人机工程学_复习知识点

1、课程总复习课程总复习 1 2 第一部分第一部分 概论概论 一、人机工程学一、人机工程学 1、起源于欧洲、形成于美国、发展于日本。、起源于欧洲、形成于美国、发展于日本。 2、学科名称：、学科名称： Ergonomics 、 Human Engineering “人因工程学人因工程学”、“人人 类工程学类工程学” “工效学工效学”、 3、人机工程学的、人机工程学的定义定义 4.人机工程学的人机工程学的发展阶段发展阶段（人和机器如何相互适应？）（人和机器如何相互适应？） 经验人机工程学经验人机工程学科学人机工程学科学人机工程学现代人机工程学现代人机工程学 5、研究内容研究内容：人：人-机机-环相互关

2、系环相互关系 3 第二部分第二部分 系统中的人系统中的人 4 一、人体有关参数的测量一、人体有关参数的测量 1、人体测量的基本术语：、人体测量的基本术语：基准面和基准轴基准面和基准轴 2、人体测量中的主要统计函数：、人体测量中的主要统计函数： 总体、样本（特定的群体）、适应域、百分数和百分位数总体、样本（特定的群体）、适应域、百分数和百分位数 二、人体测量二、人体测量数据的应用数据的应用 1、人体数据的运用准则、人体数据的运用准则 2、人体测量数据选用的注意事项、人体测量数据选用的注意事项 3、人体测量尺寸修正、人体测量尺寸修正 和最佳功能尺寸和最佳功能尺寸 2.1 2.1 人体尺寸（人体测量

3、学）人体尺寸（人体测量学） 人体测量学：人体测量学：通过测量人体各部位尺寸来确定个体之间和群通过测量人体各部位尺寸来确定个体之间和群 体之间在个体尺寸上的差别，用以研究人体形态特征，从而体之间在个体尺寸上的差别，用以研究人体形态特征，从而 为各种工业设计和工程设计提供人体测量数据。为各种工业设计和工程设计提供人体测量数据。 5 （1 1）矢状面矢状面 人体测量基准面的定位是由三个互相人体测量基准面的定位是由三个互相 垂直的轴（垂直的轴（铅垂轴、纵轴和横轴铅垂轴、纵轴和横轴）来决定的。通过）来决定的。通过 铅垂轴和纵轴铅垂轴和纵轴的平面及与其平行的所有平面都称为的平面及与其平行的所有平面都称为

4、矢状面。矢状面。 （2 2）正中矢状面正中矢状面 在矢状面中，把通过人体正中在矢状面中，把通过人体正中 线的矢状面称为正中矢状平面。正中矢状平面将人线的矢状面称为正中矢状平面。正中矢状平面将人 体分成左、右对称的两个部分。体分成左、右对称的两个部分。 （3 3）冠状面冠状面 通过通过铅垂轴和横轴铅垂轴和横轴的平面及与其平的平面及与其平 行的所有平面都称为冠状面。冠状面将人体分成前、行的所有平面都称为冠状面。冠状面将人体分成前、 后两个部分。后两个部分。 （4 4）水平面水平面 与矢状面及冠状面同时垂直的所有与矢状面及冠状面同时垂直的所有 平面都称为水平面。水平面将人体分成上、下两个平面都称为水

5、平面。水平面将人体分成上、下两个 部分。部分。 图2-6 基准面 1、测量基准、测量基准 6 百分位（累计百分位（累计 频次）频次） 表示具有某一人体尺寸和小于该尺寸的人占统计表示具有某一人体尺寸和小于该尺寸的人占统计 对象总人数的百分比。百分位由百分比表示，表对象总人数的百分比。百分位由百分比表示，表 示设计的适应域，称为示设计的适应域，称为“第几百分位第几百分位”。例如，。例如， 第第5 5百分位，表示在所有测量数据中，测量值的累百分位，表示在所有测量数据中，测量值的累 积频次达积频次达5%5%。身高分布的第。身高分布的第5 5百分位，表示有百分位，表示有5%5%的的 人的身高小于此测量值

