人机工程学概论-中国地质大学课件资源网

人机工程学概论人机工程学是一门跨学科的应用科学,旨在设计和优化人与系统之间的交互,提高人类的工作效率和满意度。本课程将从人的感知、认知、生理等特点出发,探讨如何设计更加人性化的工作环境和交互界面。什么是人机工程学人与机器的共同作用人机工程学关注人与机器、设备之间的相互作用和协调配合。提高效率与舒适度通过优化系统、环境、工具等设计,使人机系统达到最佳性能。将人的因素融入设计将人的生理、心理、认知特点作为设计的出发点和落脚点。人机工程学的发展历程1古典人机工程学时期从艺术与工程的结合开始2实验人机工程学时期通过实验研究人体能力和局限性3系统人机工程学时期关注人与系统的整体优化人机工程学的发展历程可以概括为三个阶段:从最初的艺术与工程结合,到实验研究人体特性,再到系统化地研究人与系统的整体优化。每个阶段都为现代人机工程学的形成做出了重要贡献。人机工程学的目标提高效率人机工程学旨在优化人机交互,提高人的工作效率和生产力。通过设计人性化的界面和工具,可以减少人工操作的时间和错误率。提升安全性人机工程学注重人的身心健康和安全,设计符合人体工程学的工作环境和设备,减少工作中的伤害风险。增强舒适性人机工程学追求人机交互的舒适性和愉悦性,设计美观、人性化的产品和环境,提高人的使用体验。促进人机协作人机工程学致力于增强人与机器的协作能力,发挥各自的优势,实现高效的人机协同工作。人机工程学的主要内容人体因素分析研究人体的生理、心理、行为特征,为设计人机系统提供依据。工作环境设计优化工作环境,提高工作效率和安全性,减轻人体负担。人机界面设计使人机交互更人性化、友好,提高操作效率和使用体验。产品设计应用将人因工程学原理应用于产品设计,提升产品的人性化和可用性。基本人体测量数据175身高平均成年人身高为175厘米70体重平均成年人体重为70公斤95胸围平均成年人胸围为95厘米60腰围平均成年人腰围为60厘米人体尺寸数据的应用精确测量通过科学的人体尺寸测量,我们可以获得准确的身体数据,为设计人机产品提供可靠的参考依据。数据库应用整理和分析大量的人体尺寸数据,建立可信赖的人体数据库,为各种产品设计提供重要支撑。设计应用将人体尺寸数据应用于产品设计,确保产品在外观、使用、舒适性等方面更加贴近人体需求。人体体重及其分布上半身下半身头部四肢人体总重量通常分布在上半身45%、下半身40%、头部5%和四肢10%左右。这种分布比例有助于我们设计更加人性化和符合人体工程学的产品和设备。人体重心的确定1测量位置通常测量人体重心的位置在腰部区域。2测量方法采用吊挂法或悬臂法等方式确定重心位置。3影响因素身高、体重、性别等因素会影响重心位置。准确确定人体重心位置是人机工程学设计的基础。通过测量方法如吊挂法和悬臂法,可以得出不同人群的重心数据。这些数据对于设计合理的工作环境和工具非常重要,有利于提高人机系统的舒适度和安全性。人体工作环境设计1人机界面优化通过合理布局和人性化设计,确保人机界面操作便捷、舒适,减轻用户负担。2温度与湿度调控维持工作环境舒适的温湿度,提高工作效率和安全性。3照明与视觉舒适合理设计照明系统,避免眩光,确保最佳的视觉环境。4人体工程学家具根据人体特性设计工作台、座椅等,保证长时间操作的舒适性。人体视觉特性人体视觉系统是一个复杂而精密的光学机械设备,可以捕捉、传递和处理光信息,实现感知外部世界的功能。视觉特性包括视力、色觉、视野、深度知觉等,是人类获取外部信息最主要的方式。良好的视觉特性不仅直接影响人机交互的效果,也是保证人机系统安全可靠运行的关键因素。因此,设计人机界面时必须充分考虑人体视觉的特点和局限性,以提高系统的可用性和可操作性。