人机工程学复习资料-丁玉兰

1、学科的命名英国：ErgonomicsErgon（工作）+nomos（自然规律）+ics（学）美国：HumanEngineering（人类工程学）HumanFactorsEngineering（人因工程学）日本：人间工学、人体工程学、人机工程学、人类工效学、人机控制学、宜人学等。中国：人体工程学、人机工程学、人类工程学等2、人机工程学的定义（一）国际人机工程学会（InternationalErgonomicsAssociation）：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各种因素;研究人和机器及环境的相互作用;研究在工作中、家庭生活中和休假时怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒适问题的学科．2、人机工程学的定义（二）《中国企业管理百科全书》将人机工程学定义为：研究人和机器、环境的相互作用及其合理结合，使设计的机器与环境系统适合人的生理、心理等特点，达到在生产中提高效率、安全、健康和舒适的目的。2、人机工程学的定义(三）综上所述可以认为：人机工程学是以人的生理、心理特性为依据，应用系统工程的观点，分析研究人与机械、人与环境以及机械与环境之间的相互作用，为设计操作简便省力、安全、舒适，人—机—环境的配合达到最佳状态的工程系统提供理论和方法的科学。因此，人机工程学可定义为：按照人的特性设计和改善人—机—环境系统的科学。3、具体含义说1）人—机—环境的具体含义：人——指操作者或使用者；机——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——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——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。（2）人—机—环境之间的关系：相互依存；相互作用；相互制约。（3）人机工程学的特点：学科边界模糊；学科内容综合性强；涉及面广。（4）人机工程学的研究对象：人—机—环境系统的整体状态和过程。（5）人机工程学的任务：使机器的设计和环境条件的设计适应于人，以保证人的操作简便省力、迅速准确、安全舒适，心情愉快，充分发挥人、机效能，使整个系统获得最佳经济效益和社会效益。4、人机工程学的发展史早期历史（20世纪前期）人机工程职业的诞生（1945—1960年）快速发展时期（1960—1980年）计算机、灾难和诉讼（1980—1990年）1990年以后二、人机工程学研究的内容和方法（一）人机工程学的内容各国人机工程研究的基本状况—由于各国学科和工业基础不同，各国人机工程的研究方向和侧重点也有所不同，例如:美国侧重工程和人际关系；法国侧重劳动生理学；前苏联注重工程心理学；保加利亚偏重人体测量；捷克、印度等注重劳动卫生学。目前人机工程学的前沿领域研究包括：人机关系；人与环境关系；人与生态；人的特性模型；人机系统的定量描述；人际关系、直至团体行为、组织行为、心理状态等方面的研究。近期国内外人机工程学研究的方向归纳如下：1、工作负荷研究，包括体力活动、智力活动、工作紧张等因素引起的生理负荷和心理负荷。2、工作环境的研究，包括各种工作环境条件下的生理效应，以及一般工作与生活环境中振动、噪音、空气、照明等因素的人机工程学的研究。3、工作场地、工作空间、工具装备的人机工程学的研究。4、信息显示的人机工程学问题，特别是计算机终端显示中人的因素研究。5、计算机设计与人机工程学研究。6、工作成效的测量与评定。7、机器人设计的智能模拟等。8、人—机—环境系统中心理学的研究。（二）人机工程学研究的方法测量人体各部分静态和动态数据；调查、询问或直接观察人在作业时的行为和反应特征；对时间和动作的分析研究；测量人在作业前后以及作业过程中的心理状态和各种生理指标的动态变化；观察和分析作业过程和工艺流程中存在的问题；分析差错和意外事故的原因；进行模型实验或用计算机进行模拟实验；运用数字和统计学的方法找出各变数之间的相互关系，以便从中得出正确的结论或发展有关理论。