第二章人计工程设计准则和方法(4)

1、人机环境社会的系统论人机环境社会的系统论 设计方法和技术设计方法和技术 q人机工程学人机工程学 q人机环境与大系统观人机环境与大系统观 q基于人体的产品设计准则基于人体的产品设计准则 q用于人体的产品设计准则用于人体的产品设计准则 基于人体感觉器官的人机界面设计基于人体感觉器官的人机界面设计 基于人体形态学的人机界面设计基于人体形态学的人机界面设计 基于人体力学的人机界面设计基于人体力学的人机界面设计 安全人机工程简介安全人机工程简介 基于人体感觉器官的人机界面设计基于人体感觉器官的人机界面设计 基于人体形态学的人机界面设计基于人体形态学的人机界面设计 基于人体力学的人机界面设计基于人体力学的

2、人机界面设计 安全人机工程简介安全人机工程简介 基于人体感觉器官的人机界面设计基于人体感觉器官的人机界面设计 感觉是人参与感觉是人参与“人机环境人机环境”系统运转的系统运转的 直接因素。在系统功能分配中，分给人的大直接因素。在系统功能分配中，分给人的大 部分功能都将由感觉器官承担，构成人与机、部分功能都将由感觉器官承担，构成人与机、 人与环境的界面人与环境的界面 基于人体感觉器官的人机界面设计基于人体感觉器官的人机界面设计 人体的感觉器官及其特性人体的感觉器官及其特性 感觉的选择感觉的选择 显示的设计显示的设计 人体的感觉器官及其特性人体的感觉器官及其特性 在作业过程中，视觉应用最频繁，人约有

3、在作业过程中，视觉应用最频繁，人约有80 的信息通过视觉获得的信息通过视觉获得 眼眼 耳耳 鼻鼻 舌舌 皮肤皮肤 感官感觉感官感觉 视觉视觉 听觉听觉 嗅觉嗅觉 味觉味觉 触觉触觉 人体的感觉器官及其特性人体的感觉器官及其特性 1、视觉、视觉 （1）视角）视角 L D 正常人眼能分辨的最小视角为正常人眼能分辨的最小视角为1/60 人体的感觉器官及其特性人体的感觉器官及其特性 （2）视野）视野 头部与眼球固定不动时，人眼所能看头部与眼球固定不动时，人眼所能看 到的空间范围到的空间范围 头部转动将扩大观察范围，一般转动范围：头部转动将扩大观察范围，一般转动范围： 左右小于左右小于45，上下小于，上

4、下小于30 白（白（130） 黄（黄（95） 蓝（蓝（80） 红（红（45） 绿（绿（40） 白（白（180） 黄（黄（120） 蓝（蓝（100） 红、绿（红、绿（60） 人体的感觉器官及其特性人体的感觉器官及其特性 （3）光的波长）光的波长 正常人能感受到的光的波长为正常人能感受到的光的波长为380780nm； 小于小于380nm为紫外线、大于为紫外线、大于780nm为红外线为红外线 频繁的明暗变化会加速眼的疲劳，故工作环境的照明亮度频繁的明暗变化会加速眼的疲劳，故工作环境的照明亮度 应保持稳定，局部照明与环境照明的照度相差不能太大应保持稳定，局部照明与环境照明的照度相差不能太大 （4）明适

5、应与暗适应）明适应与暗适应 明适应：由暗处至明处，最初不能辨认物体，明适应：由暗处至明处，最初不能辨认物体， 经经1min左右人眼方能恢复分辨功能左右人眼方能恢复分辨功能 暗适应：由明处进入暗处，最初什么也看不见，暗适应：由明处进入暗处，最初什么也看不见， 经经2530min后人眼能达到适应的程度，看到后人眼能达到适应的程度，看到 一定的形象。一定的形象。 人体的感觉器官及其特性人体的感觉器官及其特性 （5）对比度）对比度 亮度对比度与颜色对比度亮度对比度与颜色对比度 对象物与背景不同的颜色搭配对分辨有很大的影响对象物与背景不同的颜色搭配对分辨有很大的影响 实验表明下列颜色对比较好：实验表明下

