人机工程学复习习题详解.doc

第一章 人机工程学概论(习题) 1、简述人机工程学的定义 国际人机工程学会（International Ergonomics Association，IEA）：研究人与系统中其他因素之间的相互作用，以及应用相关理论、原理、数据和方法来设计以达到优化人类和系统效能的学科。（2000.8） 人机工程学专家旨在设计和优化任务、工作、产品、环境和系统，使之满足人们的需要、能力和限度。一般定义：人机工程学是以人的生理、心理特性为依据，应用系统工程的观点，分析研究人与产品、人与环境以及产品与环境之间的相互作用，为设计操作简便省力、安全、舒适，人机环境的配合达到最佳状态的工程系统提供理论和方法的学科。人机工程学：按照人的特性设计和改善人机环境系统的科学。2、举出我们日常生活中与人机工程学相关的例子人机信息界面设计、工作台椅设计、各种工具的设计3、说出人机工程学科常见的名称美国：Human Engineering; Human Factors Engineering人类工程学或人类因素工程学欧洲：Ergonomics 人类工程学或工效学。已被国际标准化组织正式采纳，本义：劳动的规律。工程心理学（前苏联）；人间工学（日本）我国： 人机工程学、人类工程学、工程心理学、宜人学、人的因素等。4、简要地说明现代人机工程学研究的内容和方法？研究内容：1）人体特性的研究：主要研究在工业设计中与人体有关的问题。2）工作场所和信息传递装置的设计：主要研究如何设计合适的环境及信息传递装置，使人可以舒适高效的工作。3）环境控制与安全保护：主要研究从长远利益出发，如何设计环境及进行安全保护以保证人在长期工作下健康不受影响，事故危险性最小。4）人机系统的总体设计：人机系统工作效能的高低主要取决于它的总体设计，即在整体上使“机”与人体相适应，解决好人与机器之间的分工和机器之间信息交流的问题可，使二者取长补短，各尽所长。5） 人机工程学发展动向的研究研究方法：1. 观察法 可借助摄影或录象2. 实测法 借助仪器进行实际测量3. 实验法 在实验室或作业现场进行多次反复观测。4. 模拟和模型试验法5. 计算机数值仿真法6. 分析法 （HoneyWell亨利威尔）7. 调查研究法：各种调查研究的方法（抽样/询问/问卷）注重测试方法的可靠性和有效性 可靠性（一致性）：重复实验时，结果应一致. 有效性：测试结果能真实反映所评价的内容.5、讲述人机工程学发展的4个阶段 早期历史20世纪前期:经验人机工程学萌芽阶段（人适应机器）学科名称：应用实验心理学 1945_1960: 科学人机工程学形成阶段（机器适应人）学科名称：工程心理学 现代人机工程学快速发展、科学系统研究阶段 1960_现在：现代人机工程学快速发展、科学系统研究阶段6、人机工程学与工业设计的关系？ 1 为工业设计中考虑“人的因素”提供人体尺度参数2 为工业设计中考虑“物”的功能合理性提供科学依据3 为工业设计中考虑“环境因素”提供设计准则4 为进行人机环境系统设计提供理论依据5 为坚持以“人”为核心的设计思路提供工作程序。7、随机列举数种产品，初步分析其中存在的人机问题并提出解决方案第二章 人体测量与数据应用(习题)1、什么是人体测量学？人体测量中的主要统计函数？它是通过测量人体各部位尺寸来确定个体之间和群体之间在人体尺寸上的差别，用以研究人的形态特征，从而为各种工业设计和工程设计提供人体测量数据。1. 均值 2.方差 3.标准差 4.抽样误差 抽样误差=标准误差=全部样本均值的标准差 5.百分位数PK百分位数将群体或样本的全部测量值分成两部分,有K%的测量值等于和小于它,有(100-K%)的测量值小于它 (1)求某百分位数人体尺寸 若人身高均值 X=170，SD=10，K%=30 P30=X= X(SDK)即有30%的人身高小于等于164.76cm。