第五章人机信息界面设计.

1、第五章第五章 人机系统与人机人机系统与人机 界面设计界面设计 人要感知信息，处理信息，发出运动能，就必须和机器的显示器、人要感知信息，处理信息，发出运动能，就必须和机器的显示器、控制器之间发生关系，以便在人和机器的特性之间寻求最佳的人机匹控制器之间发生关系，以便在人和机器的特性之间寻求最佳的人机匹配，来提高整个系统的效率，这就是人机系统以及人机界面设计所要配，来提高整个系统的效率，这就是人机系统以及人机界面设计所要解决的问题。解决的问题。5 51 1 人机系统人机系统一、人机系统概述一、人机系统概述 人工操作系统人工操作系统 半自动化系统半自动化系统 自动化系统自动化系统 见见图图13-21.

2、1. 人机系统基本模式人机系统基本模式 人机系统基本模式由人的子系统、机器的子系统和人机界面所组成。人机系统基本模式由人的子系统、机器的子系统和人机界面所组成。13-113-12. 2. 人机系统类型人机系统类型2 2）按自动化程度分类）按自动化程度分类 3 3）按人机结合方式分类）按人机结合方式分类 人机串联人机串联 人机并联人机并联 人与机串、并联混合人与机串、并联混合 见见图图13-313-31 1）按有无反馈控制分类：闭环人机系统和开环人机系统。）按有无反馈控制分类：闭环人机系统和开环人机系统。二、人机系统设计二、人机系统设计1. 1. 人机系统设计程序人机系统设计程序 人机系统设计的

3、程序，图人机系统设计的程序，图13-413-4 1 1）人机系统的目标）人机系统的目标2 2）人与机的功能分析）人与机的功能分析 人机特性比较人机特性比较 人与机器的特性比较参阅表人与机器的特性比较参阅表13-113-1。 人优于机器的功能人优于机器的功能 机器优于人的功能机器优于人的功能人机功能分析：包括系统功能的人机功能分析：包括系统功能的描述、确定描述、确定和和分解分解。3. 3. 人机系统的目标，见人机系统的目标，见图图5 51 1 人机系统人机系统3 3）功能分配）功能分配人机功能分配的原则人机功能分配的原则 比较分配原则人机功能分配：把分解的系统功能逐一合理分配给人和机，使人机彼此

4、协调，人机功能分配：把分解的系统功能逐一合理分配给人和机，使人机彼此协调， 相互补充。相互补充。人和机器的相互配合，一方面需要人监控机器，另一方面需要机器监督人。人和机器的相互配合，一方面需要人监控机器，另一方面需要机器监督人。5 51 1 人机系统人机系统 剩余分配原则 经济分配原则 宜人分配原则 弹性分配原则4 4）设计与评价）设计与评价 人机界面设计人机界面设计人机界面设计的两个主要问题：人机界面设计的两个主要问题： 人控制机器人控制机器 控制器要适合于人的操作；控制器要适合于人的操作； 人接受信息人接受信息 显示器的配置如何与控制器相匹配。显示器的配置如何与控制器相匹配。人机界面设计主

5、要是指显示器、控制器，以及它们之间的关系的设计。人机界面设计主要是指显示器、控制器，以及它们之间的关系的设计。 人因工程学设计人因工程学设计 系统评价系统评价对该系统是否具备完成既定目标的功能进行评价，并进行安全性、舒适对该系统是否具备完成既定目标的功能进行评价，并进行安全性、舒适性及社会性因素的分析、评价。性及社会性因素的分析、评价。主要包括：显示器和控制器的选择与设计、作业空间设计、作业辅助主要包括：显示器和控制器的选择与设计、作业空间设计、作业辅助设计，制定人员选择和培训计划。设计，制定人员选择和培训计划。5 51 1 人机系统人机系统5 51 1 人机系统人机系统三、人机系统评价指标的

6、建立三、人机系统评价指标的建立1 1）技术评价指标）技术评价指标2 2）经济评价指标）经济评价指标 3 3）社会评价指标）社会评价指标 光照、温度、湿度、粉尘、通风光照、温度、湿度、粉尘、通风环环 境境有毒有害物质等有毒有害物质等振动、噪声、放射线振动、噪声、放射线整体性整体性易操作易操作宜人性宜人性大方大方形象化形象化醒目醒目色调色调省力省力易辩识易辩识美观美观舒适舒适本质安全本质安全可靠性可靠性安全性安全性可控性可控性记忆性记忆性稳定性稳定性总目标总目标图图13-6 13-6 人机系统设计评价指标（要素）体系人机系统设计评价指标（要素）体系技术性技术性经济性经济性三、人机系统评价指标的建立

7、三、人机系统评价指标的建立5 51 1 人机系统人机系统1 1）指标体系的简化）指标体系的简化2 2、评价指标体系的处理、评价指标体系的处理2 2）权系数的确定）权系数的确定 求评价指标权系数的方法数很多，如：求评价指标权系数的方法数很多，如：专家评议法、层次分析法、专家评议法、层次分析法、模糊数学法等，也可由经验或用模糊数学法等，也可由经验或用判别表判别表法求出。法求出。A AB BC CD DA AB BC CD D重要程度排序重要程度排序 B BA A，CA,CA,D DA,CA,CB B，B=D, CB=D, CD D比较者比较者被比者被比者ikniiiikkg1/1 13 30 04

8、 41 13 31 13 32 22 21 13 32 26 610106 624240.0870.0870.2500.2500.4170.4170.2500.2501.01.0四、人机系统分析评价方法四、人机系统分析评价方法一）连接分析法（链式分析法）一）连接分析法（链式分析法） 连接分析法是一种对人、机器、过程和系统进行评价的简便方法，它用连接分析法是一种对人、机器、过程和系统进行评价的简便方法，它用 “ “连接连接”来表示人、机之间的关系。来表示人、机之间的关系。 连接：连接：指人机系统中，指人机系统中，人与机人与机、机与机机与机、人与人人与人之间的相互作用关系。之间的相互作用关系。5

