《人的机能特性》PPT课件.ppt

第3章 人体感知与运动特征,主要内容,1.人的神经系统,3.人的感觉和知觉,4.人的视觉及其特性,5.听觉和其他感觉,2.人的信息传递,6.心理现象,神经系统的组成,返回,3.1 人神经系统,a、神经系统是机体的主导系统：全身各器官、系统均在神经系统的统一控制和调节下，互相影响、互相协调，保证机体的整体统一及其与外界环境的相对平衡。在此过程中，首先是借助于感受器官接受体内外环境的各种信息，通过脑和脊髓各级中枢神经的整合，最后经周围神经控制和调节各个系统的活动，从而使机体得以反应多变的外环境，同时也调节着机体内环境的平衡。,神经系统的功能,b、神经系统是心理现象的物质基础：从心理学角度看，人的一切心理和意识活动也是通过神经系统的活动来实现的。,躯体感觉区,躯体运动区,图3-16 躯体感觉区和运动区,1950 加拿大 潘菲尔德,图3 人的信息处理系统,返回,3.2 人的信息传递,一、人的信息加工模型,二、人的信息贮存记忆 人们感知过、思考过、体验过、操作过的事物，都可以保留在头脑中，并且在需要的时候，又可以将它们重现出来，这一过程即为记忆。 记忆对于人类活动具有十分重要的意义。它是人们获取知识、积累经验、进行高级认识活动和发展个性心理特征的必要条件。 1、瞬时记忆 2、短时记忆 3、长时记忆 4、遗忘,信息保持时间短 记忆容量小 对终端的高度敏感,1操作运动的类型 根据完成操作的情况，操作运动可分为定位运动、重复运动、连续运动、逐次运动静态调整运动等五种。 1）定位运动 一个特定位置运动到另一个特定位置的运动是操纵控制的一种基本运动。 2)重复运动。重复运动是在作业过程中连续不断地重复相同的动作，如用手旋手轮、赔击物体等动作。 3)连续运动。连续运动亦称追踪运动，是操作者对操纵控制对象连续地进行控制、调节的运动，如焊工按事先画好的图形用焊枪进行切割的运动。 4)逐次运动。逐次运动是若干个基本动作按一定顺序相对独立地进行的运动。 5)静态调整运动。静态调整运动是在一定时间内，没有运动表现，而是把身体的有关部位保持在持定位置上的状态。,三、人的信息输出,2、操作运动的速度 1）反应时间和运动时间 反应时间。是指从刺激呈现到人作出反应之间的时间间隔，即为从感官接受信息到发生反应的各信息加工阶段所耗费的时间的总和。 运动时间。是指运动开始至运动结束所耗费的时间，即完成反应动作的时间。运动时间随运动的炬离与方式而改变。 2）定位运动的速度 定位运动的速度可用完成运动的时间表示。实验表明，定位运动时间随目标距离的增加而增加随目标宽度的增加而缩短。 3）重复运动的速度 （旋转半径为3cm为最优）,表3-9 不同感觉器官的反应时间,返回,1,其他功能,2,3,4,5,6,人体躯干和肢体在水平面的运动比在垂直面的运动速度快。,垂直方向的操纵动作，从上往下的运动速度比从下往上的运动速度快。,水平方向的操纵动作，前后运动速度比左右运动速度快，旋转运动比直线运动更灵活。,顺时针方向的操作动作比逆时针方向的操作动作，速度更快，更加习惯。,一般人的手操纵动作，右手比左手快，而右手的动作，向右运动比向左运动快。,向身体方向的运动比离开身体方向的运动，速度更快，但后者的准确性高。,返回,3 运动准确性,1,2,3,4,运动时间、运动类型、运动方向、操作方式,速度越慢，准确性越高 见图3-26,正前方盲目定位准确性最高；右方优于左方；同一方位，下中方优于上方。,水平方向，左右运动； 垂直方向，上下运动；,见图3-29,运动速度与准确性,见图3-27,盲目定位 的准确性,见图3-28,运动方向 与准确性,操作方式与准确性,图3-26 速度准确性特性曲线,返回,图3-27 不同方位盲目定位运动准确性,返回,图3-28 手臂运动方向对连续控制运动准确性影响,返回,图3-29 不同控制操作方式对准确性影响,返回,感觉：人脑对直接作用于感觉器官的事物的个别属性的反应。 感觉包括视觉、听觉、本体感觉、化学感觉（嗅觉和味觉）及皮肤感觉等。视觉、听觉、嗅觉、肤觉能将外部环境的信息传递给操作者，而本体感觉能告知操作者躯体正在进行的动作及其相对于环境和机器的位置，它们直接影响操作者的决策。,3.3 人的感觉和知觉,表31 刺激及感觉反应,1、感受性和感觉阈限 1）绝对感觉阈限 绝对感觉阈限下限：刚刚能引起感觉的最小刺激量。 