实验项目名称

1、实验项目名称实验学时指导教师实验地点基于人机工程的产品综合设计与开发于明玖王小平王宁康文科D206/D204实验对象可选人数机电学院工业设计或其他专业基于人机工程的产品综合设计与开发实验大纲课程名称：基于人机工程的产品综合设计与开发实验课程总学时：课程总学分：4.5实验总学时：70适用专业：工业设计或其他专业 课程类型：必修 选修一、实验内容本实验围绕开发设计符合用户生理心理需求的创新产品，主要包括以下内容:1、基本实验一一人体尺寸测量实验。以在校学生为测量样本，运用正确的 测量方法，测量中国成年人的身体结构尺寸参数；以已有的实验设备为 基础，发挥创新思维和动手能力，设计各种实验，用于测量成年

2、人的各 种感知觉的感知特性、运动系统的操作特性。在本实验中，学生针对问 题，将根据所学科学知识，发挥创新能力，设计解决问题的方法和途径（实验），因此本实验可以锻炼学生的创新思维设计能力和动手实验能 力，使学生掌握正确的实验操作方法和流程。2、研究型实验一一数据分析与理论验证实验。对实验数据进行分析，总结 实验结论，分析结果的合理性，并与书本理论进行对照，从而验证理论 知识。通过本实验有助于引导和鼓励学生发现问题、分析问题、理解问 题、研究问题以及总结归纳问题的能力，同时学生对于亲手验证的实验 数据和结论也更容易理解和掌握。3、提高型实验一一产品综合开发创新实验。将实验中获得的实验数据以及 实验

3、结论应用到产品创新设计实验中，引导学生利用实验结果和理论知 识、专业技能，对产品进行人机分析，从而设计或改进符合人的生理、 心理特点的创新产品（以人为本的产品）。通过本实验，有助于学生创新 思维的培养，锻炼设计实践能力，为将来进行实际产品的创新设计奠定坚实的基础二、主要教材（讲义、实验指导书） ：实验指导书三、考核方式：实验报告四、使用主要仪器设备：人体测量仪人体感知与反应测量仪计算机及软件（ Excel ）典型机电产品（座椅，自行车，键盘，鼠标）绘图工具和绘图纸计算机及绘图软件基于人机工程的产品综合设计与开发实验指导书第一部分 人体基本尺寸测量实验一、实验目的： 学会使用各种测量工具，测量方

4、法，获取人的生理尺寸数据和感知特点二、实验内容：测量人的静态尺寸数据三、实验仪器：人体测量仪四、实验要求1、本实验以小组为单位进行，每组为3-7 人，组内成员相互配合，共同完成实验；2、如样本为女性，则在实验报告中注明；3、被测样本数应尽可能多。五、实验步骤：1、采用人体测量仪中的人体身高坐高测量仪测量被测者的身高、坐高、体重。1 1 被测者脱掉鞋子，少着装（可以穿内衣或单薄衣物），立于身高坐高测量仪下；12 测试者立于身高坐高测量仪旁，调整身高坐高测量仪的横梁高度，使之轻放于被测者 的头顶；13 测试者保持视线高度与横梁所指示的读数保持水平，读取此时读数；14 同组其他人员将其数值记录在实验

5、报告中；15 被测试者在在身高坐高测量仪的座椅上，挺直躯干，背部贴于测量仪支架；16 测试者保持视线高度与此时所指示的读数保持水平，读取此时读数（单位：mm）；17 同组其他人员将其数值记录在实验报告中；1. 8采用体重计测出被测者的体重（单位：KG,保留小数点一位）；1 9 交换测试者与被测者，完成本组所有人员的测试。2、采用人体测量仪中的测宽计测量人的臀宽，最大体宽。2. 1 被测者在少着装（可以穿内衣或单薄衣物）的情况下，以立正姿势站在一平稳的地面上；2. 2 测量者采用人体测量仪中的测宽计， 在被测者两臂外侧滑动， 当读数出现最大时， 下该读数（单位： mm）。3、采用人体测量仪中的测

6、力计电子握力计测量人的单手最大握力，最佳握力；人在各个方 向上的最大拉力，推力。31 被测者采用站姿测位，分别用右手、 双手以最大力量握住电子握力计， 记下此时读数；3 2 被测者采用站姿立于测力计左侧，面朝外侧，测量者调整测立计的角度，使之与被测 者的手臂分别成 180， 135， 90，45，0，被测者手握拉力计的把手，施出最大拉 力，由测试者读取此时测力计上的读数，记录在实验报告中；33卸下测力计， 反向安装， 测量者调整测立计的角度， 使之与被测者的手臂分别成 180 90， 0，被测者手握拉力计的把手，施出最大推力，由测试者读取此时测力计上的读数， 记录在实验报告中。4、采用人体测量

