人因工程五PPT课件

1、东莞理工学院工业工程教研室东莞理工学院工业工程教研室1 1东莞理工学院工业工程系东莞理工学院工业工程系人因工程(五)东莞理工学院教学课件主讲主讲：黄辉宇黄辉宇Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology2第5章 人体生物力学与施力特征5.1 人体运动与骨杠杆人体运动与骨杠杆5.2 人体生物力学模型人体生物力学模型5.3 人体施力特征人体施力特征补充：反应时间补充：反应时间补充：运动准确性补充：运动准确性5.4 合理施力的设计思路合理施力的设计思路主要内容主要内容Prepared by PhD H. Y. Huang

2、, Dongguan University of Technology35.1.1 人体运动系统人体运动系统q 骨运动的杠杆q 关节运动的枢纽q 肌肉运动的动力5.1.2 骨的功能和骨杠杆骨的功能和骨杠杆 1.骨的功能； 2.骨杠杆，见图5-1。 5.1 人体运动与骨杠杆人体运动与骨杠杆Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology4 根据支点，力点（动力点）、重点（阻力点）三者不同的位置分布，分为： 1）平衡杠杆； 2）省力杠杆； 3）速度杠杆：用力大，但运动速度快 由等功原理，得之于力则失之于速度，反之亦然。因此

3、，最大的力量与最大的运动范围两者是相矛盾的。图5-1Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology55.2 人体生物力学模型人体生物力学模型5.2.1 人体生物力学建模原理人体生物力学建模原理 生物力学模型是用数学表达式表示人体机械组成部分之间的关系。Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology65.2 人体生物力学模型人体生物力学模型5.2.2 前臂和手的生物力学模型前臂和手的生物力学模型 示例：示例：一个人前臂平举、双手拿20kg的物

4、体。Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology75.2 人体生物力学模型人体生物力学模型5.2.3 举物时腰部生物力学模型举物时腰部生物力学模型 Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology85.3.1 主要关节的活动范围主要关节的活动范围 关节的活动范围有一定的限度，人体处于舒适时，关节必然处在一定的舒适调节范围内，参阅表5-1。5.3 人体的施力特征人体的施力特征Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongg

5、uan University of Technology95.3.2 肌体的出力范围肌体的出力范围 肌体所能发挥的力量大小取决于： 1）人体肌肉的生理特征（表5-2） 2）施力的姿势、部位、方式和方向，分别见图5-6，图5-7和图5-8，相应的出力数值参阅表5-2，表5-3。5.3 人体的施力特征人体的施力特征Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology10图图5-65-6立立姿姿弯弯臂臂时时的的力力量量分分布布Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of

6、Technology11图图5-7 5-7 立姿直臂时的拉力与推力分布立姿直臂时的拉力与推力分布Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology12图图5-85-8不不同同体体力力下下的的蹬蹬力力Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology135.3.3 人体的不同姿势的施力人体的不同姿势的施力Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology14补充：反应时间补充：

7、反应时间反应时间的概念反应时间的概念反应时间（RT）又称为反应潜伏期，它是指从刺激呈现到作出反应之间的时间间隔。反应时间由反应知觉时间tz （即自出现刺激到开始执行操作的时间）和动作时间td （即执行操作的延续时间）两部分组成，即： RT=tz+td 示例示例Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology15反应时间反应时间反应时间的分类反应时间的分类简单反应时：呈现的刺激只有一个，要求人在刺激出现时做出特定的反应。 例如：看见光信号 按键选择反应时：呈现的刺激多于一个，并要求人对不同刺激做出不同的反应。 例如：看见

8、红光信号 按左键； 看见蓝光信号 按右键。析取反应时：呈现的刺激多于一个，但要求人只对某种刺激做出预定反应，而对其余刺激不做反应。 例如：有红、绿、蓝三种光信号，只要求看见红光信号时按键。Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology16反应时间反应时间影响反应时间的因素影响反应时间的因素1、不同的感觉器官不同的感觉器官反应时间不同，以触觉与听觉最优，视不同的感觉器官反应时间不同，以触觉与听觉最优，视觉次之，具体参阅表觉次之，具体参阅表1 1：同一感觉器官接受的刺激不同，其反应时间也不同。同一感觉器官接受的刺激不同，

9、其反应时间也不同。相同的刺激类型，刺激部位不同，反应时间也不同。相同的刺激类型，刺激部位不同，反应时间也不同。表表1 各种感觉器官的反应时间各种感觉器官的反应时间 ms感觉器官感觉器官反应时间反应时间感觉器官感觉器官反应时间反应时间触觉触觉听觉听觉视觉视觉冷觉冷觉110160120160150200150230湿觉湿觉嗅觉嗅觉痛觉痛觉味觉味觉18024021039040010003301100Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology17反应时间反应时间影响反应时间的因素影响反应时间的因素2.刺激信号的强度反应时

