手足并用的操作；需要手足并用的操作；坐姿操作的缺點(diǎn)：坐姿操作的缺點(diǎn)：作業(yè)過程中不易改變體位；施力作業(yè)過程中不易改變體位；

5、施力受到限制；工作范圍有局限性；長期坐姿操作易受到限制；工作范圍有局限性；長期坐姿操作易引起脊柱彎曲等職業(yè)損傷。引起脊柱彎曲等職業(yè)損傷。8.2.2 動(dòng)作經(jīng)濟(jì)原則動(dòng)作經(jīng)濟(jì)原則 1. 雙手的動(dòng)作應(yīng)同時(shí)而對稱。雙手的動(dòng)作應(yīng)同時(shí)而對稱。 2. 人體動(dòng)作應(yīng)盡量應(yīng)用最低等級。人體動(dòng)作應(yīng)盡量應(yīng)用最低等級。 （人體動(dòng)作的級別，見表（人體動(dòng)作的級別，見表8-1） 3. 動(dòng)作過程中，應(yīng)使用流暢而連續(xù)的曲線運(yùn)動(dòng)。動(dòng)作過程中，應(yīng)使用流暢而連續(xù)的曲線運(yùn)動(dòng)。 4.工具、物料等應(yīng)放置于操作者近處，并按最工具、物料等應(yīng)放置于操作者近處，并按最佳工作順序固定放置。佳工作順序固定放置。 5.零件、物料應(yīng)盡可能利用其重力進(jìn)行傳送。

6、零件、物料應(yīng)盡可能利用其重力進(jìn)行傳送。 6.應(yīng)有適當(dāng)?shù)恼彰?，工作臺和座椅式樣及高度應(yīng)有適當(dāng)?shù)恼彰?，工作臺和座椅式樣及高度應(yīng)使工作者保持良好姿勢。應(yīng)使工作者保持良好姿勢。7.盡量解除手的夾持工作，而以夾具或腳踏工具盡量解除手的夾持工作，而以夾具或腳踏工具代替。代替。8.有可能時(shí)，應(yīng)將兩種或多種工具或操縱器組合有可能時(shí)，應(yīng)將兩種或多種工具或操縱器組合為一種（圖為一種（圖8-8，圖，圖8-9）。）。9.應(yīng)用手指操作時(shí)，應(yīng)按各手指的自然能力分配應(yīng)用手指操作時(shí)，應(yīng)按各手指的自然能力分配負(fù)荷（圖負(fù)荷（圖8-10，圖，圖8-11）。）。10.手柄的設(shè)計(jì)，應(yīng)盡量增大與手的接觸面（圖手柄的設(shè)計(jì)，應(yīng)盡量增大與手的

7、接觸面（圖8-12，圖，圖8-13）11.機(jī)器上的杠桿、手輪等的位置，盡可能使操作機(jī)器上的杠桿、手輪等的位置，盡可能使操作者少變動(dòng)其姿勢。者少變動(dòng)其姿勢。8.3 8.3 作業(yè)姿勢的設(shè)計(jì)要點(diǎn)作業(yè)姿勢的設(shè)計(jì)要點(diǎn)8.3.1 作業(yè)動(dòng)作的類型作業(yè)動(dòng)作的類型 人的運(yùn)動(dòng)行為，可分為人的運(yùn)動(dòng)行為，可分為有意識動(dòng)作有意識動(dòng)作和和下意識動(dòng)作下意識動(dòng)作兩大類。兩大類。有意識動(dòng)作又可分為以下幾類：有意識動(dòng)作又可分為以下幾類：1. 定位動(dòng)作定位動(dòng)作根據(jù)某一目的把身體的某一部位移到一個(gè)特定的位置的動(dòng)作。根據(jù)某一目的把身體的某一部位移到一個(gè)特定的位置的動(dòng)作。根據(jù)有無視覺幫助又可分為根據(jù)有無視覺幫助又可分為視覺定位動(dòng)作視覺定

