人机工程学.doc

目 录摘要：1一、人机工程学的定义1二、人机工程学的特点1三、人机工程学的应用2（1）为工业设计中“产品”的功能合理性提供科学依据：2（2）为工业设计中考虑“人的因素”提供人体尺度参数：2（3）为工业设计中考虑“环境因素”提供设计准则：3四、现代人机工程学理念与汽车的界面设计3（1）基于人体感官的界面设计4（2）基于人体形态的界面设计4（3）基于力特性的界面设计5（4）基于人脑特性的界面设计6五、人机工程学在感官上的补充7六、总结9参考文献：10摘要：人机工程学是一门关于技术和人的协调关系的科学，它首先是一种理念，把使用产品的人作为产品设计的出发点，要求产品的外形、色彩、性能，都要围绕人的生理、心理特点来设计；然后是一系列的知识基础和研究方法，其知识基础来源于工程心理学、预防医学、技术美学、人体测量学等，其研究方法包括自然观察、访谈和问卷调查、现场或实验室的对照比较和测试、有关的统计分析等；接着是整理形成的设计技术，包括设计准则、标准、计算机辅助设计软件等，这些设计技术再和特定领域的其他技术及制造技术相结合，就形成符合人机工程学的产品，这些产品让使用者更健康、高效、愉快地工作和生活。关键词：人；人性化设计；人机工程学正文： 人机工程学是我们专业课，在这门课程中王晓暄老师提醒我们必须理解，明白，并且深切的感悟出人体工程学与我们专业，设计的相关性。使我们在产品设计过程中应充分考虑人和所设计的产品及他们所处的环境的协调及统一，提高产品与人之间的和谐关系，尽量满足舒适和安全的使用要求，以实现 “ 以人为本 ” 的人性化设计思想，使我们在设计方面得到了启迪和发展，使我们对我们的专业的认识也加深了一步。一、人机工程学的定义我们看到有越来越多的厂商将“以人为本”、“人体工学的设计”作为产品的特点来进行广告宣传，特别是计算机和家具等与人体直接接触的产品更为突出。实际上，让机器及工作和生活环境的设计适合人的生理心理特点，使得人能够在舒适和便捷的条件下工作和生活，人机工程学就是为了解决这样的问题而产生的一门工程化的科学.所谓人机工程学，亦即是应用人体测量学、人体力学、劳动生理学、劳动心理学等学科的研究方法，对人体结构特征和机能特征进行研究，提供人体各部分的尺寸、重量、体表面积、比重、重心以及人体各部分在活动时的相互关系和可及范围等人体结构特征参数；还提供人体各部分的出力范围、活动范围、动作速度、动作频率、重心变化以及动作时的习惯等人体机能特征参数，分析人的视觉、听觉、触觉以及肤觉等感觉器官的机能特性；分析人在各种劳动时的生理变化、能量消耗、疲劳机理以及人对各种劳动负荷的适应能力；探讨人在工作中影响心理状态的因素以及心理因素对工作效率的影响等。二、人机工程学的特点 人机工程学的特点是在认真研究人，机，环境三个要素本身特性的基础上，不单纯着眼于个别要素的优良与否，而是将使用“物”的人和设计的“物”以及人与“物”所共处的环境作为一个系统来研究，在人机工程学中将这个系统称为“人机环境”系统，这个系统中，人，机，环境三个要素之间相互作用，相互依存的关系决定着系统总体的性能，人机工程是科学地利用三个要素见的有机联系，来寻求系统的最佳参数。随着机械化、自动化和信息化的高度发展，人的因素在产品设计与生产中的影响越来越大，人机和谐发展的问题也就越来越显得重要，人机工程学在产品设计的地位与作用愈显出其的重要性。三、人机工程学的应用控制环节人机器InputOutputInterfaces of Human-Machine Systems人机系统的信息传递环节 人机工程学研究内容及其对于设计学科的作用可以概括为以下几方面：（1）为工业设计中“产品”的功能合理性提供科学依据： 现代工业设计中，如搞纯物质功能的创作活动，不考虑人机工程学的需求，那将是创作活动的失败。因此，如何解决“产品”与人相关的各种功能的最优化，创造出与人的生理和心理肌能相协调的“产品”，这将是当今工业设计中，在功能问题上的新课题。人体工程学的原理和规律将设计师在设计前考虑的问题。 （2）为工业设计中考虑“人的因素”提供人体尺度参数： 应用人体测量学、人体力学、生理学、心理学等学科的研究方法，对人体结构特征和肌能特征进行研究，提供人体各部分的尺寸、体重、体表面积、比重、重心以及人体各部分在活动时相互关系和可及范围等人体结构特征参数提供人体各部分的发力范围、活动范围、动作速度、频率、重心变化以及动作时惯性等动态参数分析人的视觉、听觉、触觉、嗅觉以及肢体感觉器官的肌能特征，分析人在劳动时的生理变化、能量消耗、疲劳程度以及对各种劳动负荷的适应能力，探讨人在工作中影响心理状态的因素，及心理因素对工作效率的影响等。人体工程学的研究，为工业设计全面考虑“人的因素”提供了人体结构尺度，人体生理尺度和人的心理尺度等数据，这些数据可有效地运用到工业设计中去。Double pack head rucksack rice bag yoke hands1 : 1.03 : 1.09 : 1.14 : 1.29 : 1.44 (1) Methods of Work工作方式式1 式式（3）为工业设计中考虑“环境因素”提供设计准则：通过研究人体对环境中各种物理因素的反应和适应能力，分析声、光、热、振动、尘埃和有毒气体等环境因素对人体的生理、心理以及工作效率的影响程序，确定了人在生产和生活活动中所处的各种环境的舒适范围和安全限度，从保证人体的健康、安全、合适和高效出发，为工业设计方法中考虑“环境因素”提供了设计方法和设计准则。以上几点充分体现了人机工程学为工业设计开拓了新设计思路，并提供了独特的设计方法和理论依据。社会发展，技术进步，产品更新，生活节奏紧张，这一切必然导致“产品”质量观的变化。人们将会更加重视“方便”、“舒适”、“可靠”、“价值”、“安全”、和“效率”等方面的评价，人机工程学等边缘学科的发展和应用，也必须会将工业设计的水准提到人们所追求的那个崭新高度。四、现代人机工程学理念与汽车的界面设计汽车是人的代行工具，与人在日常生活中息息相关，己形成独特的汽车文化。“一堆冰冷的钢铁”是无法满足现代人精神和文明需要的。车身造型设计必须以人为本，体现人机协调，使用操作方便、舒适，使汽车适应人的各种生理和心理要求，从而提高工作效率、保障安全、维护健康。未来的车身造型设计将在车身外观设计、人机工程以及室内环境等方面更加注意人性化的发展。人机工程学在对人的特性进行详细研究的基础上设定了一系列的设计准则，用来指导汽车产品的设计，主要是人和汽车之间的界面设计。人与机器共同工作，人有人的特性，机器有机器的特性，要设计出能最大限度与人协调工作的机器，就要充分研究两者的特性，才能设计出良好的人机界面。人机工程学在对人的特性进行详细研究的基础上设定了一系列的设计准则，用来指导机器产品的设计，主要是人和机器之间的界面设计。其中与汽车设计相关的主要有：（1）基于人体感官的界面设计例如，人的视觉有视角、视野、可视光波长范围、颜色分辨力、视觉灵敏度、定位错觉、运动错觉、视觉疲劳等特性，汽车的挡风玻璃、仪表板和仪表的设计就要充分考虑这些特性，使驾驶者能够得到足够的视区，能够迅速辨认各种信号，减少失误和视觉疲劳。交通标志的设计也应该采用大多数人能明辩的颜色和不易产生错觉的形状。（2）基于人体形态的界面设计立姿直臂的拉力与推力不同地区和人种、不同年龄和性别都具有不同的身体尺寸，为不同地区和群体设计的汽车就要参考特定对象的人体参数，在现代社会条件下，以一种产品规格想占有不同地区的市场是很难的。人在生活和劳动中又具有各种不同的形态，人体在不同的姿态下工作，全身的骨头和关节处于不同的相对位置，全身的肌肉处于不同的紧张状态，心脏负担不同，疲劳程度也不同。设计一台机器首先要考虑采用什么身体形态来操纵，选定姿态后，还要考虑以最舒适的方式对人体进行支撑，并适当地布置被操作对象的位置，从而减少疲劳和误操作。例如司机在驾驶汽车的时候采用坐姿，坐椅的设计要符合人体骨骼的最佳轮廓，仪表的布置应在易于看到的地方，操纵杆/板的位置要在人体四肢灵活运动的范围内。（3）基于力特性的界面设计人体在不同的姿态下，用力的疲劳程度不同，操纵机器所需的力量应该选择在对应姿态下不易引起疲劳的范围内。例如转向助力器就是为了减轻操纵力而设计的。人体在不同的姿态下最大拉力、最大推力也不相同，例如坐姿下人腿的蹬力在过臀部水平线下方20度左右较大，操纵性也较好，所以刹车踏板就安装在这个位置上。 