10、间与刺激信号的强度有关，参阅表反应时间与刺激信号的强度有关，参阅表2 2：表表2 不同强度刺激的反应时间不同强度刺激的反应时间 ms刺激刺激反应时间反应时间声声中强度中强度弱强度弱强度阈限阈限119184779光光强强弱弱162205Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology18反应时间反应时间影响反应时间的因素影响反应时间的因素3.刺激的清晰度和可辨性信号与背景的亮度、颜色、信噪比及频率的对比程度越强越好。信号与背景的亮度、颜色、信噪比及频率的对比程度越强越好。刺激信号的持续时间。（一定范围内）反应时间随刺激时

11、间的增加刺激信号的持续时间。（一定范围内）反应时间随刺激时间的增加而减少。如光刺激时间对反应时间的影响见表而减少。如光刺激时间对反应时间的影响见表3 3：刺激信号的数目。反应时间随刺激信号数的增加而明显延长，如表刺激信号的数目。反应时间随刺激信号数的增加而明显延长，如表4 4所示。对于需要辨别两种刺激信号时，若两刺激信号的差异愈大，所示。对于需要辨别两种刺激信号时，若两刺激信号的差异愈大，则其可辨性愈好，即反应时间愈短，反之，其反应时间愈长。则其可辨性愈好，即反应时间愈短，反之，其反应时间愈长。显示器及操纵器的设计也影响反应时间。显示器及操纵器的设计也影响反应时间。表表3 光刺激时间对反应时间

12、的影响光刺激时间对反应时间的影响 msms光刺激持续时间光刺激持续时间36122448反应时间反应时间191189187184184表表4 可选择的刺激数目对反应时间的影响可选择的刺激数目对反应时间的影响 msms刺激选择数目刺激选择数目12345678910反应时间反应时间187 316 364 434 485 532570603 619 622Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology19反应时间反应时间4.人的主体因素如如准备状态准备状态、练习次数、个体差异、疲劳、酒精及药物、练习次数、个体差异、疲劳、酒精

13、及药物作用等。作用等。u准备状态是指机体对于某种行为做出的准备情况。被试者准备状态是指机体对于某种行为做出的准备情况。被试者在主试者发出在主试者发出“预备预备”口令到刺激呈现这段预备时间内的口令到刺激呈现这段预备时间内的准备状态也是影响反应时间的因素之一。准备时间太短或准备状态也是影响反应时间的因素之一。准备时间太短或太长都会延误反应时间。许多研究证明，最有利的准备时太长都会延误反应时间。许多研究证明，最有利的准备时间大约是间大约是1.51.5秒。表秒。表5 5是中村对蹲踞式起跑运动员起跑反应是中村对蹲踞式起跑运动员起跑反应的研究结果。的研究结果。表表5 准备状态和反应时间准备状态和反应时间间

14、隔（秒）间隔（秒） 反应时平均数（反应时平均数（ms） 标准差（标准差（ms）11.52198.92170.75210.8719.75011.34818.714Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology20反应时间反应时间反应时间的测定反应时间的测定反应时运反应时运动时实验动时实验Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology21反应时间反应时间讨论：如何缩短反应时间？讨论：如何缩短反应时间？Prepared by PhD H. Y.

15、Huang, Dongguan University of Technology22反应时间反应时间课后作业课后作业请联系实际，举例说明如何减少反应时间。请联系实际，举例说明如何减少反应时间。Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology23 1.运动速度与准确性：速度越慢，准确性越高， 见图3-26 2.盲目定位的准确性：正前方盲目定位准确性最高， 见图3-27 3.运动方向与准确性，见图3-28 4.操作方式与准确性，见图3-29u运动稳定性测量见图3-31。补充：运动准确性补充：运动准确性Prepared by

16、 PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology24图图3-263-26速速度度 准准确确性性特特性性曲曲线线返回返回Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology25图图3-27 3-27 不同方位盲目定位运动准确性不同方位盲目定位运动准确性返回返回Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology26图图3-28 3-28 手臂运动方向对连续控制运动准确性影响手臂运动方向对连续控制运动准

17、确性影响返回返回Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology27图图3-29 3-29 不同控制操作方式对准确性影响不同控制操作方式对准确性影响返回返回Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology28图图3-31 3-31 运动稳定性测量运动稳定性测量Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology295.4.1 避免静态肌肉受力避免静态肌肉受力 设计要点如下：

18、设计要点如下： 避免弯腰及其它不自然的姿势，见避免弯腰及其它不自然的姿势，见图图5-9（a） 避免长时间抬手作业，见避免长时间抬手作业，见图图5-9（b） 坐姿工作比立姿工作省力坐姿工作比立姿工作省力 双手作业时，手的运动方向相反或对称双手作业时，手的运动方向相反或对称 作业位置与视距的关系，见作业位置与视距的关系，见图图5-10 常用工具、零件、材料与操作者的位置关系常用工具、零件、材料与操作者的位置关系 手在较高位置作业时，应增设支承物手在较高位置作业时，应增设支承物 利用重力作用，见利用重力作用，见图图5-115.4 合理施力的设计思路合理施力的设计思路Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology305.4.2 避免弯腰提起重物，见避免弯腰提起重物，见图图5-125.4.3 设计合理的工作台设计合理的工作台 见见图图5-13， 图图5-145.4 合理施力的设计思路合理施力的设计思路Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology31图5-9 不良的作业姿势返回返回P