9、51 1 人机系统人机系统1 1、连接及其表示方法、连接及其表示方法连接形式连接形式 ：人人机机连接，连接，机机机机连接，连接，人一人人一人连接。连接。按按连接特征连接特征，人机系统的连接方式，人机系统的连接方式: : 视觉视觉连接、连接、听觉听觉连接、连接、操作操作连接、连接、 行走行走连接、连接、语言语言链接等链接等按按连接性质连接性质，人机系统的连接方式，人机系统的连接方式: : 对应对应连接、连接、逐次逐次连接连接5 51 1 人机系统人机系统2 2、连接分析法的应用程序、连接分析法的应用程序 绘制绘制连接分析图连接分析图 确定各连接的重要度和频率确定各连接的重要度和频率各各连接连接的

10、重要度和频率可根据的重要度和频率可根据调查统计调查统计和和经验经验确定其分数值。确定其分数值。一般用四级记分：一般用四级记分：“极重要极重要”和和“频率极高频率极高”者为者为4 4分；分； “ “重要重要”和和“频率高频率高”者为者为3 3分；分； “ “一般一般”和和“一般频率一般频率者为者为2 2分；分； “ “不重要不重要”和和“频率低频率低”者为者为1 1分。分。例如例如名称 操作者 设备操作链 听觉链 视觉链行走链重要度频率符号 一）连接分析法（链式分析法）一）连接分析法（链式分析法）2 2、连接分析法的应用程序、连接分析法的应用程序 计算综合评价值（连接值）计算综合评价值（连接值）

11、 优化优化5 51 1 人机系统人机系统综合评价值综合评价值 = = 重要程度重要程度频率频率在连接分析图中，以在连接分析图中，以综合评价值综合评价值表示两个表示两个要素之间的关系。要素之间的关系。调整各要素位置，使人机及空间得到合理配置。调整各要素位置，使人机及空间得到合理配置。一）连接分析法（链式分析法）一）连接分析法（链式分析法）优化原则优化原则 操作人员与其操作人员与其操纵装置操纵装置的的连线连线尽可能尽可能不交叉不交叉，以免在操作过程中，以免在操作过程中 相互干扰、碰撞。相互干扰、碰撞。1BCFEDG32A4a）原来的位置安排AE1D2FB34GCb）改进后的位置安排5 51 1 人

12、机系统人机系统一）连接分析法（链式分析法）一）连接分析法（链式分析法）5 51 1 人机系统人机系统优化原则优化原则 按综合评价值大小布置。按综合评价值大小布置。BNPWRHHSC4443434434344233绘图板绘图板领航员领航员船长船长报务员报务员无线电台无线电台罗盘仪罗盘仪舵轮舵轮舵手舵手图图13- -10 船长与领航员、船长与领航员、舵手舵手及报务员之间关系及报务员之间关系一）连接分析法（链式分析法）一）连接分析法（链式分析法）5 51 1 人机系统人机系统优化原则优化原则 作业空间的大小，应符合安全空间的要求，危险作业区和危险作业点作业空间的大小，应符合安全空间的要求，危险作业区

13、和危险作业点 应加隔离。应加隔离。 按感觉特性配置系统的连接。按感觉特性配置系统的连接。1BCED32A改进后的连接配置99996666333322一）连接分析法（链式分析法）一）连接分析法（链式分析法）练练 习习 根据图给出的根据图给出的各子系统之间各子系统之间的两点连接形的两点连接形式，按连接分式，按连接分析的优化原则析的优化原则画出连接示意画出连接示意图。图。5 51 1 人机系统人机系统二）操作顺序图分析法二）操作顺序图分析法（Operational Sequence Diagraming, OSD法法）操作顺序图分析法：是将由操作顺序图分析法：是将由“信息信息意志决定意志决定动作动作

14、”组成的作业顺序组成的作业顺序用图式表示，以分析操作者的用图式表示，以分析操作者的反应时间反应时间和和人机系统可靠性人机系统可靠性的方法。的方法。1 1、操作顺序图法的符号、操作顺序图法的符号5 51 1 人机系统人机系统2 2、操作顺序描述、操作顺序描述 简单作业顺序描述简单作业顺序描述灯亮灯亮看见灯看见灯按电钮按电钮灯亮灯亮看见灯看见灯按电钮按电钮 a）以作业者为对象来描述）以作业者为对象来描述 b）以系统为对象来描述）以系统为对象来描述二）操作顺序图分析法二）操作顺序图分析法5 51 1 人机系统人机系统2 2、操作顺序描述、操作顺序描述 存在误操作的作业顺序描述存在误操作的作业顺序描述

15、点灯点灯看不见灯看不见灯不按电钮不按电钮看见灯看见灯按电钮按电钮a）有信息显示）有信息显示看见灯看见灯按电钮按电钮不按不按电钮电钮没看见灯没看见灯没点灯没点灯b b）无信息显示）无信息显示二）操作顺序图分析法二）操作顺序图分析法5 51 1 人机系统人机系统2 2、操作顺序描述、操作顺序描述 操作顺序图法应用操作顺序图法应用将操作顺序图加将操作顺序图加时间轴时间轴，进行，进行反应时间分析反应时间分析 。灯亮灯亮看见灯看见灯按电钮按电钮灯亮灯亮看见灯看见灯按电钮按电钮时间轴时间轴 a）对灯亮立刻做出反应）对灯亮立刻做出反应 b）对灯亮相当长时间没有做出反应）对灯亮相当长时间没有做出反应二）操作顺

