肖军诗-人机工程学(一节课讲解大学本科所学《安全人机工程学》)教学课件

目录人机工程学定义1人的生理和心理及人体生物力学特性3人机功能匹配4人机系统的安全设计5人体的人机学参数21人机工程学定义学科的命名美国：HumanEngineering(人类工程学)、HumanFactors

Engineering(人类因素工程学)西欧：Ergonomics(工效学)日本：人间工学我国：人机工程学、工效学、人机学、人体工程学等，不同的名称，其研究重点略有差别。1人机工程学定义学科的定义国际人机工程学会(InternationalErgonomicsAssociation，IEA)：人机工程学是研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的因素，研究人和机器及环境的相互作用，研究在工作、生活和休假时怎样统一考虑工作效率、健康、安全和舒适等问题的学科。1人机工程学定义国内学者一般认为：人机工程学是运用人的生理学、心理学和其他有关学科知识。使机器与人相互适应，创造舒适和安全的工作与环境条件，从而提高功效的一门学科。综上所述，尽管各国学者对人机工程学所下的定义不同，但在下述两方面却是一致的：

1)人机工程学的研究对象是人、机、环境的相互关系。

2)人机工程学研究的目的是如何达到安全、健康、舒适和工作效率的最优化。2人体的人机学参数人体测量中的主要统计函数：均值、方差、标准差、抽样误差、百分位数。最常用的百分位数有：

1）第5百分位数，表示“小”身材，是指有5%的人群身材尺寸小于此值，而有95%的人群身材尺寸大于此值；

2）第50百分位数，表示“中”身材，是指大于和小于此值的人群身材尺寸各为50%；

3）第95百分位数，表示“大”身材，是指有95%的人群身材尺寸小于此值，而有5%的人群身材尺寸大于此值。GB/T5703-2019《用于技术设计的人体测量基础项目》2人体的人机学参数人体测量数据的选用原则：1、最大最小原则：例如门或通道的最小高度应该选用高百分位身高数据2、平均准则：例如墙壁上的开关高度、门把手等应选用第50百分位数据3、可调性原则：对与健康或疲劳有关的设计，应采用可调性准则设计。例如汽车座

椅的高度、靠背倾角。4、地域性原则：首先应搞清该产品尺寸的适用地域，如适用的国家、地区、民族等5、使用最新人体数据6、功能修正与最小心理空间相结合的原则：考虑实际活动中人的姿势、动态操作、衣着等需要的设计富余，在人体尺寸上加适当的修正量，叫产品的最小功能尺寸。7、标准化原则8、姿势与身材关联原则：设计时要考虑姿势，如座姿的宽度要比立姿大9、根据用途合理选择百分位和适用度准则人的水平视野和垂直视野

3人的生理和心理及人体生物力学人对不同颜色的视野

3人的生理和心理及人体生物力学几种工作视距的推荐值3人的生理和心理及人体生物力学几种常见视觉错误3人的生理和心理及人体生物力学视错觉图3人的生理和心理及人体生物力学眼睛的水平运动比垂直运动快，即先看到水平方向的东西，后看到垂直方向的东西。视线运动的顺序习惯于从左到右，从上至下，顺时针进行。对物体尺寸和比例的估计，水平方向比垂直方向准确、迅速、且不易疲劳。当眼睛偏离视中心时，在偏离距离相同的情况下，观察率优先的顺序是左上、右上、左下、右下。两眼的运动总是协调的、同步的，在正常情况下不可能一只眼睛转动而另一只眼睛不动；在操作中一般不需要一只眼睛视物，而另一只眼睛不视物。人眼对直线轮廓比对曲线轮廓更易于接受。颜色对比与人眼辨色能力有一定关系。当人们从远处辨认前方的多种不同颜色时，其易于辨认的顺序是红、绿、黄、白。当两种颜色相配在一起时，易于辨认的顺序是：黄底黑字，黑底白字，蓝底白字，白底黑字等。视觉运动规律十大色彩可视度清晰的配色搭配TextTextTextTextTextTextTextTextTextText黑底黄字黄底黑字黑底白字紫底黄字紫底白字蓝底白字绿底白字白底黑字黄底绿字黄底蓝字十大色彩可视度清晰的配色搭配色彩的具体联想和抽象情感平凡、谦和、失意、中庸水泥、老鼠灰纯洁、神圣、安静、光明云、雪白颜色、刚毅、法律、信仰夜晚、煤炭黑优雅、高贵、细腻、神秘葡萄、菖蒲紫平静、科技、理智、速度天空、大海蓝和平、安全、成长、新鲜大地、草原绿光明、希望、欢快、富贵橙光、闪电黄温暖、健康、喜欢、和谐柳橙、秋叶橙喜气、热忱、青春、警告火、血、太阳红抽象的情感具体联想色彩4人机功能匹配人与机的优缺点比较采用机器时的有利点采用人时的有利点1、重复性的操作、计算，大量的情报资料存储1、由于各种干扰，需要判断信息时2、迅速施加大的物理力时2、在图形变化情况下，要求判断图形时3、大量的数据处理3、要求判断各种各样的输入时4、根据某一特定范围，多次重复作出判断4、对发生频率非常低时的事态需要进行判断时5、由于环境约束，对人有危险或操作容易犯错误时5、解决问题需要归纳、判断时6、当调节、操作速度非常重要，具有决定意义时6、预测不测事件的发生时7、控制力的施加要求非常严格时