绝对感觉阈限上限：刚刚使感觉消失的最大刺激量。,2）差别感觉阈限 两种同类型不同强度刺激必须达到一定的强度差别，才能为人的感觉所区别。 差别感受阈刚刚能引起差别感觉的刺激之间的最小差别值。 韦伯定律：差别感觉阈限I与最初刺激强度R之比为一常数K ，K=I/I 但各种感觉的韦伯比例K值是不同的。 人的感觉器官的感受能力是可以通过职业训练提高的。炼钢火焰色，机修声音。 不同职业对人的感觉器官的灵敏性要求不同：美术色盲，音乐听觉，自动监控视觉和听觉等。,2.感觉的适应 在同一刺激物的持续作用下，人的感受性发生变化的过程，称为感觉的适应。 视觉：明适应1-2min，暗适应45min 听觉：15min 味觉：30s 轻触觉：2s,3.感觉的相互作用 定义：在一定条件下，各种感觉器官对其适宜刺激的感受能力都将受到其他刺激的干扰影响而降低，由此使感受性发生变化的现象称为感觉的相互作用。 听觉信息对视觉信息干扰大 视觉信息对听觉信息干扰小,4.感觉的对比性 定义：同一感觉器官接受两种完全不同，但属于同一类的刺激物的作用，而使感受性发生变化的现象。 同时对比：几种刺激同时作用于同一感受器官时产生的对比。 继时对比：几种刺激先后作用于同一感受器官时，将产生继时对比。,5.感觉的余觉特性 刺激取消后，感觉可以存在一极短时间，这种现象叫余觉。,二、知觉的基本特征 人的知觉一般分为空间知觉，时间知觉，运动知觉与社会知觉等，它们有如下共同特征： 知觉的整体性 （见图3）把知觉对象的各种属性、各个部分知觉成为一个统一的有机整体，称为知觉的整体性。 知觉的理解性 （见图4）根据已有的知识经验去理解当前的感知对象，称为知觉的理解性。 知觉的恒常性 当知觉的条件在一定范围内改变了的时候，知觉的映象仍然保持相对不变，这种特性称为知觉的值常性。 知觉的选择性 （见图5）人们总是按照某种需要或目的主动地有意识地选择其中少数事物作为知觉的对象，对它产生突出清晰的知觉映象，而对同时作用于感官的周围其他事物则呈现隐退模糊的知觉映象从而成为烘托知觉对象的背景，这种持性称为知觉的选择性。,图 3 知觉的整体性,图 4 知觉的理解性,图 5 人头托盘双关图,一、视觉系统 眼球的基本结构 眼球的水平解剖图 二、视觉的基本参数 波长和强度效应 视角 视力 视野 视距 色觉 三、视觉特性,3.4 人的视觉及其特性,一、 视觉系统,视觉系统由眼睛、视神经和视觉中枢的共同活动组成。 眼睛是视觉的感受器官，人眼是直径为2125mm的球体，其基本构造与照相机类似，。 视网膜最外层细胞包括视杆细胞和视锥细胞，它们是接受信息的主要细胞。,图3-4 人的视觉系统,返回,图 6 人眼球的基本结构,图32眼球的水平解剖图,返回,表B1,视网膜的视杆细胞和视锥细胞的不同性质,返回,二、 视觉的基本参数,1.视角与视力 视角：由瞳孔中心到观察对象两端所张开的角度。（如图） =2arctg(D/2L) 视角； D被看物体上两端点的直线距离； L眼睛到被看物体的距离。,在工业设计中，视角是确定设计可视对象尺寸大小的依据。,图3-5 眼睛结构示意图,返回,临界视角：眼睛能分辨被看物体最近两点的视角。 （按标准规定，人站在离视力检查表5m远处观看表中第十行“E”字，若能分辨清楚，视力为1.0即视力正常，此时的临界视角=1。） 视力：眼睛分辨物体细微结构能力的一个生理尺度，以临界视角的倒数来表示。 视力=1/能够分辨的最小物体的视角,2. 视野与视距,视野：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。(静视野、注视视野、动视野 ) 水平视野 3.0特优视区；（物象落在黄斑上） 10以内最优视区； 20瞬息视区；（能在很短的时间内看清物体） 35有效视区；（需集中注意力看） 其余：良好视区。,垂直视野:（如图3-6） 水平视线上下1.5 为特优视区； 水平视线以下10为最优视区； 水平视线以上25，以下35内为有效视区； 其余：良好视区。 视距：指人在操作系统中正常的观察距离， 几种工作视距推荐值参阅表3-2。,舒适视线： 直立：水平视线以下15度； 放松立：水平视线以下30度； 放松坐：水平视线以下40度。,一般应根据观察目标的大小和形状以及工作要求确定视距，普通操作的视距范围在3876cm之间，在56cm处最为适宜。