16、序图分析法二）操作顺序图分析法5 51 1 人机系统人机系统2 2、操作顺序描述、操作顺序描述加进加进概率值概率值后的操作顺序图，进行后的操作顺序图，进行系统可靠性分析。系统可靠性分析。 看见灯亮看见灯亮不能看见不能看见灯亮灯亮不按钮不按钮按电钮按电钮90%10%1%99%图图13-15 加进概率值的操作顺序图加进概率值的操作顺序图二）操作顺序图分析法二）操作顺序图分析法3. 3. 校核表评价法（检查表法）校核表评价法（检查表法）4. 4. 工作环境指数评价法工作环境指数评价法 空间指数法空间指数法 可视性指数可视性指数 会话指数会话指数 步行指数步行指数5. 5. 海洛德分析评价法海洛德分析

17、评价法该方法是分析评价仪表与控制器的配置和安装位置对人是否适当。该方法是分析评价仪表与控制器的配置和安装位置对人是否适当。5 51 1 人机系统人机系统例例 题题5 52 2 人机信息界面的形成人机信息界面的形成人机界面是指系统中的人、机之间相互作用的区域。人机界面是指系统中的人、机之间相互作用的区域。1）人从显示器上接受信息）人从显示器上接受信息2）通过控制器对机器进行控制）通过控制器对机器进行控制5 53 3 显示器设计显示器设计一、显示器概述一、显示器概述显示器分为：显示器分为： 视觉显示器：视觉显示器： 包括各种仪表、信号灯、显示屏等。包括各种仪表、信号灯、显示屏等。 听觉显示器：听觉

18、显示器： 常用的有铃、常用的有铃、 蜂鸣器、喇叭、汽笛和哨子等。蜂鸣器、喇叭、汽笛和哨子等。 触觉显示器：触觉显示器： 如：钱币上的盲点。如：钱币上的盲点。显示器是人机系统中专门用来向人的感官传递显示器是人机系统中专门用来向人的感官传递信息信息的装置。的装置。显示显示方式方式传递的信息特征传递的信息特征显示显示方式方式传递的信息特征传递的信息特征视觉视觉显示显示1.1.比较复杂、抽象的信息或含有科学技术术比较复杂、抽象的信息或含有科学技术术 语的信息、文字、图表、公式等语的信息、文字、图表、公式等2.2.传递的信息很长或需要延迟者传递的信息很长或需要延迟者3.3.需用方位、距离等空间状态说明的

19、信息需用方位、距离等空间状态说明的信息4.4.以后有被引用的可能的信息以后有被引用的可能的信息5.5.所处环境不适合听觉传递的信息所处环境不适合听觉传递的信息6.6.适合听觉传递，但听觉负荷已很重的场合适合听觉传递，但听觉负荷已很重的场合7.7.不需要急迫传递的信息不需要急迫传递的信息8.8.传递的信息常需同时显示、监控传递的信息常需同时显示、监控听觉听觉显示显示1.1.较短或无需延迟的信息较短或无需延迟的信息2.2.简单且要求快速传递的信息简单且要求快速传递的信息3.3.视觉通道负荷过重的场合视觉通道负荷过重的场合4.4.所处环境不适合视觉通道传递的信息所处环境不适合视觉通道传递的信息触觉触

20、觉显示显示1.1.视、听觉通道负荷过重的场合视、听觉通道负荷过重的场合2.2.使用视、听觉通道传递信息有困难的场合使用视、听觉通道传递信息有困难的场合3.3.简单并要求快速传递的信息简单并要求快速传递的信息5 53 3 显示器设计显示器设计三、视觉显示器设计三、视觉显示器设计仪表是一种应用最广的信息显示装置，其种类很多；仪表是一种应用最广的信息显示装置，其种类很多；一）仪表一）仪表直接用直接用数码数码来显示机器有关的参数或工作状态。来显示机器有关的参数或工作状态。 特点：认读过程简单、直观，只要对单一数字或符号辨认识别就可以了。认读特点：认读过程简单、直观，只要对单一数字或符号辨认识别就可以了

21、。认读 速度快，精度高，且不易产生视觉疲劳。速度快，精度高，且不易产生视觉疲劳。 应用：计算器、电子表及列车运行的时间显示屏幕等。应用：计算器、电子表及列车运行的时间显示屏幕等。按结构形式可分为：按结构形式可分为： 数字式显示仪表数字式显示仪表 模拟式显示仪表模拟式显示仪表 用用模拟量模拟量（刻度和指针）来显示机器的有关参数和工作状态。（刻度和指针）来显示机器的有关参数和工作状态。特点：显示的信息形象化、直观，使人对模拟值在全量程范围内所处的位置特点：显示的信息形象化、直观，使人对模拟值在全量程范围内所处的位置 一目了然，并能给出偏差量，对于监控作业效果很好。一目了然，并能给出偏差量，对于监控

22、作业效果很好。应用：汽车上的油量表、氧气瓶上的压力表。应用：汽车上的油量表、氧气瓶上的压力表。类型：指针运动式仪表类型：指针运动式仪表 指针固定式仪表指针固定式仪表按功能分：读数用仪表、检查用仪表、追踪用仪表、调节用仪表等。按功能分：读数用仪表、检查用仪表、追踪用仪表、调节用仪表等。5 53 3 显示器设计显示器设计根据根据显示功能显示功能和和人的视觉特性人的视觉特性选择和设计。选择和设计。 人的视觉特性：水平移动速度大于垂直移动速度；从左到右；从上到下。人的视觉特性：水平移动速度大于垂直移动速度；从左到右；从上到下。 图图二）仪表设计二）仪表设计检查用显示1. 1. 仪表形状仪表形状一）仪表

23、一）仪表2. 刻度与标数刻度与标数表盘上的刻度线、刻度线间距、文字和数字尺寸是依据表盘上的刻度线、刻度线间距、文字和数字尺寸是依据视距视距确定的。确定的。刻度线：三级，刻度线：三级，长刻度线长刻度线，中刻度线中刻度线和和小刻度线小刻度线； 5 53 3 显示器设计显示器设计 间距：间距：小刻度线的最小间距为小刻度线的最小间距为 L/600L/600；大刻度线的最小间距为；大刻度线的最小间距为 L/50L/50。 观察距观察距离离L (m) 刻度标记高度刻度标记高度(mm) 字符高度字符高度 (mm) 长刻度线长刻度线 中刻度线中刻度线 短刻度线短刻度线 0.5 5.64.1 2.3 2.3 0