6、。人的身高小于此测量值。 百分位数百分位数 百分位数是百分位对应的测量数值。例如，百分位数是百分位对应的测量数值。例如， 身高分布的第身高分布的第5 5百分位数为百分位数为16301630，则表示有，则表示有5%5%的的 人的身高将低于这个高度。人的身高将低于这个高度。 7 2、数据分析、数据分析 百分位数百分位数 人体测量的数据常以百分位数表示人体尺寸人体测量的数据常以百分位数表示人体尺寸 等级，最常用的是等级，最常用的是第第5 5、第、第5050、第、第9595三种三种百分百分 位数位数。其中：。其中： 第第5 5百分位数百分位数表示表示“小小”身材。是指有身材。是指有5%5%的人的人 群

7、身材尺寸小于此值，而有群身材尺寸小于此值，而有9595的人群身材尺的人群身材尺 寸大于此值；寸大于此值； 第第5050百分位数百分位数表示表示“中中”身材，是指大于和小身材，是指大于和小 于此值的人群身材尺寸各为于此值的人群身材尺寸各为5050； 第第9595百分位数百分位数表示表示“大大”身材，是指有身材，是指有9595 的人群身材尺寸小于此值，而有的人群身材尺寸小于此值，而有5 5的人群身的人群身 材尺寸大于此值。材尺寸大于此值。 8 1、最大原则、最大原则 最大准则是指家具产品的尺寸依据人体测量数据的最大值进行设计。有人体总最大准则是指家具产品的尺寸依据人体测量数据的最大值进行设计。有人

8、体总 高度、宽度决定的物体，如门、入口、通道、座面的宽度、床的长度、担架等，其高度、宽度决定的物体，如门、入口、通道、座面的宽度、床的长度、担架等，其 尺寸应以尺寸应以95%百分位的尺寸数据为依据，若能满足大个的需要，小个子自然没有问百分位的尺寸数据为依据，若能满足大个的需要，小个子自然没有问 题。用最大准则设计产品时，它可以满足题。用最大准则设计产品时，它可以满足95%的大多数人的需要。的大多数人的需要。 在设计床的长度时，应该按照男子的身高幅度的上限加鞋厚来考虑。在设计床的长度时，应该按照男子的身高幅度的上限加鞋厚来考虑。 2、最小准则、最小准则 最小准则是指家具产品设计的尺寸依据人体测量

9、数据的最小值进行设计。有人最小准则是指家具产品设计的尺寸依据人体测量数据的最小值进行设计。有人 体某一部分决定的物体，如腿长、臂长决定的座面高度和手所能触及的范围等，其体某一部分决定的物体，如腿长、臂长决定的座面高度和手所能触及的范围等，其 尺寸应该以第尺寸应该以第5百分位的尺寸为依据，若小个子够的着，大个子自然没有问题。应百分位的尺寸为依据，若小个子够的着，大个子自然没有问题。应 用最小准则时，这个产品可以满足用最小准则时，这个产品可以满足95%的大多数需要。的大多数需要。 3、平均准则、平均准则 平均准则是指家具产品以人体平均尺寸为依据来进行设计，目的不在于确定平均准则是指家具产品以人体平

10、均尺寸为依据来进行设计，目的不在于确定 界限，而在于决定最佳范围时，以第界限，而在于决定最佳范围时，以第50百分位人体尺寸为依据，即以体型中等的百分位人体尺寸为依据，即以体型中等的 人的人体测量数据为准，人的人体测量数据为准， 这种方法照顾到了大多数的人。学校的课桌高度、门铃、插座和电灯开关的安装高这种方法照顾到了大多数的人。学校的课桌高度、门铃、插座和电灯开关的安装高 度以及付账柜台高度就要以平均准则来设计度以及付账柜台高度就要以平均准则来设计。 4、特殊情况、特殊情况下，下，如果以第如果以第5百分位或第百分位或第95百分位为限值会造成界限以外的人员百分位为限值会造成界限以外的人员 使用时不