(2)求数据所属百分率P 同上例:求有多少百分数的人身高小于等于164.76cm Z=(XiX)/SD 查正态分布表，p= 0.1985 即有30%左右的人身高小于等于164. 762、常用的人体测量仪器有哪些？1. 在普通测量法中常用的人体测量仪器有：2. 人体测高仪3. 人体测量用直脚规4. 人体测量用弯脚规 此外，还有人体测量用三脚平行规，坐高椅，量足仪，软卷尺以及医用磅秤等。3、人体测量立姿要求？（1）直立姿势（简称立姿）：被测者挺胸直立，头部以眼耳平面定位，眼睛平视前方，肩部放松，上肢自然下垂，手伸直，手掌朝向体侧，手指轻贴大腿侧面，膝部自然伸直，左、右足后跟并拢，前端分开，使两足大致成45夹角，体重均匀分布于两足。为确保直立姿势正确，被测者应使足后跟、臀部和后背部与同一铅垂面相接触 （2）坐姿： 被测者挺胸坐在被调节到腓骨头高度的平面上，头部以眼耳平面定位，眼睛平视前方，左、右大腿大致平行，膝弯屈大致成直角，足平放在地面上，手轻放在大腿上。为确保坐姿正确，被测者的臀部、后背部应同时靠在同一铅垂面上。4、人体尺寸数据的特征有哪些？5、人体尺寸分布状况的描述方法？6、学会查人体尺寸表。成年男子坐姿两肘间宽大于473mm的人所占百分位数是多少？7、求华南地区男子（ 胸围的P98百分位数8、人体测量数据应用的原则？v 使用最新数据和标准化原则 v 极限设计原则 v 可调性设计原则v 动态设计原则v 平均尺寸设计原则9、产品人体尺寸设计的方法与步骤？ 1、识别所有与产品设计相关的人体尺寸； 2、确定预期的用户人群（成人、儿童、老人等）； 3、选择一个合适的预期用户的满足度; 1)确定所设计产品的类型; 2)选择人体尺寸的百分位(满足度). 4、获取正确的人体测量数据表并查找出需要的基本数据 5、产品功能尺寸的确定 1) 确定功能修正量（客观量） （1）着装修正量 （2）姿势修正量 （3）操作功能修正量 （4）年代、年龄修正量 2) 确定心理修正量（主观量）10、人体尺寸修正量的意义及构成。最小功能尺寸人体尺寸的百分位数功能修正量最佳功能尺寸人体尺寸的百分位数功能修正量心理修正量11、举例说明实际中需要心理修正量的设计实例。12、公共汽车顶棚的扶手横杆高度应属于哪一型产品尺寸设计？13、请确定火车卧铺铺长的最小功能尺寸和最佳功能尺寸？第三章 人的感知与运动特征(习题) 1、什么叫视野及视野的分类？视野：指人的头部和眼球固定不动的情况下，眼睛观看正前方物体时所能看得见的空间范围，常以角度来表示。分水平视野（单视野/双视野）和垂直视野2、什么叫视觉的暗适应与明适应？ 人眼随视觉环境中光亮度的变化而感受性发生变化的过程，3、造成眩光的主要因素有哪些？ 物体表面产生的刺眼和耀眼的强烈光线4、视觉的特征有哪些？1.疲劳程度：水平优于垂直。2.视线变化习惯：左右，上下，顺时针。3. 准确性：水平尺寸和比例的估计更准确。4.观察情况的优先性：左上右上左下右下。视区 内的仪表布置必须考虑这一点。5.设计依据：以双眼视野为设计依据。6 .接受程度：直线轮廓优于曲线轮廓。7.颜色的易辨认顺序：红、绿、黄、白； 颜色相配时的易辨认顺序：黄底黑字、黑底白字、蓝底 白字、白底黑字。5、听觉的特征？ 1 .频率响应（感受性）v 人耳能听闻的频率比为fmin/fmax=1：1000；v 频率感受的上限随着年龄的增长而逐年连续下降v 听觉的频率响应特性对听觉传示装置的设计是很重要的。2. 动态范围（声音的强度） 听觉声强的动态范围=正好可忍受的声强 / 正好能听见的声强。 （1）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Imin。 （2）痛阈：对于感受给定各频率的正弦式纯音，开始产生疼痛感的极限声强Imax。 （1）与（2）都与频率有关系，是在某一频率下的听阈值或痛阈值。 （3）听觉范围：由听阈和痛阈两曲线所包围的听觉区3.方向敏感度（双耳效应） （1）时差：t=声源到两耳的时间差。人耳可觉察到的声 信号入射的最小偏角为3。 （2）人耳对不同频率、不同方向的声音的感受能力不同。由于头部的掩蔽效应，造成声音频谱的改变。4.掩蔽效应 掩蔽：一个声音被另一个声音所掩盖的现象。 掩蔽效应：一个声音的听阈因另一个声音的掩蔽作用而提高的效应。6、什么叫听觉的掩蔽效应？v 掩蔽：一个声音被另一个声音所掩盖的现象。v 掩蔽效应：一个声音的听阈因另一个声音的掩蔽作用而提高的效应。7、触觉的特征？触觉也称压觉或触压觉，是皮肤表面承受物体压力或触及物体时，所产生的一种感觉。 (1)触觉的敏感性 (2)触觉的定位能力(3)两点阈限8、如何提高人的信息处理能力？9、什么是操纵力？手与脚的操纵力有哪些特点？10、什么是反应时间？如何缩短反应时间？v 反应时间（ RT）:又称为反应潜伏期，它是指刺激和反应的时间间隔。它由反应知觉时间（tz）和动作时间（td）组成。 即 RT=tz+td影响反应时间的主要因素如下： 1.不同的感觉器官反应时间不同，以触觉与听觉最优，视觉次之， 2.反应时间与刺激信号的强度有关， 3.刺激的环境影响反应时间。信号与背景的亮度、颜色、信噪比及频率的对比程度越强越好。此外，刺激信号的数目、显示器及操纵器的设计也影响反应时间 4.人的主体因素也影响反应时间，如习俗、个体差异、疲劳等个人生理、心理状况。11、肢.体的运动输出特性主要有那些方面？反应时间、运动速度、准确性12、影响运动准确性的因素有那些？运动时间、运动类型、运动方向、操作方式13、操作运动准确性要求主要包括哪几个方面？ 运动速度与准确性、盲目定位的准确性、运动方向与准确性、操作方式与准确性第四章 人的心理与行为特征(习题)1、什么是感觉、知觉？感觉定义：感觉是人脑对直接作用于感觉器官的事物个别属性的反映，感觉是人们了解外部世界的渠道，也是一切复杂心理活动的基础和前提。知觉的定义：知觉是在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。2、感觉与知觉的关系？v 从知觉的过程得知，客观事物是首先被感觉，然后才能进一步被知觉，所以知觉是在感觉的基础上产生的，感觉的事物个别属性越丰富、越精确，对事物的知觉也就越完整、越正确。感觉和知觉都是客观事物直接作用于感觉器官而在大脑中产生对所作用的反映。在生活和生产活动中，人都是以知觉的形式直接反映事物，而感觉只作为知觉的组成部分而存在于知觉之中，很少有孤立的感觉存在，在心理学中称为“感知觉”。v 感觉反映的是客观事物的个别属性，而知觉反映的是客观事物的整体。感觉的性质较多取决于刺激物的性质，而知觉过程带有意志成分，人的知识、经验、需要、动机、兴趣等因素直接影响知觉的过程。3、感觉的基本特征有哪些？ 1.适宜刺激2 .感觉阈限3.适应4.相互作用5.对比6.余觉4、什么是感觉阈限？有哪几种？刺激必须达到一定强度方能对感觉器官发生作用 1）感觉阈下限：引起感觉的最小刺激量 2）感觉阈上限：能产生正常感觉的最大刺激量 3）差别感觉阈限：刚刚能引起差别感觉的刺激最小差别量。5、知觉有哪几种？主要特征？1.整体性：在知觉时，把由许多部分或多种属性组成的对象看作具有一定结构的统一整体的特性。 影响知觉整体性的因素： 接近/相似/封闭/连续/美的形态2.选择性：在知觉时，把某些对象从背景中优先的区分出来，并予以清晰反映的特性，3.理解性：在知觉时，用以往所获得的知识经验来理解当前的知觉对象的特征（语言的指导性），4.恒常性：知觉的条件在一定范围内发生变化，而知觉的印象却保持相对不变的特性。（大小/形状）5.