24、.50.9 10.2 7.1 4.3 4.3 0.91.8 19.8 14.3 8.78.71.83.7 40.028.417.3 17.3 3.76.0 66.8 47.528.828.8高度（标数）：参阅表高度（标数）：参阅表14-214-2；宽度：一般取间距大小的宽度：一般取间距大小的5 5-15-15，1010最佳。最佳。二）仪表设计二）仪表设计5 53 3 显示器设计显示器设计3.表盘尺寸表盘尺寸根据根据刻度标记的数量刻度标记的数量以及以及视距视距进行设计。进行设计。圆形仪表直径选取见圆形仪表直径选取见图图14-4。仪表的标数设计遵循原则：仪表的标数设计遵循原则： 刻度、标数刻度、标

25、数与与指针指针应于刻度线应于刻度线两侧两侧出现；出现； 一般最小刻度不标数，一般最小刻度不标数，最大刻度必须标数最大刻度必须标数，标数进级法见表，标数进级法见表14-314-3 标数要按顺时针、从左向右、从下向上方向依次增大。标数要按顺时针、从左向右、从下向上方向依次增大。 开窗式的应能显示出开窗式的应能显示出被指示数字被指示数字及及前后相邻数字前后相邻数字，以便看清指示运动的方向，以便看清指示运动的方向 和趋势。和趋势。 刻度与标数的优劣对比见刻度与标数的优劣对比见图图。优优中中差差1 12 23 34 45 52 24 46 68 810103 36 69 912125 510101515

26、2020252520204040606080801001004 48 81212161610102020303040405050200200400400600600800800100010001.251.252.52.55 57.57.550501001001501502002002502501515303045456060二）仪表设计二）仪表设计5 53 3 显示器设计显示器设计5. 5. 仪表的色彩仪表的色彩 指针的形状、长度和宽度指针的形状、长度和宽度 形状：简洁、明快，以头部尖，尾部平，中间等宽或狭长三角形为好；形状：简洁、明快，以头部尖，尾部平，中间等宽或狭长三角形为好；图图 长度：

27、指针与刻度间距最好为长度：指针与刻度间距最好为12mm，不要重叠、相连。，不要重叠、相连。 宽度：指针针尖宽度宽度：指针针尖宽度 = 最小刻度线宽度最小刻度线宽度 。 指针的零位指针的零位 仪表指针零位一般都在时钟仪表指针零位一般都在时钟9点或点或12点位置。点位置。 颜色设计主要指颜色设计主要指表盘表盘、刻度线刻度线、标记字符标记字符以及以及指针指针的颜色匹配问题。的颜色匹配问题。 设计时，刻度线、标记字符以及指针的颜色应相同或尽可能协调，而与表盘不同。设计时，刻度线、标记字符以及指针的颜色应相同或尽可能协调，而与表盘不同。级次12345678910清晰 程度底色 被衬色 模糊程度底色 被衬

28、色 4. 4. 仪表指针仪表指针二）仪表设计二）仪表设计5 53 3 显示器设计显示器设计仪表板上的仪表位置设计原则如下：仪表板上的仪表位置设计原则如下： 按仪表的重要程度排列按仪表的重要程度排列 3 2040 4060 按使用顺序排列按使用顺序排列 按功能进行组合排列按功能进行组合排列 按最佳零点方向排列，见按最佳零点方向排列，见图图 基本原则：将各仪表的指针基本原则：将各仪表的指针正常位正常位按一定的规律组合排列成按一定的规律组合排列成图案图案，任何一，任何一 个表盘的指针偏离了正常位，就破坏了个表盘的指针偏离了正常位，就破坏了构型图案的完整性构型图案的完整性，极易被人觉察。，极易被人觉察

29、。组合面板形式见组合面板形式见图图。6. 仪表面板形式及其布置仪表面板形式及其布置 按视觉特性排列按视觉特性排列 仪表的排列顺序和方向应遵循人的视觉特性，左上方为最优，其次是右上方、仪表的排列顺序和方向应遵循人的视觉特性，左上方为最优，其次是右上方、 左下方，而以右下方为最差。左下方，而以右下方为最差。 按仪表与控制器相合性排列，见按仪表与控制器相合性排列，见图图二）仪表设计二）仪表设计5 53 3 显示器设计显示器设计三）信号显示设计三）信号显示设计信号灯的作用：信号灯的作用：1）发出指示性信息）发出指示性信息 2）显示系统工作状态）显示系统工作状态远距离信号灯：选用空气散射小、射程较远的远

30、距离信号灯：选用空气散射小、射程较远的长波红光长波红光的信号灯，或选的信号灯，或选 用功率消耗较少的用功率消耗较少的蓝绿光蓝绿光。 信号灯的亮度信号灯的亮度信号灯的亮度要高于背景亮度的信号灯的亮度要高于背景亮度的两倍两倍，同时背景以灰暗无光为好。，同时背景以灰暗无光为好。 信号灯的颜色信号灯的颜色信号灯常使用信号灯常使用颜色编码颜色编码，表示某种含义和提高可辨性。，表示某种含义和提高可辨性。在使用颜色编码时，使用颜色过多可能造成混淆和错认，一般在使用颜色编码时，使用颜色过多可能造成混淆和错认，一般不应超过不应超过1010种种。黄、紫、橙、浅蓝、红、浅黄、绿、紫红、蓝、黄粉。黄、紫、橙、浅蓝、红

