大學(xué)安全人機(jī)工程學(xué)課件-人機(jī)界面

Chapter9人機(jī)界面

人和機(jī)器通過顯示裝置和控制裝置進(jìn)行信息交流的界面稱為人機(jī)界面。 一方面要求顯示裝置與控制裝置要符合人的生理、心理特征，這是人機(jī)界面設(shè)計(jì)的前提；另一方面人也要適應(yīng)機(jī)的要求，以保證人機(jī)匹配，才能使人機(jī)系統(tǒng)安全、高效、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)轉(zhuǎn)。 過去往往把由于人機(jī)界面設(shè)計(jì)存在的缺陷而導(dǎo)致傷害事故歸咎于作業(yè)人員粗心大意，不注意或不遵守操作規(guī)程等，而很少考慮“機(jī)”的設(shè)計(jì)是否符合人的要求，這類事故在WorldWarⅡ中表現(xiàn)為飛機(jī)的人機(jī)界面設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致大量的飛行事故上。 人機(jī)界面的研究重點(diǎn)在于:①顯示器的可識(shí)別性，②控制器的可操作性及可控性，③顯示器以及控制器的布局合理性④人員從事職業(yè)的適合性（4方面）。Chapter9人機(jī)界面 人和機(jī)器通過顯示裝置16.1顯示裝置

顯示裝置的形狀、大小、顏色、分度、標(biāo)記、空間布局、顯示信號(hào)的強(qiáng)度、亮度、所處的環(huán)境的背景、照明以及聽覺信號(hào)的響度、頻率、持續(xù)時(shí)間、信噪比等多種因素都必須適合接受信息的認(rèn)識(shí)過程，從而使操作者對(duì)顯示裝置所顯示的信息辨認(rèn)速度快、可靠性高，誤讀少，并減輕精神緊張和身體疲勞。 顯示裝置分為視覺顯示裝置，聽覺顯示裝置、嗅覺顯示裝置和觸覺顯示裝置等。每種顯示裝置各有其特點(diǎn)。 由于人類80%以上的信息是通過視覺獲得，故視覺顯示裝置占有重要的地位，其次是聽覺顯示裝置。6.1顯示裝置 顯示裝置的形狀、大小、顏色、2 一、視覺顯示裝置的種類、特點(diǎn)與功能 視覺顯示裝置分為數(shù)字式顯示和模擬量顯示兩類。儀表是顯示裝置中用的最多的一類視覺顯示器，所以對(duì)儀表而言，可以分為數(shù)字式顯示儀表以及模擬量顯示儀表（或稱為刻度指針式儀表或指針式儀表）。 1數(shù)字式顯示儀表與刻度指針式儀表的優(yōu)缺點(diǎn)（1）量化信息以及出差錯(cuò)率方面 前者讀數(shù)準(zhǔn)確，速度快，出錯(cuò)率低，而后者讀數(shù)困難，出錯(cuò)率高。（2）從獲得的信息質(zhì)量來看 前者不如后者，前者難以得知變化，而后者可以得知指針與表盤的相對(duì)運(yùn)動(dòng)（或相對(duì)微小的晃動(dòng)）。（3）從信息的形象化方面 后者要優(yōu)于前者

所以對(duì)于靜態(tài)準(zhǔn)確顯示的情況，數(shù)字優(yōu)于指針式，而動(dòng)態(tài)的檢查性顯示和預(yù)測(cè)性顯示時(shí)，指針優(yōu)于數(shù)字式。 一、視覺顯示裝置的種類、特點(diǎn)與功能32刻度指針式儀表的分類按照指針與表盤相對(duì)運(yùn)動(dòng)的形式又可以分為三類： （1）指針運(yùn)動(dòng)、刻度盤固定—指針運(yùn)動(dòng)式儀表 （2）指針固定、刻度盤運(yùn)動(dòng)—指針固定式儀表 （3）指針與刻度盤均可動(dòng)（極少用，出錯(cuò)率高）3指針或儀表的設(shè)計(jì)形式分類 可以采用下列三種形式進(jìn)行指針式儀表的設(shè)計(jì)：（1）回轉(zhuǎn)式（包括指針動(dòng)，刻度盤固定；指針固定，刻度盤運(yùn)動(dòng)） 指針繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，在回轉(zhuǎn)刻度盤周圍標(biāo)有刻度，這類儀表通常為圓形、半圓形、扇形。指針固定，水平弧形或豎直弧形的刻度盤轉(zhuǎn)動(dòng)亦屬此類。（2）平移式 主要指刻度盤為直線型（有水平直線與豎直直線兩種）（3）開窗式實(shí)踐表明開窗式的儀表出錯(cuò)率最低。2刻度指針式儀表的分類4 4視覺顯示的功能 （1）定量顯示的功能 無論是數(shù)字儀表還是指針式模擬顯示都能準(zhǔn)確地顯示某一過程量的變化情況。如溫度計(jì)等。 （2）定性顯示功能 通常以顏色來表明機(jī)器的某種大致狀態(tài)，變化傾向或描述事物的性質(zhì)等。如汽車駕駛過程中的水溫指示：正常，過熱。 （3）警告性顯示功能（這類顯示裝置是目前各種危險(xiǎn)行業(yè)所急需的，如火炸藥、化工企業(yè)等） 這類顯示器除具有非常明顯的視覺顯示功能外還伴有聲覺的顯示功能，警告性顯示一般分為兩級(jí)： 第一級(jí)是危險(xiǎn)警報(bào)—預(yù)告已接近臨界狀態(tài)； 第二級(jí)是非常警告—已進(jìn)入質(zhì)變階段。 4視覺顯示的功能5 二、顯示裝置中的報(bào)警信號(hào) 顯示裝置中常設(shè)有信號(hào)燈和報(bào)警器等，它們是用來向人們報(bào)告某種作業(yè)情況或緊急事態(tài)的，其主要作用是引起作業(yè)人員的注意、或指示操縱者應(yīng)做的某種操作，反映某個(gè)指令、某種狀態(tài)、某些條件或某類演變正在執(zhí)行或已執(zhí)行等。 信號(hào)燈是用光信號(hào)產(chǎn)生信息，它必須符合以下要求： （1）亮度至少兩倍于背景的亮度，通常的背景以灰暗為宜。 （2）顏色符合安全色的要求 （3）閃光信號(hào)閃爍頻率為0.67~1.67Hz頻率太高，導(dǎo)致心理緊張；太低，引不起足夠重視。其亮與滅的時(shí)間在1:1至1:4之間。明度對(duì)比較差時(shí)，或情況較緊急時(shí)可以采用較高的閃爍頻率。 二、顯示裝置中的報(bào)警信號(hào)6 （4）信號(hào)形象化 “”代表方向；“！”表示警戒或危險(xiǎn)等。 （5）信號(hào)燈的安置安置于顯眼的地方，特別重要的信號(hào)燈安置于最佳視區(qū)內(nèi)。 三、顯示裝置的人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì) 1.刻度盤的設(shè)計(jì) （1）形式選擇 ①開窗式的刻度盤由于顯示的刻度較少，認(rèn)讀范圍小，視線集中，因而認(rèn)讀迅速準(zhǔn)確。 ②眼睛水平方向的運(yùn)動(dòng)比垂直方向快，水平方向判讀的正確性高，因此，如選擇平移式儀表，應(yīng)采用水平直線型的顯示器。 （2）刻度盤的大小設(shè)計(jì)

