人机工程学复习资料_丁玉兰

1 学科的命名 英国 Ergonomics Ergon 工作 nomos 自然规律 ics 学 美国 Human Engineering 人类工程学 Human Factors Engineering 人因工程学 日本 人间工学 人体工程学 人机工程学 人 类工效学 人机控制学 宜人学等 中国 人体工程学 人机工程学 人类工程学等 2 人机工程学的定义 一 国际人机工程学会 International Ergonomics Association 人机工程学是研究人在某种工作环境中的解剖学 生理学和心理学等方面的各种因素 研究人和机器及环 境的相互作用 研究在工作中 家庭生活中和休假时怎样统一考虑工作效率 人的健康 安全和舒适问题 的学科 2 人机工程学的定义 二 中国企业管理百科全书 将人机工程学定义为 研究人和机器 环境的相互作用及其合理结合 使设计 的机器与环境系统适合人的生理 心理等特点 达到在生产中提高效率 安全 健康和舒适的目的 2 人机工程学的定义 三 综上所述可以认为 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 分析研究人与机 械 人与环境以及机械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科学 因此 人机工程学可定义为 按照人的特性设计和改善 人 机 环境系统的科学 3 具体含义说 1 人 机 环境的具体含义 人 指操作者或使用者 机 泛指人操作或使用的物 可以是机器 也可以是用具 工具或设施 设 备等 环境 是指人 机所处的周围环境 如作业场所和空间 物理化学环境和社会环境等 人 机 环境系统 是指由共处于同一时间和空间的人与其所使用的机以及它们所处的周围环境所构成的系统 简称人 机系统 2 人 机 环境之间的关系 相互依存 相互作用 相互制约 3 人机工程学的特点 学科边界模糊 学科内容综合性强 涉及面广 4 人机工程学的研究对象 人 机 环境系统的整体状态和过程 5 人机工程学的任务 使机器的设计和环境条件的设计适应于人 以保证人的操作简便省力 迅 速准确 安全舒适 心情愉快 充分发挥人 机效能 使整个系统获得最佳经济效益和社会效益 4 人机工程学的发展史 早期历史 20 世纪前期 人机工程职业的诞生 1945 1960 年 快速发展时期 1960 1980 年 计算机 灾难和诉讼 1980 1990 年 1990 年以后 二 人机工程学研究的内容和方法 一 人机工程学的内容 各国人机工程研究的基本状况 由于各国学科和工业基础不同 各国人机工程的研究方向和侧重点也有所 不同 例如 美国侧重工程和人际关系 法国侧重劳动生理学 前苏联注重工程心理学 保加利亚偏重 人体测量 捷克 印度等注重劳动卫生学 目前人机工程学的前沿领域研究包括 人机关系 人与环境关系 人与生态 人的特性模型 人机系统的定量描述 人际关系 直至团体 行为 组 织行为 心理状态等方面的研究 近期国内外人机工程学研究的方向归纳如下 1 工作负荷研究 包括体力活动 智力活动 工作紧张等因素引起的生理负荷和心理负荷 2 工作环境的研究 包括各种工作环境条件下的生理效应 以及一般工作与生活环境中振动 噪音 空 气 照明等因素的人机工程学的研究 3 工作场地 工作空间 工具装备的人机工程学的研究 4 信息显示的人机工程学问题 特别是计算机终端显示中人的因素研究 5 计算机设计与人机工程学研究 6 工作成效的测量与评定 7 机器人设计的智能模拟等 8 人 机 环境系统中心理学的研究 二 人机工程学研究的方法 测量人体各部分静态和动态数据 调查 询问或直接观察人在作业时的行为和反应特征 对时间和动作的分析研究 测量人在作业前后以及作业过程中的心理状态和各种生理指标的动态变化 观察和分析作业过程和工艺流程中存在的问题 分析差错和意外事故的原因 进行模型实验或用计算机进 行模拟实验 运用数字和统计学的方法找出各变数之间的相互关系 以便从中得出正确的结论或发展有关 理论 目前常用的研究方法有 观察法 实测法 实验法 计算机数值仿真法 调查研究法 分析法 人机工程学定义 是研究 人 机 环境 系统中人 机 环境三大要素之间的关系 为解决该系统中人的效能 健康 问题提供理论和方法的科学 人机工程学历史与发展 1 经验人机工程学阶段 2 科学人机工程学阶段 3 现代人机工程学 三个特点 1 使机器适应于人 2 利用所掌握的基本原理 进行具体的机械装备设计 3 多学科合作 人机工程与工业设计 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 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 机一环境系统设计提供理论依据 5 为坚持以 人 为核心的设计思想提供工作程序 6 人机界面 是人与机器进行交互的操作方式 即用户与机器互相传递信息的媒介 其中包括信息的输入 和输出 方向盘 最初的汽车是用舵来控制驾驶的 但是它会把汽车行驶中产生的剧烈振动传导给驾驶者 增加其控制方向 的难度 方向盘这种新设计便应运而生 这一齿轮系统操作灵活 很好地隔绝了道路的剧烈振动 