8、位動(dòng)作和和盲目定位動(dòng)作盲目定位動(dòng)作。2. 逐次動(dòng)作逐次動(dòng)作一系列不同目標(biāo)的定位動(dòng)作加起來就是逐次動(dòng)作。一系列不同目標(biāo)的定位動(dòng)作加起來就是逐次動(dòng)作。 3. 重復(fù)動(dòng)作重復(fù)動(dòng)作一段時(shí)間內(nèi)連續(xù)做同一動(dòng)作叫重復(fù)動(dòng)作。一段時(shí)間內(nèi)連續(xù)做同一動(dòng)作叫重復(fù)動(dòng)作。4. 連續(xù)動(dòng)作連續(xù)動(dòng)作對操縱對象進(jìn)行連續(xù)控制的動(dòng)作。對操縱對象進(jìn)行連續(xù)控制的動(dòng)作。5. 調(diào)整動(dòng)作調(diào)整動(dòng)作動(dòng)作調(diào)整是肌體的一種自我保護(hù)方式，通過不斷地動(dòng)作動(dòng)作調(diào)整是肌體的一種自我保護(hù)方式，通過不斷地動(dòng)作調(diào)整可改善某一部分的受力狀態(tài)。調(diào)整可改善某一部分的受力狀態(tài)。8.3.2 避免靜態(tài)肌肉施力避免靜態(tài)肌肉施力 動(dòng)態(tài)施力和靜態(tài)施力，見動(dòng)態(tài)施力和靜態(tài)施力，見圖圖8-

9、14 8-14 避免靜態(tài)施力的設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：避免靜態(tài)施力的設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：1.1.避免彎腰及其它不自然的姿勢，見避免彎腰及其它不自然的姿勢，見圖圖8-158-15， 圖圖8-168-16，圖，圖8-178-17。2.2.避免長時(shí)間抬手作業(yè)，見避免長時(shí)間抬手作業(yè)，見圖圖8-188-18。3.3.坐姿工作比立姿工作省力。坐姿工作比立姿工作省力。4.4.雙手作業(yè)時(shí)，手的運(yùn)動(dòng)方向相反或?qū)ΨQ。雙手作業(yè)時(shí)，手的運(yùn)動(dòng)方向相反或?qū)ΨQ。5.5.作業(yè)位置與視距的關(guān)系，見作業(yè)位置與視距的關(guān)系，見圖圖8-198-19。6.6.常用工具、零件、材料與操作者的位置關(guān)系。常用工具、零件、材料與操作者的位置關(guān)系。7.7.手在較

10、高位置作業(yè)時(shí)，應(yīng)增設(shè)支承物。手在較高位置作業(yè)時(shí)，應(yīng)增設(shè)支承物。8.8.利用重力作用，見利用重力作用，見圖圖8-208-20。9.9.通過產(chǎn)品設(shè)計(jì)減少靜態(tài)施力（改善搬運(yùn)工效的通過產(chǎn)品設(shè)計(jì)減少靜態(tài)施力（改善搬運(yùn)工效的示例，見示例，見圖圖8-218-21，圖，圖8-228-22，表，表8-28-2）。）。8.3.3 避免彎腰提起重物避免彎腰提起重物，見，見圖圖8-238-23，圖，圖8-248-248.4 8.4 作業(yè)姿勢設(shè)計(jì)輔助手段作業(yè)姿勢設(shè)計(jì)輔助手段8.4.1 設(shè)計(jì)用人體模板設(shè)計(jì)用人體模板 人體工作姿勢隨作業(yè)對象和工作情況而人體工作姿勢隨作業(yè)對象和工作情況而不斷變化，用作圖計(jì)算等方式解決人機(jī)相關(guān)

11、不斷變化，用作圖計(jì)算等方式解決人機(jī)相關(guān)位置問題很困難（如位置問題很困難（如圖圖8-258-25）。）。 利用人體結(jié)構(gòu)尺度關(guān)系，制成標(biāo)準(zhǔn)人體利用人體結(jié)構(gòu)尺度關(guān)系，制成標(biāo)準(zhǔn)人體外形模板，通過對人機(jī)相關(guān)位置的分析，可外形模板，通過對人機(jī)相關(guān)位置的分析，可以直觀得出有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)，為合理布置人機(jī)以直觀得出有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)，為合理布置人機(jī)系統(tǒng)提供條件。系統(tǒng)提供條件。1.坐姿人體模板的性別和視圖方向坐姿人體模板的性別和視圖方向 坐姿人體模板按成年男性和女性制作，分坐姿人體模板按成年男性和女性制作，分別按別按3 3個(gè)視圖方向制作：側(cè)視圖、俯視圖、正視個(gè)視圖方向制作：側(cè)視圖、俯視圖、正視圖（見圖（見圖圖8-268-

