人機工程學(xué)復(fù)習(xí)資料

人機工程學(xué)(Man-MachineEngineering)是討論人、機械及其工作環(huán)境之間相互作用的學(xué)科。該學(xué)科在美國稱為"HumanEngineering”(人類工程學(xué))或"HumanFactorsEngineering^(人的因素工程學(xué)\國際人類工效學(xué)學(xué)會(IEA)為本學(xué)科所下的定義是最有權(quán)威、最全面的定義。人機工程學(xué)討論人一機一環(huán)境系統(tǒng)中人、機、環(huán)境三大要素之間的關(guān)系，為解決系統(tǒng)中人的作業(yè)效能、平安、生理和心理健康問題供應(yīng)理論和方法?，F(xiàn)有的人機工程學(xué)理論模型主要從三個角度動身：系統(tǒng)，人機界面以及人的作業(yè)效能。"系統(tǒng)〃是人體工程學(xué)最重要的概念和思想。從系統(tǒng)優(yōu)化的角度看，人體工程學(xué)討論可以分為平安、效率、舒適和審美四個層次。人與機交互關(guān)系的接口被定義為人機界面(interface),人機界面的形式與內(nèi)容是對人機關(guān)系的表征，是人機工程學(xué)討論的核心方面。人的作業(yè)效能(HumanPerformance),即人依據(jù)肯定要求完成某項任務(wù)時所表現(xiàn)出來的效率和成果。討論內(nèi)容：1.產(chǎn)品系統(tǒng)中人的因素2.人機系統(tǒng)總體設(shè)計3.作業(yè)場所的設(shè)計和完善4.作業(yè)討論及改善視覺運動特性:①習(xí)慣方向水平左-右，鉛垂上一下，旋轉(zhuǎn)順時針。運動為點點跳動、而非連續(xù)移動。②水平運動快于鉛垂方向，且不易感到疲憊，對水平方向上尺寸與比例的估測，比對鉛垂方向的精確 。③兩眼常同時凝視一處，設(shè)計中應(yīng)取雙眼視野為依據(jù)。④對不同區(qū)域的視覺感知快慢不同。視錯覺有外形錯覺、顏色錯覺和物體運動錯覺。觸覺在設(shè)計中一般運用在那些視覺和聽覺負擔(dān)過重的工作的設(shè)計中。兩點閾限：能被感知到的兩個刺激點間最小的距離。手指的兩點閾限值最低。在抱負的狀況下，小到0.001mm的位移，就足夠引起觸覺。人的皮膚能夠適應(yīng)從16℃至IJ40°(:的溫度。人的化學(xué)感覺主要包括味覺和嗅覺。人機信息交換系統(tǒng)模型:人機信息界面包括環(huán)境信息、機器信息的顯示與掌握裝置。顯示是有目的的信息傳遞。顯示分為自然顯示和人工顯示。視覺顯示的優(yōu)點是能傳示數(shù)字、文字、圖形符號，甚至曲線圖表、公式等簡單信息，信息便于延時保留和儲存，受環(huán)境的干擾較小。聽覺顯示的優(yōu)點是即時性警示性強，能向全部方向傳示且不易受到阻隔，但與環(huán)境之間的相互干擾較大。顯示裝置按形式可分為：儀表顯示、信號顯示、熒光屏顯示等。在一般白晝?nèi)照諚l件下，人眼看清一個天空背景上黑色客體的能見距離，叫"氣象能見距離”。閃光燈的作用：①：引起觀看者的進一步留意；②：指示操作者馬上實行行動；③：反映不符合指令要求的信息；④：用閃光的快慢指示機器或部件運動速度的快慢；⑤：用以指示警覺或危急信號。顯示儀表的常見類型有刻度指針式儀表和數(shù)字式顯示儀表。機械顯示設(shè)計：指針移動式、刻度標(biāo)尺移動式、直讀式。電子顯示有許多種類型，如CRT、LED、LCDO信息編碼：顏色編碼、外形編碼、數(shù)字與字母編碼。