方向盘却成了造成驾驶员丧命的罪魁祸首 不带方向盘的概念型汽车 人体测量的基本知识 1 定义 人体测量学是一门用测量方法研究人体的体格特征的科学 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 2 人体测量数据的种类 静态尺寸 人体构造上的尺寸 动态尺寸 人体功能上的尺寸 包括人在工作姿势下或在某种操作活动状态下测量的尺寸 二 人体测量的基本术语 1 被测者姿势 1 立姿 2 坐姿 2 测量基准面 矢状面 正中矢状面 冠状面 水平面 眼耳平面 3 测量方向 1 在人体上 下方向上 将上方称为头侧端 将下方称为足侧端 2 在人体左 右方向上 将靠近正中矢状面的方向称为内侧 将远离正中矢状面的方向称为外侧 3 在四肢上 将靠近四肢附着部位的称为近位 将远离四肢附着部位的称为远位 4 对于上肢 将挠骨侧称为挠侧 将尺骨侧称为尺侧 5 对于下肢 将胫骨侧称为胫侧 将腓骨侧称为腓侧 4 支承面和衣着 立姿时站立的地面或平台以及坐姿时的椅平面应是水平的 稳固的 不可压 5 基本测点及测量项目 6 人体测量的主要仪器 1 人体测高仪 主要用来测量身高 坐高 立姿和坐姿的眼高以及伸手向上所及的高度等立姿和坐姿的人体各部位高度尺 寸 2 人体测量用直角规 主要用来测量两点间的直线距离 特别适宜测量距离较短的不规则部位的宽度或直径 如耳 脸 手 足 3 用于不能直接以直尺测量的两点间距离的测量 如测量肩宽 胸厚等部位的尺寸 7 人体测量中的主要统计函数 术语 总体 统计学中 把所要研究的全体对象的集合称为 总体 样本 统计学中 把从总体取出的许多个体的全部称为 样本 均值 标准差 适应域 一个设计只能取一定的人体尺寸范围 只考虑整个分布的一部分 面积 称为 适应域 适应域可分为 对称适应域 偏适应域 对称适应域对称于均值 偏适应域通常是整个分布的某一边 百分位 百分位数 三 常用人体测量数据 影响人体测量数据差异的因素 年龄 性别 年代 地区与种族 职业 四 人体尺寸的应用 一 主要人体尺寸的应用原则之一 1 极限设计原则 主要内容包括设计的最大尺寸参考人体尺寸的低百分位 设计的最小尺寸参考人体的 高百分位 2 可调原则 设计优先采用可调式结构 一般调节范围应从第 5 百分位到第 95 百分位 3 平均尺寸原则 设计中采用平均尺寸计算 多数专家不主张按平均尺寸设计 二 人体身高在设计中的应用方法 三 人体作业空间设计之一 立姿活动空间 立姿时人的活动空间 不仅取决于身体的尺寸 而且也取决于保持身体平衡的 微小平衡动作和肌肉松弛 脚的站立平面不变时 为保持平衡必须限制上身和手臂能达到的活空 间 坐姿活动空间单腿跪姿的 活动空间 仰卧活动 空间 四 人体各部分结构参数的计算 人体体积计算 V 1 01W 4 937 V 为人体体积 L W 为人体体重 Kg 五 坐椅设计的人机要求 二 座椅的设计原则 要把人的坐姿与座椅的样式和尺寸联系起来 座椅的尺寸应适宜于就坐者的人体尺寸 座椅要适于就坐者保持不同姿势的需要和调节坐姿的需要 靠背的结构和形状要尽量减少就坐者背部和脊柱疲劳 座椅上应配有适当质地的坐垫以改善臀部及背部的体压分布 5 从技术发展来看 人体测量技术可以分为 普通测量技术 三维数字化人体测量技术 人体生理学知识 人的感觉系统是由神经系统和感觉器官组成 神经系统是人体生命活动的调节中枢神经系统分为中枢神经系统和周围神经系统 中枢神经系统包括脑和脊髓 是神经系统的高级部分 脑又分为大脑 小脑 间脑和脑干 三 视觉和本体感觉 视 觉 光 对象物 眼睛是构成视觉现象的三个要素 视觉系统 眼睛 视神经 视觉中枢 视觉术语 视角 被看目标物的两点光线投入眼球的交角 眼睛能分辨被看目标物最近两点光线投入眼球时的交角 称为临界视角 视力 视力是眼睛分辨物体细节能力的一个生理尺度 用临界视角的倒数来表示 认清物体形状的视力为中心视力 在暗环境中辨别物体形状的视力为夜视力 两只眼睛中所形成的物象 融合为双眼单视后 可用以辨别物体高低 深浅 远近 大小 这种辨别物体立体位置的视力为立体视力或深度觉 视野 一般视野 视野是当人的头部和眼球不动时 人眼能觉察到的空间范围 通常以角度表示 色觉视野 不同的颜色对人眼的刺激不同 所以视野也不同 白色的视野最大 黄 蓝 红 绿色的视野依次渐小 分类 水平方向的色觉视野 垂直方向的色觉视野 垂直最佳视区 上 下 1 5 度 最佳视野范围 水平视线以下 30 度 有效视野范围 水平视线以上 25 度 以下 35 度 最大固定视野 115 度 扩大的视野 150 度 视距 视距是人在操作系统中正常的观察距离 视距的确定 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 通常 观察目标在 5600mm 处为适宜 低于 3800mm 时会引起目眩 超过 7800mm 时细节看不清 头部转动角度 左右均不宜超过 45 度 上 下均不宜超过 30 度 当转移视线时 约 97 时间的视觉 是不真实的 所以应避免在转移视线中进行观察 视觉的适应 视觉适应是人眼随视觉环境中光量变化而感受性发生变化的过程 视觉适应的种类 暗适应和明适应 暗适应 人由明亮的环境转入暗环境 在暗环境中视网膜上的 