人机工程学-操纵装置设计.ppt

第4章 操纵装置设计,4.1 人的手足尺寸与人体关节活动 4.2 人体的施力与运动输出特性 4.3 操纵器的类型与选用 4.4 常用操纵器的设计 4.5 操纵与显示相合性,4.1 手足尺寸与人体关节活动,4.1.1 人体手足尺寸 （一）人体手足尺寸,4.1 手足尺寸与人体关节活动,4.1.1 人体手足尺寸 （一）人体手足尺寸,人体手部尺寸,人体足部尺寸,4.1 手足尺寸与人体关节活动,4.1.1 人体手足尺寸 （二）手部控制部位的尺寸,4.1 手足尺寸与人体关节活动,4.1.1 人体手足尺寸 （ 二）手部控制部位的尺寸,4.1 手足尺寸与人体关节活动,4.1.1 人体手足尺寸 （二）手部控制部位的尺寸的计算,4.1 手足尺寸与人体关节活动,4.1.2 人体关节的活动 （一）手部关节活动范围 1. 腕关节的活动 向手心或手背方向的转动：掌侧曲、背侧曲 向拇指或小手指方向的转动：桡侧偏、尺侧偏,4.1 手足尺寸与人体关节活动,4.1.2 人体关节的活动 （一）手部关节活动范围 1. 腕关节的活动,4.1 手足尺寸与人体关节活动,4.1.2 人体关节的活动 （一）手部关节活动范围 2. 指关节的活动 手指握拳或伸开的伸曲活动 指间张开或并拢的张合活动,4.1 手足尺寸与人体关节活动,（二）人体的其他关节活动,4.2 人体的施力与运动输出特性,4.2.1 人体的肌力及其影响因素 （一）人体主要部位的肌肉力量,一般女性的肌力比男性低20%-30%。 右利者右手肌力比左手约高10%； 左利者左手肌力比右手约高6%-7%。,4.2 人体的施力与运动输出特性,4.2.1 人体的肌力及其影响因素 （一）人体主要部位的肌肉力量,一般女性的肌力比男性低20%-30%。 右利者右手肌力比左手约高10%； 左利者左手肌力比右手约高6%-7%。,操纵力：人们使用器械、操纵机器所使用的力。 主要指机体的臂力、握力、指力、腿力或脚力，有时也用到腰力、背力等,4.2 人体的施力与运动输出特性,4.2.1 人体的肌力及其影响因素 （二）坐姿的手臂操纵力,4.2 人体的施力与运动输出特性,4.2.1 人体的肌力及其影响因素 （二）坐姿的手臂操作力,4.2 人体的施力与运动输出特性,4.2.1 人体的肌力及其影响因素 （二）坐姿的手臂操作力 1、在前后和左右方向上，都是向着身体方向的操纵力大于背离身体的方向的操纵力。 2、在上下方向上，向下的操纵力一般大于向上的操纵力。 3、利势手操纵力大于非利势手操纵力。,4.2 人体的施力与运动输出特性,4.2.1 人体的肌力及其影响因素 （三）立姿的手臂操作力,4.2 人体的施力与运动输出特性,4.2.1 人体的肌力及其影响因素 （三）立姿的手臂操作力 前臂上臂间夹角约为70时，具有最大的操纵力。,4.2 人体的施力与运动输出特性,4.2.1 人体的肌力及其影响因素 （四）坐姿的脚蹬力,4.2 人体的施力与运动输出特性,4.2.1 人体的肌力及其影响因素 （四）坐姿的脚蹬力 与铅垂线约成70方向是最适宜的脚蹬方向。此时的膝部略有上抬，大小腿在膝部的夹角在140-150之间。 从俯视的方向来看，腿的脚蹬方向偏离正前方15以上，操纵力就明显减小，灵敏度也降低。