刻度盤的大小與刻度標(biāo)記數(shù)量和人的觀察距離有關(guān)。擴(kuò)大刻度盤尺寸有利于提高清晰度和判讀的準(zhǔn)確性，但占空間；減小尺寸會(huì)降低認(rèn)讀速度。實(shí)驗(yàn)表明，直徑為30~70mm的刻度盤，在認(rèn)讀準(zhǔn)確度方面區(qū)別不大，只是認(rèn)讀速度不同。在視距為75cm的情況下，圓形刻度盤的最優(yōu)直徑為44mm。 （4）信號(hào)形象化 “”代表方向；“！”表示72.刻度與刻度方向（1）刻度刻度盤上刻度線之間的距離稱為刻度?？潭却笮】筛鶕?jù)人眼的最小分辨能力來確定。通常在人眼直視的情況下，刻度的最小值不小于0.6~1mm，一般在1~2.5mm之間選取，必要時(shí)可以選取4~8mm（2）刻度線分為三級(jí)，長(zhǎng)刻度線、中刻度線以及短刻度線，刻度線寬度一般可取刻度大小的5~15%，當(dāng)取10%時(shí)，讀數(shù)誤差最小。（3）刻度方向刻度盤上刻度值的遞增順序叫“刻度方向”，一般從左到右，從下到上，或順時(shí)針方向遞增。2.刻度與刻度方向8 （4）刻度值 儀表的刻度必須標(biāo)上相應(yīng)的數(shù)字，才能使人更好的認(rèn)讀，一般來說，最小的刻度不標(biāo)數(shù)，最大的刻度必須標(biāo)數(shù)。數(shù)字的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)取整數(shù)，避免采用小數(shù)或分?jǐn)?shù)，避免換算。 通常每一刻表示為1，2，5個(gè)單位值。 3.指針設(shè)計(jì) 包括指針的形狀、寬度、長(zhǎng)度、顏色以及零點(diǎn)位置（1）形狀 一般有7種形狀。（2）寬度 指針針尖部的寬度與最細(xì)刻度線等寬，要盡量貼近盤面而不接觸盤面。（3）長(zhǎng)度 一般使指針的端點(diǎn)距刻度線1.6mm為宜。 （4）刻度值9 （4）顏色 指針的顏色與刻度盤的顏色應(yīng)有較鮮明的對(duì)比，但指針與刻度線的顏色和字符的顏色相同，指針應(yīng)全部著色。 （5）零點(diǎn)位置 指針的零點(diǎn)位置大都在相當(dāng)于時(shí)鐘12點(diǎn)或9點(diǎn)的位置上，與采用儀表組時(shí)，它們的指針方向應(yīng)該一致。

（4）顏色 指針的顏色與刻度盤的顏色應(yīng)有較鮮明的對(duì)比，但指104.指針、刻度和刻度盤的顏色 （1）指針、刻度線、數(shù)字同色； （2）指針色與刻度盤的配色關(guān)系要符合人的色覺原理； （3）指針、刻度線的顏色應(yīng)與儀表邊緣的顏色不同，一般地儀表邊緣宜用淺色，其深度應(yīng)介于指針顏色與刻度盤底色之間； （4）儀表與儀表之間的配色要協(xié)調(diào)，明快，給人以舒適感。4.指針、刻度和刻度盤的顏色11 5.文字符號(hào) （1）字符、文字的形狀 要求簡(jiǎn)單醒目，多用直線與尖角，以加強(qiáng)字體本身特有的筆劃，突出“形”的特征。 （2）字符的大小 字符高度H與觀察距離L、最小視角有關(guān)。最小視角可以由實(shí)驗(yàn)確定，一般為10~30` 5.文字符號(hào)12 四、儀表板的布置 1.儀表板的總體布局 為了保證工作效率和減少疲勞，布置儀表時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮讓操作者不必運(yùn)動(dòng)頭部和眼睛，更不要移動(dòng)座位，即可一眼看清全部?jī)x表。為此，根據(jù)儀表板的數(shù)量和控制室的容量，可選擇下列幾種布置方式。 （1）直線形布置 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、但有眩光耀眼現(xiàn)象，不易消除。 （2）弧形布置 結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，安裝有一定難度，但視覺條件好，無嚴(yán)重眩光現(xiàn)象，多用于10個(gè)以上儀表的布置 （3）彎折式布置 這種形式的結(jié)構(gòu)、安裝都比較簡(jiǎn)單，視覺條件也較好。在認(rèn)讀顯示板上的儀表時(shí)，在正常的光照條件下，視距的最佳距離為50~70cm，常用顯示器的觀察視角15~30度，高度與人眼水平。 四、儀表板的布置13 2.儀表板面上儀表的布置 （1）顯示板面的尺度 顯示器板面的水平方向（x方向）和垂直方向（y方向）的尺度應(yīng)適合人的視角范圍。 ①為了在水平方向上能使視線迅速有效地掃視，顯示器的寬度應(yīng)在人的視角（左右視角）30~40度范圍內(nèi)，當(dāng)頭部轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，水平視角范圍不應(yīng)超過90度。 ②在垂直方向上，最佳的視角范圍為視平線以下0~30度范圍內(nèi)，允許布置的界限是從視平線起。向上30度，向下45度。 （2）顯示器板面的最佳認(rèn)讀范圍 實(shí)驗(yàn)表明，眼睛離儀表80cm的情況下，眼球不動(dòng)，水平視野的20度范圍（即上下左右）為最佳認(rèn)讀范圍，即認(rèn)讀時(shí)間最短。 2.儀表板面上儀表的布置14 （3）多儀表的布置 在儀表較多的情況下，為了便于區(qū)別，突出重點(diǎn)，應(yīng)分成若干個(gè)功能組，每個(gè)功能組之間用線條或顏色加以區(qū)分，使板面的儀表布置簡(jiǎn)潔、明快、美觀。切忌不分功能類別無規(guī)律地布置。 五、聽覺顯示裝置

聽覺顯示裝置分為兩大類：音響及報(bào)警裝置、語(yǔ)言傳示裝置，這里僅介紹音響及報(bào)警裝置。 （3）多儀表的布置15 1.蜂鳴器 相對(duì)而言，這里音響裝置中聲壓級(jí)最低、頻率也較低的裝置。發(fā)出的聲音柔和，不會(huì)使人緊張或驚恐，適用于較寧?kù)o的場(chǎng)合。常與信號(hào)燈一起使用，起到提醒注意、指示操作的作用。 2.鈴比蜂鳴器有較高的聲壓級(jí)和頻率，如電話鈴等，可以在較高強(qiáng)度噪聲的環(huán)境中使用。 3.角笛和汽笛角笛可發(fā)出低頻率的吼聲和高聲強(qiáng)、高頻率的尖叫聲，聲壓級(jí)在90~100dB，用于噪聲環(huán)境。汽笛的頻率及聲強(qiáng)均高，較適合于事態(tài)緊急的音響報(bào)警。 1.蜂鳴器16 4.警報(bào)器 聲音強(qiáng)度大，傳播距離遠(yuǎn)，特別能引起人們的注意，并強(qiáng)制性地接受。主要用于危急事態(tài)的報(bào)警，如防空和報(bào)火警等。 5.音響、報(bào)警顯示裝置的設(shè)計(jì)與選擇原則 （1）頻率的選擇應(yīng)盡量避免噪聲掩蔽效應(yīng)的影響； （2）引起人們注意的音響顯示裝置，最好使用斷續(xù)聲音信號(hào)且變頻，如非持續(xù)的上升調(diào)、下降調(diào)。如能與信號(hào)燈組合使用，效果尤佳。 （3）如要求信號(hào)能傳播較遠(yuǎn)距離可以加大聲波強(qiáng)度，使用較低頻率。 4.警報(bào)器179.2控制裝置一、控制裝置的類型與選擇1.控制裝置的類型（1）按操縱力的來源分： ①手動(dòng)控制裝置/手控裝置 ②腳動(dòng)控制裝置/腳控裝置 ③其它，如利用聲控、光控等敏感元件的換能 裝置來啟動(dòng)或關(guān)閉機(jī)件（2）按控制器的功能分類 ①開關(guān)控制器 ②轉(zhuǎn)換控制器 ③緊急停車控制器或急?？刂破?④調(diào)整控制裝置9.2控制裝置一、控制裝置的類型與選擇18 2.控制裝置的選擇 控制裝置的選擇主要以功能和操作要求為依據(jù)。正確的選擇控制裝置的類型對(duì)于安全生產(chǎn)、提高工作效率極為重要。 選擇的原則如下： （1）快速而精細(xì)的操作主要采用手控制裝置，用力 的操作則用手臂或下肢控制 （2）手控裝置應(yīng)安排在肘、肩高度之間而容易接觸 到的距離處，并易于看到。 （3）指控裝置之間的間距可為15mm，手控裝置之 間的間距則為50mm （4）手掀按鈕、鈕子開關(guān)或旋鈕適用于費(fèi)力小，移動(dòng)幅度不大及高精度的階梯或連續(xù)式調(diào)節(jié) （5）長(zhǎng)臂杠桿、曲柄、手輪及蹬板則適用于費(fèi)力， 移動(dòng)幅度大和低精度的操作。 2.控制裝置的選擇19 二、控制裝置的人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì) 1.操作誤差的種類 據(jù)統(tǒng)計(jì)，操作差錯(cuò)主要有如下四種情況： （1）轉(zhuǎn)換差錯(cuò) 操作者本應(yīng)操縱甲控制裝置卻操縱了乙裝置，形成轉(zhuǎn)換差錯(cuò)，原因有： ①不同功能的控制裝置位置安排不當(dāng)； ②控制裝置的功能辯識(shí)標(biāo)志不明顯； ③操作者注意力不集中或高度緊張引起動(dòng)作失誤。 （2）調(diào)節(jié)錯(cuò)誤 調(diào)節(jié)控制開關(guān)時(shí)，弄錯(cuò)開關(guān)位置，以致機(jī)器發(fā)生運(yùn)行錯(cuò)誤。例如使用自動(dòng)走刀的機(jī)床，進(jìn)刀深度大時(shí)，走刀速度（大、小？），若錯(cuò)誤地把操作手柄放在（高速、低速）位置上，則會(huì)損壞刀具或機(jī)床。 二、控制裝置的人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)20（3）逆轉(zhuǎn)錯(cuò)誤 操作方向與實(shí)際需要的方向相反，就是逆轉(zhuǎn)錯(cuò)誤，原因?yàn)椋?①控制器的轉(zhuǎn)動(dòng)方向不適合人的操作習(xí)慣 ②控制器本身缺乏醒目的導(dǎo)向標(biāo)志（4）無意的操作錯(cuò)誤 例如，在使用控制器時(shí)忘記復(fù)位，操作時(shí)間不準(zhǔn)確、操作不小心等均為無意的操作錯(cuò)誤。 原因?yàn)椋?①控制器本身缺乏復(fù)位裝置或某種報(bào)警信號(hào)系統(tǒng) ②旋鈕阻力不夠，手感不強(qiáng)，操作時(shí)無法感覺出操縱量的大小而容易導(dǎo)致誤移動(dòng)。 ③控制器的配置不當(dāng)或操縱力超過了人的操作能力，使人無法觸及或操作困難等（3）逆轉(zhuǎn)錯(cuò)誤21