在進行編碼的時候，要留意兩點：第一，不要產(chǎn)生多余的編碼。其次,在設(shè)計中要留意編碼的數(shù)量不能過多。布置一般儀表時，其視距最好在560?750mm范圍內(nèi),這樣的視距下，眼睛能較長時間地工作而不會疲憊?？潭缺P的設(shè)計首先是選擇合適的刻度盤。主要從人的任務(wù)的角度考慮，包括顯示的精度、顯示范圍以及刻度劃分等。討論表明，在視距750mm左右時，直徑小于35mm的圓形表盤的判讀效績隨表盤直徑增大而提高；直徑為35-70mm的表盤，判讀效績差別不大；表盤直徑超過70mm,其認讀效績隨表盤增大而降低。儀表盤面和指針的顏色應(yīng)對比鮮亮，視度清楚。一般刻度線、標(biāo)記字符的顏色與指針的顏色應(yīng)相同。在實際工作中，由于黑白兩種顏色的明度對比最高,且較符合儀表的習(xí)慣用色，因此常用這種搭配作為儀表盤和數(shù)字的顏色。信號燈顯示的作用主要有兩方面：其一是發(fā)出指示性信息，其二是顯示系統(tǒng)工作狀態(tài)。信號燈選用空氣散射小，射程較遠的長波紅光的信號燈，或選用功率消耗較少的藍綠光。10種顏色不易混淆的優(yōu)劣次序：黃、紫、橙、淺藍、紅、淺黃、綠、紫紅、藍、粉黃。閃光頻率T殳可用0.67~1.67Hz。與背景亮度對比較差時或信息緊急時可適當(dāng)提高閃光頻率。較優(yōu)先和較緊急的信息可使用較高的閃耀頻率(10~20Hzi由于閃光信號簡潔對其他信號或工作帶來干擾，所以應(yīng)盡量少用，只有在必需引起留意的狀況下使用。閃光方式可采納明滅、明暗或似動式等。全部信號燈都應(yīng)設(shè)置在觀看者不用轉(zhuǎn)頭或軀干的視野范圍內(nèi)。圖符設(shè)計：圖符和背景、圖符邊界、封閉圖符、簡潔化、整體化。實心圖形、對比劇烈、圖形簡潔。音響及報警裝置：蜂鳴器、鈴、哨笛和汽笛、警報器。聲音信號具有以下一些特點：(1)聲音向四周等能傳播，人不必轉(zhuǎn)移頭部位置就能接收全方位的聲音信息。(2)聲音具有強迫性，簡潔使人留意力集中。(3)聲音具有繞道和穿透煙霧的性能，可在許多條件下傳播信息。(4)聲音信號可以傳遞得較遠。聽覺顯示設(shè)計首先應(yīng)滿足顯示的兼容性、聽覺顯示是具有時效性的。音響顯示呈現(xiàn)的是音調(diào)信號、言語顯示則用言語方式傳遞信息。充分的言語通信，是指通信雙方的言語清楚度達到75%以上?？梢园褕D符分為三種類型：圖形(picture\符號(symbol)和記號(sign)。對于這三類圖符，可以采納不同的設(shè)計方式：具象型、抽象型和強制型。人的身體有超過600塊肌肉，約占身體總重量的40%,分布在身體的各個部位。肌肉由肌纖維組成。一塊肌肉由大約10萬到100萬條肌纖維組成。肌肉最重要的活動行為就是肌肉收縮。肌肉收縮與舒張。粗微絲(月JU求蛋白)和微小絲(肌動蛋白)和兩端的彈性成分構(gòu)成一個收縮系統(tǒng)。肌肉收縮能量的直接來源是高能磷酸化合物。肌肉收縮取決于肌纖維收縮，而肌纖維收縮是由神經(jīng)沖動引起的。肌肉的神經(jīng)掌握是通過聯(lián)系肌肉和中樞神經(jīng)的運動神經(jīng)和感覺神經(jīng)來實現(xiàn)的。反射（Reflex）就是在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的參加下，機體對外界刺激所作的有規(guī)律的反應(yīng)。反射分為兩種：一種是無需意識掌握的反射，即"條件反射〃。另一種是需要腦力作業(yè)匕徽多。肌肉收縮和產(chǎn)生肌力，肌力可以作用于骨，然后通過人體結(jié)構(gòu)再作用于其他物體上，這個過程稱為肌肉施力。