31、、浅黄、绿、紫红、蓝、黄粉。 信号灯设计：信号灯设计：丰田生产丰田生产5 53 3 显示器设计显示器设计 重要信号灯设计重要信号灯设计当显示的信息非常重要或较复杂时，可通过多种感觉通道或多个信号灯当显示的信息非常重要或较复杂时，可通过多种感觉通道或多个信号灯复合复合显显示，以引起特别注意。示，以引起特别注意。 信号灯听觉或触觉；信号灯听觉或触觉； 使用不同颜色和形状的信号灯编码。使用不同颜色和形状的信号灯编码。信号灯的形状及其标记应与其信号灯的形状及其标记应与其逻辑含义逻辑含义相符。相符。 如：如： 代表方向；代表方向； 或或 表示禁止；表示禁止； ！表示警觉、危险等。表示警觉、危险等。需要引

32、起注意的信号可采用需要引起注意的信号可采用闪光闪光信号，频率：信号，频率：0.670.671.67HZ1.67HZ 方式：明灭、明暗、似动式。方式：明灭、明暗、似动式。信号灯与背景亮度对比较差时或信息紧急时，可适当提高闪光频率（信号灯与背景亮度对比较差时或信息紧急时，可适当提高闪光频率（101020HZ20HZ）。）。 信号灯形状、标记设计信号灯形状、标记设计 三）信号显示设计三）信号显示设计5 53 3 显示器设计显示器设计四）四） 荧光屏设计荧光屏设计 既能显示图形、符号、信号，又能显示文字；既能追踪显示，又能显示多媒体既能显示图形、符号、信号，又能显示文字；既能追踪显示，又能显示多媒体

33、的图文动态画面。的图文动态画面。在荧光屏上显示视觉信息，如：电视屏幕、计算机显示器、示波器等。在荧光屏上显示视觉信息，如：电视屏幕、计算机显示器、示波器等。 亮度：一般亮度：一般不超过不超过34 cd/m34 cd/m2 2 呈现时间：在呈现时间：在0.01-10s0.01-10s内内 视认度与之成正比；视认度与之成正比；0.5s0.5s可基本满足要求，在可基本满足要求，在2 23s3s可较好满足要求。可较好满足要求。 运动的目标比静止目标易于察觉，但难以看清，目标运动速度越大，视觉辨认运动的目标比静止目标易于察觉，但难以看清，目标运动速度越大，视觉辨认 效率越低。效率越低。 1 1）荧光屏的

34、显示特征）荧光屏的显示特征 2 2）目标的亮度、呈现时间）目标的亮度、呈现时间 3 3）目标的运动速度）目标的运动速度 5 53 3 显示器设计显示器设计 5）目标与背景的亮度关系）目标与背景的亮度关系 6 6）屏面的形状与尺寸）屏面的形状与尺寸 形状：矩形和圆形两种。形状：矩形和圆形两种。 尺寸：与视距有关。尺寸：与视距有关。 大小：越大越易察觉，但受空间所限应有一个适宜大小。大小：越大越易察觉，但受空间所限应有一个适宜大小。 形状：不同形状，其辨认效率不同。形状：不同形状，其辨认效率不同。 一般次序：三角形、圆形、梯形、方形、长方形、椭圆形、十字形。一般次序：三角形、圆形、梯形、方形、长方

35、形、椭圆形、十字形。颜色：计算机荧光屏绝大多数用绿色作目标。颜色：计算机荧光屏绝大多数用绿色作目标。亮度对比度亮度对比度目标亮度背景亮度目标亮度背景亮度背景亮度背景亮度4 4）目标的形状、大小和颜色）目标的形状、大小和颜色四）荧光屏设计四）荧光屏设计5 53 3 显示器设计显示器设计二、听觉显示器设计二、听觉显示器设计1. 听觉信息传示装置听觉信息传示装置听觉显示器分两大类：听觉显示器分两大类： 1）听觉信息传示装置）听觉信息传示装置 2）言语传示装置）言语传示装置利用利用示警信号示警信号（声音）来传达信息。（声音）来传达信息。特点：可特点：可快速快速有效的传递简单和短促的信息，反应快、方向不

36、受限制。有效的传递简单和短促的信息，反应快、方向不受限制。 特别适合特别适合紧急情况紧急情况下使用。下使用。 听觉信息传示装置的用途很广，根据听觉信息传示装置的用途很广，根据声压级声压级及及频率频率高低，常用的有：蜂鸣高低，常用的有：蜂鸣器、铃、角笛和汽笛、警报器；器、铃、角笛和汽笛、警报器；听觉显示器是利用声音通过人的听觉显示器是利用声音通过人的听觉通道听觉通道向人传递信息的装置。向人传递信息的装置。5 53 3 显示器设计显示器设计2. 言语传示装置言语传示装置 在有背景噪声的场合，音响传示装置的频率选择在噪声掩蔽效应最小的范围内。在有背景噪声的场合，音响传示装置的频率选择在噪声掩蔽效应最

37、小的范围内。 使用断续的或音调有高低变化的声音信号，更能引起人的注意。最好组成视、使用断续的或音调有高低变化的声音信号，更能引起人的注意。最好组成视、 听双重报警信号。听双重报警信号。 音响信号传播距离远和穿越障碍物时，应加大声波强度，使用较低的频率。音响信号传播距离远和穿越障碍物时，应加大声波强度，使用较低的频率。 注意音响装置的多少，避免各信号间的相互干扰。注意音响装置的多少，避免各信号间的相互干扰。用用语言语言在人与机器之间传递信息，使其具有一定的表达能力。在人与机器之间传递信息，使其具有一定的表达能力。特点：可以更为细致、明确地指导操作者的各种操作行为。特点：可以更为细致、明确地指导操

38、作者的各种操作行为。应用：无线电广播、电视、电话、报话机和对话器及其它录音、放音的电声装置。应用：无线电广播、电视、电话、报话机和对话器及其它录音、放音的电声装置。听觉信息传示装置的选择原则听觉信息传示装置的选择原则二、听觉显示器设计二、听觉显示器设计1. 听觉信息传示装置听觉信息传示装置 1 1）语言清晰度语言清晰度 对言语信号的要求：语言清晰；对言语信号的要求：语言清晰； 语言清晰度与主观感觉的关系参阅语言清晰度与主观感觉的关系参阅表表14-814-8。2 2）语言的强度语言的强度语言的强度直接影响言语清晰度，语言的强度与清晰度的关系见语言的强度直接影响言语清晰度，语言的强度与清晰度的关系