8、必须长时间地施加控制力时

人机功能分配的一般原则笨重的、快速的、精细的、规律性的、单调的、高阶运算的、支付大功率的、操作复杂的、环境条件恶劣的作业以及需要检测人不能识别的物理信号的作业，分配给机器承担指令和程序的安排，图形的辨认或多种信息输入时，机器系统的监控、维修、设计、创造、故障处理及应付突然事件等工作，由人承担

4人机功能匹配5人机系统的安全设计人机系统安全设计的内容5.1岗位设计：工作场所、工作姿态、作业空间、座椅设计5.2显示器的设计5.3控制器设计5.4安全防护装置设计5.1岗位设计典型作业岗位坐姿作业岗位立姿作业岗位坐立姿交替跪姿作业岗位卧姿作业岗位以静卧为基础，坐、立、弯腰、跪四种姿势的能耗百分比坐姿的工作面尺寸范围5.1岗位设计脚作业区域5.1岗位设计立姿作业岗位的空间设计5.1岗位设计立姿作业范围5.1岗位设计作业空间布置总则重要性原则—将最重要的设施布置在离操作者最近或最方便的位置使用频率原则—将信息交换频率高的设施布置在操作者易见、易及的位置，便于观察和操作功能原则—按功能性相关关系对显示器、控制器以至于机器进行适当的编组排列，把具有相同功能的机器设施布置在一起，以便于操作者记忆和管理使用顺序原则—根据人操作机器或观察显示器的顺序规律布置机器5.1岗位设计5.1岗位设计座椅设计5.2显示器设计视觉显示器设计和选择的基本原则：①选用最适宜的视觉刺激维度作为传递信息的代码，并将视觉代码的数目，限制在人的绝对判别能力允许的范围内。②使显示精度与人的视觉辨认特性同系统要求相适应。③尽量采用形象直观的、与人的认知特点相匹配的显示格式。④对同时呈现的有关联的信息，尽可能实现综合显示，以提高显示的效率。⑤目标和背景之间要有适宜的对比关系，包括亮度对比、颜色对比、运动对比和形状对比等。⑥具有良好的照明性质和适宜的照明水平，以保证对目标的颜色辨认和细节辨认。⑦根据任务的性质和使用条件，确定视觉显示器的尺寸和定放位置。⑧要与系统中的其它显示器和控制器，在空间关系和运动关系上兼容。指针显示器视觉显示器主要有指针显示器和数字显示器数字显示器5.2显示器设计准线太粗

刻度线太长，排得太挤

各种箭头形状的比较5.2显示器设计（1）旋钮5.3控制器设计（2）按钮5.3控制器设计(3)扳动开关5.3控制器设计(4)杠杆5.3控制器设计(5)转轮、手柄和曲柄5.3控制器设计脚动控制器5.3控制器设计5.4安全防护装置设计按安全防护方式可以分为：隔离防护装置联锁控制防护装置超限保险装置紧急制动装置报警装置安全防护控制装置分类5.4安全防护装置设计隔离防护装置通过物体障碍方式防止人或人体部分进入危险区。如防护罩。5.4安全防护装置设计联锁控制防护装置

防止相互干扰的两种运动或不安全操作时电源同时接通或断开的互锁装置。如工件夹紧与开通电源间设置联锁。超限保险装置

防止设备在规定的极限参数下（温度、压力、载荷、速度、位置、振动、噪声等）运行的装置。如安全阀、熔断器、保险丝。紧急制动装置

防止和避免在紧急危险状态下发生人身或设备事故的装置，可以在即将发生事故的一瞬间迅速制动。5.4安全防护装置设计报警装置

通过监测装置及时发现机械设备的危险与有害因素及事故预兆，通过闪烁红灯或鸣笛向人们发出报警信号的装置。5.4安全防护装置设计安全防护控制装置当操作者进入危险区时，控制机械不能启动或自动停止，将人从危险区排出或控制人体不能进入危险区。5.4安全防护装置设计安全防护装置的设计原则（1）以人为本原则（2）安全防护装置必须安全可靠的原则（3）安全防护装置与机械装备配