動態(tài)肌肉施力就是肌肉運動時收縮和舒張交替轉(zhuǎn)變；靜態(tài)肌肉施力則是持續(xù)保持收縮狀態(tài)的肌肉運動形式。肌肉施力動態(tài)肌肉施力和靜態(tài)肌肉施力區(qū)分：施力方式的根本區(qū)分在于它們對血液流淌的影響。靜態(tài)施力時，易引起肌肉疲憊；動態(tài)施力時，可以持續(xù)較長時間而不會產(chǎn)生疲憊。最大蹬力T殳在膝部屈曲160度時生產(chǎn)。男性的力氣比女性平均大30%?35%。應(yīng)盡量削減靜態(tài)施力產(chǎn)生，肌肉施力大小應(yīng)低于肌肉最大肌力的15%。削減靜態(tài)施力最重要的就是要避開不"自然〃的身體姿態(tài)。如清砂作業(yè)中腰背嚴峻彎曲。骨是人體內(nèi)部最結(jié)實的組織。人體共有206塊骨，約占人體體重的1/10-1/5。骨按其所在部位可以分為顱骨、軀干骨和四肢骨。骨與骨之間借助人體纖維組織和軟骨等連接，形成骨連接。骨杠桿一般可以分為三類：平衡杠桿、省力杠桿和速度杠桿。角度運動包括伸展和彎曲。骨繞垂直軸的運動叫做旋轉(zhuǎn)運動。指整根骨頭繞骨的一個端點，并與骨成肯定角度的軸作旋轉(zhuǎn)運動，運動的軌跡有點象一個圓錐體的圖形。人體運動的范圍通常受到兩個因素的影響：人的尺寸和關(guān)節(jié)活動的范圍。關(guān)節(jié)活動的范圍通常用關(guān)節(jié)運動的角度來表現(xiàn)。人體運動的時間主要依靠于運動的方向、運動距離和運動要求的精確性。討論的結(jié)果表明：通過屈肘掌握手臂的運動，在左下方和右上方能夠運動更快。人體運動精度主要考察兩個方面的內(nèi)容，具有視覺反饋的運動精度和沒有視覺反饋的運動精度。靜態(tài)力氣是人體保持特定姿態(tài)或固定位置需要的力氣，比如人握著一個重物的情形。動態(tài)力氣是人體位置或姿態(tài)發(fā)生變化時動作的力氣，比如打乒乓球的時候運動員的揮拍運動。年齡和性別的影響是股交顯著的兩個影響力氣大小的因素。人的大部分工作都是由手來完成的。手的力氣與運動方向、角度以及肘關(guān)節(jié)的角度等有親密關(guān)系。腳的力氣與下肢的姿態(tài)、位置和方向有關(guān)。在設(shè)計中應(yīng)盡量減小座椅面高出腳踏位置的距離。在腳踏裝置的設(shè)計中，不僅要考慮最大腳踏力，還必需綜合考慮其它因素對施力的影響。事實上，最佳施力區(qū)并不是腳踏力最大的區(qū)域。動作分析就是指作業(yè)或操作的動作組成、結(jié)構(gòu)特點及其相互關(guān)系的分析。動作討論一般從宏觀和微觀兩個層次綻開。從操作的作用來說，人的動作分為三類：必需動作、預(yù)備動作和無效動作。動作分析的目的就是查找并刪除無效動作，壓縮預(yù)備動作，使必需動作更精煉、更通暢，從而簡化作業(yè)動作。動作分析主要有兩種手段：目視動作分析和攝影分析。人體的作業(yè)效能，就是指肌肉產(chǎn)生的能量中用于機械能的比例。從掌握的形式看，掌握分為直接掌握和間接掌握兩種方式。人體工程學(xué)對掌握的基本要求是人能正確將信息傳遞給機器，保證信息順當(dāng)通過人機界面，同時，掌握設(shè)計要符合人的生理心理特征，保證人操作時的平安、舒適和便利。一般說來有3種主要的形式：視覺編碼、觸覺編碼和位置編碼。掌握器的編碼方式要考慮以下幾個因素：第一，在掌握器在進行識別時候，用戶的全部要求；其次，用戶已經(jīng)在使用的編碼方式；第三，用戶工作區(qū)域的照明狀況；第四，用戶識別時的速度和精確度要求；第五，掌握器可以放置的空間；第六，需要編碼的掌握器的數(shù)量。