人体工程学操作

1、第五章操作装置设计本章重难点分析本章重点在于了解掌握手足尺寸与人体关节活动；控制器的类型以及其选择标准；控制器设计中的人机因素；把握控制器的编码方法，如：形状编码、大小编码、位置编码等；要还介绍了 一些典型控制器的设计以及握按钮、开关、方向盘以及操纵杆等的设计方法。人体的施力与运动输出特性作为高起专学生了解的内容不做要求。第五章操作装置设第一节手足尺寸与人体关节活动一、人体手足尺寸人在感知显示装置传示的信息以后，经大脑分析，作岀判断，然后操纵机器的运行。在声控及其他非接触式智能控制技术充分发展以前，手足尤其是手动操纵， 是主要的操纵方式。 生活中的工具、设施也多由手脚使用。因此，操纵装置和器物

2、设计中人的因素，主要是指手脚的操纵特性，包括人体手脚尺寸、肢体的施力与运动特性等，因此本章首先给岀有关这方面的基本知识。人体手足尺寸是操纵器尺寸设计的基本依据。GBGB /T T 1000010000 19881988 给岀了中国成年人的手部基本尺寸，和足部基本尺寸，参看图5 5 1 1、表 5 5 1 1 和图 5 5 2 2、表 5 5 2 2。图 5 5 1 1 人体手部尺寸表 5 5 1 1 人体手部尺寸（单位：mmmm ）表 5 5 2 2 人体足部尺寸（单位：mmmm ） 二、人体关节的活动1 1手部关节活动范围手部的关节活动可分为腕关节活动和指关节活动两种类型。人体足部尺寸腕关节

3、主要有两个自由度的活动：向手心或手背方向的转动，分别称为掌侧屈、背侧屈， 参看图 5 5 -3a3a :向拇指或小手指方向的转动，分别称为桡侧偏、尺侧偏（两根前臂骨中大拇指 一侧的那一根叫 桡骨”小手指一侧的那一根叫尺骨”桡侧偏、尺侧偏的名称即由此而来），参看图 5 5 3b3b。腕关节虽能绕中指方向轴线作一点小角度的转动，但很费力，实际上主要由小臂转动来完成这样的活动。图5 5 3 3 中标注了经实验测定的几个可达”的参考数据，需要注意的是：人虽然能够活动到这个限度，但在接近此限度的状态下工作却是劳累的，时间长了还容易致伤， 应该避免。图 5 53 3 腕关节的活动范围a a ）掌侧屈和背侧

4、屈b b）桡侧偏和尺侧偏与手掌相连的指关节有两个自由度的活动：手指握拳或伸开的伸屈活动；指间张开或并拢的张合活动。不与手掌相连的指关节只能作伸屈活动。2 2 人体的其他关节活动人体全身还有其他很多关节，这些关节的最大活动范围和能轻松舒适调节的范围参看表5 53 3。表列数值适用于一般情况。年岁较高者，或衣着较厚者，关节活动范围有所减少。人体可以 大体看作是由多个关节连接而成的一个连环结构，正像腰关节总的转动角度是由几对腰椎骨间的转角累加的结果，全身各部位能够达到的活动角度，也是各有关关节转动角度累加的结果。表 5 5 3 3 人体主要关节的最大活动范围和能舒适调节的范围关节身体部位活动方式最大

5、角度/（ 最大活动范围/（舒适调节范围/（低头、仰头+ 403575+ 12 一 25颈关节头至躯干左歪、右歪+ 55551100左转、右转+ 55551100前弯、后弯+ 100 501500胸关节躯干左弯、右弯+ 50501000腰关节左转、右转+ 50501000前弯、后弯+ 120 一 15135-髋关节大腿至髋关节外拐、内拐+ 30 一 15450膝关节小腿对大腿前摆、后摆+ 0 一 351350 ( 95 120)脚关节脚至小腿上摆、下摆+ 110 + 5555+ 85 + 95髋关节小腿关节脚至躯干外转、内转+ 110 70180+ 0 + 15脚关节外摆、内摆+ 180 302

