人机工程实验指导书（工业设计-2010）

1、人机工程学实验指导书天津科技大学机械工程学院人机工程实验室二一年十月实验一 人体静态尺寸测量实验一、 实验简介人体测量学是人机工程学重要的组成部分之一，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。二、 实验目的了解人体尺寸的差异性，掌握人体测量的基本知识与方法，熟练使用常用测量仪器进行人体静态尺寸测量，能利用数据统计方法处理测量结果，掌握百分位数据的换算方法，理解人体形体参数测量对于产品设计及改善人机系统的意义。三、 实验设备马丁测高仪（人体侧高仪）、体重秤、

2、SZG-1型身高坐高测量计、人体测量用直角规。四、 实验内容1、 利用身高坐高测量仪测量身高、坐高。2、 利用马丁测高仪测量肩高、头长等尺寸3、 利用体重秤测量被试（实验对象，被测试者）体重。五、 实验方法与步骤1、 将被试按15-20人一组分组。利用身高坐高测量计依次测量身高、坐高。测量立姿尺寸时，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，自然伸直，左、右足后跟并拢，前端分开，使两足大致呈45角，体重均匀分布于两足。测量坐姿尺寸时，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

3、行，膝弯曲大致成直角，足平放在地面上，手轻放在大腿上。注意被试应脱掉鞋、帽，测量时只能轻触测点，不可按压皮肤；测量应该在呼气和吸气之间进行。尺寸读数精确到1mm。2、 按测量要求，利用马丁测高仪测量肩高、头长。测量肩高时，被试药足跟并拢，身体挺直站立，肩部放松，上臂自然下垂。从测量基准面到肩峰点（肩胛骨外缘最外侧点）。头长：眉间点与枕后点之间的直线距离。头宽：两耳上方与正中矢状面相垂直的头部的最大宽度。3、 按以上分组测量体重，并做好记录。 表1-1人体测量统计表（样表）姓名性别身高坐高头长头宽*肩高体重六、 实验报告编写内容实验名称、目的；使用的仪器、实验方法概要；经过整理的数据表格（参照样

4、表）；数据处理；结论。七、数据处理要求1、 根据本组成员的身高、体重的测量结果，分别计算身高体重的平均值、标准差、抽样误差：均值 标准差 抽样误差 ，n为样本容量。2、 计算自己的身高或体重测量值在本组内所处的百分位P。（注意正态分布函数表与标准正态函数表的不同）3、 计算本组成员身高的第5、10、90、95百分位数据。4、 分析结果及误差来源，得出结论。八、思考题1、影响人体尺寸差异的因素有哪些？2、人体静态尺寸与功能尺寸有何不同？3、人体百分位数据的含义？附表：正态函数分布表（节选）z01234567890.0 0.0000 0.0040 0.0080 0.0120 0.0130 0.01

5、99 0.0239 0.0279 0.0319 0.0359 0.1 0.0398 0.0438 0.0478 0.0517 0.0557 0.0597 0.0636 0.0675 0.0714 0.0754 0.2 0.0793 0.0832 0.0871 0.0910 0.0948 0.0987 0.1026 0.1064 0.1103 0.1141 0.3 0.1179 0.1217 0.1255 0.1293 0.1331 0.1368 0.1406 0.1443 0.1480 0.1517 0.4 0.1554 0.1591 0.1628 0.1664 0.1700 0.1736 0

6、.1772 0.1808 0.1844 0.1879 0.5 0.1915 0.1950 0.1985 0.2019 0.2054 0.2088 0.2123 0.2157 0.2190 0.2224 0.6 0.2258 0.2291 0.2321 0.2357 0.2389 0.2422 0.2454 0.2486 0.2518 0.2549 0.7 0.2580 0.2612 0.2642 0.2673 0.2704 0.2734 0.2764 0.2794 0.2823 0.2825 0.8 0.2881 0.2910 0.2939 0.2967 0.2996 0.3023 0.305

7、1 0.3078 0.3106 0.3133 0.9 0.3159 0.3186 0.3212 0.3238 0.3264 0.3289 0.3315 0.3340 0.3365 0.3389 1.0 0.3413 0.3438 0.3461 0.3485 0.3508 0.3531 0.3554 0.3577 0.3599 0.3621 1.1 0.3643 0.3665 0.3686 0.3708 0.3729 0.3749 0.3370 0.3790 0.3810 0.3830 1.2 0.3819 0.3869 0.3888 0.3907 0.3925 0.3944 0.3962 0.