人體的作業(yè)效能，就是指肌肉產(chǎn)生的能量中用于機械能的比例。從掌握的形式看，掌握分為直接掌握和間接掌握兩種方式。人體工程學(xué)對掌握的基本要求是人能正確將信息傳遞給機器，保證信息順當(dāng)通過人機界面，同時，掌握設(shè)計要符合人的生理心理特征，保證人操作時的平安、舒適和便利。視覺編碼主要包括標(biāo)識編碼和顏色編碼。觸覺編碼主要包括外形編碼、尺寸編碼和材質(zhì)編碼。掌握器產(chǎn)生的反饋信息主要來源于掌握器的運動和阻力。偶發(fā)啟動是在操作過程中，有時操作者由于手、胳膊、袖口等無意碰撞或牽拉掌握器而引起的。在設(shè)計中，掌握偶發(fā)啟動的措施：適當(dāng)增加阻力；將掌握器陷入掌握板面；將掌握器安裝在不簡潔被意外遇到的位置上;重要掌握器的使用實行匕檄簡單的使用方法等。在設(shè)計中，主要結(jié)合掌握裝置的作用，從這些掌握裝置的尺寸、間距和阻力三個方面來進行設(shè)計。踏板是使用比較多的足掌握器。踏板的使用能減輕手的工作負荷，并且適用于需要用大力氣操作的場合。為了有利于對踏板施力，踏板應(yīng)與操作者保持合適的尺寸與角度關(guān)系。這一關(guān)系打算了踏板設(shè)計的一些重要參數(shù)，它包括踏板距離、高度、角度和座位的支配。踏板設(shè)計的一些重要參數(shù)，它包括踏板距離、高度、角度和座位的支配。討論方法：1.觀看分析法2.實測法3.試驗法4.模擬和模型試驗法5.計算機數(shù)值仿真人們總以為設(shè)計有三維：美學(xué)、技術(shù)和經(jīng)濟，然而更重要的是第四維：人性。人性化設(shè)計是一種留意人的存在、價值、尊嚴的設(shè)計理念。可用性的五大屬性為：效率(Efficiency)、學(xué)習(xí)(Learnability)、記憶(Memorability)、錯誤(Errors)及滿足程度(Satisfaction)。人體測量學(xué)是一門用測量方法討論人的體格特征的科學(xué)。人體測量方法主要有以下3種：一般測量法、攝像法、三維數(shù)字化人體測量法。測量的基本目的是為設(shè)計供應(yīng)設(shè)計參數(shù)。分類：人體構(gòu)造尺寸(靜態(tài)尺寸)和功能尺寸(動態(tài)尺寸)為了獲得精確 地人體尺寸參數(shù),進行人體(活體)尺寸測量時,有兩個基本要求：一是標(biāo)準(zhǔn)化的測量條件，即測量姿態(tài)的規(guī)定、測量方向的規(guī)定和測量量度(尺寸術(shù)語)的規(guī)定等；二是標(biāo)準(zhǔn)化的測點和測量項目。人體測量的基本術(shù)語被測者姿態(tài)：立姿坐姿測量基準(zhǔn)面：1.矢狀面：通過鉛垂軸和縱軸的平面及與其平行的全部平面稱為矢狀面。人的手在進行抓握的時候，一般有三種主要姿態(tài)：接觸式抓握、精確抓握和力抓握。當(dāng)力抓握方式的時候抓握物體和人的手臂呈大約70度的角度的時候，人的手腕保持自然直線狀態(tài)。對于精度抓握來說，把工具的把手和工作部分彎曲10度左右可以降低疲憊，使操作簡便，并削減腕部意外損害。通過增大抓握截面的方法來削減手部組織壓力。有效地避開手指重復(fù)動作的方法是采納指壓板。影響熱環(huán)境條件的主要因素有：空氣溫度、空氣濕度、空氣流速和熱輻射。相對濕度在80%以上稱為高氣濕；低于30%稱為低氣濕。熱舒適環(huán)境的定義是：人在心理狀態(tài)上感到滿足的熱環(huán)境。