12、26圖圖8-288-28）2.坐姿人體模板的尺寸等級和尺寸比例坐姿人體模板的尺寸等級和尺寸比例 坐姿人體模板男、女各坐姿人體模板男、女各3 3個(gè)尺寸等級，共個(gè)尺寸等級，共6 6個(gè)尺寸類別，各取個(gè)尺寸類別，各取5 5、5050、9595百分位數(shù)人體尺寸。百分位數(shù)人體尺寸。（注：（注：GB/T 15759-1995GB/T 15759-1995人體模板設(shè)計(jì)和使用人體模板設(shè)計(jì)和使用要求要求中規(guī)定了身高等級分級的更新方法，分中規(guī)定了身高等級分級的更新方法，分為為4 4級。）級。） 人體模板的通用比例為人體模板的通用比例為1/101/10，也可采用，也可采用1/51/5和和1/11/1。3.坐姿人體模板

13、的基準(zhǔn)線和關(guān)節(jié)角度調(diào)節(jié)坐姿人體模板的基準(zhǔn)線和關(guān)節(jié)角度調(diào)節(jié)范圍范圍 人體模板肢體上標(biāo)有基準(zhǔn)線，可確定關(guān)節(jié)調(diào)人體模板肢體上標(biāo)有基準(zhǔn)線，可確定關(guān)節(jié)調(diào)節(jié)角度；節(jié)角度； 標(biāo)準(zhǔn)眼軸線，表示正常視線方向；標(biāo)準(zhǔn)眼軸線，表示正常視線方向； 鞋上標(biāo)出的基準(zhǔn)線表示人的腳底平面。鞋上標(biāo)出的基準(zhǔn)線表示人的腳底平面。 坐姿人體模板關(guān)節(jié)的調(diào)節(jié)角度范圍見坐姿人體模板關(guān)節(jié)的調(diào)節(jié)角度范圍見表表8-38-3。4.坐姿人體模板的應(yīng)用坐姿人體模板的應(yīng)用 人體模板主要用于人因工程輔助設(shè)計(jì)，如人體模板主要用于人因工程輔助設(shè)計(jì)，如圖圖8-298-298-318-31。8.4.2 設(shè)計(jì)用人體仿真軟件設(shè)計(jì)用人體仿真軟件 SAMMIE最早的商品化

14、人機(jī)系統(tǒng)仿真軟最早的商品化人機(jī)系統(tǒng)仿真軟件，可進(jìn)行工作范圍測試、干涉檢查、視域檢測、件，可進(jìn)行工作范圍測試、干涉檢查、視域檢測、姿態(tài)評估和平衡計(jì)算等。姿態(tài)評估和平衡計(jì)算等。 eM-HumanUG公司開發(fā)的一套大型人機(jī)公司開發(fā)的一套大型人機(jī)系統(tǒng)仿真軟件，可以在虛擬環(huán)境下進(jìn)行工作分析、系統(tǒng)仿真軟件，可以在虛擬環(huán)境下進(jìn)行工作分析、動(dòng)作研究、時(shí)間研究等。動(dòng)作研究、時(shí)間研究等。 ClassicJack，VisJack美國美國EAI公司研制公司研制的用于數(shù)字化人體建模和人因工程分析的大型軟的用于數(shù)字化人體建模和人因工程分析的大型軟件，可完成從虛擬人體、虛擬工作環(huán)境的建模到件，可完成從虛擬人體、虛擬工作環(huán)境

15、的建模到人體生物力學(xué)分析、任務(wù)分析、工作效率等工作。人體生物力學(xué)分析、任務(wù)分析、工作效率等工作。 ManneQuinPRO CATIA V5 本章結(jié)束本章結(jié)束人因工程設(shè)計(jì)心理學(xué)的應(yīng)用示例人因工程設(shè)計(jì)心理學(xué)的應(yīng)用示例公眾休閑條椅（個(gè)人空間），見公眾休閑條椅（個(gè)人空間），見圖圖8-32 個(gè)人空間距離可分為四個(gè)等級：個(gè)人空間距離可分為四個(gè)等級： 1.親密距離（親密距離（0.45m以內(nèi)）以內(nèi)） 2.個(gè)人距離（個(gè)人距離（0.451.20m） 3.社交距離（社交距離（1.203.0m） 4.公共距離（公共距離（3m）排椅座位的間隔標(biāo)識（綜合判定），見排椅座位的間隔標(biāo)識（綜合判定），見圖圖8-33，圖圖8-