6、100肩关节上臂至躯干上摆、下摆+ 180 45225(+ 15 + 35)（锁骨）前摆、后摆+ 140 40180+ 40 + 90肘关节下臂至上臂弯曲、伸展+ 145 0145+ 85 + 110外摆、内摆+ 30 一 2050腕关节手至上臂弯曲、伸展+ 75 一 601350肩关节，下臂手至躯干左转、右转+ 130 12025030 一 60注释见第二节人体的施力与运动输出特性一、人体的肌力及其影响因素1 1 人体主要部位的肌肉力量人体施力均来源于人体肌肉收缩所产生的力量，称为肌力。决定肌力大小的主要生理因素是：单条肌纤维的收缩力；该部位肌肉中肌纤维的数量和体积；肌肉收缩前的初长度；中枢

7、神经的机能状态；肌肉对骨骼发生作用的机械条件，等等。从上面所述可知，影响肌力大小的生理因素是复杂的。经测定，2020 3030 岁中等体力的男女青年主要部位的肌力数值如表5 5- 4 4 所示。表 5 5 4 4身体主要部位肌肉能产生的力值肌肉的部位力/ N肌肉的部位力/ N男女男女手臂肌肉左370200手臂伸直时的肌肉左210170右390220右230180肱二头肌左280130拇指肌肉左10080右290130右12090手臂弯曲时的肌肉左280200背部肌肉（躯干曲伸的肌肉）1220710右290210一般女性的肌力比男性低2020 %3030 %。右利者右手肌力比左手约高1010 %

8、;左利者左手肌力比右手约高 6 6%7 7%。在工作和生活中， 人们使用器械、 操纵机器所使用的力称为操纵力。操纵力主要是肢体的臂力、握力、指力、腿力或脚力，有时也用到腰力、背力等躯干的力量。操纵力与施力的人体部位、施力方向和指向（转向），施力时人的体位姿势、施力的位置以及施力时对速度、频率、耐久性、准确性的要求等多种因素有关，详尽全面的描述是很复杂的。各国人机学工作者对此进行过大量测定研究，积累了大量数据资料。下面依次简介的坐姿的手臂操纵力、脚蹬力，仅是操纵力中与操纵装置设计关系较为密切的部分。2 2 坐姿的手臂操作力对于中等体力的男子（右利者），坐姿下手臂在不同角度、不同指向上的操纵力，可

9、对照参 看图 5 5-4 4 和表 5 5 5 5。图 5 5 4 4 坐姿手臂操纵力的测试方位和指表 5 5 5 5 坐姿的手臂操纵力（中等体力的男子，右利者）手臂的角度/（拉力/ N推力/ N左手右手左手右手向后向前18022523518622515018624513718612015718611815790147167981571576010811898向上向下18039595978150697878881207810898118907888981186069887888向内侧向外侧18059883959150698839691208898496990697859696078885978

10、分析表 5-55-5 中的数据，可以看岀：在前后方向和左右方向上，都是向着身体方向的操纵力大于背离身体方向的操纵力；在上下方向上，向下的操纵力一般大于向上的操纵力。表5 5 5 5是测试右利男子所得数据，所以右手操纵力大于左手操纵力；对于左利者，情况应该相反。立姿的手臂操纵力和坐姿3 3 立姿的手臂操纵力立姿屈臂操纵力的一项测试实验结果如图5 5 - 5 5 所示。实验研究了立姿屈臂从手钩向肩部方向的操纵力与前臂、上臂问夹角的关系，从图中可以看岀：前臂上臂间夹角约为7070。时，具有最大的操纵力。像风镐、凿岩机之类需手持的较重器具，大型闸门开启装置等设施的设计时，都应注意适应人体屈臂操纵力的这

11、种特性。在图 5 5 -6a6a 所示立姿、前臂基本水平的姿势下，男子、女子的平均瞬时向后的拉力分别可 达约 690N690N 和380N380N ;男子连续操作的向后拉力约为300N300N ;向前的推力比向后的拉力小一些。在图 5 5-6b6b 所示内外方向的拉推，则向内的推力大于向外的拉力，男子平均瞬时推力可达约395N395N。图 5 5-5 5 立姿屈臂操纵力的分布图 5 5-6 6 立姿、前臂在水平面两方向上的推拉力a a ）前后方向的推拉b b）内外方向的推拉4 4 握力在两臂自然下垂、手掌向内（即手掌朝向大腿）执握握力器的条件下测试，一般男子优势手的握力约为自身体重的 4747