8、3980 0.3997 0.4015 （不详部分请参考有关数学手册）实验二 运动时反应时测定实验一、实验简介人的反应时间与运动时间测定,是研究人机系统的基础实验之一，也是研究动作技能与心理学的重要实验。反应时间：是从呈现刺激到外部开始反应之间所需要的时间。反应时间的应用非常广泛,如职业人员的训练和选拔，提供仪表设计参数,制定劳动定额、疲劳和安全的研究等等。运动时间：从运动开始到运动完成所需要的时间，是反映运动过程所需的时间，所以它和运动的距离及击中目标的难度密切相关，是运动的一种形式。二、实验目的理解反应时及运动时的含义，学习测量运动时、反应时的方法、比较运动目标在不同方位运动时的差异。三、实

9、验设备EP206P 运动时反应时测定仪反应键目标键指示灯显示屏功能键打印键复位键设数按钮电源开关电源插座打印机接口 EP206P 测定仪使用方法：1、 连接220V电源。（如需使用EP206P的打印功能, 应先将打印机与测定仪连接, 再将测定仪与打印机接到电源上）2、 接通电源开关，显示“SEL”(先打开测定仪电源开关, 再开打印机)3、 设置实验次数，如需10次，按面板上的按键10，显示“n -10”，同理可选择实验次数20、30、40、50。显示器显示选择次数。4、 被试手按住反应键，当随机的刺激呈现，即某一指示灯光点亮的瞬间，开始计时，当被试手离开反应键，停止计时，仪器自动记录为反应时。

10、同时重新开始计时，当被试手按下亮灯的相应键，停止计时，仪器自动记录为运动时。如被试按错目标键或是运动时间超过9.9999秒，仪器将判为错误。时间不计入总数。5、 按下目标键后，手指仍返回反应键，等候下次刺激的呈现。（如手指没返回到反应键，仪器就进入等候状态）6、 当显示器显示“END”时，表示设置的次数已完成。7、 主试可依次按动“功能”键，显示实验的统计结果。显示序列如下:(1)xx 试验次数; (2)xxx.xxx 总平均时间; (3)xxx.xxx 平均反应时间(4)xxx.xxx 总运动时间 (5) xxx.xxx 平均运动时间 (6) xx 出错次数 注: xx表示数字8、 EP20

11、6P型测定仪在显示“END”后，即可依次按“功能”键，显示以上结果。亦可按“打印”键，打印机将打出每次反应及运动时间的详细结果及统计结果。9、 按“复位”键，主机返回初始状态。10、注意: 实验结束关机时，须先关打印机电源，再关主机电源。使用时禁止接、拆主机和打印机之间的连接线，否则将损坏仪器。四、实验内容利用EP206P 运动时反应时测定仪，测定反应时及运动时。五、实验步骤1、按使用方法1、2、3做好实验前的准备工作。2、被试坐在仪器前，使手能舒服地按到每一个目标键。3、实验指导语:这是一个测反应时间和运动时间的实验。一共要做a次（a是主试设定的次数）。每次开始时你把手指按在反应键上，注视八

12、个目标位指示灯，一发现那个目标指示灯亮了，就立即将手指从反应键上离开，按对应于亮指示灯的目标键。要求你又快又准地完成。完成后手指再次返回按住反应键。4、被试明确指导语后，手指按反应键，即开始实验，直至设置次数的完成。显示屏呈现“END”以示结束。5、主试连续按“功能”键，逐次显示“实验次数”、“总反应时间”、“平均反应时间”、“总运动时间”、“平均运动时间”、“出错次数”。将结果记录在表1-1中，并重新设定次数，重复步骤1-5。6、列一张记录运动位置和运动次数的表格，并设定实验次数，重复步骤1-4。完成实验后，主试按“功能”键，逐次显示各项数据，并将结果记录在表1-2中。六、 实验报告编写内容

13、实验名称、目的；使用的仪器、实验方法概要；经过整理的数据表格；数据分析及结论。七、实验报告要求1、将被试的测试结果记录到实验数据表中，然后列表统计一组成员的全体数据，比较差异，归纳最大值及最小值。实验数据表2-1设置次数 10 20 30 40 50总反应时间平均反应时间总运动时间平均运动时间注：根据设置的实验次数，记录到相应的列中。3、统计刺激目标在各方位时的反应时的平均数、正确的运动时的平均数、错误次数。并计算其离散性。 实验数据表2-2运动位12345678反应时平均值运动时平均值出错数注：离散系数 其中：为数组的标准差； 为数组的平均值。4、分析刺激目标在不同方位时的对个体反应时及运动