6、列颜色对比较好： 红与黄，红与白，橙与黑，橙与白；红与黄，红与白，橙与黑，橙与白； 蓝与白，黑与黄，绿与白，黑与白，绿与红等蓝与白，黑与黄，绿与白，黑与白，绿与红等 C LbLo Lb 人眼能分辨的临界亮度对比度为人眼能分辨的临界亮度对比度为0.01 人体的感觉器官及其特性人体的感觉器官及其特性 （6）视觉的运动特性）视觉的运动特性 人眼在水平方向的运动比上下方向的运动快，且不易疲劳；人眼在水平方向的运动比上下方向的运动快，且不易疲劳； 视线习惯从左到右、从上到下移动，按顺时针方向转动。视线习惯从左到右、从上到下移动，按顺时针方向转动。 左上左上 感知快感知快右上右上 次之次之 左下左下 再次

7、之再次之右下右下 感知慢感知慢 人体的感觉器官及其特性人体的感觉器官及其特性 2、听觉、听觉 （1）可听范围）可听范围 正常人感受声频为正常人感受声频为1620000Hz 听阀某频率有一个刚好引起听觉的最小振动声强；听阀某频率有一个刚好引起听觉的最小振动声强； 痛阀振动强度提高到某一限度时，使鼓膜产生疼痛感痛阀振动强度提高到某一限度时，使鼓膜产生疼痛感 人耳的最敏感频率为人耳的最敏感频率为10003000Hz 人体的感觉器官及其特性人体的感觉器官及其特性 （2）声频辨别力）声频辨别力 人耳对声频的辨别力较强，大于人耳对声频的辨别力较强，大于4000Hz的频率，相差的频率，相差1 就能加以辨别就

8、能加以辨别 （3）声强辨别力）声强辨别力 人耳对声强不敏感，声强增加到原来的人耳对声强不敏感，声强增加到原来的10倍，而响度感觉倍，而响度感觉 只为原来的只为原来的2倍倍 （4）声源辨别力）声源辨别力 人耳对高频音时根据人耳对高频音时根据“声强差声强差”来辨别方位；来辨别方位； 对低频音则是根据对低频音则是根据“时刻差时刻差”辨别方位，而对距离的判断辨别方位，而对距离的判断 则完全是凭主观经验则完全是凭主观经验 （5）听觉适应与疲劳）听觉适应与疲劳 人耳长时间接受声音刺激，听觉敏感度会下降人耳长时间接受声音刺激，听觉敏感度会下降 人体的感觉器官及其特性人体的感觉器官及其特性 3、嗅觉与味觉、嗅

9、觉与味觉 皮肤的触觉与压觉与人体其他感觉的综合，构成人把握控皮肤的触觉与压觉与人体其他感觉的综合，构成人把握控 制器的感觉。制器的感觉。 在设计机械与人体接触的各个部位时，必须考虑材料选择在设计机械与人体接触的各个部位时，必须考虑材料选择 4、肤觉、肤觉 人的嗅觉远不如动物敏感。人的嗅觉远不如动物敏感。在设计时尽量弥补在设计时尽量弥补 基于人体感觉器官的人机界面设计基于人体感觉器官的人机界面设计 人体的感觉器官及其特性人体的感觉器官及其特性 感觉的选择感觉的选择 显示的设计显示的设计 感觉的选择感觉的选择 一般情况下，人的视觉和听觉是信息的主要接收器官一般情况下，人的视觉和听觉是信息的主要接收

10、器官 感觉通道感觉通道 特性特性 感觉反应潜伏期感觉反应潜伏期/ms 知觉方法知觉方法 知觉范围知觉范围 知觉复原难易知觉复原难易 重复采用频度重复采用频度 实用性实用性 视觉视觉听觉听觉触觉触觉嗅觉嗅觉 味觉味觉 15022012018090220310390 咸咸 甜甜 酸酸 苦苦 310 450 540 1080 光为介质光为介质音为介质音为介质直接的直接的间接的间接的直接的直接的 有局限性有局限性无局限性无局限性无局限性无局限性无局限性无局限性无局限性无局限性 知觉难易知觉难易须看见对方须看见对方最容易最容易少许困难少许困难容易容易相当困难相当困难 容易容易容易容易容易容易不易不易不易