12、 %5858 %;女子约为自身体重的 4040 %4848 %。但年轻人的瞬时最大握 力常高于这个水平。非优势手的握力小于优势手。若手掌朝上测试，握力值增大一些；手掌朝下测试，握力值减小一些。人体所有的施力状态下，力量的大小都与持续的时间有关。随着施力持续时间加长，力量逐渐减小。例如某些类型的肌力持续到4min4min 时，就会衰减到最大值的1 1 /4 4 左右；且肌力衰减到最大值 1 1/2 2 所经历的持续时间，对多数人是基本相同的。5 5坐姿的脚蹬力在有靠背的座椅上，由于靠背的支撑，可以发挥较大的脚蹬操纵力。脚蹬操纵力的大小与施力点位置、施力方向有关，一项实测的结果见图5 5-7 7。

13、该图是坐姿下不同侧视体位脚蹬力的分布情况；由于靠背对接近水平的施力方向能提供最有利的支撑，所以能够达到最大的脚蹬操纵力。但工作时把脚举得过高，腿部肌肉将难以长久坚持；因此实际上图 5-75-7 中粗线箭头所画、 与铅垂线约成 7070的方向才是最适宜的脚蹬方向。此时大腿并不完全水平，而是前端膝部略有上抬，大 小腿在膝部的夹角在 140140 150150之间。从俯视的方向来看，腿的蹬踩方向偏离正前方1515以上,脚蹬操纵力就大幅度减小，操作灵敏度也明显降低。图 5 5-7 7 坐姿下不同侧视体位的脚蹬力二、反应时和运动时从汽车驾驶者发现障碍，到完成一定操作，例如转动转向盘急速转向避让，或脚踩制

14、动器立即制动，这段时间实际上由两个时间段构成：第一个时间段是感知的时间，称为反应时；第二个时间段是动作的时间，称为运动时。人机系统中其他各种操作的时间均由这样两部分构成。（一）反应时反应时指从刺激呈现， 到人开始作岀外部反应的时间间隔，也称为反应潜伏期。 这实际是如下知觉过程所经历的全部时间：感觉器官接收外界刺激，刺激经由传人神经传至大脑神经中枢， 神经中枢综合处理发岀反应指令，指令经由传岀神经传至肌肉，直至肌肉收缩开始反应运动。影响反应时的有人的主体因素，也有刺激的各种客体因素，分述如下：1 1 简单反应时、辨别反应时与选择反应时如果呈现的刺激只有一个，要求接受刺激者作岀的反应也是一个，且两

15、者都是固定不变的，这种条件下的反应时称为简单反应时。如果呈现的刺激可能多于一种，要求刺激接受者只对其中特定刺激作岀反应，而对其他刺激不作反应，且即将岀现哪种刺激事先并不知道，这种条件下的反应时称为辨别反应时。如果可能呈现的刺激不止一种，要求接受刺激者对不同的刺激作岀一一对应的不同反应，且即将岀现哪种刺激事先并不知道，这种条件下的反应时称为选择反应时。三种反应时中，简单反应时最短，辨别反应时次之，而选择反应时因为既要辨别刺激种类，又要确定相应的反应形式，所以时间最长。辨别反应时和选择反应时都随可能呈现的刺激数目增 多而延长。表 5 5- 6 6 是刺激数目对辨别反应时影响的一项测试结果。表 5

16、5-6 6 关于辨别反应时与刺激数目相关性的一项测试结果刺激数目12345678910辨别反应时/ ms1873163644344855325706036196222 2刺激类型与反应时反应时随刺激类型即接受刺激的感觉器官不同而不同。各种感觉器官对应的简单反应时一般范围见表 5 5 - 7 7。表 5 5 - 7 7 各种刺激类型（感觉器官）的简单反应时范围刺激类型触觉（触压、冷热）听觉（声音）视觉（光色）嗅觉（物质微粒）味觉（唾液可溶物）深部感觉（撞击、重力）感觉器官皮肤、皮下组织耳朵眼腈鼻子舌头肌肉神经和关节简单反应时/ ms110 ， 230120 160 150 200210 3903

17、30 1100400 1000从表 5-75-7 可以看岀，触觉、听觉和视觉反应时比较短，味觉和深部感觉反应时比较长。另外 触觉反应时与接受刺激的人体部位有关，脸部、手指的反应时短，腿部脚部的反应时长。味觉反应时中，对咸、甜、酸的反应时分别约为 308ms308ms、446ms446ms 和 536ms536ms，而对苦的反应时则长得多， 约为 1082ms1082ms。3 3刺激强度与反应时人的听觉能够感受到的最弱的声音称为听阈”。其实任何一种外界刺激都要达到一定的强度才能被人感受到，这一强度下的刺激量值称为该种感觉的感觉阈值。反应时与刺激的强度有关， 一般的变化规律是：刺激很弱、刚刚达到阈