1 2 亿个视杆细胞感 受光的刺激 使视觉感受性逐步提高的过程称为暗适应 暗适应过程的时间较长 最初 5 分钟 适应的速度很快 以后逐渐减慢 获得 80 的暗适应约需 25 分钟 完全适应则需 1 小时 人在暗环境中可以看到大的物体 运动物体 但不能看清细节 也不能辨别颜色 明适应 人由暗环境转入明亮的环境 视杆细胞失去感光作用而视网膜上的 600 800 万个视锥细胞感受强光的刺激 是视觉阈限由很低提高到正常水平 这一过程 称为明适应 明适应在最初 30S 内进行得很快 然后渐慢 约 1 2 分钟即可完全适应 人在明亮 的环境中 不仅可以辨认很小的细节而且可以辨别颜色 听觉机能 听觉刺激 听觉的适宜刺激是声音 振动的物体是声音的声源 振动在弹性介质中以波的方式进 行传播 所产生的弹性波称为声波 对于人来说 只有频率为 20 20000Hz 的声波才能听见 听觉系统结构 外耳 中耳 内耳 听觉产生的原理 1 外界的声波 外耳道 鼓膜 听骨 振动 2 听骨杠杆系统 耳蜗中淋巴液及其底膜 兴奋 3 科蒂氏器中的毛细胞 2 4 万根 听神经纤维 大脑皮层听觉中枢 听觉 听觉的物理特性 1 频率响应 人的最佳听闻频率范围是 20 20000Hz 可见人耳听闻的频率比为 fmin fmax 1 1000 2 动态范围 听觉的声强动态范围可用下列比值表示 正好可忍受的声强 正好能听见的声强 1 听阈 2 痛阈 3 听觉区域 3 方向灵敏度 4 掩蔽效应 嗅觉的生理基础 人的鼻子由外鼻 鼻腔和副鼻窦组成 鼻毛有阻挡灰尘吸入和过滤空气的作用 肤觉的生理基础 皮肤的作用 1 皮肤是人体面积最大的结构之一 具有各式各样的机能和再生能力 2 皮肤对人体有防卫功能 使人体表面有了一层具有弹性的脂肪组织 缓冲人体受到的碰 撞可防止内脏和骨骼受到外界的直接侵害 2 皮肤有散热与保温的作用 具有呼吸功能 3 皮肤内有丰富的神经末梢是人体最大的感觉器官对人的情绪发展有重要作用 血液循环系统 家具尺度是否科学 室内界面材料是否合理 室内气流组织好坏 都会影响人体血液循 环 人体的血液循环是抗重力循环 分成三个部分 1 体循环 左心室里含有大量氧气的血 液 经过主动脉 中动脉 小动脉 不断分支流到全身的毛细血管中 后经过小静脉 中 静脉 大静脉返回右心室和右心房 2 肺循环 返回右心室的充满 co2 的血液经过肺动 脉在肺部的毛细血管里放出 co2 吸收 o2 通过肺静脉回到左心室左心房 3 微循环 血 液在毛细血管里的流动循环 本体感觉的种类 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 运动系统 运动系统是人体完成各种动作和从事生产劳动的器官系统 组成 骨 关节和肌肉 骨的功能 人体有 206 块骨头 占人体重量的 60 1 骨与骨通过关节连接成骨骼 构成人体支架 支持人体软组织 如肌肉 内脏等 支承全身的重量 它与肌肉共同维持人体的外形 2 骨构成体腔的壁 如颅腔 胸腔 腹腔与盆腔等 以保护脑 心 肺 肠等人体 重要内脏器官 并协助内脏器官进行活动 如呼吸 排泄等 3 在骨的髓腔和松质的腔隙中充满着骨髓 这是一种柔软而富有血液的组织 其中的红骨髓具有造血功能 黄骨髓有储藏脂肪的作用 骨盐中的钙和磷 参与体 内钙 磷代谢 所以 骨还是体内钙和磷的贮备仓库 供人体需要 4 附着于骨的肌肉收缩时 牵动着骨绕关节运动 使人体形成各种活动姿势和操 作动作 骨是人体运动的杠杆 人机工程学中的动作分析都与这一功能密切相关 主要关节的活动范围 头至躯干 躯干 大腿至髋关节 小腿对大腿 脚至躯干 脚至小腿 上臂至躯干 下臂至上臂 手至下臂 手至躯干 2 神经系统的基本结构单位 神经元 运动神经元 感觉神经元 神经对肌肉的控制有两种方式 第一种是不经过大脑皮层的形式 感受器如肌梭 腱梭感受刺激 产生神经冲动 通过传 入神经传递到神经中枢 脊髓 脊髓直接把神经冲动传递到所谓的中间神经元 通过它 而不经过大脑直接传导到效应器 如肌肉等 第一种情况就是在神经冲动传递到脊髓以后 通过延髓 上行到大脑皮层 使人产生 感受体验 然后 在对信息进行加工后 通过传出神经 传递到效应器 5 4 肌肉施力 人的全身有 639 块肌肉 肌肉施力有两种方式 动态肌肉施力 动态肌肉施力就是肌肉运动时收缩和舒张交替改变 静态肌肉施力 静态肌肉施力则是持续保持收缩状态的肌肉运动形式 运动和疲劳 疲劳的特征有 1 疲劳通过机体的活动产生 通过休息可减轻或消失 2 人体的耐疲劳能力可以通过疲劳和恢复的交替而提高 3 人体能量消耗越多 疲劳的产生 和发展越快 4 疲劳有一定的限度 超过限度会损伤人的机体 4 人的心理特征 心理过程 个性心理 能力 气质 性格 动机 记忆 遗忘 注意 思维和想象 能 力 指一个人顺利完成一定活动所表现出的稳定的心理特征 它直接影响活动的效率 分类 一般能力 认识活动的能力 也称智力 包括观察力 记忆力 注意力 特殊能力 从事某种专业活动所需要的能力 包括写作能力 管理能力 机械操作能力等 气 质 主要由生物遗传因素决定的 并具有相当稳定的心理活动的动力特征 分类 胆汁质 多血质 粘液质 抑郁质 性格 一般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 