11、仅不舒服，而且有损健康和造成危险时，尺寸界限应扩大至第使用时不仅不舒服，而且有损健康和造成危险时，尺寸界限应扩大至第1百分位和百分位和 第第99百分位，如紧急出口的直径应以第百分位，如紧急出口的直径应以第99百分位的数据为准，使用者与紧急制动百分位的数据为准，使用者与紧急制动 杆的距离以及栏杆间距应以第杆的距离以及栏杆间距应以第1百分位数据为准。百分位数据为准。 人体尺寸的应用原则人体尺寸的应用原则 9 3 数据应用数据应用 产品功能尺寸 最小功能尺寸人体尺寸的百分位数功能修正量 最佳功能尺寸人体尺寸的百分位数功能修正量心理修 正量 10 2、中枢信息处理系统、中枢信息处理系统 1、感觉系统、

12、感觉系统 眼眼 耳耳 决策决策 适应适应 分配分配 识别识别 动作动作 姿势姿势 语言语言 3、反应系统、反应系统 记忆系统记忆系统 短时记忆短时记忆长时记忆长时记忆 反馈反馈 环境刺激环境刺激 执行行为执行行为 11 2.2 人的信息处理系统人的信息处理系统 一、一、感知觉系统感知觉系统 感觉感觉反映的是客观事物的个别属性，而反映的是客观事物的个别属性，而知觉知觉反映的反映的 是客观事物的整体。是客观事物的整体。 感觉的性质感觉的性质较多取决于刺激物的性质，较多取决于刺激物的性质，而知觉过程而知觉过程带带 有意志成分，人的知识、经验、需要、动机、兴趣等因有意志成分，人的知识、经验、需要、动机

13、、兴趣等因 素直接影响知觉的过程。素直接影响知觉的过程。 12 13 知觉的知觉的基本特性基本特性 二、中枢信息处理二、中枢信息处理 外界刺激通过感觉系统传入大脑之后，就进入到人的信息处理系统外界刺激通过感觉系统传入大脑之后，就进入到人的信息处理系统 的第二个结段，即中枢信息处理阶段，它的功能包括的第二个结段，即中枢信息处理阶段，它的功能包括记忆、思维、决记忆、思维、决 策策等，了解这些功能对掌握人的中枢信息处理特征、设计更符合人的等，了解这些功能对掌握人的中枢信息处理特征、设计更符合人的 人机系统是非常重要的。人机系统是非常重要的。 14 2、中枢信息处理系统、中枢信息处理系统 1、感觉系统

14、、感觉系统 眼眼 耳耳 决策决策 适应适应 分配分配 识别识别 动作动作 姿势姿势 语言语言 3、反应系统、反应系统 记忆系统记忆系统 短时记忆短时记忆长时记忆长时记忆 反馈反馈 环境刺激环境刺激 执行行为执行行为 l记忆的作用：记忆的作用：是人们获取知识、积累经验、进行高级认识活是人们获取知识、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。动和发展个性心理特征的必要条件。 o记忆的三个阶段：记忆的三个阶段：瞬时记忆；短时记忆；长时记忆瞬时记忆；短时记忆；长时记忆 瞬时阶段瞬时阶段 记忆的初级阶段，它是外界刺激以极短的时间一次呈记忆的初级阶段，它是外界刺激以极短的时间一次呈 现后，

15、一定数量的信息在大脑内被迅速登记并保持一现后，一定数量的信息在大脑内被迅速登记并保持一 瞬间的过程。瞬间的过程。 短时阶段短时阶段它是信息一次呈现后，保持时间在一分钟以内的记忆。它是信息一次呈现后，保持时间在一分钟以内的记忆。 长时阶段长时阶段 记忆发展的最高阶段，保持时间在一分钟以上、数日、记忆发展的最高阶段，保持时间在一分钟以上、数日、 数月、数年、甚至终身不忘的记忆。数月、数年、甚至终身不忘的记忆。 15 中枢信息处理中枢信息处理 三、人的信息输出三、人的信息输出 16 2、中枢信息处理系统、中枢信息处理系统 1、感觉系统、感觉系统 眼眼 耳耳 决策决策 适应适应 分配分配 识别识别 动