,在垂直面内，标准视线为水平视线，最大固定视野为115，标准视线上方50，下方70，扩大的视野为150，站立时的自然视线低于水平线10，坐着时自然视线代于水平视线15；人在很低松驰的状态中，站着和坐着时的自然视线偏离标准视线分别是30和38。因此，人在轻松的时刻观看展览时，展示物的位置在低于标准视线30的区域里。,图3-6 人的垂直视野,返回,图3-6 人的水平视野,返回,在水平面内最大固定双眼视野为180，扩大的视野为190，在标准视线左右各1020视野内可以辨别字。在标准视线左右各530视野内可以辨别字母，在标准视线右3060范围是颜色视野，人最敏锐的视力是在标准视线两侧各10的视野内。,返回,表3-2不同工作任务视距的推荐值,3. 中央视觉和周围视觉 中央视觉（明视觉）视维细胞（感色能力强、能清晰分辨物体）。 周围视觉（暗视觉）视杆细胞（观察空间范围和正在运动的物体）。,操作者在进行作业时，除要注视操作对象外，还要求看到周围情况。如果视野很小或缺损，将会对工作效率产生影响，甚至造成工作事故。因而，在选择车、船驾驶员时，必须检查其正常视野范围。如果各方面的视野都缩小10以内者称为工业盲。,4. 双眼视觉和立体视觉 双眼视物：视野范围较大；具有分辨物体深浅、远近等相对位置的能力；能形成立体视觉。 5. 色觉和色视野 色视野是指颜色对眼的刺激能引起感觉的范围。(见图3-7),图3-7 人的色视野,眼睛的色视野,返回,130,图3-3 全部电磁波中的光谱可见,返回,6. 暗适应和明适应(视觉的适应) 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，有暗适应和明适应两种。 见图3-8 根据视觉的明暗适应特征，要求在设计工作面照明时，需使其亮度均匀而且不产生阴影，否则，眼睛的频繁明暗调节，不仅会增加眼睛的疲劳，而且会引起错误操作。 7、眩光 物体表面产生的刺眼和耀眼的强烈光线，称为眩光。,图3-8 明适应与暗适应,目标与背景有一定的对比度时，人眼才能看清其形状。这种对比可以用颜色（背景与物体具有不同的颜色），也可以用亮度（背景与物体在亮度上有一定的差别）。 人眼刚刚能看辨别到物体时，背景与物体之间的最小亮度差称为临界亮度差。临界亮度差与背景亮度之比称为临界对比度；临界对比的倒数称为对比感度。,8、对比感度,式中：CP 临界对比度 Lp临界亮度差 Lp背景亮度 Lo 物体的亮度 SC对比感度,对比感度与照度、物体尺寸、视距、和眼的适应情况等因素有关。在理想情况下，视力好的人，其临界对比度约为0.01，也就是其对比感度达到100。,9、视错觉,图 3- 7 b 一系列视错觉图,图3-7c 视错觉图,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,仪表的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。,三、视觉特征,视觉的运动规律,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、白底红字。 8、物体的颜色在有色光源的照射下会产生变化，显现的颜色与物体本色，照射光线的颜色之间的关系有一定规律性。如表B2。 9、眼睛在直视方向的最小分辨角和分辨颜色的情况。如表B3。 10、视觉损伤 11、视觉疲劳,返回,表B2 显现的颜色与物体本色、照射光的颜色之间的关系,返回,表B3 最小可辩角度和分辨颜色的情况,返回,颜色的明视度示例,1. 黑-白两色明视度最清楚 2. 黑-黄两色明视度很清楚 3. 黑-黄橙两色明视度清楚 4. 黑-黄绿两色明视度较清楚 5. 黑-橙两色明视度较不清楚 6. 黑-兰两色明视度较不清楚 7. 黑-紫两色明视度不清楚,1. 白-黑两色明视度最清楚 2. 白-红两色明视度很清楚 3. 白-紫两色明视度清楚 4. 白-红紫两色明视度较清楚 5. 白-兰两色明视度较清楚 6. 白-橙两色明视度较不清楚 7. 白-黄两色明视度不清楚,一、听觉特性 （1）人耳构造和听觉过程 （见图3-8，图3-9） （2）听觉特征 接受信息无方向性 频率辨别阈限 强度辨别阈限 方位辨别能力 距离知觉 掩蔽效应,3.5 听觉和其他感觉,图38 人耳的构造,图 3-9 人耳的剖面图,二、人的嗅觉、味觉和肤觉特性 （1）嗅 觉 （2）味 觉 （3）肤 觉 触觉（触觉感受器见图10 ，触觉阈限） 有精细肌肉控制的区域，触觉比较灵敏 温度觉 有冷觉和热觉两种 痛觉（见图11）,图 10 部分触觉感受器,图11 人的痛、温度和粗略触觉传导通路,三、 本体感觉,本体感觉系统包括耳前庭系统和运动觉系统，可感受身体和四肢所在位置的信息。