区别于他人的最重要 最鲜明的个体心理特征 性格与气质的关系 气质影响着性格的形成和发展 性格对气质有一定程度的改造作用 两者互相渗透 人的性格特征 对现实态度的特征 意志特征 情绪特征 理智特征 4 动机 动机是驱使个体去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 而有不为他人直接观察到的内在心理倾向 动机的作用 引发作用 决策作用 选择作用 5 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 记忆的作用 他是人们获取知识 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 记忆的含义 包括记和忆 记体现为识记和保持 忆体现为再认和回忆 记忆的三个阶段 瞬时记忆 短时记忆 长时记忆 6 遗忘 保持在头脑中的信息随着时间的推移和后来经验的影响 不论在质量上 还是在 数量上都发生一定的变化 在数量上变化的一个重要表现 即为识记的保持量逐渐减少 致使识记过的信息不能再认和回忆 或者发生错误的再认和回忆 这就是遗忘 第 4 章 人的心理与行为特征 心理现象 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 二 感觉和知觉 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 感觉类型 视觉 听觉 化学感觉 嗅觉和味觉 皮肤感觉 本体感觉等 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 而其他感觉能将外部环境的信息传递 给操作者 感觉的过程 人的感觉器官接受内外环境的刺激 将其转化为神经冲动 通过传入神经 将其传至大脑皮质感觉中枢 便产生了感觉 大脑皮质功能定位 大脑皮质联络区 第一区 保证调节紧张度或觉醒状态的联络区第二区 接受 加工和储存信息的联络区 第三区 规划 调节和控制人复杂活动形式的联络区 神经系统活动方式 反射弧 神经系统调节机体的活动 对内外环境的刺激作出一定的应答反应 称为反射 反射是神经系统调节机体 活动的一种基本形式 具有五个环节 感受器 传入神经元 中间神经元 传出神经元 效 应器 信息链 感受器官 传入通道 中枢神经系统 传出神经纤维 运动器官知觉的定义 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 知觉的过程 客观事物的各种属性分别作用于人的不同感觉器官 引起人的各种不同感觉 经大脑皮质 联合区对来自不同感觉器官的各种信息进行综合加工 于是在人的大脑中产生了对各种客观事物的各种属 性 各个部分及其相互关系的综合的整体的决策 这便是知觉 感觉和知觉的关系 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 感觉和知觉的区别 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 感觉的特点 感受性和感受阈限 感觉的适应 感受性和感受阈项 概述 外部环境中有许多物质的能量形式 人体的一种感觉器官只对一种能量形式的刺激特别敏感 能引起感觉器官有效反应的刺激称为该感觉器官的适宜刺激 如眼的适宜刺激为可见光 而耳的适 宜刺激则为一定频率范围的声波 类型 绝对感受性和绝对感受阈限 差别感受性和差别感受阈限 绝对感受性和绝对感受阈项 产生感觉需要有达到一定强度的适宜刺激 刚刚能引起感觉的最小刺激量 称为绝对感觉阈限的下限 感 觉出最小刺激量的能力称为绝对感受性 2 绝对感受性与绝对感觉阈限值成反比 也就是说 引起感觉所需要的刺激量越小即 绝对感觉阈限的下限值越低 绝对感受性就越高 感觉越敏锐 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 这种适应现象 除痛觉外 几乎在所有感觉中都存在 但适应的表现和速度是不同的 除暗适应外 其余各种感觉适应大都表现为感受性逐渐下降乃至消失 视觉适应中的暗适应约需 45 分钟以上 明适应约需 1 2 分钟 听觉适应约需 15 分钟 味觉和轻适应 分别适应约需 30S 和 2S 感觉的特性 1 感觉适应 2 感觉疲劳 3 感觉对比 4 感觉补偿 知觉的基本特性 知觉的整体性 知觉的理解性 知觉的选择性 知觉的错觉 知觉的恒常性 1 知觉的整体性 把知觉对象的各种属性 各个部分知觉成为一个同样的有机整体 这种特性称为知 觉的整体性 整体性的因素有 1 接近 2 相似 3 封闭 4 连续 5 美的形态 6 对称 知觉的恒常性 人们总是根据已往的印象 知识 经验去知觉当前的知觉对象 当知觉的条件在一定 范围内改变了的时候 知觉对象仍然保持相对不变 这种特性称为知觉恒常性 知觉的理解性 根据已有的知识经验去理解当前的感知对象 这种特性称为知觉的理解性 大小恒常性 在天空中飞行的飞机 在视网膜中的映象是近大远小 但在知觉中它的大小是不变的 颜色恒常性 形状恒常性 听知觉恒常性 知觉的恒常性保证了人在变化的环境中 仍然按事物的真实面貌去知觉 