2.控制器設(shè)計(jì)的一般要求： （1）控制器的設(shè)計(jì)要適應(yīng)人體特征的要求 如操縱力、操縱速度、安裝位置、排列布置等都要按操作人員的中、下限能力進(jìn)行設(shè)計(jì)，使控制器能適合大多數(shù)人使用。 （2）容易辨識(shí) 控制器之間應(yīng)有明顯的編碼標(biāo)志，無論在明處或暗處，都能容易地被人體感覺器官所識(shí)別。 （3）造型設(shè)計(jì) 要求造型設(shè)計(jì)時(shí)，尺寸大小適當(dāng)，形狀美觀，式樣新穎且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 （4）利用人體重力 要盡量地利用人體身體的重力或利用自然的控制動(dòng)作來進(jìn)行控制。 2.控制器設(shè)計(jì)的一般要求：22 3.控制裝置的工效因素 （1）控制顯示比B 指控制裝置的控制量c與顯示器（指示器）的顯示量D之間的比值。B=C/D 例如，操縱桿移動(dòng)20mm，顯示器上的目標(biāo)位移5mm，則B=20/5=4。又如旋鈕調(diào)節(jié)時(shí)，當(dāng)旋鈕轉(zhuǎn)動(dòng)1個(gè)單位，指示器指針移動(dòng)5個(gè)單位，則B=1/5=0.2。 所以B值越大，說明控制器改變量大而顯示器的改變量小；B越小，則說明控制器很小的改變量即產(chǎn)生顯示器較大的改變量。 一般說來，控制顯示比小的調(diào)節(jié)控制器，適用于粗調(diào)或要求快速調(diào)到預(yù)定位置的場(chǎng)合，B大的調(diào)節(jié)控制器，適用于精調(diào)，容易控制。 為了使控制運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間最短，可以選擇B值在1.18~2.42之間。 3.控制裝置的工效因素23（2）控制器的運(yùn)動(dòng)方向

應(yīng)與群體心理一致。（3）操縱部件的外形

應(yīng)符合人手的解剖學(xué)特征（4）控制器操縱裝置的移動(dòng)范圍

不能超過操作者的可能活動(dòng)范圍（5）腳踏式控制器的設(shè)計(jì)

應(yīng)考慮踩動(dòng)的頻率、蹬板的位移程度。裝置的阻力對(duì)男女操作者應(yīng)不一致，女性使用者的阻力應(yīng)比男性小1/4~1/2。（2）控制器的運(yùn)動(dòng)方向24 4.控制器的編碼

為了減少由于混淆不同控制器帶來的誤操作，使人們獲得信息后能迅速、準(zhǔn)確地操縱控制器，完成信息的傳遞任務(wù)，每一個(gè)控制器都有自已的特征和代號(hào)，這就是控制器的編碼。（1）形狀編碼最常用

不同用途的控制器，設(shè)計(jì)成多種多樣的形狀，以形狀區(qū)分。實(shí)踐證明，這是一種最容易為人的視覺和觸覺所辨識(shí)的編碼方式，效果較好。形狀編碼一般要注意：①各種形狀要盡量反映出其功能要求；②操作人員戴上手套后也能同樣分辨。 4.控制器的編碼25大學(xué)安全人機(jī)工程學(xué)課件-人機(jī)界面26（2）大小編碼

只有當(dāng)小號(hào)旋鈕的尺寸為大號(hào)旋鈕的5/6或更小時(shí)，才能有識(shí)別的可能，所以大小編碼不如形狀編碼容易識(shí)別，故一般大小編碼多與形狀編碼組合使用。（2）大小編碼27（3）位置編碼

利用安裝位置的不同來區(qū)分控制器，稱為位置編碼器，此種編碼操作者較易識(shí)別，且可以不注視操作對(duì)象就能正確操作。（4）操作方法編碼

根據(jù)特定控制器的不同操作方法進(jìn)行編碼。為了有效地使用這種編碼，應(yīng)當(dāng)使控制器在動(dòng)作方向、變化量、阻力等方面有明顯的區(qū)別。這種編碼多與其它編碼組合使用。（5）色彩編碼

只能靠視覺辨認(rèn)，故要求有較好的照明條件才不致被誤認(rèn)。多與其他編碼組合使用。（6）符號(hào)編碼

以文字或符號(hào)來區(qū)分控制器。此種編碼一目了然，操作者不需特殊訓(xùn)練，但文字寫的好壞對(duì)工作效率有決定性影響。這些符號(hào)要力求簡(jiǎn)單明了。（3）位置編碼28 三、手動(dòng)控制器的設(shè)計(jì) 手動(dòng)控制器的設(shè)計(jì)應(yīng)符合手的生理特點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)規(guī)律及活動(dòng)范圍。 重要的和常用的顯示器和控制器應(yīng)布置在最佳區(qū)域內(nèi)。 控制器的阻力通常有四種：彈性力、摩擦力、粘性力和慣性力。 適當(dāng)?shù)淖枇梢援a(chǎn)生下列幾種效果： ①產(chǎn)生控制感 ②便于達(dá)到操作的精度和速度 ③防止因不慎觸及控制器而發(fā)生位移 ④降低控制器對(duì)振動(dòng)和過載力的敏感性 三、手動(dòng)控制器的設(shè)計(jì)29 常用的手動(dòng)控制器有下面幾種 1.旋鈕