人体听觉特性人体的听觉系统能够感知声音的频率范围从20赫兹到20,000赫兹。人的听力最敏感的频率范围在1,000赫兹到4,000赫兹之间。人体可以感知极低分贝的声音,但也很容易因噪音过大而受到损害。良好的听觉能力对于日常交流和安全很重要。人体触觉特性人体触觉系统是感知周围环境的重要感官之一。它能检测温度、压力、振动等物理刺激,并转化为神经信号传递至大脑,使人体能感知和了解周围环境。人体皮肤上分布有大量的触觉受体,如机械受体、温度受体、疼痛受体等,能提供关于环境变化的富有价值的信息,是人-机交互设计的关键因素之一。人体温度感受特性体温调节人体拥有复杂的温度调节机制,可以维持体温在36-37.5℃的正常范围内。这包括汗液分泌、血管收缩等自主调节过程。温度感知人体皮肤上有大量温度感受器,可以感知从冰冷到炽热的各种温度,并传递给大脑进行判断和反应。温度适应人体可以通过长期暴露在不同环境中而适应各种温度,从而提高耐受力和舒适度。但极端温度仍会对人体健康造成危害。人体运动特性掌握运动基本特性人体运动包括各种肢体活动,如步行、跑跳、手臂运动等。了解人体运动的范围、速度、力量等基本特性,有助于设计更符合人体工程学的产品和环境。人体信息处理特性人体具有复杂的信息处理能力,包括感知、注意、记忆、学习、推理等多种认知功能。人的大脑通过复杂的神经系统,能够快速地识别、分析和综合环境中的各种信息,做出合适的判断和决策。人的信息处理过程涉及感觉器官、大脑皮层、记忆系统等多个部位的协作,是人体最复杂、最精密的功能之一。了解人的信息处理特性,对于优化人机系统设计至关重要。人因工程设计原则以人为本紧扣人的特性和需求,将人的舒适、安全和使用便利作为首要考虑因素。适应性充分考虑不同人群的体型、能力和习惯,提供灵活性和可调节性。简单直观使用清晰易懂的操作逻辑,减少复杂性和不确定性,降低学习成本。错误预防设计中预先识别可能出现的错误,并采取措施最大限度地减少错误发生。人机系统设计要素用户需求充分了解目标用户的特点、偏好和使用需求,以确保设计满足用户的实际需求。系统性能保证系统的响应速度、准确性和可靠性,使用户能够顺畅地完成任务。人机交互设计简单直观的界面,让用户能够轻松地使用系统,最大化使用体验。人机工程学结合人体工程学原理,优化系统的物理设计,提高安全性和舒适性。人机系统设计流程需求分析首先需要了解用户需求,确定设计目标和关键任务。方案设计基于需求分析,制定人机交互的设计方案,包括界面布局、交互逻辑等。原型验证制作设计原型,并通过用户测试和专家评审等方式进行迭代优化。系统开发根据优化后的设计方案,开发符合人机工程学要求的系统。实际评估在实际使用环境下评估系统性能,持续优化以满足用户需求。人机界面设计1以人为中心人机界面的设计应该着重于满足用户的需求和使用习惯,提高操作效率和用户体验。2交互直观性控制元素的布局和交互模式应该自然、清晰、易于理解,减少用户学习成本。3视觉吸引力界面的整体风格和视觉效果应该美观大方,营造良好的视觉感受。4功能性与可用性人机界面应该提供所需的功能,并确保用户能够快速高效地完成操作任务。控制台和面板设计布局合理控制台和面板的布局应该逻辑清晰,各功能按照使用频率合理分布,提高操作效率。符合人体工程学关键控制装置应该位于最适合人体尺寸和使用习惯的位置,方便操作人员使用。可视性强仪表和指示灯的摆放应确保操作人员能轻松观察,提高感知和反应能力。美观大方同时考虑控制台和面板的整体外观设计,使其富有视觉美感,提升使用体验。工作姿势和工作场所设计舒适的工作姿势合理的座椅设计和调整能够提供良好的支撑,减轻腰背负担,避免长时间工作造成的疲劳。