人机工程

人机工程主要内容一．人机工程概述二．人机工程中“人”的因素三．基于人机工程电脑椅的设计四．人机工程设计赏析一.人机工程概述1.1人机工程的定义1.2人机关系1.3人机工程的国内外发展状况1.4人机工程主要研究的问题一.人机工程概述1.1人机工程的定义人机工程学是研究“人-机-环境”系统中人与机以及人与环境之间相互关系的学科。这里，“机”主要是指人造产品，包括用品、机械、界面乃至建筑等；“人”是这些产品的使用者和操作者；“环境”则包括影响人与产品发生作用的温度、湿度、照明和噪声等外部因素。一.人机工程概述•人机工程是设计机器的一种理论和方法，其设计的理念是，基于人的能力是有限的客观现实，为使人操作机器时能够简便省力、迅速准确、安全舒适，应将机器设计得适宜人使用，使人和机器的效能都能得到充分发挥，从而提高工作效率，获得最佳的效益。为此，在设计时必须考虑人的各种因素（主要是人的生理、心理特性），分析研究人与机器、人与环境、机器与环境之间的相互作用，使之相互协调配合，使人机系统中功能合理分配，充分发挥其整体功能。简言之是依据人的特性人性化地设计机器，达到安全、舒适、高效。一.人机工程概述美国称之为人类工程（humanengineering）或人因工程学（humanfactorsengineering）欧洲称该学科为人类工程或工效学（ergonomics）前苏联称之为工程心理学日本称为人间工学我国称之为人机工程学、人体工程学、人机控制学、机械设备利用学、宜人学等一.人机工程概述1.2人机关系•机器由人设计制造，满足人类的某种需要；•机器由人类操纵、调整、检查、使用和维修；•人和机器就紧紧地联系在一起，构成一个不可分割的整体。人离不开机器的服务，机器更离不开人的管理；•人机系统是指人与机器构成的系统，在人机系统中，人与机器总是相互作用、相互配合，又相互制约，人始终起主导作用。人机系统是由人、机器和环境所组成的人-机-环境系统。一.人机工程概述1.3人机工程学的国内外发展状况•1945年美国军方成立工程心理实验室。•1949年英国成立人机工程研究会，次年成立世界第一个人类工效学会。•1959年国际人类工效学协会正式成立。•1975年国际标准化组织（ISO）成立了国际人机工程标准委员会。•1981年我国成立中国人类工效学标准技术委员会，1991年成为国际人类工效学协会正式成员。一.人机工程概述1.4人机工程主要研究的问题：1）人机之间的分工与配合在人机分工与协同工作中，首先，应该充分考虑人的生理和心理特点，使人与机充分发挥各自的特点与优势；其次，应该让机具更多地代替人的工作；最后，考虑经济上的投资与效益。一.人机工程概述2机具如何能更适合于人的操作和使用，以提高人的工作效率，减轻人的疲劳和劳动强度。机具结构及操作要符合人的生理、心理规律及人的需要。3）人机系统的工作环境对操作者的影响，目的是使工作环境安全、舒适。4）人机之间的界面，信息传递以及控制器和显示器的设计。二.人机工程中“人”的因素2.1人体尺度2.2感觉与感觉特性2.3知觉与知觉特性2.4信息处理机能与能力2.5情绪与情感2.6运动器官与运动特性2.7个体作业行为二.人机工程中“人”的因素2.1人体尺度•人体尺度可分为构造尺寸和功能尺寸。构造尺寸是指静态的人体尺寸，它是人体处于固定的标准状态下测量的。功能尺寸是指动态的人体尺寸，它是动态的人体状态下测得。我国成年男女人体主要尺寸二.