一般有四種形狀：圓形、多邊形、指針形，轉(zhuǎn)盤形。 常用的手動(dòng)控制器有下面幾種302.按鈕

按鈕設(shè)計(jì)時(shí)的操縱力阻力一般不小于2.8N,不大于20N。圓柱形的按鈕直徑為8~18mm，方形的尺寸為10~20mm，其最大尺寸為13×13mm,按鍵的升降幅度以3~6mm為佳。2.按鈕31

3.扳動(dòng)開關(guān)（切換開關(guān)） 4.拉桿（操縱桿） 用于機(jī)械操作的杠桿，至少具有前后進(jìn)退四種功能，其操縱角度以30~60度為佳，操縱桿的操縱力最小為30N，經(jīng)常操作的操縱桿的操縱力≤60N，如汽車檔位操縱桿的操縱力在30~50N。 5.轉(zhuǎn)輪 轉(zhuǎn)輪的功能相當(dāng)于旋鈕或曲柄，但操縱力比此兩者大，適用于需要控制力較大的操縱裝置，轉(zhuǎn)輪的直徑一般為15~52cm，握把的直徑在20~50mm之間 6.曲柄 曲柄是機(jī)械設(shè)備中較常用的手操縱控制器，具有快速回轉(zhuǎn)和連續(xù)調(diào)節(jié)的特點(diǎn)，適用于操縱力較大的場(chǎng)合。3.扳動(dòng)開關(guān)（切換開關(guān)）32四、腳動(dòng)控制器的設(shè)計(jì)1.腳動(dòng)控制器的應(yīng)用場(chǎng)合 ①需連續(xù)反復(fù)操作 ②手控工作量過大，需要腳控配合 ③操縱力≥15kg2.腳踏板的設(shè)計(jì)（1）腳踏板應(yīng)盡量置于正前方（2）腳踏板的高度要有利于最大腳蹬力的作用。（3）最小面積≥2.5×7.5Cm2（4）阻力應(yīng)介于1.8~9kg3.腳踏鈕的設(shè)計(jì) 腳踏鈕用的較少，位移量為12.5~50mm。阻力要求1~9kg。四、腳動(dòng)控制器的設(shè)計(jì)33大學(xué)安全人機(jī)工程學(xué)課件-人機(jī)界面34五、顯示—控制系統(tǒng)的人機(jī)界面設(shè)計(jì)1.控制器排列布局的原則①常用的、重要的控制器，應(yīng)布置在手（足）活動(dòng)最方便的、反應(yīng)最靈敏、用力最適宜的區(qū)域。②控制器的排列要符合人的操作習(xí)慣、操作順序和邏輯關(guān)系。當(dāng)垂直方向排列時(shí)，操作順序應(yīng)自上而下；當(dāng)水平方向排列時(shí)應(yīng)自左向右。③聯(lián)系較多的控制器，盡量靠近排列。④當(dāng)控制器數(shù)量較多時(shí)，可按功能分區(qū)。⑤控制器的空間位置，一般應(yīng)布置在視線內(nèi)的地方，不需視線的控制器應(yīng)布置在能有效利用人手功能的地方。⑥緊急停車的控制器與其他控制器分開，但要布置在明顯而方便操作的地方。⑦儀器、儀表裝置和控制器在空間位置應(yīng)與人的生理特點(diǎn)相適應(yīng)。五、顯示—控制系統(tǒng)的人機(jī)界面設(shè)計(jì)35 2.顯示—控制的配合 （1）應(yīng)考慮人的三方面的因素 ①人的機(jī)體生理特性決定了人對(duì)簡(jiǎn)單的操作較適應(yīng)，而不習(xí)慣復(fù)雜的操作。 ②人的信息加工能力有限，不可能同時(shí)完成幾種類型的邏輯運(yùn)算 ③人的習(xí)慣，也稱為人的習(xí)慣定型。年齡越大，習(xí)慣定型表現(xiàn)的愈明顯。 例如指針順時(shí)針運(yùn)動(dòng)表示數(shù)值增大，反之表示數(shù)值減小，這是人的習(xí)慣，如果把這種關(guān)系反過來，則極容易出現(xiàn)差錯(cuò)。 2.顯示—控制的配合36

（2）顯示-控制的編碼

顯示-控制的編碼和排列應(yīng)盡量一致，以減少操作者信息加工的復(fù)雜性，從而提高工效。 當(dāng)控制器上有很多信號(hào)燈與控制鈕時(shí)，最好將燈與鈕設(shè)計(jì)成一體，燈光的反應(yīng)直接產(chǎn)生在鈕上，人員無須信息加工即可采取操作措施。若燈和鈕必須分開，則兩者應(yīng)相鄰布置，通常是燈在鈕的上方。

（3）顯示器與控制器的運(yùn)動(dòng)方向

當(dāng)有多個(gè)儀表和多個(gè)控制鈕時(shí)，其運(yùn)動(dòng)方向應(yīng)遵循一致性原則。 如計(jì)算機(jī)操作過程中鼠標(biāo)的運(yùn)動(dòng)方向與顯示器上箭頭運(yùn)動(dòng)方向一致。這也是人習(xí)慣定型的要求。 （2）顯示-控制的編碼37大學(xué)安全人機(jī)工程學(xué)課件-人機(jī)界面389.3職業(yè)適應(yīng)性及其測(cè)試 一、簡(jiǎn)述1安全人機(jī)工程學(xué)的基本觀點(diǎn)——以人為本

表現(xiàn)在：設(shè)計(jì)、制造性能優(yōu)良的機(jī)器和創(chuàng)造良好的工作環(huán)境，使之符合人的生理和心理特征，以便安全、高效、健康、舒適地工作。 2人機(jī)系統(tǒng)相互適應(yīng)的辨證關(guān)系

強(qiáng)調(diào)人機(jī)系統(tǒng)中機(jī)適合人并非就不考慮人對(duì)機(jī)的適應(yīng)。盲目地追求機(jī)器和環(huán)境滿足人的身心特點(diǎn)和要求，有時(shí)在技術(shù)上不可能實(shí)現(xiàn)，或者即使可以實(shí)現(xiàn)，但在經(jīng)濟(jì)上可能得不償失，為此不得不對(duì)人提出特定的要求，甚至在某些特殊的場(chǎng)合，還要求人付出代價(jià)來適應(yīng)機(jī)器的苛刻要求或環(huán)境因素的影響。為此，為了優(yōu)化人機(jī)系統(tǒng)，并使之達(dá)到最佳配合，在人機(jī)系統(tǒng)中除強(qiáng)調(diào)機(jī)器、環(huán)境應(yīng)盡可能符合人的生理特征之外，還需要考慮如何通過選拔培訓(xùn)使人適應(yīng)機(jī)器和環(huán)境的問題?！约叭?機(jī)相互適應(yīng)的問題。9.3職業(yè)適應(yīng)性及其測(cè)試 一、簡(jiǎn)述39 職業(yè)適合性是指人們從事某種職業(yè)應(yīng)具備的條件以及經(jīng)過培訓(xùn)可獲得的某種潛在性能，亦即人是否適合某種職業(yè)。它著重研究職業(yè)對(duì)作業(yè)人員生理和心理方面的具體要求，以便于選擇合適的人為人機(jī)系統(tǒng)優(yōu)化并達(dá)到最佳配合創(chuàng)造條件。 例如，對(duì)于飛行員來說除了必須有良好的視覺、聽覺等一系列的生理特點(diǎn)外，在心理方面還必須具有良好的分析、判斷、記憶能力，有頑強(qiáng)的意志品質(zhì)、良好的反應(yīng)靈活性、思維敏捷性、動(dòng)作協(xié)調(diào)性，同時(shí)情緒穩(wěn)定等。 可見，職業(yè)適合性與職業(yè)安全密切相關(guān)。嚴(yán)格地說，任何職業(yè)都存在著職業(yè)適合性問題，不同的職業(yè)其職業(yè)適合性不同，特殊工種對(duì)職業(yè)適合性的要求比較嚴(yán)格。二、職業(yè)適合性 職業(yè)適合性是指人們從事某種職業(yè)應(yīng)具備的條件以及經(jīng)過培訓(xùn)可40 1.兩個(gè)術(shù)語(yǔ) （1）工作定向分析 工作定向分析是確定職業(yè)的工作性質(zhì)，其中包括職業(yè)的工作條件、工作空間、物理環(huán)境、應(yīng)用設(shè)備、工具、操作特點(diǎn)、訓(xùn)練時(shí)間、判斷難度、安全條件、體力消耗、作業(yè)姿勢(shì)等方面的特性?？梢杂糜^察法、調(diào)查法、關(guān)鍵事件法等進(jìn)行研究。