18、值的条件下，反应时比正常值长得多；随着刺激强度加大，反应时逐渐缩短，但变化越来越小；到达一定的刺激强度以后，反应时就基本稳定不再缩短了。对比表 5 5-8 8 中不同强度声刺激的反应时，可以看出这一变化规律。表 5 5-8 8 刺激强度与反应时的关系刺激类型刺激强度简单反应时/ ms刚超过阈值779听觉声刺激较弱的强度184中等强度119视觉光刺激弱光照强光照2051624 4 刺激的对比度与反应时除了刺激本身的强度以外，反应时还受刺激量值与背景量值对比度的影响，这种对比度常直接关系到刺激的可辨性。例如同样的声刺激，因背景噪声的强度、频率不同而有不同可辨性，反应时也随之不同。视觉刺激中，朿 y

19、 y 激颜色与背景色的对比影响刺激的可辨性，因而也影响反应时，一项测试结果见表 5 5-9 9。从表 5 5-9 9 可以看岀，红一橙颜色对比下反应时较长，原因不难理解， 是因为这两种刺激的对比较弱。表 5 5-9 9 颜色对比对反应时的影响颜色对比白一黑红一绿红一黄红一橙简单反应时/ ms197208217246影响反应时的其他刺激因素还有：刺激持续的时间，是否有预备信号等5 5 人的主体因素与反应时影响反应时的人的主体方面，有先天性的个体差异，当时的状况和培训造成的差异等几方面。 先天性的个体差异来源于素质、性别、个性等因素；当时状况指年龄、健康状况、疲劳状况、情 绪、生理节律等状态；培训

20、对反应时的影响更是明显，驾驶汽车、打字、速记等工作都可以通过 培训减少反应时，从而有效地提高工作效率。（二）运动时运动时指从人的外部反应运动开始到运动完成的时间间隔。运动时的时间组成，也包含着神经传导时间、肌肉活动时间及两者交互的时间等部分。由于知觉和运动是人体两种性质不同的过程，所以反应时和运动时之间没有显著的相关性。运动时随着人体运动部位、运动形式、运动距离、阻力、准确度、难度等的不同而不同，影响因素非常多。通常作为人体功能”基础数据进行测试的，只是最简单的运动，例如用手按压或触摸身体前方不远的某物、某点；而这对于操纵装置设计的应用显然是不够的。实际操纵运动的情况很复杂，各种不同的操作类型

21、和操作要求，运动部位、形式、距离、阻力、要求的准确度、难度都不相同，例如单单就旋转旋钮而言，由于旋 钮尺寸、阻力、安放位置、要求调节准确度等条件不同，操作运动时间就大有差异。所以各种操 作运动的时间一般不作为人体功能基础数据、而属于操纵设计中肢体运动输岀数据的范围。三、肢体的运动输出特性（一）运动速度与频率与肢体运动速度、频率有关的因素较多，下面就人体运动部位、运动形式、运动方向、阻力（阻力矩）、运动轨迹等因素的影响，各举一些实测数据的例子来作简要说明。1 1 人体运动部位、运动形式与运动速度表 5 5 - 1010 给岀了主要人体部位完成一次简单运动最少平均时间的参考数据。从这些数据的对比，

22、可以了解人体不同部位、不同形式和条件下运动时问的相对差异。但与具体运动距离、 运动角度、阻力、阻力矩有关的运动时间数据，尚需查阅详尽的资料或进行实测研究。表 5 5 - 1010 人体完成一次动作的最少平均时间人体运动部位运动形式和条件最少平均时间/ ms直线运动抓取70手曲线运动抓取220极微小的阻力矩旋转220有一定的阻力矩旋转720向前方、极小阻力踩踏360腿脚向前方、一定阻力踩踏720向侧方、一定阻力踩踏7201460躯干向前或后弯曲向左或右侧弯720162012602 2 运动方向与运动速度由于人体结构的原因，人的肢体在某些方向上的运动快于另一些方向。一个测试实验的情况和结果如图 5