人机工程中“人”的因素2.2感觉与感觉特性感觉是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物的反映，因此既具有客观性又具有主观性。人的主要感觉器官包括眼、耳、鼻、舌、皮肤，对应的感觉分别是视觉、听觉、嗅觉、味觉和肤觉。人对自身也有感觉，称为内部感觉。二.人机工程中“人”的因素2.3知觉与知觉特性•知觉是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物各种属性、各个部分及其相互关系的整体反映。它以感觉为基础，是人脑对感觉信息选择、组织和解释的过程。•人的知觉过程是一个经由各感官觉知环境中物体的存在、特征及其彼此关系的过程，具有知觉理解性、知觉选择性、知觉整体性和知觉恒常性特征。二.人机工程中“人”的因素2.4信息处理机能与能力人在信息处理过程中，有关信息通过显示设备传送给人，人通过感觉系统接受信息并通过神经信号传送给大脑中枢，中枢的信息处理系统对信息加以识别，作出相应的决策。人对信息的处理能力有一定的限度，直接关系到人、机之间的信息交互及人机系统的总体性能。人对信息的处理能力与人的知识、技能、经历等有关。二.人机工程中“人”的因素2.5情绪与情感•情绪和情感，人对事物的态度的体验，是人的需要得到满足与否的反映，具有特殊的主观体验、显著的身体、生理变化和外部表情行为。•情绪任何动物共有，带有情景性、冲动性和明显的外部表现。•情感属于人类特有，情感既具有情景性，又具有稳定性和长期性，很少有冲动型。•制约情绪、情感的三种因素：环境、生理状态、认识过程。二.人机工程中“人”的因素2.6运动器官与运动特性•人体运动是以骨为杠杆，骨连接为支点，再通过肌肉的收缩而形成的。所以人体的运动系统包括骨、关节、骨骼肌三大部分。2.7个体作业行为•作业是具体的行为动作，是为完成一定目的而作出的一系列动作的联合。作业方式分为体力作业、技能作业和脑力作业。三.基于人机工程电脑椅的设计3.1目前电脑椅设计的不足3.2基于人机工程电脑椅的设计目的3.3设计原理3.4应用人机工程学设计电脑椅三.基于人机工程电脑椅的设计3.1目前电脑椅设计的不足现在很多电脑椅设计不是没有良好的高度调节装置，就是没有符合要求的腰靠背靠，或者椅垫过软，椅轮不灵活。电脑椅设计不当，加上人体坐姿不正确，会导致人体早期疲劳，长期下去，就可能导致累积伤害。三.基于人机工程电脑椅的设计3.2设计目的运用人体工程设计的电脑椅可以改善人体对电脑椅的各种需求，即根据人体坐姿的生理特点和生理尺度，设计适合人的生理结构的电脑椅，使用舒适、安全，提高工作效率。三.基于人机工程电脑椅的设计3.3电脑椅设计原理•人的坐姿生理特性分析在坐姿状态下，身体的主要支持来自脊柱、骨盆、脚和腿。其中，腰椎、骶骨和椎间盘及软组织承受坐姿时上身大部分的负荷。在正常的姿势下，脊柱的腰椎部分前凸，而到骶骨时则后凹，各椎间盘分布不同的压力，肌肉组织上均匀分布压力。当处于非自然姿势时，椎间盘内压力分布不正常，产生腰部酸痛、疲劳的不适感。三.基于人机工程电脑椅的设计•舒适的坐姿应该保持腰部曲线弧处于正常状态，在这个状态下，各椎骨之间的距离才算正常，椎间盘上均匀而轻微的分散压力，腰筋处于松弛状态，从大腿到上身的血管才不受压迫，保证正常的血液循环”。三.