第三章人体感知与运动特征

第三章人体感知与运动特征第1页，共51页，2023年，2月20日，星期三3.7.1骨的功能和骨杠杆

（1）支撑人体（2）保护内脏（3）运动的杠杆（4）造血（5）储备矿物盐：主要是磷和钙等。1.骨的功能第2页，共51页，2023年，2月20日，星期三

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：见图3-20（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，得之于力则失之于幅度，反之亦然。因此，最大的力量与最大的运动范围两者是相矛盾的。2.骨杠杆第3页，共51页，2023年，2月20日，星期三图3-20人体骨杠杆第4页，共51页，2023年，2月20日，星期三

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3-5。3.7.2主要关节的活动范围第5页，共51页，2023年，2月20日，星期三

表3-5重要活动范围和身体各部舒适姿势的调节范围10.下摆、上摆第6页，共51页，2023年，2月20日，星期三

表3-5（续）重要活动范围和身体各部舒适姿势的调节范围第7页，共51页，2023年，2月20日，星期三

人体各部分的活动范围第8页，共51页，2023年，2月20日，星期三人体上部及上肢固定姿势活动角度范围第9页，共51页，2023年，2月20日，星期三第10页，共51页，2023年，2月20日，星期三第11页，共51页，2023年，2月20日，星期三第12页，共51页，2023年，2月20日，星期三

3.7.3肢体的出力范围

1、肌力：肌肉的力量来自肌肉收缩，肌肉收缩时产生的力称为肌肉力。人的一条肌纤维所发挥的力量约为0.01～0.02N，肌力是多条肌纤维的收缩力总和。人体肌肉的生理特征。见表3-62、操作力：在作业中，为了达到操作效果，操作者有关部位（手、脚、躯干等）所施出的一定大小的力。决定因素：肌力、施力的姿势、部位、方式和方向。第13页，共51页，2023年，2月20日，星期三表3—6身体主要部位肌肉所产生的力（单位：N，20～30岁）返回结论：女性的肌力比男性底20%～30%，右手比左手强10%，而习惯有左手的人，其左手的肌力比右手强6%～7%。第14页，共51页，2023年，2月20日，星期三（１）在直立姿势下弯臂时，不同角度时的力量分布；如图3-21和图T2（２）在直立姿势下臂伸直时，不同角度位置上拉力和推力的分布；如图3-22（３）在坐姿下手臂在不同角度和方向上的推力和拉力；如图T1，如表3-7（４）坐姿时，下肢不同位置上的蹬力大小。如图3—23(a)和3-23(b)注:肢体所施力量的大小，与持续时间有关.如图T3和图T4第15页，共51页，2023年，2月20日，星期三图3-21立姿弯臂时的力量分布180°图T2返回第16页，共51页，2023年，2月20日，星期三

图3-22立姿直臂时拉力和推力分布拉力推力返回第17页，共51页，2023年，2月20日，星期三图T1坐姿时手臂的操纵力的测试方位返回第18页，共51页，2023年，2月20日，星期三

表3—7手臂在坐姿下对不同角度和方向的操纵力（单位：N）返回第19页，共51页，2023年，2月20日，星期三图3-23不同体位下的蹬力返回第20页，共51页，2023年，2月20日，星期三第21页，共51页，2023年，2月20日，星期三第22页，共51页，2023年，2月20日，星期三第23页，共51页，2023年，2月20日，星期三图T3图T4结论：由最大值衰减到1/4，只需要４min，操作力＜＝最大肌力的20％，不容易疲劳,操作力＝最大肌力的15％,操作可无限持续。返回第24页，共51页，2023年，2月20日，星期三

图T5影响人体能的因素第25页，共51页，2023年，2月20日，星期三3.7.4肢体的动作速度与频率１、动作速度(1)肢体肌肉收缩的速度：不同的肌肉，肌力、阻力；(2)动作方向和动作轨迹等特征(动作特征）２、动作频率

取决于动作部位和动作方式。参阅表3-8。3、人体动作的灵活性：是指操作时动作速度和频率，由人体的生物力学特性所决定。人体重量轻的部位比重的部位、短的部位比长的部位、肢体末端比主干部位的动作更灵活。因此，设计机器及其操纵装置时，应当充分考虑人体动作灵活性的特点。参阅表B5第26页，共51页，2023年，2月20日，星期三

表3—8人体各部位动作速度与频率限度返回第27页，共51页，2023年，2月20日，星期三表B5人体各部分的最大运动频率返回第28页，共51页，2023年，2月20日，星期三3.8人的运动输出人的信息输出方式：语言输出、运动输出。运动输出的质量指标：反应时间、运动速度和准确性。第29页，共51页，2023年，2月20日，星期三3.8.1反应时间反应时间（RT）:又称为反应潜伏期，它是指刺激和反应的时间间隔。它由反应知觉时间（tz）和动作时间（td）组成。即RT=tz+td

