人機(jī)工程學(xué)與人機(jī)界面設(shè)計(jì)課件

人機(jī)工程學(xué)與人機(jī)界面設(shè)計(jì)

山東大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院

SHANDONGUNIVERSITY

■有推銷員跟你說(shuō)〃…我們產(chǎn)品的設(shè)計(jì)符合人體工學(xué)原

理…”你如何理解？

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人機(jī)工程學(xué)

■人機(jī)工程學(xué)是研究〃人-機(jī)-環(huán)境〃系統(tǒng)中人、機(jī)

、環(huán)境三大要素之間的關(guān)系，為解決系統(tǒng)中的人

的效能、健康問(wèn)題提供理論與方法的科學(xué)。

□人一指操作者或使用者；

□機(jī)一泛指人操作或使用的物，可以是機(jī)器，也可以是用

具、工具或設(shè)施、設(shè)備等；

□環(huán)境一是指人、機(jī)所處的周圍環(huán)境，如作業(yè)場(chǎng)所和空間

、物理化學(xué)環(huán)境和社會(huì)環(huán)境等；

□人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)一是指由共處于同一時(shí)間和空間的人

與其所使用的機(jī)以及它們所處的周圍環(huán)境所構(gòu)成的系統(tǒng)

,簡(jiǎn)稱人-機(jī)系統(tǒng)。

Lecture2SHANDONGUNIVERSITY

人機(jī)關(guān)系

■開門時(shí)人機(jī)關(guān)系

人與門板人與門杷手人與門框

人機(jī)關(guān)系

■乘電梯時(shí)人機(jī)關(guān)系

□人與電梯門的人機(jī)關(guān)系

□人與電梯外按鍵的人機(jī)關(guān)系

□人與電梯箱體的人機(jī)關(guān)系

□人與電梯內(nèi)按鍵的人機(jī)關(guān)系

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人機(jī)關(guān)系

人和椅子的人機(jī)關(guān)系

人背部&椅子靠背

人胳膊&椅子靠手

人臀部&椅子墊

人腿部&椅子墊

人腳部&椅子腳

研究?jī)?nèi)容

■研究人與機(jī)器之間的分工與配合；

■研究機(jī)具如何能更適合人的操作和使用，以提高人的

工作效率，減輕人的疲勞和勞動(dòng)強(qiáng)度；

■研究人機(jī)系統(tǒng)的工作環(huán)境對(duì)操作者的影響，用以改善

工作環(huán)境；

■研究人機(jī)之間的界面，信息傳遞以及控制器和顯示器

的設(shè)計(jì)等等。

Lecture27SHANDONGUNIVERSITY

人機(jī)工程學(xué)

■可謂源遠(yuǎn)流長(zhǎng)…

■基于對(duì)人的因素良好認(rèn)識(shí)的設(shè)計(jì)跡象

Lecture28SHANDONGUNIVERSITY

■花和尚魯智深要打一根100斤的禪杖，…，鐵匠說(shuō)對(duì)

他說(shuō)：〃肥了，不好看，也不中使，依著小人，好生

打一條62斤的水磨禪杖與師父。使不得，休怪小人。

燕人張翼德的兵器長(zhǎng)度和他身高的比例是多大？…

4.16/1.85

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■《天工開物》——明代科學(xué)家宋應(yīng)星(1587~1666

?)編寫的另一部重要的科技匯編名著。其中有大量

插圖，很值得人機(jī)工程學(xué)工作者深入研究。

■器物要和人（使用者）的各種因素相宜。——而這就

是現(xiàn)代人機(jī)工程學(xué)的基本思想和學(xué)術(shù)理論的簡(jiǎn)潔表述

人機(jī)工程學(xué)

無(wú)處不在…

南十里居一東北旺中路

NANSHIUJUOONGBEIWANGZHONGLU

末車20:30

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般葡n萬(wàn)打碎十六白UGq笠北妙界領(lǐng)UHM中消流四#正上上上上東京

做4徵嚅yNii喊遍）覆*;：申；

工"百同大匍口王8$5A岬氏第ut中

隹廠椅及科微地枳3融站溫口度口?HH中國(guó)”口佬街田/

12公里以內(nèi)票價(jià)1元每增加5公里以內(nèi)加價(jià)0.5元L，

人機(jī)工程學(xué)的知識(shí)基礎(chǔ)

從橫向看.人機(jī)工程學(xué)是一門交叉性的學(xué)

科.涉及心理學(xué).生理學(xué)、解剖學(xué)、生物力

學(xué)和工程學(xué)等.