39、见图图14-1114-11。3 3）噪声对言语传示的影响噪声对言语传示的影响噪声将影响言语传示的清晰度，因此噪声将影响言语传示的清晰度，因此 信躁比信躁比S/NS/N（平均言语功率（平均言语功率/ /平均噪声功率平均噪声功率） 6，通话效果才能满意。，通话效果才能满意。 噪声的不同频率对语音有不同的掩蔽作用。噪声的不同频率对语音有不同的掩蔽作用。言语传示装置设计应注意以下几点：言语传示装置设计应注意以下几点：5 53 3 显示器设计显示器设计二、听觉显示器设计二、听觉显示器设计2. 言语传示装置言语传示装置语言清晰度语言清晰度75%语言的强度：语言的强度：6080dB 显示内容较多时，采用一个

40、言语传示装置即可。显示内容较多时，采用一个言语传示装置即可。 更适于指导检修和故障处理工作，引导操作者操作。更适于指导检修和故障处理工作，引导操作者操作。 适用于追踪操作中。适用于追踪操作中。 在非职业性的领域中，言语传示装置更符合人们习惯。在非职业性的领域中，言语传示装置更符合人们习惯。5 53 3 显示器设计显示器设计言语传示装置的选择原则言语传示装置的选择原则二、听觉显示器设计二、听觉显示器设计2. 言语传示装置言语传示装置习 题生活中常见的水表显示装置的形式如下图。试分析其是否符合显示装置设计的人生活中常见的水表显示装置的形式如下图。试分析其是否符合显示装置设计的人因学原则。因学原则。

41、 5 54 4 控制器设计控制器设计一、控制器的定义及其种类一、控制器的定义及其种类 控制器：是操作者（人）用以将信息传递给机器，使之执行控制功能，实现控制器：是操作者（人）用以将信息传递给机器，使之执行控制功能，实现调整，改变机器运行状态的装置。调整，改变机器运行状态的装置。 按按操纵的身体部位操纵的身体部位不同，分为三大类：不同，分为三大类：1）手动控制器：最常见的一类控制器。）手动控制器：最常见的一类控制器。 旋钮式旋钮式 旋钮、摇柄等旋钮、摇柄等 按按操纵的运动方式操纵的运动方式又可分为又可分为 移动式移动式 操纵杆、手柄操纵杆、手柄 按压式按压式 按钮、按键等按钮、按键等2）脚动控制

42、器：脚动控制器主要有两种，脚踏板和脚踏钮。）脚动控制器：脚动控制器主要有两种，脚踏板和脚踏钮。3）其它控制器：包含语言控制器、膝控制器以及其它非身体部位控制的控制器。）其它控制器：包含语言控制器、膝控制器以及其它非身体部位控制的控制器。 如：声控、光控等。如：声控、光控等。2.2.控制器的种类控制器的种类1.1.定义定义各类控制器的形状各类控制器的形状图图14-12，常用控制器的特征参阅表，常用控制器的特征参阅表14-10二、控制器设计二、控制器设计 2. 控制器编码方式控制器编码方式 控制器的设计要控制器的设计要适应人体运动适应人体运动的特征。的特征。 尽量设计多功能控制器，并把显示器与控制

43、器有机结合起来。尽量设计多功能控制器，并把显示器与控制器有机结合起来。 如图如图 利用利用编码编码提高控制器的辨认和记忆。提高控制器的辨认和记忆。 控制器要能避免控制器要能避免偶发启动偶发启动（无意识的误操作）而引起的危险。（无意识的误操作）而引起的危险。 尽量利用尽量利用控制器的结构特点控制器的结构特点或或借助操作者体位的重力借助操作者体位的重力进行控制。进行控制。 控制器控制器操纵方向操纵方向应与预期的应与预期的功能方向功能方向相一致。相一致。 控制器控制器编码：使每一个控制器都有自己的特征和符号，以便于操作者识别，编码：使每一个控制器都有自己的特征和符号，以便于操作者识别， 防止误操作。

44、防止误操作。5 54 4 控制器设计控制器设计5 54 4 控制器设计控制器设计2. 控制器编码方式控制器编码方式1）形状编码形状编码 form coding 2）位置编码位置编码 space coding 应用人的应用人的视觉视觉和和触觉触觉辨认的编码方法；辨认的编码方法； 要求要求: : 1 1）形状编码应尽量简单易识别。）形状编码应尽量简单易识别。 2 2）控制器的形状要尽量反映其功能要求）控制器的形状要尽量反映其功能要求, , 从而使人能由控制器的形状联从而使人能由控制器的形状联 想到其用途，并便于形象记忆；想到其用途，并便于形象记忆；飞机控制器形状编码飞机控制器形状编码图图14-13

45、14-13。 3 3）对于操作紧张，视觉负荷较重的作业，控制器的形状应能在不同目视）对于操作紧张，视觉负荷较重的作业，控制器的形状应能在不同目视 或不用眼睛，甚至戴手套的情况下，单靠触觉也能分辨清楚。或不用眼睛，甚至戴手套的情况下，单靠触觉也能分辨清楚。 见见图图14-1414-14和和14-1514-15当不用眼睛而仅用手摸开关进行操作时当不用眼睛而仅用手摸开关进行操作时, , 垂直排列的准确性优于水平排列垂直排列的准确性优于水平排列。当垂直排列时当垂直排列时, , 控制器间距控制器间距12cm 12cm 左右为好；水平排列时左右为好；水平排列时, , 其间距要更大些。其间距要更大些。例如例