错觉：对外界事物不正确的知觉，6、视错觉的种类及其在在设计中的作用？7、注意、记忆、创造性思维的特征？ 注意的特点 无意注意不需作意志努力的注意 有意注意有预定目的的注意. 记忆的种类 有意记忆和无意记忆 机械记忆和意义记忆 瞬时记忆、短时记忆、长时记忆 形象记忆、听觉记忆、动作记忆思维的基本特征 思维的间接性 思维的概括性 思维的与语言的不可分性8、人对产品的知觉、记忆、注意的特征？第五章 人机的信息界面设计(习题) 1、什么是人机的信息界面，信息界面模型？人机信息界面包括环境信息、机器信息的显示与控制装置。 2、在人机系统中，信息显示的方式及特征？见书P913、 简述显示器的设计原则。 正确显示信息、观察认读准确、迅速、不易疲劳 。4、 简述数字式显示和指针式模拟显示各有什么优点。 数字式：精度高 认读速度快 无差补误差 过载能力强 易与计算机联用 指针式：可靠性高 稳定性好 易于显示信号的变化趋向 易于判断信号值与额定值之差 5、简述听觉传示装置的分类以及其实用用范围。 常见的为音响报警装置。6、音响和报警装置的设计原则是什么？ 1）在有背景噪声的场合，音响传示装置的频率选择在噪声掩蔽效应最小的范围内。 2）使用断续的或音调有高低变化的声音信号，更能引起人的注意。最好组成视、听双重报警信号。 3）音响信号传播距离远和穿越障碍物时，应加大声波强度，使用较低的频率。 4）注意音响装置的多少，避免各信号间的相互干扰。7、 在设计语言传示装置时，应注意哪些问题？ 1）显示内容较多时，采用一个言语传示装置即可。 2）更适于指导检修和故障处理工作，引导操作者操作。 3）适用于追踪操作中。 4）在非职业性的领域中，言语传示装置更符合人们习惯。8、 从人机工程学的角度论述设计荧光屏和信号灯的一般原则。信号灯：1、信号灯的视距和亮度设计 A、亮度:两倍于背景的亮度。 B、视距:能见距离（空气透明度、对象的大小、亮度、颜色、背景） 气象能见距离、夜间发光物体的能见距离 2、信号灯形状、标记设计 信号灯应用不同的颜色、形状、标记进行编码区分，形状、标记应与其表示的意义有逻辑联系。 3、信号灯的颜色设计 建议采用的10种以内编码颜色，按其不同颜色之间相互不易混淆的程度，依次排列为：黄、绿、橙、浅蓝、红、浅黄、绿、紫红、蓝、黄粉。单个信号灯，蓝绿色最清晰。 4、闪光信号 作用 闪光的强度 闪光的频率：一般信号（0.671.67Hz），紧急信号（1020Hz） 5、信号灯的布置 重要信号灯必须布置在最佳视区视野中心3范围内;一般信号灯在20范围内;次要的布置在离视野中心60到80范围外，但仍须不必转头即能看到的范围内。 6、重要信号灯设计 显示特别重要的信号或危险信号时，课考虑同时采用听、触觉等多重显示的方式，以引起特别的注意。显示屏：1）显示屏的显示特征 在显示屏上显示视觉信息，既能显示图形、符号、信号，又能显示文字；既能追踪显示，又能显示多媒体、流媒体的图文动态画面。（2）目标的亮度、呈现时间 亮度：目标亮度愈高，愈易觉察，但是当目标亮度超过 100cdm2时，视敏度不再继续有较大的改善，所以目标 亮度不超过100cdm2。 呈现时间：T=o.5s大体上已可满足视觉辨别的基本要求； T=23s，是最有利的数值。（3） 目标的运动速度 运动着的目标比静止目标易于察觉，但难于看清。 视敏度与目标运动状态的关系，v800/s（4） 目标的形状、大小和颜色 形状：目标形状辨认效率优劣次序：三角形、圆形、梯形、方形、长方形、椭圆形、十字形。当干扰光点强度较大时，方形目标优于圆形目标。颜色： 在单色显示屏上，白色、绿色、黄色、琥珀色对深灰色或黑色形成的颜色对比最适合于图形和字符的识别。通常：白色、绿色等明快的颜色用作目标色，而深灰色或黑色作为背景色。大小：与视距有关，字高宽比例：2:1或1:1。