7、仪中的游标卡尺、测宽计测量人的手长，臂长。4 1 被测者采用站或坐姿，伸平右手，测量者采用游标卡尺量取手的最大长度（从手腕部 的第一褶皱至中指尖） ，中指长，食指长，拇指长，记录数据；4 2 被测者采用站或坐姿，伸平右手，测量者采用测宽计或钢卷尺测量其右手臂长（从肩胛骨至手指中指尖），记录数据（单位：N,保留小数点一位）。六、实验学时； 4七、实验报告人体测量实验报告（表1）测项样本1样本2样本3样本4样本5样本6样本7身高坐高体重最大体宽单手最大握力双手最大握力180 方向最大拉力180 方向最大推力90方向最大拉力90方向最大推力0方向最大拉力0方向最大推力手长中指长食指长拇指长手臂长本组

8、成员八、思考与讨论： 在同一方向上，人的拉力和推力哪个大?人在哪个方向上的推力和拉力最大?第二部分 人体感知与反应特性测量实验、实验目的：学会使用各种测量仪器，测量方法，获取人的感知和反应特点二、实验内容：测试人的感知与反应特性三、实验仪器：暗适应仪 动觉方位辨别仪 手指灵活性测试仪 双臂调节器 双手调节器 速示测试仪 混 色轮 注意分配仪 闪烁频率测试仪四、实验要求：1、本实验以小组为单位进行，每组为3-5 人，组内成员相互配合，共同完成实验；2、如样本为女性，则在实验报告中注明；3、被测样本数应尽可能多；4、在采用人体感知测量仪进行测试时，注意每十分钟间隔2-5 分钟，注意眼睛的休息。五、

9、实验学时： 16六、实验步骤（含实验报告） ：1 采用暗适应仪测试人的暗适应反应特性11，完成实验前准备工作 （ 连接仪器，接通电源、选择好暗适应时照度、更换数字板）。12，被试坐在观察窗前，双眼须舒服的紧贴观察窗口。13，测量者将脸部紧贴观察窗，睁大眼晴注视正前方白板，大灯熄灭后，前方窗口遮板下 落，将暴露 10 行数字， 尽你可能将数字由上至下分段读出， 直至 10行数字读完或遮板再次 挡住数字板。14，被测者按下 开始 键。15，测量者在 开始 键按下的同时，采用秒表计时，并根据在开始被测者的报告，对应呈 现的数字板的原稿，统计被试的识别程度（ 正确的报告行数 ）。1. 6测量者改变亮度

10、分别为 5mA 50 mA进行测试；注意在改变亮度时，4个测试板的顺序要改变；1. 7 如条件允许，将外界环境光关闭；1. 8 实验报告统计每个被试对四种数字板的识别程度。背景亮度5mA50 mA平均测试者实验数据数字板1数字板2数字板3数字板4数字板1数字板2数字板3数字板45mA50mA被测者1时间正确读数行数被测者2时间正确读数行数被测者3时间正确读数行数被测者4时间正确读数行数被测者5时间正确读数行数本组成员1. 9思考与讨论：亮度改变，对暗适应的识别是否有影响?暗适应在日常和工作中有哪些？如何应用?2、采用动觉方位辨别仪测试人的前臂位移的动觉感受性21 准备：打开仪器箱，取出底板和滑

11、动臂，将滑动臂的轴芯插入底板的中心轴套，并在 轴芯的螺纹端拧上固定螺帽。 当感到滑动臂旋转自如， 又没有明显的上下窜动时， 拧紧固定 螺帽上的小螺钉；22 被测者把胳臂放在滑动臂上，根据其手臂的长短，选择合适的螺孔，拧入夹紧杆（夹 紧杆装在中指和食指间对应滑动臂上的螺孔中） ；23 滑动臂的位置是用臂下红色指针对准底板上的刻度值所表示的；24 测试者随机的选择复制角度（即在九个带有制止器座套中选用），插入制止器，先让被测者在排除视觉作用下， 练习五次。 作为其在标准剌激状况下的练习。 练习中自我感觉手臂 在标准位时的各关节所处的部位、肌肉的收缩程度；25，然后拔除制止器，复制练习结果； 26，