,4.2 人体的施力与运动输出特性,4.2.2 肢体的运动输出特性 （一）运动速度与速率,手向各方向运动时间差异,4.2 人体的施力与运动输出特性,4.2.2 肢体的运动输出特性 （一）运动速度与速率 右上-左下较快 左上右下较慢,4.2 人体的施力与运动输出特性,4.2.2 肢体的运动输出特性 （一）运动速度与速率,各部位的最高运动速率（上限）,4.2 人体的施力与运动输出特性,4.2.2 肢体的运动输出特性 （二）运动准确性及其影响因素,4.2 人体的施力与运动输出特性,4.2.2 肢体的运动输出特性 （二）运动准确性及其影响因素,4.3 操纵器的类型与选用,4.3.1操纵器的类型,4.3 操纵器的类型与选用,4.3.1操纵器的类型 1、按操控方式分：手动、脚动、声控 2、按操控运动轨迹： 旋转式：旋钮、摇柄、十字把手等。 移动式：操纵杆、手柄、推扳开关等 按压式：按钮、按键等 3、按操控功能分：开关式、转换式、调节式等,4.3 操纵器的类型与选用,4.3.2操纵器的选用,4.3 操纵器的类型与选用,4.3.3操纵器的编码 1、形状编码 2、位置编码 3、尺寸编码 4、颜色编码 5、符号编码,4.4 常用操纵器的设计,4.4.1手控操纵器的设计 （一）触觉功能与触觉特性 1、不太敏感。 2、适应迅速。 3、有立体感。,4.4 常用操纵器的设计,4.4.1手控操纵器的设计 （二）操纵手把的设计 讨论：在这些手柄中，哪种最好，简述理由。,4.4 常用操纵器的设计,4.4.1手控操纵器的设计 （二）操纵手把的设计,4.4 常用操纵器的设计,4.4.1手控操纵器的设计 （二）操纵手把的设计 讨论小结：a、b两种好。 理由：手掌上肌肉最厚的是大小鱼际肌、其次是指骨间肌和指球肌，是天然避震器。 掌心肌肉最薄，神经、血管集中，要避免此处受压。,4.4 常用操纵器的设计,4.4.1手控操纵器的设计 （二）操纵手把的设计 1、设计合理的操纵手把，主要考虑以下几个方面： 手把形状应与手的生理特点适应 手把形状应便于触觉对它进行识别。,4.4 常用操纵器的设计,4.4.1手控操纵器的设计 （二）操纵手把的设计 手把应符合人手尺寸的需要。,4.4 常用操纵器的设计,4.4.1手控操纵器的设计 2、适宜的操纵力范围 参阅书本P111 表5-18及5-19,4.4 常用操纵器的设计,4.4.1手控操纵器的设计 3、操纵器的适宜尺寸 参阅书本P111-112 表5-20,4.4 常用操纵器的设计,4.4.1 手控操纵器的设计 （二）按压式操纵器 按钮:常见的按压式操纵器是按钮。 单工位：按下为接通，按压解除为断开 双工位：按下后为接通，按压解除继续维持该状 态，需要再按压一次才转换为另一种状态。 按键：多个连续排列在一起使用的按钮称为按键。,4.4 常用操纵器的设计,4.4.1 手控操纵器的设计 （二）按压式操纵器 1、按钮、按键的人机学要素 基本尺寸、操纵力、工作行程,4.4 常用操纵器的设计,4.4.1 手控操纵器的设计 按钮的颜色：启动、通电绿色、白色等 停止、断电 红色 信号灯的使用：完成两种状态的转换,4.4 常用操纵器的设计,4.4.1 手控操纵器的设计 按钮的高度：手机和键盘的不同,4.4 常用操纵器的设计,4.4.1 手控操纵器的设计 按钮的位置：,4.4 常用操纵器的设计,4.4.1 手控操纵器的设计 2、计算机键盘 讨论：1、你发现了什么与健康使用有关的人机学问题？有什么改进建议？ 2、你见过“人机工程设计”的键盘产品吗？你有什么评价？,4.4 常用操纵器的设计,4.4.1 手控操纵器的设计 2、计算机键盘 字符和按键的排布 左右手负担的比例57：43； A、S、I、O 等使用频度较高的字母用小指或无名指； E、U、I、O 等敲击时需要移动手，费时和不便。,4.4 常用操纵器的设计,4.4.1 手控操纵器的设计 2、计算机键盘 字符和按键的排布,4.4 常用操纵器的设计,4.4.1 手控操纵器的设计 2、计算机键盘 操作尺侧偏和手腕伤害,4.4 常用操纵器的设计,4.4.1 手控操纵器的