（2）人員定向分析

在工作定向分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步確定擔(dān)任該職務(wù)的人員應(yīng)具備的基本條件，即對(duì)在職者的生理特征進(jìn)行具體的定性和定量分析。人員定向分析的主要內(nèi)容有： ①生理方面：分析其健康狀況、身體條件、聽、視等，包括生理缺陷。 ②心理方面：分析其智力、個(gè)性傾向、人格特征、心理運(yùn)動(dòng)能力等方面。 ③任職者個(gè)性特征分析：包括責(zé)任心、知識(shí)水平、技術(shù)水平、創(chuàng)造性、靈活性、體力消耗、訓(xùn)練條件和基本經(jīng)歷等八個(gè)方面。三、職業(yè)適合性的確定性 1.兩個(gè)術(shù)語(yǔ)三、職業(yè)適合性的確定性41 2.職業(yè)適合性的確定

職業(yè)適合性的確定即把具有什么特性人適合從事什么性質(zhì)的工作這一關(guān)系給確定下來（猶如人處對(duì)象）。具體地說，它是指分析與了解各項(xiàng)工作的任務(wù)、責(zé)任、性質(zhì)等特征，并確定該職業(yè)對(duì)任職者具體要求的研究過程。其內(nèi)容包括工作定向分析和人員定向分析。 在進(jìn)行職業(yè)適合性分析時(shí)，要在人機(jī)工程學(xué)基本原理的基礎(chǔ)上，合理、客觀地提出職業(yè)適合性的具體要求，避免不考慮人的生理及心理極限而導(dǎo)致過于理想化的要求。

2.職業(yè)適合性的確定42 職業(yè)適合性測(cè)試是在職業(yè)適合性分析的基礎(chǔ)上，對(duì)人體進(jìn)行測(cè)試，看其是否符合某種職業(yè)的要求，而確定是否適合于從事該職業(yè)的選拔過程。它主要包括生理功能和心理功能兩方面的測(cè)試，無疑這項(xiàng)工作是很有意義的。 生理功能方面的測(cè)試相對(duì)成熟，項(xiàng)目也基本固定，如身高、肩寬、視、聽力、嗅覺、心率等，包括生理缺陷。 心理功能方面測(cè)試項(xiàng)目繁多，如智力、情緒穩(wěn)定性、氣質(zhì)、性格、興趣等，僅個(gè)性測(cè)試就有幾十種之多，較著名的有：明尼蘇達(dá)多項(xiàng)個(gè)性調(diào)查表（MMPI）加利福尼亞多項(xiàng)個(gè)性記錄表（CPI）、卡特爾個(gè)性調(diào)查表（16PF）、艾森克人格問卷（EPQ）等。 需要予以說明的是，盡管目前國(guó)外心理測(cè)試公司有許多成型的測(cè)試器械和量表，但其標(biāo)準(zhǔn)并不完全符合我國(guó)國(guó)情，不能生搬硬套，要經(jīng)過修訂方可使用。四、職業(yè)適合性測(cè)試 職業(yè)適合性測(cè)試是在職業(yè)適合性分析的基礎(chǔ)上，對(duì)人體進(jìn)行測(cè)試43討論職業(yè)適合性是否存在?職業(yè)適合性測(cè)試是否必要?分成四組:正方、反方各2組，準(zhǔn)備，正方陳述，反方陳述，辯論階段，總結(jié)階段。討論職業(yè)適合性是否存在?職業(yè)適合性測(cè)試是否必要?44Chapter9人機(jī)界面

人和機(jī)器通過顯示裝置和控制裝置進(jìn)行信息交流的界面稱為人機(jī)界面。 一方面要求顯示裝置與控制裝置要符合人的生理、心理特征，這是人機(jī)界面設(shè)計(jì)的前提；另一方面人也要適應(yīng)機(jī)的要求，以保證人機(jī)匹配，才能使人機(jī)系統(tǒng)安全、高效、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)轉(zhuǎn)。 過去往往把由于人機(jī)界面設(shè)計(jì)存在的缺陷而導(dǎo)致傷害事故歸咎于作業(yè)人員粗心大意，不注意或不遵守操作規(guī)程等，而很少考慮“機(jī)”的設(shè)計(jì)是否符合人的要求，這類事故在WorldWarⅡ中表現(xiàn)為飛機(jī)的人機(jī)界面設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致大量的飛行事故上。 人機(jī)界面的研究重點(diǎn)在于:①顯示器的可識(shí)別性，②控制器的可操作性及可控性，③顯示器以及控制器的布局合理性④人員從事職業(yè)的適合性（4方面）。Chapter9人機(jī)界面 人和機(jī)器通過顯示裝置456.1顯示裝置

顯示裝置的形狀、大小、顏色、分度、標(biāo)記、空間布局、顯示信號(hào)的強(qiáng)度、亮度、所處的環(huán)境的背景、照明以及聽覺信號(hào)的響度、頻率、持續(xù)時(shí)間、信噪比等多種因素都必須適合接受信息的認(rèn)識(shí)過程，從而使操作者對(duì)顯示裝置所顯示的信息辨認(rèn)速度快、可靠性高，誤讀少，并減輕精神緊張和身體疲勞。 顯示裝置分為視覺顯示裝置，聽覺顯示裝置、嗅覺顯示裝置和觸覺顯示裝置等。每種顯示裝置各有其特點(diǎn)。 由于人類80%以上的信息是通過視覺獲得，故視覺顯示裝置占有重要的地位，其次是聽覺顯示裝置。6.1顯示裝置 顯示裝置的形狀、大小、顏色、46 一、視覺顯示裝置的種類、特點(diǎn)與功能 視覺顯示裝置分為數(shù)字式顯示和模擬量顯示兩類。儀表是顯示裝置中用的最多的一類視覺顯示器，所以對(duì)儀表而言，可以分為數(shù)字式顯示儀表以及模擬量顯示儀表（或稱為刻度指針式儀表或指針式儀表）。 1數(shù)字式顯示儀表與刻度指針式儀表的優(yōu)缺點(diǎn)（1）量化信息以及出差錯(cuò)率方面 前者讀數(shù)準(zhǔn)確，速度快，出錯(cuò)率低，而后者讀數(shù)困難，出錯(cuò)率高。（2）從獲得的信息質(zhì)量來看 前者不如后者，前者難以得知變化，而后者可以得知指針與表盤的相對(duì)運(yùn)動(dòng)（或相對(duì)微小的晃動(dòng)）。（3）從信息的形象化方面 后者要優(yōu)于前者