鬣

LSHANDO*NGUNIVERSITY

人體工程學(xué)

■人體測(cè)量&測(cè)量數(shù)據(jù)的應(yīng)用

□人體測(cè)量學(xué)：通過(guò)測(cè)量人體各部位尺寸來(lái)確定個(gè)體之間和群

體之間在人體尺寸上的差別，用以研究人的形態(tài)特征，使設(shè)

計(jì)更適于人。

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□在中國(guó)二千多年前的《內(nèi)經(jīng)-靈柩》之《骨度篇》中，對(duì)人

體測(cè)量就有了較詳細(xì)而科學(xué)的闡述。

□古埃及在公元前3500-2200年之間，也有類似人體測(cè)量的方

法存在，并提出人體可分為十九個(gè)部位。

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人體測(cè)量數(shù)據(jù)

鉗喇I

■靜態(tài)數(shù)據(jù)

□人體構(gòu)造尺寸

■動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)

□功能尺寸

圖17人體的基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)軸

人體測(cè)量數(shù)據(jù)

■形態(tài)測(cè)量：

□以檢查人體形態(tài)的方式進(jìn)行測(cè)量，主要內(nèi)容有：人體長(zhǎng)度，

人體體型，人體體積和重量，人體表面積。

■生理測(cè)量：

□測(cè)量人體的主要生理指標(biāo)，主要內(nèi)容包括：人體出力范圍，

人體感覺(jué)反應(yīng)，人體疲勞。

■運(yùn)動(dòng)測(cè)量：

□在對(duì)人體靜態(tài)形態(tài)測(cè)量的基礎(chǔ)上，測(cè)量人體的活動(dòng)過(guò)程和活

動(dòng)范圍的大小，主要內(nèi)容有：動(dòng)作范圍，動(dòng)作過(guò)程，形體變

化，皮膚變化。

人體測(cè)量的主要方法

普通測(cè)量法

攝影法

■三維數(shù)學(xué)測(cè)量法

人體測(cè)量的常用儀器

■在普通測(cè)量法中常用的人體測(cè)量?jī)x器有：

□人體測(cè)高儀；/I

□人體測(cè)量用直腳規(guī)；￡!zJ

□人體測(cè)量用彎腳規(guī)；\

□人體測(cè)量用三腳平行規(guī)，坐高椅；jIts

□量足儀，軟卷尺以及醫(yī)用磅秤等JE1

258/[\\

臺(tái)SHANDONGUNIVERSITY

常用的人體測(cè)量數(shù)據(jù)