過冷、過熱環(huán)境對人體影響：.低溫凍傷.低溫的全身性影響.高溫燙傷.全身性高溫反應(yīng)采用自然界的自然光源形成作業(yè)場所光環(huán)境的叫自然采光；采用人工制造的光源構(gòu)成作業(yè)場所環(huán)境的稱人工照明。設(shè)計的基本原則：.合理的照度平均水平。.光線的方向和集中要合理,避開產(chǎn)生干擾陰影，但可保留必要陰影，使物體有立體感。.不讓光線直接照耀眼睛。.光源光色要合理。.讓照明和色相協(xié)調(diào)。不能忽視經(jīng)濟條件的制約。假如噪聲達到70dB(A),對各種工作產(chǎn)生的影響表現(xiàn)在以下幾個方面：.通常將會影響工作者的留意力；.對于腦力勞動者和需要高度技巧的體力勞動等工種，將會降低工作效率；.對于需要高度集中精力的工種，將會造成差錯；.對于需要經(jīng)過學(xué)習(xí)后才能從事的工種，將會降低工作質(zhì)量；.對于不需要集中精力進行工作的狀況下，人將會對中等噪聲級的環(huán)境產(chǎn)生適應(yīng)性；.假如已對噪聲適應(yīng)，同時又要求保持原有的生產(chǎn)力量，將要消耗較多精力，從而會加速疲憊；.對于特別單調(diào)的工作，處在中等噪聲級的環(huán)境中，噪聲就像一只鬧鐘，將可能產(chǎn)生有益的效果；.對能夠遮擋危急報警信號和交通運行信號的強噪聲環(huán)境下，還易引發(fā)事故。噪聲對聽覺的影響：.臨時性聽力下降；.聽力疲憊；.長久性聽力損失；.爆震性耳聾；有毒氣體是指常溫、常壓下呈氣態(tài)的有害物質(zhì)。有毒蒸汽是指有毒的固體升華、液體蒸發(fā)或揮發(fā)時形成的蒸汽。.正中矢狀面：在矢狀面中，把通過人體正中線的矢狀面稱為正中矢狀面。正中矢狀面將人體分成左、右對稱的兩部分。.冠狀面：通過鉛錘軸和橫軸的平面及與其平行的全部平面都稱為冠狀面。冠狀面將人體分成前、后兩部分。.橫斷面：與矢狀面及冠狀面同時垂直的全部平面都稱為橫斷面。橫斷面將人體分成上、下兩部分。.眼耳平面：通過左、右耳屏點及右眼眶下點的橫斷面稱為眼耳平面或法蘭克福平面。支承面和衣著基本測點及測量項目標(biāo)準(zhǔn)化的測量條件、標(biāo)準(zhǔn)化的測點和測量項目測量項目必需明確定義所測量的兩個部位、測點或測量經(jīng)過點以及測量方向。雖然未知總體，但是只要保證抽樣的無偏性、全都性和有效性，就能獲得對總體的優(yōu)良估昂。人體測量中數(shù)據(jù)不符合正態(tài)分布的測量項目，其分布特征可以用累計頻次的百分位和百分位數(shù)來描述。百分位通常用第幾百分位來表示。百分位數(shù)則是對應(yīng)于百分位的實際數(shù)值。依據(jù)特定尺寸范圍來選取人體尺寸只占人體尺寸分布的一個"域"，稱為"適應(yīng)域〃。立姿的標(biāo)準(zhǔn)測量姿態(tài)為挺胸自然直立，坐姿的標(biāo)準(zhǔn)測量姿態(tài)為端坐，即直腰坐。采納人體斷層面的CT或者MRI成像技術(shù)測量人體，不僅把人體形態(tài)特征而且把人體組織特征全部納入一個三維數(shù)據(jù)庫，然后采用計算機構(gòu)建人體的三維解剖圖形模型，又稱虛擬人。靜態(tài)人體尺寸是被測對象處于靜止和標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài)下測量的尺寸。動態(tài)人體尺寸是人體在動態(tài)下占用的空間范圍或動作范圍的測量。