所以對(duì)于靜態(tài)準(zhǔn)確顯示的情況，數(shù)字優(yōu)于指針式，而動(dòng)態(tài)的檢查性顯示和預(yù)測(cè)性顯示時(shí)，指針優(yōu)于數(shù)字式。 一、視覺顯示裝置的種類、特點(diǎn)與功能472刻度指針式儀表的分類按照指針與表盤相對(duì)運(yùn)動(dòng)的形式又可以分為三類： （1）指針運(yùn)動(dòng)、刻度盤固定—指針運(yùn)動(dòng)式儀表 （2）指針固定、刻度盤運(yùn)動(dòng)—指針固定式儀表 （3）指針與刻度盤均可動(dòng)（極少用，出錯(cuò)率高）3指針或儀表的設(shè)計(jì)形式分類 可以采用下列三種形式進(jìn)行指針式儀表的設(shè)計(jì)：（1）回轉(zhuǎn)式（包括指針動(dòng)，刻度盤固定；指針固定，刻度盤運(yùn)動(dòng)） 指針繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，在回轉(zhuǎn)刻度盤周圍標(biāo)有刻度，這類儀表通常為圓形、半圓形、扇形。指針固定，水平弧形或豎直弧形的刻度盤轉(zhuǎn)動(dòng)亦屬此類。（2）平移式 主要指刻度盤為直線型（有水平直線與豎直直線兩種）（3）開窗式實(shí)踐表明開窗式的儀表出錯(cuò)率最低。2刻度指針式儀表的分類48 4視覺顯示的功能 （1）定量顯示的功能 無論是數(shù)字儀表還是指針式模擬顯示都能準(zhǔn)確地顯示某一過程量的變化情況。如溫度計(jì)等。 （2）定性顯示功能 通常以顏色來表明機(jī)器的某種大致狀態(tài)，變化傾向或描述事物的性質(zhì)等。如汽車駕駛過程中的水溫指示：正常，過熱。 （3）警告性顯示功能（這類顯示裝置是目前各種危險(xiǎn)行業(yè)所急需的，如火炸藥、化工企業(yè)等） 這類顯示器除具有非常明顯的視覺顯示功能外還伴有聲覺的顯示功能，警告性顯示一般分為兩級(jí)： 第一級(jí)是危險(xiǎn)警報(bào)—預(yù)告已接近臨界狀態(tài)； 第二級(jí)是非常警告—已進(jìn)入質(zhì)變階段。 4視覺顯示的功能49 二、顯示裝置中的報(bào)警信號(hào) 顯示裝置中常設(shè)有信號(hào)燈和報(bào)警器等，它們是用來向人們報(bào)告某種作業(yè)情況或緊急事態(tài)的，其主要作用是引起作業(yè)人員的注意、或指示操縱者應(yīng)做的某種操作，反映某個(gè)指令、某種狀態(tài)、某些條件或某類演變正在執(zhí)行或已執(zhí)行等。 信號(hào)燈是用光信號(hào)產(chǎn)生信息，它必須符合以下要求： （1）亮度至少兩倍于背景的亮度，通常的背景以灰暗為宜。 （2）顏色符合安全色的要求 （3）閃光信號(hào)閃爍頻率為0.67~1.67Hz頻率太高，導(dǎo)致心理緊張；太低，引不起足夠重視。其亮與滅的時(shí)間在1:1至1:4之間。明度對(duì)比較差時(shí)，或情況較緊急時(shí)可以采用較高的閃爍頻率。 二、顯示裝置中的報(bào)警信號(hào)50 （4）信號(hào)形象化 “”代表方向；“！”表示警戒或危險(xiǎn)等。 （5）信號(hào)燈的安置安置于顯眼的地方，特別重要的信號(hào)燈安置于最佳視區(qū)內(nèi)。 三、顯示裝置的人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì) 1.刻度盤的設(shè)計(jì) （1）形式選擇 ①開窗式的刻度盤由于顯示的刻度較少，認(rèn)讀范圍小，視線集中，因而認(rèn)讀迅速準(zhǔn)確。 ②眼睛水平方向的運(yùn)動(dòng)比垂直方向快，水平方向判讀的正確性高，因此，如選擇平移式儀表，應(yīng)采用水平直線型的顯示器。 （2）刻度盤的大小設(shè)計(jì)

刻度盤的大小與刻度標(biāo)記數(shù)量和人的觀察距離有關(guān)。擴(kuò)大刻度盤尺寸有利于提高清晰度和判讀的準(zhǔn)確性，但占空間；減小尺寸會(huì)降低認(rèn)讀速度。實(shí)驗(yàn)表明，直徑為30~70mm的刻度盤，在認(rèn)讀準(zhǔn)確度方面區(qū)別不大，只是認(rèn)讀速度不同。在視距為75cm的情況下，圓形刻度盤的最優(yōu)直徑為44mm。 （4）信號(hào)形象化 “”代表方向；“！”表示512.刻度與刻度方向（1）刻度刻度盤上刻度線之間的距離稱為刻度?？潭却笮】筛鶕?jù)人眼的最小分辨能力來確定。通常在人眼直視的情況下，刻度的最小值不小于0.6~1mm，一般在1~2.5mm之間選取，必要時(shí)可以選取4~8mm（2）刻度線分為三級(jí)，長(zhǎng)刻度線、中刻度線以及短刻度線，刻度線寬度一般可取刻度大小的5~15%，當(dāng)取10%時(shí)，讀數(shù)誤差最小。（3）刻度方向刻度盤上刻度值的遞增順序叫“刻度方向”，一般從左到右，從下到上，或順時(shí)針方向遞增。2.刻度與刻度方向52 （4）刻度值 儀表的刻度必須標(biāo)上相應(yīng)的數(shù)字，才能使人更好的認(rèn)讀，一般來說，最小的刻度不標(biāo)數(shù)，最大的刻度必須標(biāo)數(shù)。數(shù)字的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)取整數(shù)，避免采用小數(shù)或分?jǐn)?shù)，避免換算。 通常每一刻表示為1，2，5個(gè)單位值。 3.指針設(shè)計(jì) 包括指針的形狀、寬度、長(zhǎng)度、顏色以及零點(diǎn)位置（1）形狀 一般有7種形狀。（2）寬度 指針針尖部的寬度與最細(xì)刻度線等寬，要盡量貼近盤面而不接觸盤面。（3）長(zhǎng)度 一般使指針的端點(diǎn)距刻度線1.6mm為宜。 （4）刻度值53 （4）顏色 指針的顏色與刻度盤的顏色應(yīng)有較鮮明的對(duì)比，但指針與刻度線的顏色和字符的顏色相同，指針應(yīng)全部著色。 （5）零點(diǎn)位置 指針的零點(diǎn)位置大都在相當(dāng)于時(shí)鐘12點(diǎn)或9點(diǎn)的位置上，與采用儀表組時(shí)，它們的指針方向應(yīng)該一致。

（4）顏色 指針的顏色與刻度盤的顏色應(yīng)有較鮮明的對(duì)比，但指544.指針、刻度和刻度盤的顏色 （1）指針、刻度線、數(shù)字同色； （2）指針色與刻度盤的配色關(guān)系要符合人的色覺原理； （3）指針、刻度線的顏色應(yīng)與儀表邊緣的顏色不同，一般地儀表邊緣宜用淺色，其深度應(yīng)介于指針顏色與刻度盤底色之間； （4）儀表與儀表之間的配色要協(xié)調(diào)，明快，給人以舒適感。4.指針、刻度和刻度盤的顏色55 5.文字符號(hào) （1）字符、文字的形狀 要求簡(jiǎn)單醒目，多用直線與尖角，以加強(qiáng)字體本身特有的筆劃，突出“形”的特征。 （2）字符的大小 字符高度H與觀察距離L、最小視角有關(guān)。最小視角可以由實(shí)驗(yàn)確定，一般為10~30` 5.文字符號(hào)56 四、儀表板的布置 1.儀表板的總體布局 為了保證工作效率和減少疲勞，布置儀表時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮讓操作者不必運(yùn)動(dòng)頭部和眼睛，更不要移動(dòng)座位，即可一眼看清全部?jī)x表。為此，根據(jù)儀表板的數(shù)量和控制室的容量，可選擇下列幾種布置方式。 （1）直線形布置 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、但有眩光耀眼現(xiàn)象，不易消除。 （2）弧形布置 結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，安裝有一定難度，但視覺條件好，無嚴(yán)重眩光現(xiàn)象，多用于10個(gè)以上儀表的布置 （3）彎折式布置 這種形式的結(jié)構(gòu)、安裝都比較簡(jiǎn)單，視覺條件也較好。在認(rèn)讀顯示板上的儀表時(shí)，在正常的光照條件下，視距的最佳距離為50~70cm，常用顯示器的觀察視角15~30度，高度與人眼水平。 四、儀表板的布置57 2.儀表板面上儀表的布置 （1）顯示板面的尺度 顯示器板面的水平方向（x方向）和垂直方向（y方向）的尺度應(yīng)適合人的視角范圍。 ①為了在水平方向上能使視線迅速有效地掃視，顯示器的寬度應(yīng)在人的視角（左右視角）30~40度范圍內(nèi)，當(dāng)頭部轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，水平視角范圍不應(yīng)超過90度。 ②在垂直方向上，最佳的視角范圍為視平線以下0~30度范圍內(nèi)，允許布置的界限是從視平線起。向上30度，向下45度。 （2）顯示器板面的最佳認(rèn)讀范圍 實(shí)驗(yàn)表明，眼睛離儀表80cm的情況下，眼球不動(dòng)，水平視野的20度范圍（即上下左右）為最佳認(rèn)讀范圍，即認(rèn)讀時(shí)間最短。 2.儀表板面上儀表的布置58 （3）多儀表的布置 在儀表較多的情況下，為了便于區(qū)別，突出重點(diǎn)，應(yīng)分成若干個(gè)功能組，每個(gè)功能組之間用線條或顏色加以區(qū)分，使板面的儀表布置簡(jiǎn)潔、明快、美觀。切忌不分功能類別無規(guī)律地布置。 五、聽覺顯示裝置