46、如, , 汽车上的离合器汽车上的离合器, , 制动器和加速器的踏板；计算机键盘中各键位置。制动器和加速器的踏板；计算机键盘中各键位置。5 54 4 控制器设计控制器设计5）标记编码）标记编码 label coding4）颜色编码颜色编码 color coding颜色编码一般不单独使用颜色编码一般不单独使用, , 要与形状或大小等编码组合使用。要与形状或大小等编码组合使用。 颜色只能靠颜色只能靠视觉视觉辨认辨认, , 并且要求比较好的照明条件；并且要求比较好的照明条件； 人眼虽然能辨别很多的颜色人眼虽然能辨别很多的颜色, , 但用于控制器的颜色但用于控制器的颜色, , 一般只是一般只是红、橙、黄

47、、蓝、红、橙、黄、蓝、绿绿五种。色调多了五种。色调多了, , 易混淆。易混淆。在控制器上或其侧旁在控制器上或其侧旁, , 用用文字文字或某种或某种符号符号标明其功能。标明其功能。用在控制器数量很多，而形状又难以区分时。用在控制器数量很多，而形状又难以区分时。需要一定的空间和较好的照明条件需要一定的空间和较好的照明条件, , 并要求标号简明易辨。并要求标号简明易辨。3 3）尺寸编码）尺寸编码 size coding使用使用大、中、小大、中、小三种尺寸三种尺寸, , 各级之间尺寸要各级之间尺寸要相差相差2020以上。以上。 尺寸编码往往与形状编码一起使用。尺寸编码往往与形状编码一起使用。2. 控制

48、器编码方式控制器编码方式5 54 4 控制器设计控制器设计3. 控制器的阻力控制器的阻力作用作用: : 提高操作的准确性、平稳性以及向操作者提供反馈信息，以判断操纵提高操作的准确性、平稳性以及向操作者提供反馈信息，以判断操纵是否被执行，同时防止控制器被意外碰撞而引起的偶发启动。是否被执行，同时防止控制器被意外碰撞而引起的偶发启动。控制器的最小操作阻力可参考表控制器的最小操作阻力可参考表4-12。6）操作方法编码）操作方法编码 operation coding通过来自通过来自不同操作方法不同操作方法产生的产生的运动感觉差异运动感觉差异来识别控制器的方法。来识别控制器的方法。很少单独使用，且不用于

49、时间紧迫和准确度高的控制场合。很少单独使用，且不用于时间紧迫和准确度高的控制场合。具体编码时，可以根据需要采取一种或几种方式组合。具体编码时，可以根据需要采取一种或几种方式组合。 2. 控制器编码方式控制器编码方式5 54 4 控制器设计控制器设计4. 控制器的偶发启动控制器的偶发启动避免偶发启动的措施：避免偶发启动的措施：1 1）将控制器安装在）将控制器安装在陷入控制板的凹槽内陷入控制板的凹槽内；2 2）在控制器上）在控制器上加保护罩加保护罩；3 3）将控制器安装在）将控制器安装在不易被碰撞的位置不易被碰撞的位置；4 4）使控制器的运动方向向着最不可能发生意外用力的方向；）使控制器的运动方向

50、向着最不可能发生意外用力的方向；5 5）操作者必须）操作者必须连续做两种操作运动连续做两种操作运动，控制器才被启动，而且两种操，控制器才被启动，而且两种操作的运动方向不同；作的运动方向不同；6 6）一组控制器必须按正确的顺序操作时才启动，彼此之间具有）一组控制器必须按正确的顺序操作时才启动，彼此之间具有连锁连锁作用。作用。7 7）适当）适当增大增大控制器的控制器的操作阻力操作阻力。5. 控制器设计控制器设计控制器设计要符合人体测量学、运动特点以及生物力学、生理学等方面的特性。控制器设计要符合人体测量学、运动特点以及生物力学、生理学等方面的特性。5 54 4 控制器设计控制器设计1）手动控制器设

51、计）手动控制器设计 手把的形状便于触觉对其进行识别，见手把的形状便于触觉对其进行识别，见图图（1 1）操纵手把的设计）操纵手把的设计设计合理的手把，应考虑：设计合理的手把，应考虑： 手把的形状应与手的生理特点相适应，见手把的形状应与手的生理特点相适应，见图图 尺寸应符合人手尺度的需要尺寸应符合人手尺度的需要 手把的尺寸必须考虑手幅长度、手握粗度、握持状态和触觉的舒适性。手把的尺寸必须考虑手幅长度、手握粗度、握持状态和触觉的舒适性。 各种不同手把的握持状态见各种不同手把的握持状态见图图5 54 4 控制器设计控制器设计（3 3）操纵杆的尺寸）操纵杆的尺寸手臂的操纵力：手臂的操纵力：（2）适宜的用

52、力范围适宜的用力范围长度：应根据设定的位移量、操纵力等确定。长度：应根据设定的位移量、操纵力等确定。（1 1）适宜的操纵力）适宜的操纵力脚的操纵力：脚的操纵力：脚产生的力的大小与下肢的脚产生的力的大小与下肢的位置、姿势位置、姿势和和方向方向有关。一般，脚力控制器的操有关。一般，脚力控制器的操纵力最大不应超过纵力最大不应超过264N，否则易疲劳。需要快速操纵的踏板，用力应减少，否则易疲劳。需要快速操纵的踏板，用力应减少到到20N。2）脚动控制器的设计）脚动控制器的设计1）手动控制器设计）手动控制器设计5 54 4 控制器设计控制器设计（2 2）脚动控制器形式）脚动控制器形式 脚踏板脚踏板: :

53、用于操纵力较用于操纵力较大大，提供一定速度时。，提供一定速度时。 脚踏钮：用于操纵力较脚踏钮：用于操纵力较小小，不需连续控制，但需经常动作的场合。，不需连续控制，但需经常动作的场合。 脚踏板结构脚踏板结构形式形式：见：见图图、见、见图图； 脚踏钮结构脚踏钮结构形式形式：见：见图图（3 3）脚动控制器的尺寸）脚动控制器的尺寸 踏板：宽度：大于踏板：宽度：大于25mm25mm； 长度：长度：7575300mm300mm；踏下行程：；踏下行程：131365mm65mm； 表面要有防滑齿纹。表面要有防滑齿纹。 踏钮：直径为踏钮：直径为505080 mm80 mm，行程为，行程为121260mm60mm