23、-85-8 所示：从水平平面上某定点起始，用右手向8 8 个方向上的 8 8 个等距离的点运动；8 8 个方向分别是：从正右方的0 0方向开始，每隔 4545作为一个方向。测定不同方向上的平均运动时间，成比例地以到中心点的距离用黑圆点标定在该方向上，得到8 8 个黑点；这 8 8 个点可连接成一个椭圆，椭圆的短轴大约在5555235235的方向上，长轴大约在145145325325。的方向上，如图5-85-8 中两条互相垂直的虚线所标示。这表明，右手在5555235235。方向，即在 右上一左下”方向运动较快；而在 145145325325方向，即在 左上一右下方向运动较慢。应该说，这一结果从

24、生物力 学来看是不难理解的。图 5 5-8 8 右手在水平面内 8 8 个方向上运动时间的对比3 3 运动负荷与运动速度肢体各种运动的速度都随运动中阻力的增大而减小。表 5 5 - 1111 所列数据是反映这种关系的 一个例子：掌心向上持握一个物体，在物体的三个不同质量等级下， 测定记录手掌旋转一定角度 所需要的时间。表 5 5 1111 不同持握质量下手掌的转动角度与转动时间 （单位：msms）持握的质量/ kg306090120150180 0.91101501902402903401.0 4.51602303103804605504.6 1630044058073087010204 4

25、运动轨迹与运动速度基 于 人 体 构 造 的 原 因 ， 运 动 轨 迹 对 运 动 速 度 的 影 响 有 以 下 几 点 :1 1 ）人手在水平面内的运动快于铅垂面内的运动；前后的纵向运动快于左右的横向运动；从 上往下的运动快于从下往上；顺时针转向的运动快于逆时针转向。2 2 ）人手向着身体方向的运动（向里拉）比背离身体方向的运动（向外推）准确度高。多数右利者右手向右的运动快于左手向左运动，多数左利者左手向左的运动快于右手向右运动。3 3 ）单手可以在此手一侧偏离正中 6060的范围之内较快地自如运动，见图 5 5 9a9a ;而双手同时运动，则只在正中左右各 3030的范围以内能较快地自

26、如运动，见图 5 5 9b9b。当然，正中方向及 其附近是单手和双手能较快自如运动的区域，见图5 5 9c9c。图 5 5 9 9 单手与双手能较快自如运动的区域4 4 ）连续改变方向的曲线运动快于突然改变方向的折线运动。5 5 运动频率人体各部位的运动频率也是人机工程设计关注的数据。表5 5 1212 是人体不同部位、几种常用操作动作能够达到的最高频率。表列数据对应的条件是：运动阻力（或阻力矩）极为微小，运动行程（或转动角度）很小，由优势手或优势脚进行测试。表列数据是一般人运动能 达到的上限值，工作时适宜的操作频率应该小于这个数值，长时问工作的操作频率只能更小。表 5 5 1212 人体各部

27、位的最高运动频率（单位：次/ s s）运动部位运动形式最高频率运动部位运动形式最高频率小指敲击3.7手旋转4.8无名指敲击4.1前臂伸屈4.7中指敲击4.6上臂前后摆动3.7食指敲击4.7脚以脚跟为支点蹬踩5.7手拍打9.5脚抬放5.8手推压6.7（二）运动准确性及其影响因素1 1 运动准确性准确性是人体运动输岀质量的重要指标。准确地操作是人机系统正常运行的基本要求；快速操作只有在准确的前提才有意义。操作运动准确性要求主要包括以下几个方面： 运动方向的准确性；运动量(操纵量)，如运动距离、旋转角度的准确性；操作运动速度的准确性(一般 操作都要求实现平稳的速度变化，跟踪调节操作则要求更准确的操作

28、速度)；操纵力的准确性(在有一定阻力或阻力矩的操作中，准确的操纵量通常依赖准确的操纵力才能达到)。2 2 运动准确性的影响因素除了人们种种先天性的个体差异、当时的健康和觉醒水平、培训练习状况以外，运动准确性与运动本身的速度、方向、位置、动作类型等因素有关，下面仅就部分因素作简略的说明。(1 1)运动速度与准确性随着运动速度加快，准确性通常将会降低。但两者的变化一般呈图 4 4 一 1010 所示的速度准确性特性曲线关系：在曲线 A A 点的附近，运动速度变化对准确性的影 响很小，因此降低速度对提高准确性并无明显作用。速度高到一定数值以后，图5 5-1010 的曲线下降明显，表明运动准确性加速降