聽覺顯示裝置分為兩大類：音響及報(bào)警裝置、語(yǔ)言傳示裝置，這里僅介紹音響及報(bào)警裝置。 （3）多儀表的布置59 1.蜂鳴器 相對(duì)而言，這里音響裝置中聲壓級(jí)最低、頻率也較低的裝置。發(fā)出的聲音柔和，不會(huì)使人緊張或驚恐，適用于較寧?kù)o的場(chǎng)合。常與信號(hào)燈一起使用，起到提醒注意、指示操作的作用。 2.鈴比蜂鳴器有較高的聲壓級(jí)和頻率，如電話鈴等，可以在較高強(qiáng)度噪聲的環(huán)境中使用。 3.角笛和汽笛角笛可發(fā)出低頻率的吼聲和高聲強(qiáng)、高頻率的尖叫聲，聲壓級(jí)在90~100dB，用于噪聲環(huán)境。汽笛的頻率及聲強(qiáng)均高，較適合于事態(tài)緊急的音響報(bào)警。 1.蜂鳴器60 4.警報(bào)器 聲音強(qiáng)度大，傳播距離遠(yuǎn)，特別能引起人們的注意，并強(qiáng)制性地接受。主要用于危急事態(tài)的報(bào)警，如防空和報(bào)火警等。 5.音響、報(bào)警顯示裝置的設(shè)計(jì)與選擇原則 （1）頻率的選擇應(yīng)盡量避免噪聲掩蔽效應(yīng)的影響； （2）引起人們注意的音響顯示裝置，最好使用斷續(xù)聲音信號(hào)且變頻，如非持續(xù)的上升調(diào)、下降調(diào)。如能與信號(hào)燈組合使用，效果尤佳。 （3）如要求信號(hào)能傳播較遠(yuǎn)距離可以加大聲波強(qiáng)度，使用較低頻率。 4.警報(bào)器619.2控制裝置一、控制裝置的類型與選擇1.控制裝置的類型（1）按操縱力的來源分： ①手動(dòng)控制裝置/手控裝置 ②腳動(dòng)控制裝置/腳控裝置 ③其它，如利用聲控、光控等敏感元件的換能 裝置來啟動(dòng)或關(guān)閉機(jī)件（2）按控制器的功能分類 ①開關(guān)控制器 ②轉(zhuǎn)換控制器 ③緊急停車控制器或急停控制器 ④調(diào)整控制裝置9.2控制裝置一、控制裝置的類型與選擇62 2.控制裝置的選擇 控制裝置的選擇主要以功能和操作要求為依據(jù)。正確的選擇控制裝置的類型對(duì)于安全生產(chǎn)、提高工作效率極為重要。 選擇的原則如下： （1）快速而精細(xì)的操作主要采用手控制裝置，用力 的操作則用手臂或下肢控制 （2）手控裝置應(yīng)安排在肘、肩高度之間而容易接觸 到的距離處，并易于看到。 （3）指控裝置之間的間距可為15mm，手控裝置之 間的間距則為50mm （4）手掀按鈕、鈕子開關(guān)或旋鈕適用于費(fèi)力小，移動(dòng)幅度不大及高精度的階梯或連續(xù)式調(diào)節(jié) （5）長(zhǎng)臂杠桿、曲柄、手輪及蹬板則適用于費(fèi)力， 移動(dòng)幅度大和低精度的操作。 2.控制裝置的選擇63 二、控制裝置的人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì) 1.操作誤差的種類 據(jù)統(tǒng)計(jì)，操作差錯(cuò)主要有如下四種情況： （1）轉(zhuǎn)換差錯(cuò) 操作者本應(yīng)操縱甲控制裝置卻操縱了乙裝置，形成轉(zhuǎn)換差錯(cuò)，原因有： ①不同功能的控制裝置位置安排不當(dāng)； ②控制裝置的功能辯識(shí)標(biāo)志不明顯； ③操作者注意力不集中或高度緊張引起動(dòng)作失誤。 （2）調(diào)節(jié)錯(cuò)誤 調(diào)節(jié)控制開關(guān)時(shí)，弄錯(cuò)開關(guān)位置，以致機(jī)器發(fā)生運(yùn)行錯(cuò)誤。例如使用自動(dòng)走刀的機(jī)床，進(jìn)刀深度大時(shí)，走刀速度（大、?。浚翦e(cuò)誤地把操作手柄放在（高速、低速）位置上，則會(huì)損壞刀具或機(jī)床。 二、控制裝置的人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)64（3）逆轉(zhuǎn)錯(cuò)誤 操作方向與實(shí)際需要的方向相反，就是逆轉(zhuǎn)錯(cuò)誤，原因?yàn)椋?①控制器的轉(zhuǎn)動(dòng)方向不適合人的操作習(xí)慣 ②控制器本身缺乏醒目的導(dǎo)向標(biāo)志（4）無意的操作錯(cuò)誤 例如，在使用控制器時(shí)忘記復(fù)位，操作時(shí)間不準(zhǔn)確、操作不小心等均為無意的操作錯(cuò)誤。 原因?yàn)椋?①控制器本身缺乏復(fù)位裝置或某種報(bào)警信號(hào)系統(tǒng) ②旋鈕阻力不夠，手感不強(qiáng)，操作時(shí)無法感覺出操縱量的大小而容易導(dǎo)致誤移動(dòng)。 ③控制器的配置不當(dāng)或操縱力超過了人的操作能力，使人無法觸及或操作困難等（3）逆轉(zhuǎn)錯(cuò)誤65

2.控制器設(shè)計(jì)的一般要求： （1）控制器的設(shè)計(jì)要適應(yīng)人體特征的要求 如操縱力、操縱速度、安裝位置、排列布置等都要按操作人員的中、下限能力進(jìn)行設(shè)計(jì)，使控制器能適合大多數(shù)人使用。 （2）容易辨識(shí) 控制器之間應(yīng)有明顯的編碼標(biāo)志，無論在明處或暗處，都能容易地被人體感覺器官所識(shí)別。 （3）造型設(shè)計(jì) 要求造型設(shè)計(jì)時(shí)，尺寸大小適當(dāng)，形狀美觀，式樣新穎且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 （4）利用人體重力 要盡量地利用人體身體的重力或利用自然的控制動(dòng)作來進(jìn)行控制。 2.控制器設(shè)計(jì)的一般要求：66 3.控制裝置的工效因素 （1）控制顯示比B 指控制裝置的控制量c與顯示器（指示器）的顯示量D之間的比值。B=C/D 例如，操縱桿移動(dòng)20mm，顯示器上的目標(biāo)位移5mm，則B=20/5=4。又如旋鈕調(diào)節(jié)時(shí)，當(dāng)旋鈕轉(zhuǎn)動(dòng)1個(gè)單位，指示器指針移動(dòng)5個(gè)單位，則B=1/5=0.2。 所以B值越大，說明控制器改變量大而顯示器的改變量小；B越小，則說明控制器很小的改變量即產(chǎn)生顯示器較大的改變量。 一般說來，控制顯示比小的調(diào)節(jié)控制器，適用于粗調(diào)或要求快速調(diào)到預(yù)定位置的場(chǎng)合，B大的調(diào)節(jié)控制器，適用于精調(diào)，容易控制。 為了使控制運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間最短，可以選擇B值在1.18~2.42之間。 3.控制裝置的工效因素67（2）控制器的運(yùn)動(dòng)方向