12、练习结束，将取除挡块，你根据练习时的感觉，复制到原部位。要求做到误差角度越 小越好。共做六个标准位；2 6 每个位置随机抽取 5 次；2 7，测试者记录被测者在每一个标准位时的复制值（相差度数）。2 8 实验报告实验方式测试者30507090110130150180测试结被测者1左臂右臂被测者2左臂右臂被测者3左臂右臂被测者4左臂右臂被测者5左臂右臂本组成员2. 9思考与讨论：分析影响动觉效果的因素。人的左臂和右臂分别在哪个方向方位感觉最为准确?3、采用手指灵活测试手指的灵活性 31 将手指灵活性测试板（上有 100 个小孔）插入机箱。打开附件盒，露出插针盒。3 2 接通电源，被试利手握着镊子

13、，坐在测试板前；3 3 测试者面前有 100 个孔，插针盒里有 100 根插针；34 从左至右，从上至下，用镊子将盒中的插针插入孔中。即第一根插在第一排的最左边 的一个孔，第二根插在第一排的从左数第二个孔，以此类推，第 100 根插在最后一排最 右边的一个孔。要求快并要插到位；3 5 当第一根插针插入第一排最左边的一个孔时，仪器内的计时器开始计时，当最后一根 插入最后一排最右边的一个孔时，停止计时。显示被试完成任务所用时间；36 被测者先练习一遍后，正式开始测试；3 7 测试者将结果记录在实验报告中。测试者第一次测试第二次测试第三次测式第四次测试第五次测试平均值实 验 结 果时间错 误 次 数

14、时间错 误 次 数时间错 误 次 数时间错 误 次 数时间错 误 次 数时间错 误 次 数被测者1被测者2被测者3被测者4被测者5本组成员3. 8思考与讨论：影响手指灵活的因素有哪些?4、采用双臂调节器测试双手在不同方向的灵活性以及协调性41 将双臂调节部件和记时器用线缆连接；42 接通电源，打开电源开关，显示0000、00 或 000；43 探头进入轨迹开始记时记次；4 4 先将双臂操作的中心探头放在起始端。站在能舒服操作双臂的位置；4 5 操作双臂走在轨迹上，如果偏离轨迹一次就算出错一次。要求你操作双臂尽可能迅速 而正确地走完整个轨迹的一周；46 完成一周后，探头进入终止位停止记时记次，显

15、示工作时间或出错次数；47 记录完毕，可按“复位”键，清零为下次实验作好准备；48 当被试操作双臂使探头离开起始端开始计时。经过一周回到起始端即显示完成任务所 用时间、轨次数；测试者可按“ N/T ”键，转换显示时间或次数。4 9 轨迹板先后采用三角形，六边形和星形来测试。410连续操作 3 遍。测试者测试轨迹三角形六边形星形实验数据123123123被测者1时间次数被测者2时间次数被测者3时间次数被测者4时间次数被测者5时间次数本组成员讨论：分析自身在操作中常会出错的部位及原因。5、采用双手调节器测试双手在不同方向的灵活性51 用电缆线联接双手调节部件和计时、计数器。52 接通电源，双手调节

16、部件的目标光斑发出红光，计时器数显为0。53 测试者练习适应仪器的操作：针旋转右手旋钮目标光标向上移动，逆时针旋转右手旋 钮目标光标则向下移动。顺时针旋转左手旋钮目标光标向右移动，逆时针旋转左手旋钮 目标光标则向左移动。54 测试者事先将双手调节器上的目标光斑调到起始位。55 将目标光斑沿着曲线轨迹但又不超越轨迹运动。要求又快又准的完成一周运作。走完 一周后，休息一分钟。5 6 目标光斑离开起始位，开始计时计次。完成一周，目标光斑进入起始位，停止计时。5 7 整个过程运作 5 遍。测试者实验数据12345被测者1时间次数被测者2时间次数被测者3时间次数被测者4时间次数被测者5时间次数本组成员5

17、. 8思考与讨论：1根据实验结果分析自身的动作技能练习效果。2,分析自身在操作中常会出错的部位及原因。3,比较组内被测者之间的差异及学习特点。6、采用速示测试仪测试人对各种信息的识别率61 自制包括汉字，数字，字母，点阵及几何图形的卡片20张；62拿出其中的 10张图形通过速示测试仪显示给被测者，呈现时间为1 秒，尽量记住；63 将 20 张图形全部显示给被测者，呈现时间为 299 毫秒，请其快速判断它前面有否看到 过，看过回答“有” 、没看过回答“无” 。64 将测试者的记忆情况添入实验报告中；6 5 将数字、字母，图形，卡片显示给被测者，测试不同位数的信息的识别时间界面。66 首先将 5