29、低。因此在图5-105-10 中 A A 点附近选点，能兼顾到速度和准确性两方面的要求。图 5 5 1010 运动速度一准确性特性曲线(2 2 )运动方向与准确性图 5 5 1111 是关于手臂运动方向对准确性影响的一个实测例子：让受试者手握细杆沿图示的几种槽缝中运动，记录细杆触碰槽壁的次数，触碰次数多表示细杆在槽中运动准确性低。在同样的测试设置下，四种运动方向的触碰次数已标注在图5 5 11a11a、b b、c c、d d 各分图下面，触碰次数之比为247247 : 202202 : 4545 : 3232。可见手臂在左右方向的运动准确性高，上下方向次之，而前后方向的运动准确性差，而且互相对

30、比的差别是相当明显的。图 5 5 1111 手臂运动方向对准确性影响的一个实例(3 3)动作类型与准确性使用操纵器和工具可能有各种不同的动作类型，由于解剖学的特点，肢体控制不同类型动作的准确性、灵活性是不同的。图5 5 1212 给岀了优劣不同的三组对比：上面三个图所示操作的准确性，均优于对应的下图。图5 5 12a12a 上图为在水平面内的转动操作，其准确性优于下图所画的在铅垂面内的转动操作；图5 512b12b 上图为对水平面的按压操作，其准确性优于下图所画对铅垂面的按压操作；图5 5 12c12c 上图为手握弯曲把手由大小臂控制的绕轴转动，其准确性优于下图所画手抓球体由手腕控制的绕轴转动

31、。准确性随动作类型而不同的现象很多，图5 5 1212 所示只是其中的少数几个示例。图 5 5 1212 准确性随动作类型不同的例子（4 4 ）运动量与准确性准确性一般还与运动量大小有关，例如手臂伸岀和收回的移动量较小（如 100mm100mm 以内）时，常有移动距离超岀的倾向，相对误差较大；移动量较大时，则常有移 动距离不足的倾向，相对误差较小。旋转运动量与准确性的关系与此类似。第三节操纵器设计的人机学原则一、操纵器的类型与选用操纵器又称为操纵装置、控制器、控制装置。（一）操纵器的类型操纵器种类很多，为便于分析研究，可以从不同的角度进行分类，简述如下。1 1按操控方式分可以分为手动操纵器、脚

32、动操纵器、声控操纵器等操控类型。也可以分为直动操纵器、遥控操纵器等操控方式。2 2 .按操控运动轨迹分手动操纵器按操控运动的轨迹，可分为：旋转式操纵器：如旋钮、摇柄、十字把手、手轮（转向盘）等。移动式操纵器：如操纵杆、手柄、推扳开关等。按压式操纵器：如按钮、按键等。3 3 按操控功能分一般分为开关式操纵器、转换式操纵器、调节式操纵器、紧急停车操纵器等类型。（二）操纵器的选用原则GBGB /T T 1477514775 19931993操纵器一般人类工效学要求给岀的操纵器选用原则如下：1 1 ）手控操纵器适用于精细、快速调节，也可用于分级和连续调节。2 2 ）脚控操纵器适用于动作简单、快速、需用

33、较大操纵力的调节。脚控操纵器一般在坐姿有 靠背的条件下选用。二、操纵器设计的一般人机学原则这里先简要分几条概述操纵器设计的一般人机学原则，关于其中每一条较详细的内容，面或在具体讲述各种操纵器时再作进一步说明。1 1 ）操纵器的尺寸、形状，应适合人的手脚尺寸及生理学解剖学条件。2 2 ）操纵器的操作力、操作方向、操作速度、操作行程（包括线位移行程和角位移行程）、 操作准确度控制要求，都应与人的施力和运动输出特性相适应。3 3 ）在有多个操纵器的情况下，各操纵器在形状、尺寸大小、色彩、质感以及安置位置等方 面，尽量给予明显区别，使它们易于识别，以避免互相混淆。4 4 ）让操作者在合理的体位下操作，