从而更好地适应环境 知觉的选择性 影响知觉选择性的因素 1 知觉对象与背景之间的差别越大 对象越容易从背景中区分出来 2 在固定不变或相对静止的背景上 运动着的对象最容易成为知觉对象 如在荧光屏上显示的变化着 的曲线 3 人的主观因素 如任务 目的 知识 兴趣 情绪不同 则选择的知觉对象也不同 4 刺激物各部分相互关系的组合 如彼此接近的对象比相隔较远的对象 彼此相似的对象比不相似的对 象容易组合在一起 而成为知觉的对象 4 2 感觉和知觉的特征 4 2 1 感觉的基本特性 1 适宜刺激 感官最敏感的刺激形式 感官类型 感觉器官 适宜刺激 刺激来源 识别外界的特征 参阅表 4 1 2 感觉阈限 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 中等刺激下 其中 为引起差别感觉的刺激增量 I 为最初刺激强度 3 适应 在刺激不变的情况下 感觉会逐渐减少 以致消失的现象 4 相互作用 在一定的条件下 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 5 对比 同一感受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 6 余觉 刺激取消后 感觉可存在一极短时间的现象 4 2 2 知觉的基本特征 感觉 感觉是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物个别属性的反映 知觉 知觉是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 在生活和生产活动中 人都是以知觉的形式直接反映事物 在心理学中就把感觉和知觉 统称为 感知觉 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 见 图 4 7 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 见图 4 8 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 见图 4 9 4 3 注意与记忆的特征 4 3 1 注意的模型 人对信息处理过程的一般模式为 刺激 感知 选择 判断 决策 执行 注意 就相当于该模式中的 选择 见图 4 10 4 3 2 注意的特点 1 无意注意 不需作意志努力的注意 2 有意注意 有预定目的的注意 4 3 3 记忆的特点 1 记忆的过程 记忆可具有划分为识记 保持 再认 再现等阶段 2 记忆的种类 1 有意记忆和无意记忆 2 机械记忆和意义记忆 3 瞬时记忆 短时 记忆 长时记忆 形象记忆 听觉记忆 动作记忆 4 各类记忆的特点 4 4 想象与思维的特征 4 4 1 想象 想象是利用原有的形象在人脑中形成新形象的过程 4 4 2 思维过程 思维的基本过程是分析 综合 比较 抽象和概括 4 4 3 思维品质 1 人在思维过程中表现出来的不同特点 如敏捷性 灵活性 深刻性 独创性和批判性等 称为思维品质 2 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 3 思维种类 发散思维和集中思维 4 5 创造性心理特征 4 5 1 创造性机理 1 创造性五要素 2 创造性素质 人的创造性本能和创造性形成机理 4 5 2 创造性知识基础 科学技术知识加丰富的实践经验 4 5 3 创造性思维规律 1 动作性思维 边动作边思维 2 形象性思维 以 智力图像 方法进行思维 3 逻辑思维 抽象的推理性思维 4 直觉思维 非推理性思维 4 5 4 创造性思维方法 1 直觉和灵感 2 潜意识 3 形象思维和思维实验 4 视觉思维和感觉思维 5 想象力 6 敏感和洞察力 7 联想 侧向思维 转移思维 思维和想象 思维过程 人脑对事实的间接和概括的反应 是认识过程的高级阶段 思维的基本过程 是分析 综合 比较 抽象和概括 分析 在头脑中把事物整体分解为各个部分进行思考的过程 综合 把事物的各个部分联系起来的思考过程 比较 把事物加以比对 确定他们的相同点和不同点的过程 抽象 把事物的本质特征和非本质特征区别开来的过程 概括 把事物和现象中共同的和一般的东西分出来 并以此为基础 在头脑中把他们联系 起来的过程 思维形式 思维形式主要包括概念 判断 推理 概念是人脑对事物的一般特征和本质特征的反映 判断是对事物之间关系的反映 推理是从一个或几个判断中推出新的判断 思维品质 思维的品质是指人们在思维的过程中所表现出来的各自不同的特点 思维的敏捷性 是指思维活动的敏锐程度 思维的深刻性 是指思维活动的深度 思维的独创性 是指思维活动的创造精神 思维的批判性 是指思维活动中分析和批判的深度 想象有 有意想象和无意想象 知觉暂留和错觉 知 视 觉暂留 当刺激物已停止作用于人的感官后 人的感觉并不立即消失的现象 视觉暂留的现象 视觉后像 积极后像和消极后像 积极后像 是在性质方面和刺激作用未停止前的视觉基本相同的一种后像 消极后像 是在性质方面和刺激作用未停止前的视觉正好相反的一种后像 消极后像的色 彩是原刺激物色彩的补色 