動態(tài)人體尺寸更能反映人體各部位之間的功能關(guān)系和結(jié)構(gòu)關(guān)系。應(yīng)用原則：留意選擇應(yīng)用條件，百分位的選擇和一些留意事項應(yīng)用方法：1確定所設(shè)計產(chǎn)品的類型（三類四種）2選擇人體尺寸百分位3確定功能修正量4確定心理修正量5產(chǎn)品功能尺寸的設(shè)定設(shè)計的實際尺寸通常要依據(jù)實際需要進行修正，稱為人體尺寸的功能修正，修正以后的尺寸稱為功能尺寸。最小功能尺寸=人體尺寸+功能修正量產(chǎn)品功能尺寸除了最小功能尺寸，還有最佳功能尺寸。最佳功能尺寸=人體尺寸+功能修正量+心理修正量人的作業(yè)依據(jù)人的作業(yè)姿態(tài)可以分為:坐姿作業(yè);立姿作業(yè);坐立交替作業(yè)。影響作業(yè)空間設(shè)計的因素許多。首先，是視覺的可視性要求。其次，是作業(yè)的性質(zhì)對作業(yè)空間設(shè)計的影響。工作座椅的設(shè)計要點如下：①結(jié)構(gòu)形式使操作者身體舒適、穩(wěn)定，能精確 進行操作。②座高和腰靠高便利于調(diào)整，并能進行牢靠的緊固。調(diào)整范圍從女子5百分位數(shù)到男子95百分位數(shù)座高360?480mm,無級或采納20mm一擋的有級調(diào)整，腰靠高165-210mm,無級調(diào)整。③外露部分沒有易傷人的尖角、銳邊、突頭。④結(jié)構(gòu)材料無毒、阻燃、耐用，座墊、腰靠、扶手的掩蓋層材料松軟、防滑、透氣、吸汗、不導(dǎo)電。座椅功能尺寸和形態(tài)應(yīng)隨就坐的目的要求而異,可分為①工作座椅，簡稱工作椅，②休息用椅，簡稱休息椅，③辦公室用椅、會議室用椅。神經(jīng)元也稱神經(jīng)細胞，是神經(jīng)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和功能單位。對于一個典型的神經(jīng)元，由細胞體、樹突、軸突、髓鞘和突觸小體等組成。神經(jīng)傳導(dǎo)通過神經(jīng)元來完成的。神經(jīng)元具有興奮性和傳導(dǎo)性，即神經(jīng)元可以接受刺激,并且傳遞信息。神經(jīng)傳導(dǎo)是一種電化學(xué)過程。人的神經(jīng)系統(tǒng)可分中樞神經(jīng)系統(tǒng)和外周神經(jīng)系統(tǒng)。中樞神經(jīng)系統(tǒng)主要包括在脊柱中的脊髓和腦，外周神經(jīng)系統(tǒng)包括軀體神經(jīng)系統(tǒng)和自主神經(jīng)系統(tǒng)。腦可以分為三個主要部分：前腦、中腦和后腦。聲音的三個基本的特征：振幅、波長(頻率)和波形。聲壓是打算聲音強度的主要因素。一般采納分貝(dB)作為聲音強度的標(biāo)志。聽覺的相宜刺激是聲音，聲音的聲源是振動的物體，可聽聲主要取決于聲音的頻率,人的聽感范圍：20?20000HZ;其次取決于聲音的強度。耳可以分為三個部分：外耳、中耳和內(nèi)耳。在3000?4000Hz之間達到最大的聽覺靈敏度。聽域：4=2x10-3痛域p=20Pa聽閾：在最佳的聽聞頻率范圍內(nèi)，一個聽力正常的人剛剛能聽到給定各頻率的正弦式純音的最低聲強Imin。痛閾：對于感受給定各頻率的正弦式純音，開頭產(chǎn)生痛苦感的極限聲強Imaxo.方向敏感度(雙耳效應(yīng))(1)時差：似=聲源到兩耳的時間差。人耳可覺察到的聲信號入射的最小偏角為3。。(2)人耳對不同頻率、不同方向的聲音的感受力量不同。由于頭部的掩蔽效應(yīng)，造成聲音頻譜的轉(zhuǎn)