應(yīng)與群體心理一致。（3）操縱部件的外形

應(yīng)符合人手的解剖學(xué)特征（4）控制器操縱裝置的移動(dòng)范圍

不能超過操作者的可能活動(dòng)范圍（5）腳踏式控制器的設(shè)計(jì)

應(yīng)考慮踩動(dòng)的頻率、蹬板的位移程度。裝置的阻力對(duì)男女操作者應(yīng)不一致，女性使用者的阻力應(yīng)比男性小1/4~1/2。（2）控制器的運(yùn)動(dòng)方向68 4.控制器的編碼

為了減少由于混淆不同控制器帶來的誤操作，使人們獲得信息后能迅速、準(zhǔn)確地操縱控制器，完成信息的傳遞任務(wù)，每一個(gè)控制器都有自已的特征和代號(hào)，這就是控制器的編碼。（1）形狀編碼最常用

不同用途的控制器，設(shè)計(jì)成多種多樣的形狀，以形狀區(qū)分。實(shí)踐證明，這是一種最容易為人的視覺和觸覺所辨識(shí)的編碼方式，效果較好。形狀編碼一般要注意：①各種形狀要盡量反映出其功能要求；②操作人員戴上手套后也能同樣分辨。 4.控制器的編碼69大學(xué)安全人機(jī)工程學(xué)課件-人機(jī)界面70（2）大小編碼

只有當(dāng)小號(hào)旋鈕的尺寸為大號(hào)旋鈕的5/6或更小時(shí)，才能有識(shí)別的可能，所以大小編碼不如形狀編碼容易識(shí)別，故一般大小編碼多與形狀編碼組合使用。（2）大小編碼71（3）位置編碼

利用安裝位置的不同來區(qū)分控制器，稱為位置編碼器，此種編碼操作者較易識(shí)別，且可以不注視操作對(duì)象就能正確操作。（4）操作方法編碼

根據(jù)特定控制器的不同操作方法進(jìn)行編碼。為了有效地使用這種編碼，應(yīng)當(dāng)使控制器在動(dòng)作方向、變化量、阻力等方面有明顯的區(qū)別。這種編碼多與其它編碼組合使用。（5）色彩編碼

只能靠視覺辨認(rèn)，故要求有較好的照明條件才不致被誤認(rèn)。多與其他編碼組合使用。（6）符號(hào)編碼

以文字或符號(hào)來區(qū)分控制器。此種編碼一目了然，操作者不需特殊訓(xùn)練，但文字寫的好壞對(duì)工作效率有決定性影響。這些符號(hào)要力求簡(jiǎn)單明了。（3）位置編碼72 三、手動(dòng)控制器的設(shè)計(jì) 手動(dòng)控制器的設(shè)計(jì)應(yīng)符合手的生理特點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)規(guī)律及活動(dòng)范圍。 重要的和常用的顯示器和控制器應(yīng)布置在最佳區(qū)域內(nèi)。 控制器的阻力通常有四種：彈性力、摩擦力、粘性力和慣性力。 適當(dāng)?shù)淖枇梢援a(chǎn)生下列幾種效果： ①產(chǎn)生控制感 ②便于達(dá)到操作的精度和速度 ③防止因不慎觸及控制器而發(fā)生位移 ④降低控制器對(duì)振動(dòng)和過載力的敏感性 三、手動(dòng)控制器的設(shè)計(jì)73 常用的手動(dòng)控制器有下面幾種 1.旋鈕

一般有四種形狀：圓形、多邊形、指針形，轉(zhuǎn)盤形。 常用的手動(dòng)控制器有下面幾種742.按鈕

按鈕設(shè)計(jì)時(shí)的操縱力阻力一般不小于2.8N,不大于20N。圓柱形的按鈕直徑為8~18mm，方形的尺寸為10~20mm，其最大尺寸為13×13mm,按鍵的升降幅度以3~6mm為佳。2.按鈕75

3.扳動(dòng)開關(guān)（切換開關(guān)） 4.拉桿（操縱桿） 用于機(jī)械操作的杠桿，至少具有前后進(jìn)退四種功能，其操縱角度以30~60度為佳，操縱桿的操縱力最小為30N，經(jīng)常操作的操縱桿的操縱力≤60N，如汽車檔位操縱桿的操縱力在30~50N。 5.轉(zhuǎn)輪 轉(zhuǎn)輪的功能相當(dāng)于旋鈕或曲柄，但操縱力比此兩者大，適用于需要控制力較大的操縱裝置，轉(zhuǎn)輪的直徑一般為15~52cm，握把的直徑在20~50mm之間 6.曲柄 曲柄是機(jī)械設(shè)備中較常用的手操縱控制器，具有快速回轉(zhuǎn)和連續(xù)調(diào)節(jié)的特點(diǎn)，適用于操縱力較大的場(chǎng)合。3.扳動(dòng)開關(guān)（切換開關(guān)）76四、腳動(dòng)控制器的設(shè)計(jì)1.腳動(dòng)控制器的應(yīng)用場(chǎng)合 ①需連續(xù)反復(fù)操作 ②手控工作量過大，需要腳控配合 ③操縱力≥15kg2.腳踏板的設(shè)計(jì)（1）腳踏板應(yīng)盡量置于正前方（2）腳踏板的高度要有利于最大腳蹬力的作用。（3）最小面積≥2.5×7.5Cm2（4）阻力應(yīng)介于1.8~9kg3.腳踏鈕的設(shè)計(jì) 腳踏鈕用的較少，位移量為12.5~50mm。阻力要求1~9kg。四、腳動(dòng)控制器的設(shè)計(jì)77大學(xué)安全人機(jī)工程學(xué)課件-人機(jī)界面78五、顯示—控制系統(tǒng)的人機(jī)界面設(shè)計(jì)1.控制器排列布局的原則①常用的、重要的控制器，應(yīng)布置在手（足）活動(dòng)最方便的、反應(yīng)最靈敏、用力最適宜的區(qū)域。②控制器的排列要符合人的操作習(xí)慣、操作順序和邏輯關(guān)系。當(dāng)垂直方向排列時(shí)，操作順序應(yīng)自上而下；當(dāng)水平方向排列時(shí)應(yīng)自左向右。③聯(lián)系較多的控制器，盡量靠近排列。④當(dāng)控制器數(shù)量較多時(shí)，可按功能分區(qū)。⑤控制器的空間位置，一般應(yīng)布置在視線內(nèi)的地方，不需視線的控制器應(yīng)布置在能有效利用人手功能的地方。⑥緊急停車的控制器與其他控制器分開，但要布置在明顯而方便操作的地方。⑦儀器、儀表裝置和控制器在空間位置應(yīng)與人的生理特點(diǎn)相適應(yīng)。五、顯示—控制系統(tǒng)的人機(jī)界面設(shè)計(jì)79 2.顯示—控制的配合 （1）應(yīng)考慮人的三方面的因素 ①人的機(jī)體生理特性決定了人對(duì)簡(jiǎn)單的操作較適應(yīng)，而不習(xí)慣復(fù)雜的操作。 ②人的信息加工能力有限，不可能同時(shí)完成幾種類型的邏輯運(yùn)算 ③人的習(xí)慣，也稱為人的習(xí)慣定型。年齡越大，習(xí)慣定型表現(xiàn)的愈明顯。 例如指針順時(shí)針運(yùn)動(dòng)表示數(shù)值增大，反之表示數(shù)值減小，這是人的習(xí)慣，如果把這種關(guān)