18、位数字卡片放入测试仪中， 显示时间为 50ms, 如测试者无法正确读取， 增加时 间为100ms,依次类推，直至测试者能正确读取数字，几下此时的时间；67按照上面的步骤将将 7位数字， 11 位数字， 5点阵图， 7点阵图， 8点阵图， 11 点阵图 放入测试仪中，测试其临界识别时间（单位 :ms）；66 注意测试时，卡片显示的随机性，不要按顺序显示给测试者。结果击中数虚报数击中率虚报率被测者1被测者2被测者3被测者4被测者5结果5位数字7位数字11位数字5点阵图6点阵 图8点阵图11点阵图备注被测者1被测者2被测者3被测者4被测者5本组成员6. 7思考与讨论：人对哪种信息的识别率高?7采用混

19、色轮测试人不同颜色的合成感知特性7. 1在做混色实验以前， 需将纸盘进行复合， 复合方法见下图1 ,先将二种纸盘互对径向 切缝处交叉插入，右面纸盘的下面部分叠放在左面纸盘的上面，而上面部分叠放在左面纸盘的下面，插入后使二纸盘同心，然后再根据实验要求，转动纸盘使各纸盘呈现的角度符合要 求。图1 （各纸盘的颜色面在前）图2 （各纸盘的颜色面在前）7. 2如实验需3种纸盘复合，其方法是在 2种纸盘复合的基础上，将第 3张纸盘开口处 插入，见图2 ，复合成3种颜色的纸盘。3种颜色以上的纸盘复合，可根据上面所述的 方法，以此类推。纸盘复合后，其开口方向必须和色盘旋转方向相反，及开口方向为顺时针，避免高速

20、旋转时纸盘切风，撕破纸盘并飞出，造成人员伤害。7. 3认真检查转盘上的塑料角度盘，如发现有任何裂缝，请不要使用仪器，以免转盘高速旋转时，巨大的离心力使塑料角度盘完全裂开，碎片飞出造成意外伤害事故。7. 4将在转盘中心的纸盘压紧螺栓以逆时针方向旋转拿下，把复合好的纸盘或螺旋后效图形卡放在转盘上，再将纸盘压紧螺栓顺时针方向旋紧，注意纸盘压紧螺栓必须拧紧，卡片不 能有任何松动。75 在打开仪器电源开关前，请不要让人站立在仪器二侧面。检查无误后，插上电源插头， 打开电源开关。76混色实验： 装有彩色复合纸盘的转盘开始旋转，转速显示窗口的数码管显示此时转盘 的每分钟转速， 主试者慢慢地调节转速调节旋钮，

21、 顺时针方向旋转转速调节旋钮， 转速提高； 逆时针方向旋转转速调节旋钮， 转速变慢。 调节转速调节旋钮使数码管显示的每分钟转速符 合要求，即能达到混色实验的效果。7 7 将所提供的色盘进行组合安装，设定适当的转数顺时针方向旋转，使其混成的颜色分 别为：黑色，白色，橘红色，橙黄色，草绿色，浅绿色，深蓝色，紫色；78 记录混合前的原色；7 8 自行选择颜色进行混色。79 实验中注意在混色轮转动时， 侧面不要站人 ，以防飞出打伤；710 实验中注意换颜色时，轮毂的 旋纽一定上紧原色比例原色比例原色比例/ /混合颜色橘红色草绿色深蓝色原色比例原色比例原色比例/混合颜色橙黄色浅绿色紫色原色比例原色比例原

22、色比例混合颜色本组成员7. 11颜料的三原色为哪三种颜色？其混合后为什么颜色?色光的三原色为哪三种颜色？其混合后为什么颜色?8 采用闪光融合频率仪测试人对不同频率闪光的感知特点81 接通电源，后面板数码管亮，作为视觉剌激源的一种发光管亮。8 2视觉剌激源的色调选择，在后面板的左下角有三位拨动开关，可选择红、绿、 蓝、白、黄几种剌激。83 闪烁频率选择：仪器的正右下方有一频率调节旋钮，顺时针调闪烁频率升高、 反之逆时针调闪烁频率降低，为确保个体的正确分辨，测量时频率须缓慢上升 或下降。8 4，拨动色调选择开关，选择红色剌激。85 闪烁频率选择设置在最低端，即频率调节旋钮，逆时针调到最低位。8 6