■人體主要尺寸

□立姿人體尺寸

□坐姿人體尺寸

□人體水平尺寸

立姿人體尺寸

■直至姿勢(shì)有量高，鼻根通，

眼高，耳屏高，須下點(diǎn)高，

頸咽高上頸寰高，胸骨緣高

,乳房高，乳房下緣高，胸

■下緣高工臍高，恥骨聯(lián)合

高，會(huì)陰高，肩峰高，腋窩

前高，肘高，撓骨頭高，撓

骨莖突高，尺骨莖突高，中

指指點(diǎn)高，指尖點(diǎn)高，腰圍

高，髓脊高，髓前上棘高，

大轉(zhuǎn)子高，膝高，腓骨頭高

，腿肚高，頸椎高，肩胛骨

下角點(diǎn)高，臀溝高，中指（

上肢上舉時(shí)）指尖點(diǎn)高，中

指（上肢上舉時(shí)）指點(diǎn)高。

女人體加測(cè)乳房下緣高。

坐姿人體尺寸

■坐高，坐姿眼高，

坐姿須下高，坐姿

胸骨上緣高，坐姿

肩峰高，坐姿髓脊

高，坐姿大腿緣高

,坐姿大轉(zhuǎn)子點(diǎn)高

,坐姿枕后點(diǎn)高，

坐次頸椎高，坐姿

肩胛骨下角高，坐

姿肘高。

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人體水平尺寸

最大體寬，頸根寬，

兩戶峰點(diǎn)寬，肩寬，

腋窩前寬，胸寬，乳

頭間寬，腰寬，兩髓

脊點(diǎn)寬，臀寬,兩肩

胛骨下點(diǎn)寬，胸厚，

胸矢狀厚，腰厚，腹

厚，臀厚，頸圍，頸

根圍,上部胸圍，乳

頭部位胸圍，下部胸

圍，腰圍，腹圍、臀

圍，軀干垂直圍長(zhǎng)，

頸前長(zhǎng)，前胸長(zhǎng)，頸

后長(zhǎng)，后背長(zhǎng)，會(huì)陰

上部前后長(zhǎng)，臀部弧

長(zhǎng)，坐姿背一肩峰距

離，坐姿臀部一大轉(zhuǎn)

子點(diǎn)距離，坐姿腋窩

間寬。

人的活動(dòng)空間尺度

■人體立姿的活動(dòng)空間

圖1-11立姿活動(dòng)空間的人體尺度!X)NGUNIVERSITY

人的活動(dòng)空間尺度

■人體坐姿的活動(dòng)空間

圖1-12坐姿的活的空間

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人的活動(dòng)空間尺度

■人體跪姿的活動(dòng)空間

圖1-13單腿跪姿的活動(dòng)空間

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人的活動(dòng)空間尺度

■人體臥姿的活動(dòng)空間

(a)(b)

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手的姿勢(shì)的變化

■A型三指捏在一起的手。

■B型握住圓棒的手，且手的橫軸位于垂直面。這是一

種主要抓握形式。

■C型握住圓棒的手，且手的橫軸位于水平面。

■D型伸開的手。

人體尺寸數(shù)據(jù)在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

■坐姿眼高

肘懸1

padinn

stopec

worksurface

LessIntradiscinalpressure

build-up

Bettercirculation

fullyheight

fullyheight

Flexibleseatpanadjustable

adjustable

ultipiepositions

Footrest

Flpxihlpspatnan/Fullvhpinhtadiustahlpchairanddask

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■坐高

■坐姿肩峰高

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■坐姿兩肘間寬

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臀寬

■腿彎局度

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■臀部至足尖長(zhǎng)

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臀部至腳后跟長(zhǎng)度

■坐姿垂直伸手高度

。才、力工

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■立姿側(cè)向手握距離

■仰臥的活動(dòng)空間

■人體尺度主要決定人.

機(jī)系統(tǒng)的操縱是否方.

便和舒適宜人。因此

,各種工作面的高度

和設(shè)備高度如操縱臺(tái)

、儀表盤、操縱件的網(wǎng)

安裝高度以及用具的：

設(shè)置高度等，都要根I-

據(jù)人的身高確定。丁

Mil

1JU0I4U0；500IMGI?001KoJfij磯

(mnt)

(a)(b)

圖「10以身高為基準(zhǔn)的設(shè)備和用具尺寸推算圖

人體模板的應(yīng)用

圖1-17坐姿側(cè)視人體模板(cm)

圖1-18人體模板用于工作系統(tǒng)的沒(méi)計(jì)X

圖1-20人體嗅板月于新華駕駛室的設(shè)計(jì)