坐姿的蹬力：水平分布人体在不同的姿态使用不同的肌肉群进行工作，动作的灵活性、速度和最高频率都不相同，例如腿的反复伸缩具有较低的频率，而手指则可以用较高的频率进行敲击。因此，对应不同的操纵频率应采用不同的动作方式来完成。 坐姿的蹬力：垂直分布（4）基于人脑特性的界面设计人脑对事物的认识和反应有自己的特点，体现在他的行为和对外界的反应中。人喜欢用直觉处理事情，不善于烦琐过程和精确的计算。对于协助人脑进行工作的计算机，如何进行人机界面的设计一直是热门的论题。Choice Reaction Time选择反应时间无论是从低级语言到高级语言，到面向对象、面向任务的编程方式的发展，还是图形终端、鼠标定位、窗口系统、多媒体、可视化、虚拟现实等方面的进展，都体现了这个主题。近年来，人工智能已经在汽车上应用，车载电脑可以协助驾驶者认路、换档、避碰。最近在东京国际车展上展出的丰田POD概念车，还能记录车主的生活和驾车习惯，以便向车主提供更加贴心的服务。可以毫不夸张地说，现代社会中，凡成功的机器产品，不能缺少人机工程学的理念。现代机电产品往往标榜自己的设计符合人机工程学原理，并以此为卖点。汽车产品也不例外，几乎每一款新车的宣传资料都印有人机工程的字眼。那么，什么是人机工程学呢？它对汽车的设计有什么影响呢？我在绿色浪潮与汽车、人-机-环境大系统观与汽车设计中曾经看到，现代机器的设计不仅要考虑机器本身的功能，还要考虑机器与人、机器与环境之间的关系。这样就产生了两条边界：人-机器、机器-环境。而人机工程学就是研究人-机器这条边界的问题的。五、人机工程学在感官上的补充话又说回来，如果作为商业宣传，我们是不能仅凭人机工程的字眼去判断产品的品质的。要调查了解甚至亲自体验。下面我主要想说说这几个方面的内容：首先是人机工程学在感官上的补充；在产品设计中的灵活运用与反向运用；还有就是心理上的人机工程的研究是个盲点，这里面有许多的东西，而这些东西又与产品设计中诸如指示、材质，语意、文化、风格等诸多元素相联系。其次，材质的选用多少应该是产品设计指示中的运用方式，什么样的材质表现出如何的心理，以及为了要表达产品某项功能时选用如何的材质，但它也是通过人机关系巧妙地表达着。我在去年给南艺成教院上设计方法课程的时候，就针对于产品的材质做了一个鸡蛋的故事的练习：不锈钢给我们冰冷，男性的感受；木材是天然的，很润的的亲近感；纸是薄弱的，不堪负重的，等等。再次，私密性与空透性是同时存在的，空透性是在满足私密性的前提下所渴望的对外部环境的沟通与联系，不同的使用环境空透性与私密性的的需求多少是不同的，这都是作为设计师要在自己的作品中要体现和追求的。六、总结 设计中有许多元素是交叉在一起的，我们在提到心理感受上的人机关系时，势必要与设计中诸如指示、语意，文化传统相联系，同时又有许多风格化的东西参杂进来。人机工程学虽然是现代新兴的学科，但是有证据表明人机工程学原理在远古2500年前就已经为人所知并保存了下来。那些在现今设计中所关注的人机工程学主题几乎都可以找到它的萌芽。考古发现的不同领域人机工程学设计的例子证明了人类祖先对实用性和提高生活、改善工作条件的关注。种种征兆显示在古代已经拥有很好的关于人的因素的知识，并借此实现以人为中心的设计目标。与此同时，通过王晓暄老师的授课，以及在实验的过程中，王晓暄老师给予了指导，并提供了很多与该研究相关的重要信息，我深深感受到王晓暄师深邃的洞察力，渊博的知识以及严肃认真的治学态度。这些不仅帮助我完成了学习，培养了我们对科学研究的严谨态度和创新精神，还将非常有利于我们今后的学习和工作，而且会使我在日后的工作、生活中受益菲浅。除了在学术上帮助我们之外，在其他方面王晓暄老师也给予了我们很大的关心和支持。在此论文付梓之际，向王晓暄老师表示深深感谢!参考文献：1 张勇一. 车辆室内设计中的人体工程学分析J. 怀化学院学报 , 2006,(05) 2 辛春华, 李辉. 汽车碰撞过程中乘员冲击响应的分析方法及应用第四军医大学学报 , 2009,(01) 3 黄同翔. 基于知识工程的车内布置可视化系统. 中国车辆信息 ,