34、考虑操纵器操作的依托支撑要求，减轻操作者疲劳和单 调厌倦的感觉。5 5 ）操纵器的操作运动与显示器或与被控对象，应有正确的互动协调关系。此种互动关系应 与人的自然行为倾向一致。6 6 ）形状美观、式样新颖，结构简单。合理设计多功能操纵器，如带指示灯的按钮，能把操 纵和显示功能结合起来等。三、 操纵器的形状和式样1 1 ）手动操纵器上手的握持部位应为端部圆滑的圆柱、圆锥、卵形、椭球等便于抓握的形状，横截面为圆形或椭圆，表面不得有尖角、锐棱、缺口，以求得持握牢靠、方便、无不适感。用手掌按压操作的操纵器的表面，采用蘑菇样的球面凸起形状。用手指按压的表面要有适合指形的凹陷轮廓。按钮的水平截面应为圆形或

35、矩形，按键应为矩形。矩形按钮和直径3 35mm5mm 的按钮可做成球面或平面形状；在需要互相区别、避免混淆而进行编码的情况下允许制成其他形状。用手指操作的扳钮开关、转换开关的柄部应为圆柱形、圆锥形或棱柱形，柄部外端呈凸球形表面；圆锥形柄部的大头朝外（参看后面图5 5 2828 ）。2 2 ）脚控操纵器不应使踝关节在操作时过分弯曲，脚踏板与地面的最佳倾角约为3030操作在下时脚掌宜与小腿接近垂直，踝关节的活动范围不大于2525 （参看后面图 5 5 29a29a、图 5 5 3030、图 5 53434 ） o3 3 ）操纵器的式样应便于使用，便于施力。例如操纵阻力较大的旋钮，其周边不宜为光滑的

36、表面，而应制成棱形波纹或压制滚花（参看后面图5 5 1919 ）o4 4 ）有定位或保险装置的操纵器，其终点位置应有标记或专门的止动限位机构。分级调节的操纵器还应有中间各挡位置的标记，以及各挡位置的定位、自锁、连锁机构，以免工作中的意外触动或振动产生误操作。5 5 ）操纵器的形状最好能对它的功能有所隐喻、有所暗示（参看后面图5 5 1313 ），以利于辨认和记忆。这属于造型语义方面的要求和课题。四、 操纵器的尺寸和操作行程操纵器尺寸与人体尺寸的适应性主要包括两个方面：第一，操纵器上，人的手脚握持、 触压、抓捏、抠挖部位的尺寸，应与人的手脚尺寸相适应，需参照GBGB/T T 1000010000

37、 19881988中国成年人人体尺寸、GBGB / T T 1625216252 19961996成年人手部号型等国标进行设计。第二，操纵器的操作行 程，例如按钮、按键的按压距离，旋钮、转向盘、手轮的转动角度，扳钮开关、操纵杆的线位移 和角位移等，应与人的关节活动范围、肢体活动范围相适应，需参照GBGB /T T 1354713547 19921992工作空间人体尺寸、GBGB /T T 1477514775 19931993操纵器一般人类工效学要求等综合类国标，还可参考一些专门行业的国标、行业的技术标准和人体功能方面的文献资料。操纵器上与人体尺寸有关的上述两个方面，也可以说前者是操纵器上与手

38、脚直接接触部位的静态尺寸”，后者则是肢体操作操纵器时的动态尺寸”，下面举例说明。对图 5 5 13a13a 所示双手扶轮缘的手轮（转向盘、转向把）来说，手握部位的轮缘直径优选值为2525 30mm30mm，其依据是人手部尺寸中的 手长”这种手轮一次手握连续转动的角度一般宜在9090以内，最大不得超过 120120其依据则是关节活动范围或肢体活动范围。对图5 5 13b13b 所示的操纵杆来说，手握部位的球形杆端球径常取值为 323250mm50mm，其依据是人手抓握多大的物体较为舒适并能较自如地施力。而操 纵杆的适宜 动态尺寸是：对于长度 150150250mm250mm 的短操纵杆，在人体左

39、右方向的转动角度不 宜大于 4545前后方向的转动角度不宜大于3030对于长度 500500700mm700mm 的长操纵杆，转动角度适宜值为 10101515其依据便是人的肢体活动范围。图 5 5 - 1313 操纵器尺寸与人体尺寸的关系几种常用操纵器的尺寸和操作行程数据，将结合具体操纵器在稍后介绍。五、操纵器的识别编码编码（codingcoding ）是指特定信号的系统表示或符合定义规则的信号其他设定值。通俗地说，对 一类事物进行编码，就是使其中每一事物具有特征或给予特定代号，以互相区别，避免混淆。常用的操纵器编码方式有：形状编码、大小编码、色彩编码、操作方法编码、位置编码、符 号编码等。1 1 形状编码使不同功能的操纵器具