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例：自行車設(shè)計(jì)要涉及的人體尺寸

■自行車設(shè)計(jì)中的一些尺度的確定往往是以人體測(cè)量尺

寸為參照來(lái)進(jìn)行的。我們?cè)O(shè)計(jì)定位的使用人群是18歲

以上的成年人，車是兩輪的人力的、單人騎乘的自行

車。

□自行車的使用方法和過(guò)程。

自行車的形式

自行車設(shè)計(jì)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求

■對(duì)零部件的安全要求是：在正常的騎行、搬運(yùn)和維修

時(shí)，凡騎行者的手、腿等可觸及之處，都不應(yīng)有外露

的銳邊。經(jīng)組裝后，凡長(zhǎng)度大于8毫米的外露突出物

,應(yīng)有保護(hù)措施。

■每輛自行車應(yīng)裝有兩個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)，一個(gè)制動(dòng)前輪，一

個(gè)制動(dòng)后輪，制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)操作靈活。

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標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定

■自行車在做干態(tài)（晴好天氣）制動(dòng)時(shí)，應(yīng)滿足試驗(yàn)速

度為每小時(shí)25公里，使用的車閘兩個(gè)車閘或單用后閘

,制動(dòng)距離兩個(gè)車閘為7米，單用后閘為15米；

■在做濕態(tài)（雨雪天氣）制動(dòng)時(shí)，應(yīng)滿足試驗(yàn)速度為每

小時(shí)16公里，使用兩個(gè)車閘，制動(dòng)距離為9米，單用

后閘，制動(dòng)距離為19米。

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車閘（制動(dòng)系統(tǒng)

■自行車應(yīng)裝有制動(dòng)系統(tǒng)，或保證符合上述要求的裝置

o只有一個(gè)制動(dòng)閘時(shí)，應(yīng)裝在后輪上;有兩個(gè)獨(dú)立的制

動(dòng)閘時(shí)，則一個(gè)裝在前輪上，另一個(gè)裝在后輪上。

■手閘

□A、閘把位置

-前、后閘把安裝在車把兩側(cè)的具體位置可根據(jù)我國(guó)的使用習(xí)

慣：前閘把在右、后閘把在左。

□B、握閘尺寸

■從閘把外表面量到車把、或車把把套、或其他防護(hù)物外表面的

最大握閘尺寸d（見圖），在A和B二點(diǎn)之間不應(yīng)超過(guò)90mm,B和

C二點(diǎn)之間不應(yīng)超過(guò)100mmo

d

圖2握網(wǎng)尺寸

爸SHA"NDONGU4NIVERSgITY

車把

■把橫管的總寬度應(yīng)在350?700mm之間。處于最高位

置時(shí)的里套上端面和處于最低位置時(shí)的鞍座面之間的

垂直距離不應(yīng)超過(guò)400mmo

■把橫管末端應(yīng)裝有把套或把蓋，它們應(yīng)能承受70N的

拉脫力。

腳蹬腳踩面

腳蹬的腳踩面應(yīng)安裝可靠，相對(duì)于腳蹬部件應(yīng)無(wú)松動(dòng)。

自行車直放不騎人，一只腳蹬處于最低位置且腳踩面與

地面平行，如果只有一個(gè)腳踩面的話，該腳踩面要朝上

,自行車應(yīng)能向一側(cè)傾斜25。而腳蹬上的任何零部件不

觸及地面。

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足趾間隙

■不裝足尖套的自行車，其腳蹬到前輪胎或泥板之間的間隙（在輪胎或

泥板轉(zhuǎn)到任意角度時(shí)）至少應(yīng)為89mm。間隙的測(cè)量方法是從兩腳蹬

的中心線分別向前平行于自行車的縱軸線，量到輪胎或泥板旋轉(zhuǎn)弧線

的最近距離，取其小者。

■自行車的前叉設(shè)計(jì)得可裝前泥板的，其足趾間隙必須以裝上泥板后的

情況進(jìn)行測(cè)量。

鞍座與限制尺寸

■鞍座、鞍座架和其他鞍座附件的任何部分，從鞍座面

與鞍管軸線之交點(diǎn)算起，都不能超過(guò)鞍座面以上125

mm。

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霆直力

668N水平力

W25

a）垂直力b）水平力