11、不易 大大大大小小小小没有没有 大大大大较大较大 感觉的选择感觉的选择 刺激数目对感知时间的影响刺激数目对感知时间的影响 刺激选择数刺激选择数 反应时间反应时间(/ms) 187 1 364 3 316 2 434 4 532 6 485 5 570 7 603 8 622 10 619 9 预备时间对感知时间的影响预备时间对感知时间的影响 预备时间预备时间 /s 平均反应时间平均反应时间(/ms) 335 0.5 241 1 245 2 270 4 人同时接受的信息最好不要超过人同时接受的信息最好不要超过7个个 基于人体感觉器官的人机界面设计基于人体感觉器官的人机界面设计 人体的感觉器官及其

12、特性人体的感觉器官及其特性 感觉的选择感觉的选择 显示的设计显示的设计 显示的设计显示的设计 1、显示的类型与设计原则、显示的类型与设计原则 按感觉器官不同，显示分为视觉显示、听觉显示和触觉显示按感觉器官不同，显示分为视觉显示、听觉显示和触觉显示 按作用可分为定量显示、定性显示和警觉显示等按作用可分为定量显示、定性显示和警觉显示等 显示设计的原则：显示设计的原则： 显示内容要少而精，同时显示信息不超过显示内容要少而精，同时显示信息不超过7个个 尽量用不同的感官分担信号接收工作尽量用不同的感官分担信号接收工作 同种参数宜用同种方法显示同种参数宜用同种方法显示 充分发挥复合显示的强化效果充分发挥复

13、合显示的强化效果 重要显示应放在人的注意力集中区域内重要显示应放在人的注意力集中区域内 报警信号优先选用听觉显示报警信号优先选用听觉显示 显示的设计显示的设计 2、视觉显示设计、视觉显示设计 （1）数字显示型）数字显示型 宜用于对象的直接反映是数字时，如：温度、质量、转速等宜用于对象的直接反映是数字时，如：温度、质量、转速等 优点：优点：概念反映直接、快捷，具有较高精度概念反映直接、快捷，具有较高精度 缺点：缺点：缺少全局信息，不宜显示变动值缺少全局信息，不宜显示变动值 （2）模拟显示型）模拟显示型 宜用于对象的直接反映是几何量时，如方位、倾斜度等，或需宜用于对象的直接反映是几何量时，如方位、

14、倾斜度等，或需 反映显示量与全程量的关系时反映显示量与全程量的关系时 优点：优点：形象化的显示形象化的显示 缺点：缺点：读数不够精确读数不够精确 显示的设计显示的设计 （3）屏幕显示型）屏幕显示型 动态的参数：如参数的变化波形，运动轨迹等动态的参数：如参数的变化波形，运动轨迹等 同时反映对象的成组信息同时反映对象的成组信息 带计算机控制系统的分析显示，不仅给出参数，还能给出分析带计算机控制系统的分析显示，不仅给出参数，还能给出分析 结果结果 （4）编码显示型）编码显示型 通常先对事物状态进行分类，然后用数值、字母、几何形状、通常先对事物状态进行分类，然后用数值、字母、几何形状、 位置、色彩作载

15、体，进行编码，向人作显示主要用作定性和位置、色彩作载体，进行编码，向人作显示主要用作定性和 警示显示。警示显示。 优点：优点：认读快、误读率低认读快、误读率低 缺点：缺点：适用范围有限适用范围有限 显示的设计显示的设计 （4）编码显示型）编码显示型 红色红色 蓝色蓝色 黄色黄色 绿色绿色 含义含义应用举例应用举例 停止停止 禁止禁止禁止标志禁止标志 停止信号：机器、车辆的紧急停止手柄及按钮，禁止部位停止信号：机器、车辆的紧急停止手柄及按钮，禁止部位 防火防火防火器材、标志防火器材、标志 指令规定指令规定指令标志：必须佩带个人防护用具，指引车辆行驶方向指令标志：必须佩带个人防护用具，指引车辆行驶方向 警告警告 警告标志警告标志 注意注意警戒标志警戒标志齿轮箱内部齿轮箱内部安全帽安全帽 提示提示提示标志提示标志 安全安全车间内安全通道车间内安全通道 行人、车辆通行标志，消防设备、安全防护设备的位置行人、车辆通行标志，消防设备、安全防护设备的位置 颜色颜色 通行通行 安全色的含义及用途（国标安全