错觉是指和客观事物不相符合的错误的知觉 一是数量上的错觉包括大小方面的错觉 一是关于方向上的错觉 向光性 是人类的本能和视觉的特性 私密性 指个人或群体控制自身与他人在什么时候 以什么方式 在什么程度上与他人 交换信息需要 私密性有四种基本状态 独居 亲密 匿名 保留 独居和亲密 分别指一个人后几个人亲密相处时 不愿受到他人干扰的实际行为状态 匿名是指在人群中不求闻达 隐姓埋名的倾向 保留是指对某些事物加以隐瞒 不表露态度的倾向 私密性在人际关系中形成了人际距离 既人与人之间所保持的空间距离 常见的空间距 离有 1 亲密距离 当事人一般相距 50 厘米 2 个人距离 相距 50 130 厘米 3 社交距离 相距 1 3 4 米 4 公共距离 一般相距 4 米 领域和个人空间 领域是指人为了某种需要而占据的一定范围空间 领域人格化 是指领域的占有者 总是用特殊方式 将领域处理得具有特殊性 以肯定自 己的身份 在人群中的地位 人类领域特性的积极作用 领域的要求促使占有者进行正常的活动 为自身提供安全感 实现自我表达的可能性 使空间环境构成一定的秩序 也使人类的建筑活动在动态中发展 与平衡 人类领域特性的消极作用 由于人类具有扩大领域的本能 因而造成占有者彼此之间的攀 比 甚至是斗争 从而使人际关系 邻里关系甚至是社会关系复杂化 个人空间 是指存在于个体周围的最小空间范围 个人空间是个人活动和生存的基础 对这范围的侵犯和干扰 将会引起人的焦虑和不安 它随个体活动而移动 它和领域概念不同在于它是生理和心理上所需要的最小空间 这一 概念最早由心理学家索姆尔 R Summer 提出的 个人空间的作用 1 是使人与人 人与空间环境的相互关系得以分开 使其保持各自 完整又不受侵犯的空间范围 即 身体缓冲区 这是研究行为空间的基础 2 是信息论的观点出发 个人空间又使个人之间的信息交往处于最佳状态 在此范围 内个体之间得到最广泛的信息交换 这是研究人际距离和人际关系的基础 影响个人空间的主要因素有一是个人因素 如年龄 性别 文化等 二是人际因素 如 人与人之间的亲密程度 三是环境因素如活动性质 场所的私密性 人体测量学是通过测量人体各部位尺寸来确定个人之间和群体之间在人体尺寸上的 差别的一门学科 在文艺复兴时期 Leonardo da vinci 创作了著名的人体比例图 1857 年 John Gibson 和 J Bonomi 又绘出了 Vitruvian 标准男人的设想图 影响人体测量的个体和群体差异的主要因素有种族 地区 性别 年龄 职业 环境 人体测量学与室内设计的关系 一 工业产品设计 二 工作场所设计 三 室内空 间设计 人体测量内容 人体构造尺寸 人体功能尺寸 人体重量 和人体的推拉力 人体测量方法 丈量法 摄像法 问卷法 自控和遥感测试法 第五单元 显示装置设计 显示装置分类 视觉显示 听觉显示 触觉显示 视觉显示特征 比较复杂 抽象的信息或含有科学技术术语的信息 文字 图表 公式等 传递的信息很长或需要延迟者 需用方位 距离等空间状态说明的信息 所处环境不适合听觉传递的信息 传递的信息常需同时显示 监控 以后有被引用的信息 适合听觉传递 但听觉负荷已很重的场合 听觉显示特征 较短或无需延迟的信息 简单且要求快速传递的信息 视觉通道负荷过重的场合 所处环境不适合视觉通道传递信息 触觉显示特征 1 视 听觉通道负荷过重的场合 2 使用视 听觉通道传递信息有困难的场 合 3 简单并要求快速传递的信息 仪表的类型及特征分析 按认读特征分 数字式显示仪表 指针式仪表 功能分类 读数用仪表 检查用仪表 警戒用仪表 追踪用仪表 调节用仪表 仪表盘设计 类型选择 表盘设计 刻度设计 指针设计 数码和字符设计 颜色设计 信号显示设计 信号显示特征 信号灯的视距和亮度 信号灯的颜色 闪光信号 信号灯 的形象和复合显示 荧光屏显示 荧光屏的显示特征 荧光屏显示的独特优点在于既能显示图形 符号 信号 又能显示文字 既能作追踪显示 又能显示多媒体的图文动态画面 因而得到迅速发展 在人机信息交流中发挥着越来越重要的作用 1 亮度 呈现时间和余辉 2 目标的运动速度 3 标的形状大小和颜色 荧光屏显示设计要素 1 目标亮度 呈现时间和余辉 2 目标的运动速度 3 目标的形状 大小和颜色 4 度对比度 5 面 音响传示装置的选择原则 1 在有背景噪声的场合 要把音响显示装置和报警装置的频率选择在噪声掩蔽效应最 小的范围内 是人们在噪声也能辨别出音响信号 2 对于引起人们注意的音响显示装置 最好使用断续的声音信号 而对报警装置最好 采用变频的方法 使音调有上升和下降的变化 更能引起人们注意 另外 警报装置 最好与信号等一起作用 组成 视 听 双重报警信号 3 要求音响信号传播距离很远和穿越障碍物时 应加大声波的强度 使用较低的频率 4 在小范围内使用音响信号 应注意音响信号装置的多少 尽量减少音响信号装置的 数量 避免相互干扰 影响噪声对机体作用的因素 1 噪声的强度 2 接触时间 3 噪声的频谱 4 噪声类型和接触方 式 5 个体差异 言语传示装置设计 语的清晰度 2 语的强度 3 噪声对言语传示的影响 亮度对比度 5 4 操纵装置设计 操纵装置的特征编码与识别 旋纽 手柄 按纽 按键设计 工作椅设计的主要依据 手握式工具的设计 