23、 这是一个闪烁现象的实验，测试者将眼睛贴着观察眼罩，注视面前的红色亮 点。如果一开始感觉到亮点闪动，可以顺时针调节闪烁频率旋钮，会发现亮点 的闪动频率变快。一直调到刚刚看到它不闪时，停止调节。如是一开始感觉到 亮点是不闪动的，可以逆时针调节闪烁频率旋钮，一直调到刚刚看到闪动，停 止调节；87 记下此时的频率，即为红光的闪烁临界频率；88 依次类推，测试绿、蓝、白、黄光的闪烁临界值。89 调整背景光，亮黑比，光强，再进行测试。情况1：:背景光：1,亮黑比：1/3，光强:1情况2 :背景光：1/4，亮黑比:1/1，光强:1/8情况3:背景光：1/16，亮黑比:3/1，光强:1/64临界频率情况1:

24、情况2情况3:被测者1红光E、【/, 绿光黄光蓝光白光被测者2红光E、【/, 绿光黄光蓝光白光被测者3红光E、【/, 绿光黄光蓝光白光被测者4红光E、【/, 绿光黄光蓝光白光被测者5红光E、【/, 绿光黄光蓝光白光本组成员思考与讨论：光强对闪烁临界值有和影响?9 采用注意分配仪测试人对不同声光信息的注意分配特点9. 1接通电源，或复位后，闪烁显示 LED进入剌激选择。9. 2按下光”键，显示 L表示选择的为光剌激；显示 SOU表示选择的为声+光剌激; 显示一 S 表示选择的为声剌激9. 3 声剌激适应，在设置过程中，被试按“红”键， 呈现高音；被试按“绿”键，呈现中 音；被试按“灰”键，呈现低

25、音。9. 4按“启动”键，开始测试，随机呈现剌激，按对应键反应，直至完成选择的次数。9. 5 让被测者适应三种声音。9. 6 呈现光剌激，面板上有八个灯将会随机呈现，哪个灯亮被测者就按对应的那个键。手 离键后，稍等片刻再会随机呈现光剌激，再作反应。直至完成设置的次数。9. 7 第二阶段是呈现声剌激，仪器内有高、中、低音将会随机呈现，哪种声响被测者就按 对应的键。手离键后，稍等片刻再会随机呈现声剌激，再作反应。至完成设置的次数。9. 8 同时呈现声光剌激，面板上八个灯将会随机呈现的，同时，将会随机呈现高、中、低 音。哪个灯亮就按对应的键，哪种声音响就按对应的键。 手离键后，稍等片刻再会随机呈现

26、剌激，再作反应。直至完成设置的次数。9. 9 被测者试准备好，测试者指实验指导书的三个阶段分别设置参数，按“启动”键开始 实验。9. 10每阶段实验结束后，测试者按“显示”键显示完成任务总时间；正确次数；正确的平 均时间。9. 11 记录完毕，按“复位”键，为下次实验作好准备。数据光剌激声剌激（咼、中、 低音）光声（高、中、低音）剌激被测者1所用时间出错次数被测者2所用时间出错次数被测者3所用时间出错次数被测者4所用时间出错次数被测者5所用时间出错次数本组成员9. 12思考与讨论：根据测试结果，分析说明影响注意分配的条件及注意分配的可能性。第二部分 数据分析与理论验证实验一、实验目的： 学会数

27、据分析的方法以及分析软件的使用，了解在产品设计中所需要人的生理数据一、实验内容： 分析人体测量数据； 总结数据规律； 分析产品设计数据。二、实验仪器：计算机及软件（ Excel ） 人体感知测量仪与人体测量仪三、实验内容与步骤：1、采用分析软件对人体测量实验中获取的数据进行分析并计算（3 学时）；2、总结人体尺寸数据的分布规律（ 1 学时）；3、每组选择一种或几种产品 ,分析其所需要的人体生理数据（ 3 学时）；4、对照人体基本尺寸测量实验的数据，分析其数据是否满足所选择的产品设计要求，如缺 少数据，则进行补充测量（ 3 学时）。四、实验要求：1本实验分组进行；2数据运算采用计算机软件进行；3数据统计按男女性别进行。五、思考题：1人体尺寸数据手哪些因素的影响？2举例说明第 5，第 50，第 95 百分位的数据分别应用到哪一类型产的品设计中？六、实验报告1、采用分析软件对人体测量实验中获取的数据进行分析；计算各百分位数（第5，第 50，第 95 ）下的具体数据；将其与 GB10000-88 中 18-25 年龄段的人体测量数据进行比较，有何 不同？分析其原因。, 分析其所需2、每组选择一种