基于人机工程电脑椅的设计正确的坐姿•最舒适的坐姿是臀部离开靠背稍微向前移，使上身稍微向后倾斜并保持身体与腿的夹角在90度~115度，一般来说大腿与小腿之间的角度为100度～120度，小腿与脚掌为85度～95度，假设保持这种状态，人体就能感受到比较舒适的坐姿。坐姿主要尺寸三.基于人机工程电脑椅的设计•电脑椅设计的一般原则(1)电脑椅的形式、尺度和它的使用相关；(2)根据人体测量的准确数据进行设计；(3)臀部坐骨结节承担身体的主要质量，休息时腰背部也应承担部分质量；(4)降低大腿对椅子面的压力；(5)需要设计靠背、腰靠和扶手；(6)可以自由变换体位；(7)椅垫需要有一定厚度、硬度和透气性，确保体重均匀地分布及坐骨结节区域。三.基于人机工程电脑椅的设计3.4应用人机工程学设计电脑椅(1)“S形”靠背有助于脊椎自然曲线保持良好形态不变形，同时椅背符合人机工程学的腰椎靠垫。当电脑工作者坐下时，能很贴切地保持腰椎的自然曲线，以得到更多的舒适、健康的状态，提高了工作效率。三.基于人机工程电脑椅的设计（2）三度曲面椅座依据人机工程学原理设计的三度曲面式椅座使大腿底面、臀部和椅面的接触面积增大，从而降低并分散这些部位的压力。要有下滑式的椅前，这样可以使大腿下侧的压迫减轻，保证腿部血液循环的畅通。三.基于人机工程电脑椅的设计（3）椅垫椅垫的设计应符合人机工程学。如果椅垫很柔软，密度比较低便无法稳定整体身体、良好地支撑身体，使坐姿产生变形，就会出现肌肉疲劳的现象。所以，一个理想的椅垫必须具有高密度、好弹性、密度均匀、不老化、不变形、不易燃和无毒等特性。三.基于人机工程电脑椅的设计（4）高度可调的装置快、准、轻的高度调节装置，椅座的高度必须调整得非常恰当。设计采用单手操作，不离开椅座即可调节高度的可调装置，准确而迅速地移动椅座高度，使得椅子的运用范围、弹性及机动性都大大提升，使用者可配合自身的身高、工作性质及环境等因素适时而又轻松地调整椅座高度。三.基于人机工程电脑椅的设计（5）符合动态要求工作者往往需要长时间以不同坐姿坐在电脑椅上进行工作，所以良好的电脑椅必须能够符合人体的动态要求。电脑椅符合人体的动态要求，不单是设计可旋转的椅座，还应该加入可调节式的椅背，这种结构可通过调整靠背的角度来达到动态平衡的要求，工作时依靠不同角度的靠背，也可满足各种工作性质的需要。三.基于人机工程电脑椅的设计（6）五爪式椅脚设计在使用过程和经济上的考虑，电脑椅脚设计逐渐由多爪式取代了圆盘式。首先，四爪式椅脚由于触地面积较小，稳定性较差，容易被推翻；五爪式椅脚的触地面积要大于四爪式大约20％左右，极大地提高了稳定性和使用安全性；而六爪式椅脚虽提高了稳定性，增大了触地面积，但由于椅脚过多，通常会绊住使用者的脚，使用并不方便。所以从稳定性和经济性的角度考虑，最适合莫过于五爪式椅脚设计。三.基于人机工程电脑椅的设计（7）柔质可调扶手设计椅子扶手上部应该采用柔软的材质，要求具有舒软质地，触感良好、耐磨损、不破裂。即使不小心产生碰撞摩擦时，也可以避免彼此“伤害”。此外，扶手应该是可调的，电脑工作者就可以根据自己敲击键盘或者其他工作时的习惯，调节到适合自己的扶手高度，减少手臂的疲劳感。三.基于人机工程电脑椅的设计四.人机工程设计赏析人机界面设计四.人机工程设计赏析显示设计四.人机工程设计赏析四.人机工程设计赏析汽车驾驶室设计参考文献【1】吕杰锋，等.人机工程学—北京：清华大学出版社，2009.7【2】张鄂主编.现代设计方法—北京：科学出版社，2007.3【3】马广韬，等.基于人机工程学的电脑椅设计沈阳建筑大学学报(自然科学版)2012.3谢谢!