人机工程学与人机界面设计课件

人机工程学与人机界面设计

山东大学计算机学院

SHANDONGUNIVERSITY

■有推销员跟你说〃…我们产品的设计符合人体工学原

理…”你如何理解？

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人机工程学

■人机工程学是研究〃人-机-环境〃系统中人、机

、环境三大要素之间的关系，为解决系统中的人

的效能、健康问题提供理论与方法的科学。

□人一指操作者或使用者；

□机一泛指人操作或使用的物，可以是机器，也可以是用

具、工具或设施、设备等；

□环境一是指人、机所处的周围环境，如作业场所和空间

、物理化学环境和社会环境等；

□人-机-环境系统一是指由共处于同一时间和空间的人

与其所使用的机以及它们所处的周围环境所构成的系统

,简称人-机系统。

Lecture2SHANDONGUNIVERSITY

人机关系

■开门时人机关系

人与门板人与门杷手人与门框

人机关系

■乘电梯时人机关系

□人与电梯门的人机关系

□人与电梯外按键的人机关系

□人与电梯箱体的人机关系

□人与电梯内按键的人机关系

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人机关系

人和椅子的人机关系

人背部&椅子靠背

人胳膊&椅子靠手

人臀部&椅子垫

人腿部&椅子垫

人脚部&椅子脚

研究内容

■研究人与机器之间的分工与配合；

■研究机具如何能更适合人的操作和使用，以提高人的

工作效率，减轻人的疲劳和劳动强度；

■研究人机系统的工作环境对操作者的影响，用以改善

工作环境；

■研究人机之间的界面，信息传递以及控制器和显示器

的设计等等。

Lecture27SHANDONGUNIVERSITY

人机工程学

■可谓源远流长…

■基于对人的因素良好认识的设计迹象

Lecture28SHANDONGUNIVERSITY

■花和尚鲁智深要打一根100斤的禅杖，…，铁匠说对

他说：〃肥了，不好看，也不中使，依着小人，好生

打一条62斤的水磨禅杖与师父。使不得，休怪小人。

燕人张翼德的兵器长度和他身高的比例是多大？…

4.16/1.85

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■《天工开物》——明代科学家宋应星(1587~1666

?)编写的另一部重要的科技汇编名著。其中有大量

插图，很值得人机工程学工作者深入研究。

■器物要和人（使用者）的各种因素相宜。——而这就

是现代人机工程学的基本思想和学术理论的简洁表述

人机工程学

无处不在…

南十里居一东北旺中路

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12公里以内票价1元每增加5公里以内加价0.5元L，

人机工程学的知识基础

从横向看.人机工程学是一门交叉性的学

科.涉及心理学.生理学、解剖学、生物力

学和工程学等.