16、作动作 姿势姿势 语言语言 3、反应系统、反应系统 记忆系统记忆系统 短时记忆短时记忆长时记忆长时记忆 反馈反馈 环境刺激环境刺激 执行行为执行行为 l反应知觉时间（反应知觉时间（t tz z）和动作时间（和动作时间（t td d）组成。组成。 lRT=tRT=tz z+t+td d 简单反应时间、选择反应时间、析取反应时间简单反应时间、选择反应时间、析取反应时间 反应时是个体内部几部分操作时间之和：反应时是个体内部几部分操作时间之和： 1.刺激刺激引起感官兴奋，冲动传至感觉神经元的时间；引起感官兴奋，冲动传至感觉神经元的时间； 2.神经冲动神经冲动传入传出所需时间传入传出所需时间,大脑皮层的

17、大脑皮层的加工活动的时间加工活动的时间 (耗时最多耗时最多); 3.效应器官效应器官接受冲动作出反应接受冲动作出反应所耗费的时间所耗费的时间 17 1、操作运动的速度、操作运动的速度 盲目定位运动的准确度盲目定位运动的准确度 a)研究情境研究情境 b)研究结果研究结果 实验结果表明：实验结果表明：盲目定位运动的准确度以人的正前方为最高；盲目定位运动的准确度以人的正前方为最高； 右方稍高于左方；同一方位下方高于上方。这些实验数据对右方稍高于左方；同一方位下方高于上方。这些实验数据对 于控制台的实际以及合理安排作业是很有用的。于控制台的实际以及合理安排作业是很有用的。 18 2、 操作运动的准确度

18、操作运动的准确度 第三部分第三部分 人机界面设计人机界面设计 19 1.1.符号、编码、文字、图形符号、编码、文字、图形( (静态静态视觉信息视觉信息) ) 2.2.动态动态视觉信号显示（视觉信号显示（仪表仪表、信号信号、显示屏显示屏） 3.3.听觉、触觉和嗅觉听觉、触觉和嗅觉 信息显示的内容信息显示的内容 3.1 3.1 显示器显示器 20 1 1、类型、类型 手控式操纵器的设计：手控式操纵器的设计：旋钮、按钮（按键）、旋钮、按钮（按键）、 拨钮、控制杆、摇把、手轮拨钮、控制杆、摇把、手轮 脚动控制器的设计脚动控制器的设计: :脚踏板、脚踏钮脚踏板、脚踏钮 3.2 3.2 控制器控制器 2

19、2、编码：、编码：大小、形状、颜色、标示位置、使用大小、形状、颜色、标示位置、使用 方法。方法。 3 3、控制器布置原则：、控制器布置原则：重要性原则、使用频率原则、重要性原则、使用频率原则、 功能原则、使用顺序原则、控制器间要留有功能原则、使用顺序原则、控制器间要留有 适当的间距适当的间距 21 控制控制/ /显示比显示比 空间相合性空间相合性 运动相合性运动相合性 通常通常显示器显示器与与控制器控制器是联合使用的，因是联合使用的，因 此对于显示器和控制器的设计，不仅应使其各此对于显示器和控制器的设计，不仅应使其各 自的性能最优，而且应使它们彼此之间的配合自的性能最优，而且应使它们彼此之间的