14、时的影响？归纳在那个方位反应最快、运动最省时。八、思考题1、运动时与反应时的差异性对设计的影响？2、运动时与反应时的影响因素？实验三 人机工程综合实验一、 实验简介在产品的人性化设计中，人机工程学有着广泛的应用领域及实际范例。座椅作为在人们的生活、工作、学习、休闲中有着广泛应用的产品，其设计的优劣，将在人们的长期使用中影响着身体健康、身心舒适及工作效率等方面。因此，座椅的创新设计要充分运用人机工程学的基础理论知识，考虑人体尺寸、关节活动舒适度等因素。二、 实验目的利用马丁测高仪、身高坐高测量仪、关节角度测量尺等常用仪器，测量座椅设计所需的人体形体参数，理解人体尺寸及人体关节活动特性对产品设计的

15、影响，掌握座椅功能尺寸及办公桌功能尺寸的确定方法，并将人机工程学的原则要求合理应用于设计中，与产品的整体设计有机结合起来。通过实验与设计实践的结合培养学生选择研究问题能力、实验设计能力、动手能力和创造能力。三、 实验设备马丁测高仪、SZG-1身高座高测量仪、F-JDC关节角度测量尺四、实验内容1、利用马丁测高仪和身高座高测量仪测量身高、坐高、坐姿膝高等人体静态尺寸；2、利用关节角度测量尺测量人体上肢及下肢部分主要关节的活动范围；3、结合测量的形体参数，进行符合自身创新方案设计，并制作模型。五、实验方法与步骤1、人体静态尺寸测量利用马丁测高仪及身高座高测量仪测量身高、座高、坐姿膝高、坐深等尺寸。

16、被测者应脱掉鞋、帽，并按照立姿、坐姿的标准要求进行相关测量。测量应该在呼气和吸气之间进行；测量时只能轻触测点，不可按压皮肤。将测量结果填入表3-1中。2、上肢腕关节活动范围测量利用关节角度测量尺测量腕最大活动范围和能舒适调节的范围。（1）测量腕关节的内收、外展活动范围A 测量位置定义测量中立位：手掌平伸、五指并拢，掌心朝下平放在桌面上。内收极限位置：前臂保持不动，手掌在水平面内向身体内侧尽量转动，转至自然极限位置（舒适），再尽力转动，到达基本不能再动，且腕部有明显不适的最大活动位置。外展极限位置：前臂保持不动，手掌在水平面内向身体外侧尽量转动，转至自然极限位置（舒适），再尽力转动，到达基本不能

17、再动，且腕部有明显不适的最大活动位置。B 角度测量中立位与内收极限位置的夹角为腕关节内收转动范围，中立位与外展极限位置的夹角为腕关节外展转动范围，将测量结果填入表3-2中。（2）腕关节屈伸活动范围A 测量位置定义测量中立位：五指并拢，掌心朝下，前臂伸直。腕关节屈极限位：手掌沿冠状轴向下转动，转至自然极限位置（舒适），然后可继续转动，到达基本不能再动，且腕部有明显不适的最大位置。腕关节伸极限位：手掌沿冠状轴向上转动，转至自然极限位置（舒适），然后可继续转动，到达基本不能再动，且腕部有明显不适的最大位置。B 运动范围测量利用关节角度尺测量中立位与屈伸极限位置之间的夹角，并将测量值填入表中：3、下肢膝关节活动范围测量测量坐姿下膝关节的活动的最大范围和舒适活动范围。A 测量位置定义坐于坐高测量仪上，双脚平放在地面上，小腿自然向前伸展至最大位置，在前伸过程中，脚掌始终保持水平， 脚尖不翘起，当略感不舒适时，测量膝关节角度。然后继续前伸，当不舒适感难以忍受时，停止，进行最大值测量。B 活动范围测量利用关节角度测量尺对上述两种状况的膝关节角进行测量，并将测量值填入表3-4中。4、设计方案可能用到的尺寸学生自行确定并测量。六、实验报告编写内容实验名称、目的；使用的仪器、实验方法概要；经过整理的数据表格；数据分析；方案设计。七、实验报告要求本实验要求数据处理正