操纵装置设计 充分考虑操作者的体形 生理 心理 体力和能力 操纵装置的大小 形态等要适应人的手或脚的运动特征 操纵装置的设计还要考虑耐用性 运动速度 外观和能耗 操纵装置的特征编码与识别 形状编码 大小编码 颜色编码 标志编码 操纵装置设计原则 操纵装置的选择原则 1 择考虑两种因素 2 的操纵能力 3 动速度 肌力大小 连续工作的能力 4 操纵装置本身 操纵装置的功能 形状 布置 运动状 态及经济因素等 操纵与显示相合性设计 操纵显示相合性的人机工程原理 1 运动相合性 2 空间相合性 3 操纵显示比 操纵显示比的选择 底控制现实比 高控制 显示比 人机界面上的操纵 显示系统具有精调和粗调两种功能 C D 比的选择要考虑精调和 粗调时间 而不是简单地选择高 C D 比 还是低 C D 比 最佳的 C D 比则是两种调节 时间曲线相交处 工作椅设计主要依据 当人站立时 人体的足裸 腰部 臀部和脊椎等关节部位受到静肌力作用 以维持直立状 态 而坐时 可免除这些肌力 减少人体能耗 消除疲劳 坐姿态比站立更有利于血液循 环 而且有利于保持身体的稳定 工作椅设计主要依据 坐姿生理学 工作椅设计主要依据 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 360 480mm 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 手握式工具设计 设计原则 必须有效地实现预定的功能 必须与操作者身体成适当比例 使操作者发挥最大效率 适当考虑性别 训练程度和身体素质的差异 作业姿势不能引起过度疲劳 7 1 1 作业姿势与人体机能的关系 1 与视觉的关系 2 与循环的关系 3 与手 上 下肢 上半身等运动关系 4 与身体重心的关系 见图 7 1 7 2 作业姿势的设计原则 7 2 1 作业姿势的选择 1 确定作业姿势的因素 2 立姿作业与坐姿作业的分析 7 2 2 动作经济与效率法则 1 利用人体的原则 2 布置工作地点的原则 3 设计工具和设备的原则 立姿作也 特点 双脚压力较大 头部供血不足 心脏负担较重 坐姿作业 特点 血液循环不畅 腰椎压力较大 动作重构原则 1 取消 2 合并 3 重排 4 简化 作业姿势的设计要点 作业动作的类型 1 定位动作 2 逐次动 3 重复动作 4 连续动作 5 调整动作 避免静态肌肉受力 设计要点如下 1 避免弯腰及其它不自然的姿势 2 避免长时间抬手作业 3 坐姿工作比立姿工作省力 4 双手作业时 手的运动方向相反或不对称 5 作业位置与视距的关系 见图 7 9 6 常用工具 零件 材料与操作者的位置关系 7 手在较高位置作业时 应增设支承物 8 利用重力作用 第八章 作业岗位与作业空间设计 三种作业岗位的分类 坐姿作业岗位 2 立姿作业岗位 3 坐 立姿交替岗位 手工作业岗位尺寸设计 1 与人体有关的作业岗位尺寸 2 与作业有关的作业岗位尺寸 3 与性别有关的作业岗位尺寸 视觉信息作业岗位设计 1视觉显示终端作业岗位的人机界面 21 人 椅界面 2 眼 视屏界面 3 手 键盘界面 4 脚 地板界面 视觉信息作业岗位的人体尺寸 视觉显示终端作业岗位的人体尺度 表控制作业岗位的人体尺度 光屏观察作业岗位的人体尺度 作业空间设计 人与机器结合完成生产任务是在一定的作业空间进行的 人 机器设备 工装以及被加工物所占的 空间 称为作业空间 作业空间的设计任务是使机器设备和工装以及被加工物体按照人的操作要求进行合理的空间布置 达到舒适 方便提高工效的目的 作业空间设计一般包括空间布置 座椅设计 地面设计 环境设计等 作业空间的人体尺度 作业空间的设计 不仅要考虑元件布置的造型与样式 还要顾及下列因素 操作者的舒适性与安全性 便于使用 避免差错 提高效率 控制与显示的安排要做到既紧凑 又可区分 四肢分担的作业要均衡 避免身体局部超负荷作业 作业者身材的大小 1 作业空间设计 人体测量学数据运用 确定对于设计至为重要的人体尺度 确定设计对象的使用者群体 定数据运用准则 选择合适定位群体的百分位 根据实际情况 对数据作适当修正 考虑测量的衣着情况 考虑人体测量学数据的静态和动态性质 作业面设计 作业面高度 如果作业面高度可调节 则必须将高度调节至适合身体尺寸及个人喜好的位置 应使臂部自然下垂 处于合适的放松状态 小臂一般应接近水平状态或略下斜 任何场合都不 应使小臂上举过久 不应使脊椎过度屈曲 若在同一作业面内完成不同性质的作业 则作业面高度应可调节 作业空间的布置 作业场所布置总则 重要性原则 使用频率原则 功能原则 使用顺序原则 1 行动空间 作业空间设计应满足如下要求 首先应考虑人能够顺利通行 这是保证作业空间适合于使用者的最基本的原则 操作联系方便 包括使用者与机器的联系 以及使用者之间的联系 机器布置合理 便于人迅速而准确地使用机器 信息交流畅通 作业空间的几个概念 近身作业空间 指作业者在某一位置时 考虑身体的静态和动态尺寸 在坐姿或站立状态下 其所能完成作业的 空间范围 个体作业场所 指操作者周围与作业有关的 包含设备因素在内的作业区域 如汽车驾驶室 计算机操作台 总体作业空间 不同个体作业场所的布置构成总体作业空间 它反映多个作业者或使用者之间的相互关系 