54、。2）脚动控制器的设计）脚动控制器的设计5 54 4 控制器设计控制器设计三、控制与显示相合性三、控制与显示相合性2. 2. 控制与显示的相合性控制与显示的相合性1. 控制显示比（控制显示比（C/D ）控制显示比是控制器和显示器控制显示比是控制器和显示器移动量移动量之比，即之比，即C/DC/D。控制与显示相合性是指机器、设备的控制器与显示器之间的控制与显示相合性是指机器、设备的控制器与显示器之间的联用关系联用关系。C/D C/D 灵敏度低灵敏度低 C/D C/D 灵敏度高灵敏度高 图图14-2614-26控制器的调节：粗调、精调。控制器的调节：粗调、精调。 最佳最佳C/DC/D比比 图图14-

55、2714-27 根据人的生理与心理特征，人对控制器与显示器的根据人的生理与心理特征，人对控制器与显示器的运动方向运动方向有一定的习有一定的习惯定式，这个惯定式，这个习惯定式随二者的习惯定式随二者的相对位置相对位置、运动方式运动方式等因素不同而改变。等因素不同而改变。5 54 4 控制器设计控制器设计1 1） 控制与显示的控制与显示的运动相合性运动相合性 在同一平面上的在同一平面上的旋转式旋转式控制器与控制器与旋转式旋转式显示器最佳运动显示器最佳运动相合性相合性。 在同一平面上的在同一平面上的旋转式旋转式控制器与控制器与直线型直线型显示器最佳运动显示器最佳运动相合性相合性。 运动相合性设计应遵循

56、的原则运动相合性设计应遵循的原则5 54 4 控制器设计控制器设计1 1） 控制与显示的控制与显示的运动相合性运动相合性 在在不同平面上不同平面上的控的控制器与显示器的最佳制器与显示器的最佳运动相合性。运动相合性。 运动相合性设计应遵循的原则运动相合性设计应遵循的原则5 54 4 控制器设计控制器设计三、控制与显示相合性三、控制与显示相合性 2） 控制与显示的空间相合性控制与显示的空间相合性 控制器应尽可能靠近相联系的显示器，并配置于显示器的控制器应尽可能靠近相联系的显示器，并配置于显示器的正下方正下方或或右侧右侧。 所有控制器置于所有显示器下方也是可行的，但两者排列顺序必须完全一致。所有控制

57、器置于所有显示器下方也是可行的，但两者排列顺序必须完全一致。 图图 具体的布置应根据身体尺寸、视觉特性和上肢作业范围等。具体的布置应根据身体尺寸、视觉特性和上肢作业范围等。同心成层旋钮同心成层旋钮对于控制器与显示器空间位置配合很差的系统，为改善其配合状况，对于控制器与显示器空间位置配合很差的系统，为改善其配合状况，可采用如下补救办法：可采用如下补救办法： 在相关的控制器与显示器之间在相关的控制器与显示器之间连以易于识别的线连以易于识别的线； 将相关的控制器与显示器采用将相关的控制器与显示器采用相同的颜色编码相同的颜色编码。例例 题题 作业者通过观察显示器作业者通过观察显示器A、B，用左手操纵控

58、制器，用左手操纵控制器C，用右，用右手操纵控制器手操纵控制器D，试问：现行布置是否合理，为什么？如，试问：现行布置是否合理，为什么？如何改进？何改进？设备重要度使用频率综合评价A2510B3824C4312D8432A AB BC CD D汽车饮料架设计如何？练习某小型零件装配线上坐姿工作的工作台为一类似于办公桌的矩形工作台某小型零件装配线上坐姿工作的工作台为一类似于办公桌的矩形工作台，工作工作台的台的一侧一侧为输送待装件的输送带。工作台上有多种零件及工具沿工作台长度方为输送待装件的输送带。工作台上有多种零件及工具沿工作台长度方向一字摆开。试分析此工作场地布置不足之处并提出改进建议。向一字摆开

59、。试分析此工作场地布置不足之处并提出改进建议。 案例案例 考虑人因工程学的椭圆机设计考虑人因工程学的椭圆机设计椭圆机是利用人体慢走、快走或跑步时，脚踝的运动轨迹近似于椭圆形的原理，通过一定的机构，使踏板以一椭圆轨迹进行运动，以踏板所形成的椭圆轨迹来引导使用者脚部的运动，使椭圆机的健身动作与人的自然跨步相吻合；在整个健身运动的过程中，脚部不会完全离开踏板，故不产生对膝关节大的冲击，并能同时运动上下肢肌肉群，被看作是近几年有氧运动器材的一项突破，是健身器材的主要产品。b两两种种不不同同结结构构形形式式的的椭椭圆圆机机1.1.椭圆机的基本要求为：椭圆机的基本要求为：1 1）踏板所形成的轨迹与锻炼者自

60、然跨步时脚踝的轨迹尽可能一致，同时兼顾锻）踏板所形成的轨迹与锻炼者自然跨步时脚踝的轨迹尽可能一致，同时兼顾锻炼者的快走、慢跑、快跑等不同速度运动时的情况；炼者的快走、慢跑、快跑等不同速度运动时的情况；2 2）把手所形成的轨迹与锻炼者在上述情况下运动时手的轨迹尽可能一致；）把手所形成的轨迹与锻炼者在上述情况下运动时手的轨迹尽可能一致；3 3）椭圆机的结构尺寸符合锻炼者的人体尺寸；）椭圆机的结构尺寸符合锻炼者的人体尺寸；4 4）设计合适的结构形式和结构参数，保证椭圆机运动惯性顺畅；）设计合适的结构形式和结构参数，保证椭圆机运动惯性顺畅；5 5）椭圆机的运动负载符合生物力学原理，并且可以准确调节、显