,1.平衡觉：人对自己头部位置的各种变化及身体平衡状态的感觉。 影响平衡觉的因素：酒、年龄、恐惧、突然的运动、热紧迫、不常有的姿势等。,2. 运动觉：人对自己身体各部位的位置及其运动状态的一种感觉。运动觉涉及人体的每一个动作，是仅次于视、听觉的感觉。人的各种操作技能的形成更有赖于运动觉信息的反馈调节。,心理学：研究人的心理现象的产生、发展变化规律的科学。,心理：是人的感觉、知觉、注意、记忆、思维、情感、意志、性格、意识倾向等心理现象的总称。心理活动的组成。参阅图4-1。,3.6 心理现象,返回,心理学在人机工程学的重要地位: 人在生产作业时经常受着心理因素的影响，同时，生产机械、作业方法、工艺流程和生产环境等又对人的心理状况发生作用。人机工程学是研究人、机、环境相互之间的适合性问题，当然包括机械和环境必须适合人的心理待性这个非常重要的内容。,1、心理过程 心理过程指的是心理活动的动态过程，即人脑对客观现象的反映过程。它包括认识过程、情感过程和意志过程。 2、个性心理 表现人们个体差异的心理现象，叫做个性心理。个性心理包括个性心理特征和个性倾向性。 3、心理现象中的相互联系 人的各种心理现象是相互制约、相互依赖的。 各种心理过程也是相互依赖、密不可分的，它们互相联系而又互相制约。 个性心理特征和个性倾向性也同样是相互联系、相互促进的。,二、情感与情绪 1、激情 是一种爆发式的、非常紧张的、时间短暂的情感状态。在激情状态下，人体有强烈的内部变化和明显的外部表现。 2、心情 也叫心境，是一种微弱而持久的情感状态。一个人的心境常常是事出有因，并在人的一切活动上都留下痕迹。 3、热情 是一种强有力的、稳固而深厚的情感状态。热情具有稳固性，但与心境的那种持久性不同，热情状态不因时过境迁而变化无常。热情的强而有力又与激情的那种冲动性不同。热情总是与人的明确认识、坚定的意志相联系，它影响着人的整个身心。决定着人的行为的基本方向，成为推动和鼓舞行动的巨大力量，是一切事业成功的必要条件。,三、气质与性格 气质和性格都是表现在心理活动与行为方面的个性心理特征。不过气质受先天影响多些，改变较难、较慢；性格是后天形成的，比气质改变较容易、较快。 1气质 气质是指主要由生物遗传因京决定的、相当稳定的心理活动的动力特征。 通常把气质分为四种基本类型：胆汁质型、多血质型、粘液质型和抑郁质型。 气质与其他个性心理特征相比是稳定的，但也不是绝对不可改变的。 气质类型并无优劣之分，但每种气质类型都有自己的影响优势，而不同的职业又要求操作者具有不同的心理品质、因此在职业选择和分配时，要考虑人的气质，尽可能地使操作者的气质与其所从事的工作相适应，以便扬长避短，有利于提高工作效率。 2、性格 性格一般是指个体对现实的稳固的态度以及与之相适应的习惯化的行为方式。它是一个人有别于他人的员重要的、员明显的个性心理持征。性格具有显明的社会性，是人们在长期的社会生活实践过程中逐渐形成的。已形成的性格，通常是比较稳固的贯穿于并指导着人们的一切行为举止。因此，性格突出地反映了一个人的独特的精神风貌，是个性中最具有核心意义的心理持征。,性格特征,四、意志与动机 1意志 人在行动过程中，自觉地确定目的，有意识地根据这个目的进行调节相支配行动，同时努力克服困难、力求达到目的，这种心理过程叫做意志过程。 人的意志品质各不相同。一个意志明确而坚强的人，主要具有以下几方面的意志品质：一是自觉性指一个人对于自己的行动目的的正确性和重要性有充分的认识，尤其是明确地意识到行动效果的社会意义的意志品质；二是果断性，指一个人善于明辨是非，适时作出决定并执行决定的意志品质：三是自制性，指一个人在意志行动中善于控制自己的情绪，约束自己言行的意志品质；四是坚持性，它包括充沛的精力和坚强毅力的意志品质。 2动机 动机是驱使个体进行活动的心理动力。它是在个体的物质需要和精神需要的基础上产生、而又不为他人所能直接观察到的内在心理倾向，是目的的出发点。 动机作为个体活动的一种动力，在人的活动中，具有三种作用：一是引起相发动个体活动，即动机的引发作用，二是维持、增强或制