2 心理空间 个人心理空间是指围绕一个人并按其心理尺寸要求的空间 通常把确定心理空间的距离分为四个范围 亲密距离 50CM 内 个人距离 50 130CM 社交距离 130 400CM 为宜公共距离 4M 以上 地域性 地域性是指一种社会性约定俗成的行为规则 即为达到自己的目的而采用的相应方式 个体为了保护一特定的物理空间或区域不受同类的侵犯所采取的行为就是地域性表现 地域性具有可见的界限或标志 其位置时固定不动的 而且地域的大小也不随条件而变化 一个 为个体所有的住宅 就不允许别人随意进入 作业空间设计步骤 作业调查 设计方案 模型 论证 修改 报告 三 作业面的高度 作业面是指作业时手的活动面 作业面高度的确定应遵从以下原则 1 将高度调节至适合操作者身体尺度及个人喜好的位置 2 应使臂部自然下垂 处于放松状态 3 不应使脊椎过度屈伸 4 作业面可调节 第九章 作业环境的分析与评价 影响舒适程度的环境因素 热度 冷度 噪音 振动 空气消耗量 湿度 压力渐变 人体前后倾斜 氧化碳浓度 人体对作业环境的适应程度 最舒适区 舒适区 不舒适区 不能忍受区 热环境 影响热环境的要素 1 气温 3 气流 2 气湿 4 热辐射 人体的热平衡 M C R E W S 式中 M 为代谢产热量 C 为人体与周围环境通过对流交换的热量 人体从周围环境吸热为正值 散热为负值 R 为人体与周围环境通过辐射交换的热量 人体从外环境吸收辐射热为正值 散出辐射热为 负值 E 为人体通过皮肤表面汗液的蒸发散热量 均为负值 W 为人体对外做功所消耗的热量 均为负值 S 为人体的蓄热状态 热环境对人体的影响 过冷 过热环境对人体影响 人体具有较强的恒温控制系统 可适应较大范围的热环境条件 但是 人处于远远偏离热舒适范围 并可能导致人体恒温系统失调的热环境中 将对人体造成伤害 1 低温冻伤 2 低温的全身性影响 3 高温烫伤 4 全身性高温反应 热环境综合评价的生理热指标 热环境各要素对机体热调节的作用是综合的 在气温气湿气流辐射等四种要素中 虽然气 温对机体的热调节起重要的作用 但其他要素对机体热调节也有相当作用 因此 不能单独根据 气温或其他任何单一的要素来评价热环境 而必须用某种包括各种要素的综合指标进行评价 常 用下属几种综合反映热环境各要素影响人体生理效应的 生理热指标 事故分析与安全设计 事故的成因分析 人的原因 物的原因 环境的原因 事故致因逻辑 事故控制基本对策 3E 原则 技术对策 Engineering 教育对策 Education 法制对策 4M 法 生产活动中的人 Man 在机械方面的主要对 Machine 媒体或环境对策 Media 管理方面的对策 事故控制主要方法 1 物质因素和环境因素危险源控制 消除危险 控制危险 防护危险 隔离防护 保留危险 转移危险 2 人的失误控制 人的安全化 操作安全化 3 管理失误控制 制定操作标准和规程 并进性教育 制定和维护保养的标准和规程 并进行教育 定期进行工厂房内的环境测定和卫生评价 安全装置的设计 连锁装置 双手控制按钮 利用感应控制安全距离 自动停机装置 防护装置类型 固定式防护装置 活动式防护装置 连锁防护装置 可控防护装置 个体防护措施 1 防护衣 2 头盔 3 保护镜 4 安全靴 5 口罩或面具 6 手套 1 人体系统设计总体设计的目标是什么 1 人机系统组成 2 人机系统模型 1 按自动化程度分类 2 按人机结合方式分类 11 1 3 人机系统的总体目标 2 论述人机系统总体设计的程序 1 人机系统设计的程序 1 了解整个系统的必要条件 如系统的任务 目标等 2 调查系统的外部环境 如构成系统执行上的障碍的外部环境等 3 了解系统内部环境的设计要求 如采光 照明等 4 进行系统分析 即利用人机工程学的知识对系统的组成 人机联系 等进行方案分析 5 分析构成系统的各要素的机能特性及其约束条件 6 人与机的整体配合关系的优化 7 人 机 环境各要素的确定 8 利用人机工程学的标准对系统的方案进行评价 2 人机系统开发的步骤 3 人机系统设计的总体设计主要解决那三个基本问题 1 人机功能分配 2 人机关系匹配 3 人机界面合理 4 人机总体设计的评价方法有哪些 各有什么优点 1 实验法 优点 1 正确性非常好 2 彻底性 现象的把握和记录确切 3 再现性 在大体上相同或 完全相同的实验条件下能在现 4 控制性 可限定实验条件 也可限定实验范围 5 弹性 实验因素可做 各种组合 各因素的水准容易扩大到相当宽的范围 6 解析性 由于以上各特点 可把握住因果关系 7 问题的探索 可判断问题的焦点 较早就能得到初步的概念 8 费用 便宜 缺点 1 人为性 与实际情况相比较 实验室的作业条件是人为的 2 不完全性 在很多场合下 不能在 现人的不安 应激等 2 模拟装置法 优点 1 真实性 能在实际的和逼真的装置上进行真实的作业 2 交互作用研究 能较 真实的对与操作的顺序进行研究 3 诊断 能有效地模拟系统特有的问题 缺点 1 特殊性 因为模拟装置是为特定目的设计的 所以不能在很宽的范围内改变变量 难以得出一般 性 的结论 3 实际运行测定法 优点 1 真实性 在实际运行状况下观察到的行到 其真实性高 缺点 1 设定条件的限制 2 缺少在现性