灵活的工作方式交替使用坐式和站式工作,可以增加活动量,缓解久坐所带来的身体不适。合理的工作环境工作区域的布局和动线设计应考虑工作需求,提高工作效率和舒适度。良好的照明设计适当的照明可以减少视疲劳,提高工作效率,并营造舒适的工作氛围。工具和设备设计人体工程学原则设计工具和设备时,要充分考虑人体的尺寸、活动范围、力量等特性,确保使用者能够舒适、安全地操作。材质及表面处理选用合适的材质,并进行适当的表面处理,可提高工具的耐用性、易握性和美观度。人机界面设计控件和显示信息的设计要简洁明了,符合人类的认知特点和操作习惯,降低使用难度。安全防护设计考虑可能存在的安全隐患,采取有效的防护措施,确保使用者的人身安全。安全与警示设计明确危险提示通过直观的标识和醒目的颜色,清楚标示出产品可能存在的危险,提醒用户谨慎操作。人性化警示警示信息应简洁易懂,符合人类认知习惯,同时注意字体大小、位置等因素,提升警示的有效性。安全保护措施为产品配备防护装置,如安全开关、防护罩等,最大限度降低人身伤害的风险。紧急逃生通道在可能发生危险的环境中,设置明确的逃生指示,确保人员能够安全撤离。产品外观设计优秀的产品外观设计不仅能吸引消费者的目光,更能传达产品的功能和品牌价值。通过巧妙运用色彩、材质、造型等元素,设计师创造了富有创意和美感的产品外观,充分展现了产品的独特个性。良好的产品外观设计能增强消费者的使用体验,提升产品竞争力。同时还能体现企业的设计理念和品牌形象,传达产品的文化内涵,成为企业竞争的重要优势。人工智能与人机交互人机交互界面人机交互界面是人工智能系统与人类用户之间进行信息交流和操作控制的重要媒介。它需要考虑人体工程学原理,提供直观、友好的交互体验。语音交互通过语音识别和语音合成技术,人工智能系统可以实现自然语言对话交互,为用户提供更加便捷的操作方式。手势交互结合计算机视觉技术,人工智能系统可以识别和响应人类的手势操作,增强人机交互的自然性和互动性。虚拟现实与人机工程学1身临其境的体验虚拟现实系统能够为用户创造一个沉浸式的交互环境,使得人机界面更加自然和直观。2感知力的拓展虚拟现实可以扩展人的感知能力,让用户感受到超越自身感官的新体验。3多感官交互虚拟现实系统集成了视觉、听觉、触觉等多种感官交互,为用户提供全新的交互方式。4人机融合创新虚拟现实技术与人机工程学的结合,可以推动产品设计和交互模式的创新发展。生物力学在人机工程学中的应用运动解析生物力学可以通过分析人体运动过程中的力学因素,如力、扭矩和压力,帮助设计更人性化的产品和设备。这有助于提高人机系统的效率和舒适性。人体行为预测生物力学模型可以预测人体在特定环境下的行为,如工作负荷、疲劳程度和受伤风险。这些数据可用于优化人机交互设计,确保安全舒适。材料选择生物力学原理还可指导选择合适的材料制造人机产品,以满足人体需求并提高使用寿命。如选用轻质但坚韧的材料制造人机界面设备。产品测试通过生物力学分析,可以对人机产品进行有针对性的测试,确保其符合人体工程学标准,提高使用效率和安全性。认知心理学在人机工程学中的应用人机交互研究认知心理学在人机工程学中的主要应用之一是针对人机交互过程进行深入研究,了解用户的认知特点和偏好,优化系统设计。用户界面设计基于认知心理学理论,人机工程学可以设计出更加符合用户习惯和认知特点的界面,提高人机系统的可用性和易用性。人性化设计运用认知心理学的知识,人机工程学能够进一步实现产品和系统的人性化设计,更好地满足用户需求。人因工程学在产品设计中的应用用户研究深入了解用户需求和使用习惯,对产品设计至关重要。通过用户调研和实测,可以获取有价值的洞见。可用性测试在产品开发的各个阶段