鬣

LSHANDO*NGUNIVERSITY

人体工程学

■人体测量&测量数据的应用

□人体测量学：通过测量人体各部位尺寸来确定个体之间和群

体之间在人体尺寸上的差别，用以研究人的形态特征，使设

计更适于人。

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□在中国二千多年前的《内经-灵柩》之《骨度篇》中，对人

体测量就有了较详细而科学的阐述。

□古埃及在公元前3500-2200年之间，也有类似人体测量的方

法存在，并提出人体可分为十九个部位。

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人体测量数据

钳喇I

■静态数据

□人体构造尺寸

■动态数据

□功能尺寸

图17人体的基准面和基准轴

人体测量数据

■形态测量：

□以检查人体形态的方式进行测量，主要内容有：人体长度，

人体体型，人体体积和重量，人体表面积。

■生理测量：

□测量人体的主要生理指标，主要内容包括：人体出力范围，

人体感觉反应，人体疲劳。

■运动测量：

□在对人体静态形态测量的基础上，测量人体的活动过程和活

动范围的大小，主要内容有：动作范围，动作过程，形体变

化，皮肤变化。

人体测量的主要方法

普通测量法

摄影法

■三维数学测量法

人体测量的常用仪器

■在普通测量法中常用的人体测量仪器有：

□人体测高仪；/I

□人体测量用直脚规；£!zJ

□人体测量用弯脚规；\

□人体测量用三脚平行规，坐高椅；jIts

□量足仪，软卷尺以及医用磅秤等JE1

258/[\\

台SHANDONGUNIVERSITY

常用的人体测量数据

■人体主要尺寸

□立姿人体尺寸

□坐姿人体尺寸

□人体水平尺寸

立姿人体尺寸

■直至姿势有量高，鼻根通，

眼高，耳屏高，须下点高，

颈咽高上颈寰高，胸骨缘高

,乳房高，乳房下缘高，胸

■下缘高工脐高，耻骨联合

高，会阴高，肩峰高，腋窝

前高，肘高，挠骨头高，挠

骨茎突高，尺骨茎突高，中

指指点高，指尖点高，腰围

高，髓脊高，髓前上棘高，

大转子高，膝高，腓骨头高

，腿肚高，颈椎高，肩胛骨

下角点高，臀沟高，中指（

上肢上举时）指尖点高，中

指（上肢上举时）指点高。

女人体加测乳房下缘高。

坐姿人体尺寸

■坐高，坐姿眼高，

坐姿须下高，坐姿

胸骨上缘高，坐姿

肩峰高，坐姿髓脊

高，坐姿大腿缘高

,坐姿大转子点高

,坐姿枕后点高，

坐次颈椎高，坐姿

肩胛骨下角高，坐

姿肘高。

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人体水平尺寸

最大体宽，颈根宽，

两户峰点宽，肩宽，

腋窝前宽，胸宽，乳

头间宽，腰宽，两髓

脊点宽，臀宽,两肩

胛骨下点宽，胸厚，

胸矢状厚，腰厚，腹

厚，臀厚，颈围，颈

根围,上部胸围，乳

头部位胸围，下部胸

围，腰围，腹围、臀

围，躯干垂直围长，

颈前长，前胸长，颈

后长，后背长，会阴

上部前后长，臀部弧

长，坐姿背一肩峰距

离，坐姿臀部一大转

子点距离，坐姿腋窝

间宽。

人的活动空间尺度

■人体立姿的活动空间

图1-11立姿活动空间的人体尺度!X)NGUNIVERSITY

人的活动空间尺度

■人体坐姿的活动空间

图1-12坐姿的活的空间

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人的活动空间尺度

■人体跪姿的活动空间

图1-13单腿跪姿的活动空间

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人的活动空间尺度

■人体卧姿的活动空间

(a)(b)

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手的姿势的变化

■A型三指捏在一起的手。

■B型握住圆棒的手，且手的横轴位于垂直面。这是一

种主要抓握形式。

■C型握住圆棒的手，且手的横轴位于水平面。

■D型伸开的手。

人体尺寸数据在设计中的应用

■坐姿眼高

肘悬1

padinn

stopec

worksurface

LessIntradiscinalpressure

build-up

Bettercirculation

fullyheight

fullyheight

Flexibleseatpanadjustable

adjustable

ultipiepositions

Footrest

Flpxihlpspatnan/Fullvhpinhtadiustahlpchairanddask

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■坐高

■坐姿肩峰高

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■坐姿两肘间宽

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臀宽

■腿弯局度

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■臀部至足尖长

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臀部至脚后跟长度

■坐姿垂直伸手高度

。才、力工

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■立姿侧向手握距离

■仰卧的活动空间

■人体尺度主要决定人.

机系统的操纵是否方.

便和舒适宜人。因此

,各种工作面的高度

和设备高度如操纵台

、仪表盘、操纵件的网

安装高度以及用具的：

设置高度等，都要根I-

据人的身高确定。丁

Mil

1JU0I4U0；500IMGI?001KoJfij矶

(mnt)

(a)(b)

图「10以身高为基准的设备和用具尺寸推算图

人体模板的应用

图1-17坐姿侧视人体模板(cm)

图1-18人体模板用于工作系统的没计X

图1-20人体嗅板月于新华驾驶室的设计

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例：自行车设计要涉及的人体尺寸

■自行车设计中的一些尺度的确定往往是以人体测量尺

寸为参照来进行的。我们设计定位的使用人群是18岁

以上的成年人，车是两轮的人力的、单人骑乘的自行

车。

□自行车的使用方法和过程。

自行车的形式

自行车设计的国家标准要求

■对零部件的安全要求是：在正常的骑行、搬运和维修

时，凡骑行者的手、腿等可触及之处，都不应有外露

的锐边。经组装后，凡长度大于8毫米的外露突出物

,应有保护措施。

■每辆自行车应装有两个制动系统，一个制动前轮，一

个制动后轮，制动系统应操作灵活。

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标准规定

■自行车在做干态（晴好天气）制动时，应满足试验速

度为每小时25公里，使用的车闸两个车闸或单用后闸

,制动距离两个车闸为7米，单用后闸为15米；

■在做湿态（雨雪天气）制动时，应满足试验速度为每

小时16公里，使用两个车闸，制动距离为9米，单用

后闸，制动距离为19米。

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车闸（制动系统

■自行车应装有制动系统，或保证符合上述要求的装置

o只有一个制动闸时，应装在后轮上;有两个独立的制

动闸时，则一个装在前轮上，另一个装在后轮上。

■手闸

□A、闸把位置

-前、后闸把安装在车把两侧的具体位置可根据我国的使用习

惯：前闸把在右、后闸把在左。

□B、握闸尺寸

■从闸把外表面量到车把、或车把把套、或其他防护物外表面的

最大握闸尺寸d（见图），在A和B二点之间不应超过90mm,B和

C二点之间不应超过100mmo

d

图2握网尺寸

爸SHA"NDONGU4NIVERSgITY

车把

■把横管的总宽度应在350〜700mm之间。处于最高位

置时的里套上端面和处于最低位置时的鞍座面之间的

垂直距离不应超过400mmo

■把横管末端应装有把套或把盖，它们应能承受70N的

拉脱力。

脚蹬脚踩面

脚蹬的脚踩面应安装可靠，相对于脚蹬部件应无松动。

自行车直放不骑人，一只脚蹬处于最低位置且脚踩面与

地面平行，如果只有一个脚踩面的话，该脚踩面要朝上

,自行车应能向一侧倾斜25。而脚蹬上的任何零部件不

触及地面。

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足趾间隙

■不装足尖套的自行车，其脚蹬到前轮胎或泥板之间的间隙（在轮胎或

泥板转到任意角度时）至少应为89mm。间隙的测量方法是从两脚蹬

的中心线分别向前平行于自行车的纵轴线，量到轮胎或泥板旋转弧线

的最近距离，取其小者。

■自行车的前叉设计得可装前泥板的，其足趾间隙必须以装上泥板后的

情况进行测量。

鞍座与限制尺寸

■鞍座、鞍座架和其他鞍座附件的任何部分，从鞍座面

与鞍管轴线之交点算起，都不能超过鞍座面以上125

mm。

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霆直力

668N水平力

W25

a）垂直力b）水平力