（5） 目标与背景的关系 最小值：3:1; 一般情况：6:1或15:1;较高值：30:1。过高的对比度不利于眼睛精确聚焦。背景最优亮度：68cd/m（6） 屏面 屏面大小与视距和要显示的目标大小有关。屏面大小以在水平与垂直方向上对人眼形成不小于30的视角为宜。此外，屏幕下显示的分辨率和颜色对显示信息也有较大影响。屏幕的分辨率愈高，显示的信息清晰度愈好。9、 为什么“开窗形”仪表比较好而“垂直直线形”最差？ 因为开窗形的视线更集中。10、仪表显示器指针的设计原则？ 指针的形状和长度形状应以头部尖、尾部平、中间等宽或狭长三角形为好。指针与刻度线的间隔宜取0.10.2cm。指针的针尖应与最小刻度线等宽，指针应尽量贴近表面，以减少认读时的误差。 指针的零位仪表指针的零位一般在时钟的12时或九时的位置上11、仪表刻度盘尺寸设计原则？刻度盘的尺寸与刻度标记的数量和观察距离有关，一般表盘尺寸随刻度数量和观察距离的增加而增大。12、视觉传达设计中文字的合理尺寸涉及的因素有哪些？13、图形符号设计应遵循的原则？ a)图形符号要反映出客体的特征； 图形符号的辨认速度和准确性，与图形符号的特征数量有关，并不是符号愈简单愈易辨认。 (b)图形标志应明显突出于背景之中，使图形标志与背景形成较大的反差。 （c）图形边界应明确、稳定。 （d）应尽量采用封闭轮廓的图形，以加强其视觉效果。 （e）应和其他显示部分结合成为统一的整体。 （f）标志是一种形象语言，为便于识别，其颜色有特定意义。14、常用的操纵器有哪些？手控操纵器、脚控操纵器15、操纵装置的人机工程学因素包括哪些方面？要考虑操作者的体形、生理、心理、体力和能力16、防止误操作设计有哪些方法？17、为何要对控制器进行编码，控制器的编码有哪几种形式？ 为了提高效率、减少误操作。 1）形式编码 2）位置编码 3）尺寸编码 4）颜色编码 5）符号编码18、 操纵与显示的相合性设计应遵循哪些原则？ 1、操纵器右移或右旋时，水平式代表的指针应右移，垂直式代表的指针应朝上移动 2、操纵器朝上或朝前移动时，显示器指针必须朝上或朝右移动 3、操纵器右移或顺时针转动时，表示被控量增加，显示器应显示出增加 4、如果采用指针固定式显示器，则操纵器有意识表盘左移，而显示刻度应从左向右表示数字增加，以保证操纵器右移时读数增加的相应关系。 5、操纵器朝上、朝前和向右移动时，显示器应显示读数增加，或开关进入“开”的位置，反之亦然。 6、最重要的一个原则是，应使操纵器编码尽可能与显示器编码一致。；第六章 工作台椅与工具设计(习题) 1、控制台的常用形式和设计要点？形式：1. 桌式控制台2. 直柜式控制台3. 组合式控制台4. 弯折式控制台要点：1. 控制台作业面2. 显示器面板形式3. 控制台上方干涉点高度2、工作座椅设计的主要依据？坐姿生理学 1. 脊柱结构2. 腰曲弧线3. 腰椎后突和前突坐姿生物力学 1. 肌肉的活动度 2. 体压分布3. 股骨受力分析4. 椎间盘受力分析 坐姿人体测量尺寸，如坐高、坐深等。3、工作座椅设计要点、结构形式和主要参数？ 设计要点： （1）使操作者在工作中保持身体舒适、稳定并能进行准确的控制和操作。（2）座高（360480mm)和腰靠高(165 210mm)必须是可调节的。（3）椅坐面和腰靠结构应使其感到安全、舒适。（4）腰靠结构应具有一定的弹性和足够的刚性，腰靠倾角不得超过115度。（5）工作坐椅一般不设扶手，需设扶手的必须保证操作人员作业活动的安全。（6）其结构材料应耐用、阻燃、无毒。坐垫、腰靠、扶手的覆盖层应使用柔软、防滑、透气性好、吸汗的不导电材料制造。4、简述手工工具设计与使用不适引起的有关疾患？ 腱鞘炎：手腕尺偏、掌曲和腕外转，使腕部肌腱弯曲导致腱鞘处发炎； 腕道综合症（腕隧道症侯群）：由于腕道内正中神经损伤所引起的不