简单反应时间、选择反应时间、析取反应时间第30页，共51页，2023年，2月20日，星期三1.不同的感觉器官（不同性质的刺激）（1）不同的感觉器官简单反应的时间不同；以触觉与听觉最优，视觉次之。参阅表3-9。（2）同一感觉器官接受的刺激不同，反应时间不同；（3）相同感觉器官接受相同的刺激，不同部位反应时间不同。

影响反应时间的主要因素第31页，共51页，2023年，2月20日，星期三

人对各种不同性质刺激的反应时间是不同的，见表125。2.刺激信号的性质和强度

对于同一种性质的刺激来说，一般情况是对弱刺激的反应时间较长，刺激增加到中等强度与极强时，反应时间短。刺激方式影响反应时间。参阅表3-10。

“不可减的最少限”：反应时间不再减少的刺激强度增量的上限值。第32页，共51页，2023年，2月20日，星期三3.刺激的清晰度和可辩性（环境影响）（1）信号与背景的亮度、颜色、信噪比及频率的对比程度越强，反应时间越短；（2）刺激信号的刺激时间；参阅表3-11

（3）刺激的数目、颜色；表3-12

B

（4）显示器及操纵器的设计。第33页，共51页，2023年，2月20日，星期三

习俗、个体差异（性别、年龄）、疲劳等个人生理、心理状况。

年龄2030405060反应时间相对值100104112116161年龄与反应时间的关系

4.人的主体因素第34页，共51页，2023年，2月20日，星期三表3-9不同感觉器官的反应时间感觉器官反应时间（ms）触觉110-160听觉120-160视觉150-200冷觉150-230温觉180-240嗅觉210-390痛觉400-1000味觉330-1100返回第35页，共51页，2023年，2月20日，星期三刺激反应时间（ms）光电击声音光和电击光和声音声音和电击光、声和电击176143142142142131127对各种刺激的反应时间返回第36页，共51页，2023年，2月20日，星期三表3-10不同强度刺激的反应时间返回第37页，共51页，2023年，2月20日，星期三表3-11光刺激时间对反应时间的影响表3-12可选择的刺激数目对反应时间的影响光刺激持续时间36122448反应时间191189187184184刺激选择数目反应时间（ms）11872316336444345485653275708603961910622返回第38页，共51页，2023年，2月20日，星期三要辨别的刺激白和黑红和绿红和黄红和橙红和橙（加25%红）红和橙（加50%红）红和橙（加75%红）10和13mm线段10和12.5mm线段平均反应时间（ms）197208217246252260271296298要辨别的刺激10和12mm线段10和11.5mm线段10和11mm线段10和10.5mm线段相差16Hz纯音相差12Hz纯音相差8Hz纯音相差4Hz纯音

平均反应时间（ms）305313324345290299311334

B刺激的辨别难度对反应时间的影响返回第39页，共51页，2023年，2月20日，星期三

1.动作特点

表3-13

2.目标距离：距离增加，Td增长，宽度增加，

Td缩短。

3.运动方向

图3-24图3-254.动作轨迹特征

5.负荷重量：最大运动速度与负荷重量成反比。

3.8.2运动速度用完成动作的时间来评定（Td）第40页，共51页，2023年，2月20日，星期三1其他功能23456人体躯干和肢体在水平面的运动比在垂直面的运动速度快。垂直方向的操纵动作，从上往下的运动速度比从下往上的运动速度快。水平方向的操纵动作，前后运动速度比左右运动速度快，旋转运动比直线运动更灵活。顺时针方向的操作动作比逆时针方向的操作动作，速度更快，更加习惯。一般人的手操纵动作，右手比左手快，而右手的动作，向右运动比向左运动快。向身体方向的运动比离开身体方向的运动，速度更快，但后者的准确性高。

返回第41页，共51页，2023年，2月20日，星期三表3-13人体各部位动作一次的最少平均时间动作部位动作特点最少平均时间/s手抓取直线的曲线的0.070.22旋转克服阻力不克服阻力0.720.22脚直线的克服阻力的0.360.72腿直线的脚向侧面0.360.72～1.46躯干弯曲倾斜0.72～1.621.26返回第42页，共51页，2023年，2月20日，星期三出手距离（cm）204060平均反应时间（ms）525596670标准差（ms）507174反应动作距离与动作时间返回第43页，共51页，2023年，2月20日，星期三图3-24手向各方向运动时间差异

返回第44页，共51页，2023年，2月20日，星期三图3-25不同区域内手指敲击运动速度差异返回第45页，共51页，2023年，2月20日，星期三3.8.3运动准确性1234运动时间、运动类型、运动方向、操作方式速度越慢，准确性越高见图3-26正前方盲目定位准确性最高；右方优于左方；同一方位，下中方优于上方。水平方向，左右运动；垂直方向，上下运动；见图3-29运动速度与准确性见图3-27盲目定位的准确性见图3-28运动方向与准确性操作方式与