16、34公共電話亭和儲(chǔ)蓄所（隱私）公共電話亭和儲(chǔ)蓄所（隱私）郵局營業(yè)臺，見郵局營業(yè)臺，見圖圖8-35；購月票窗口，見；購月票窗口，見圖圖8-36 （和諧的交往環(huán)境）（和諧的交往環(huán)境）公共小憩設(shè)施，見公共小憩設(shè)施，見圖圖8-37；靠背正中有凸起的；靠背正中有凸起的龍椅和龍椅和“一分鐘按鈕一分鐘按鈕” （情境需求）（情境需求）通透大辦公室隔間的局部照明（情緒）通透大辦公室隔間的局部照明（情緒）高層公寓的窗戶（情境與情緒）高層公寓的窗戶（情境與情緒）圖8-1 立位工作姿勢的條件返回圖8-2 肢體活動(dòng)范圍圖8-3 人體各部位活動(dòng)范圍返回圖8-4 人體在不同姿勢下的施力狀態(tài)（a）操作姿態(tài) （b）活動(dòng)姿態(tài)返回

17、圖8-5 不同姿勢的相對氧耗量(a)仰臥100 (b)坐姿103105 (c)立姿108110 (d)跪姿130140 (e)彎腰150160圖8-6 姿勢與肢體活動(dòng)程度圖8-7 各種作業(yè)姿勢相對應(yīng)的能耗（kcal/min）返回表表8-1 人體動(dòng)作的級別人體動(dòng)作的級別返回圖圖8-8 兩種多功能操縱桿兩種多功能操縱桿圖圖8-9 汽車轉(zhuǎn)向盤汽車轉(zhuǎn)向盤多個(gè)操縱器的綜合多個(gè)操縱器的綜合返回圖圖8-10 手指操作示例手指操作示例圖圖8-11 Qwerty鍵盤和鍵盤和Dvorak鍵盤鍵盤返回圖圖8-12 不同把手形狀對應(yīng)的旋擰力矩不同把手形狀對應(yīng)的旋擰力矩圖圖8-13 利用虎口增大旋擰力矩利用虎口增大旋擰

18、力矩返回圖圖8-14 不同施力狀態(tài)下肌肉的需血量和供血量不同施力狀態(tài)下肌肉的需血量和供血量返回圖圖8-15 不良的作業(yè)姿勢（彎腰）不良的作業(yè)姿勢（彎腰）圖圖8-16 兩種播種姿勢的對比兩種播種姿勢的對比圖圖8-17 中等身材成年男子施力點(diǎn)的適宜高度示例中等身材成年男子施力點(diǎn)的適宜高度示例返回圖圖8-18 不良的作業(yè)姿勢（抬臂）不良的作業(yè)姿勢（抬臂）返回圖圖8-19 適應(yīng)視覺的姿勢適應(yīng)視覺的姿勢返回圖圖8-20 保持從高到低的方向裝卸貨物保持從高到低的方向裝卸貨物返回圖圖8-21 兩種單人搬運(yùn)包裝箱的情況對比兩種單人搬運(yùn)包裝箱的情況對比圖圖8-22 便于四人搬運(yùn)的大包裝箱便于四人搬運(yùn)的大包裝箱表表8-2 幾種搬運(yùn)方式的能量消耗及對比幾種搬運(yùn)方式的能量消耗及對比（受試者體重（受試者體重 50 kg，負(fù)重，負(fù)重30 kg，行走，行走1000m）返回圖8-23 脊柱的形狀及組成圖圖8-24 直腰與彎腰提起重物示意圖直腰與彎腰提起重物示意圖返回圖圖8-25 一種轎車駕駛室尺寸推薦設(shè)計(jì)一種轎車駕駛室尺寸推薦設(shè)計(jì)返回圖圖8-26 坐姿人體模板側(cè)視圖坐姿人體模板側(cè)視圖圖圖8-27 坐姿人體模板俯視圖坐姿人體模板俯視圖圖圖8-28 坐姿人體模板正視圖坐姿人體模板正視圖返回表表8-3 坐姿人體模板關(guān)節(jié)角度調(diào)節(jié)范圍坐姿人體模板關(guān)節(jié)角度調(diào)節(jié)范圍返回圖圖8-29 人體模板用