20、配合 最优。最优。 5.6 5.6 显示与控制的相合性显示与控制的相合性 3.3 3.3 显显/ /控相合性控相合性 22 23 1 1、一般设计原则、一般设计原则 必须有效地实现预定的功能；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，使操作者发必须与操作者身体成适当比例，使操作者发 挥最大效率；挥最大效率； 适当考虑性别、训练程度和身体素质的差异；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作业姿势不能引起过度疲劳。 手握式工具设计原则手握式工具设计原则 手腕处于自然直线状态；手腕处于自然直线状态； 腕关节处于放松状态腕关节处于放松状态 ；对精确抓握来说，；

21、对精确抓握来说， 当工具弯曲当工具弯曲10度时，可明显降低疲劳，度时，可明显降低疲劳， 并减少腕部的意外伤害，并减少腕部的意外伤害， 2 2、解剖学因素、解剖学因素 减少手部组织的压力；减少手部组织的压力； 较大的压力接触面较大的压力接触面 ； 通过增加抓握截面来减少手部组织的压力，通过增加抓握截面来减少手部组织的压力， 将压力分布于手部不敏感区域，将压力分布于手部不敏感区域， 慎重考虑不同人的尺度。慎重考虑不同人的尺度。 避免手指重复动作；避免手指重复动作； 避免单一手指的重复运动，避免单一手指的重复运动， 24 避免静肌负荷，手臂自然下垂避免静肌负荷，手臂自然下垂 问题的提出：问题的提出：

22、 因厨刀设计不良而引发的切断手指等意外伤害事故，以及腱鞘炎、腕道综 合症等重复性积累损伤时有发生，厨刀设计未达到最优的形态。 设计的目的设计的目的：研究握柄形状、研究握柄角度、研究刃口角度、解决食指因局部受 力而引发的疼痛、解决粘刀问题 25 第四部分第四部分 作业空间作业空间 26 作业空间：人、机器设备、工装以及被加工物所占人、机器设备、工装以及被加工物所占 的空间。的空间。 27 4.1 4.1 作业空间、分类作业空间、分类 l一、坐姿一、坐姿 坐姿是指身躯伸直或稍向前倾角为坐姿是指身躯伸直或稍向前倾角为1015，上腿平放，下腿一般，上腿平放，下腿一般 垂直地面或稍向前倾斜着地，身体处于

23、舒适状态的体位。垂直地面或稍向前倾斜着地，身体处于舒适状态的体位。 坐姿作业具有以下坐姿作业具有以下特点特点：不易疲劳，持续工作时间长；身体稳定性好，：不易疲劳，持续工作时间长；身体稳定性好， 操作精度高；手脚可以并用作业；脚蹬范围广，能正确操作。操作精度高；手脚可以并用作业；脚蹬范围广，能正确操作。 人体最合理的作业姿势就是坐姿作业。人体最合理的作业姿势就是坐姿作业。 28 29 上肢作业空间上肢作业空间 30 上肢作业空间上肢作业空间 31 下肢作业空间下肢作业空间 （二）立姿的（二）立姿的缺点缺点 1. 1. 不易进行精确和细致的作业；不易进行精确和细致的作业； 2. 2. 不易转换操作

24、；不易转换操作； 3. 3. 立姿时肌肉要做出更大的功来支持体重，容易引起疲劳；立姿时肌肉要做出更大的功来支持体重，容易引起疲劳； 4. 4. 长期站立容易引起下肢静脉曲张等。长期站立容易引起下肢静脉曲张等。 32 l三、坐、立交替三、坐、立交替 某些作业并不要求作业者始终保持立姿或坐姿，在作业的一定阶段，某些作业并不要求作业者始终保持立姿或坐姿，在作业的一定阶段， 需需交换姿势交换姿势完成操作。这种作业姿势称为完成操作。这种作业姿势称为坐、立交替的作业姿势坐、立交替的作业姿势。 采用这种作业姿势既可以避免由于长期立姿操作而引起的疲劳，又可采用这种作业姿势既可以避免由于长期立姿操作而引起的疲劳，又可 以在较大的区域内活动以完成作业，同时稳定的坐姿可以帮助作业者以在较大的区域内活动以完成作