目前常用的研究方法有：观察法实测法实验法计算机数值仿真法调查研究法分析法人机工程学定义;是研究“人—机—环境”系统中人、机、环境三大要素之间的关系，为解决该系统中人的效能、健康问题提供理论和方法的科学。人机工程学历史与发展1、经验人机工程学阶段2、科学人机工程学阶段3、现代人机工程学三个特点1使机器适应于人2利用所掌握的基本原理，进行具体的机械装备设计3多学科合作人机工程与工业设计1为工业设计中考虑“人的因素”提供人体尺度参数2为工业设计中“物”的功能合理性提供科学依据3为工业设计中考虑“环境因素”提供设计准则4为进行人－机一环境系统设计提供理论依据5为坚持以“人”为核心的设计思想提供工作程序6人机界面是人与机器进行交互的操作方式，即用户与机器互相传递信息的媒介。其中包括信息的输入和输出方向盘最初的汽车是用舵来控制驾驶的，但是它会把汽车行驶中产生的剧烈振动传导给驾驶者，增加其控制方向的难度。方向盘这种新设计便应运而生，这一齿轮系统操作灵活，很好地隔绝了道路的剧烈振动。方向盘却成了造成驾驶员丧命的罪魁祸首不带方向盘的概念型汽车人体测量的基本知识1、定义：人体测量学是一门用测量方法研究人体的体格特征的科学。它是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，从而为各种工业设计和工程设计提供人体测量数据。2、人体测量数据的种类静态尺寸人体构造上的尺寸动态尺寸人体功能上的尺寸（包括人在工作姿势下或在某种操作活动状态下测量的尺寸）二、人体测量的基本术语1、被测者姿势（1）立姿：（2）坐姿：2、测量基准面矢状面；正中矢状面；冠状面；水平面；眼耳平面。3、测量方向(1)在人体上、下方向上，将上方称为头侧端，将下方称为足侧端。(2)在人体左、右方向上，将靠近正中矢状面的方向称为内侧，将远离正中矢状面的方向称为外侧。(3)在四肢上，将靠近四肢附着部位的称为近位，将远离四肢附着部位的称为远位。（4）对于上肢，将挠骨侧称为挠侧，将尺骨侧称为尺侧。（5）对于下肢，将胫骨侧称为胫侧，将腓骨侧称为腓侧。4、支承面和衣着立姿时站立的地面或平台以及坐姿时的椅平面应是水平的、稳固的、不可压5、基本测点及测量项目6、人体测量的主要仪器(1)人体测高仪:主要用来测量身高、坐高、立姿和坐姿的眼高以及伸手向上所及的高度等立姿和坐姿的人体各部位高度尺寸2）人体测量用直角规：主要用来测量两点间的直线距离，特别适宜测量距离较短的不规则部位的宽度或直径。如耳、脸、手、足。3）用于不能直接以直尺测量的两点间距离的测量，如测量肩宽、胸厚等部位的尺寸。7、人体测量中的主要统计函数（术语）总体；统计学中，把所要研究的全体对象的集合称为“总体”。样本:统计学中，把从总体取出的许多个体的全部称为“样本”。均值标准差适应域一个设计只能取一定的人体尺寸范围，只考虑整个分布的一部分“面积”，称为“适应域”，适应域可分为：对称适应域、偏适应域。对称适应域对称于均值；偏适应域通常是整个分布的某一边百分位百分位数三、常用人体测量数据影响人体测量数据差异的因素：年龄性别年代地区与种族职业四、人体尺寸的应用(一）主要人体尺寸的应用原则之一1、极限设计原则：主要内容包括设计的最大尺寸参考人体尺寸的低百分位；设计的最小尺寸参考人体的高百分位。2、可调原则：设计优先采用可调式结构。一般调节范围应从第5百分位到第95百分位。3、平均尺寸原则：设计中采用平均尺寸计算。（多数专家不主张按平均尺寸设计）二人体身高在设计中的应用方法（三）人体作业空间设计之一•立姿活动空间：立姿时人的活动空间不仅取决于身体的尺寸，而且也取决于保持身体平衡的微小平衡动作和肌肉松弛、脚的站立平面不变时，为保持平衡必须限制上身和手臂能达到的活空间。坐姿活动空间单腿跪姿的活动空间仰卧活动空间（四）人体各部分结构参数的计算•人体体积计算V=1.01W-4.937(V为人体体积L，W为人体体重Kg)（五）坐椅设计的人机要求二、座椅的设计原则•要把人的坐姿与座椅的样式和尺寸联系起来；•座椅的尺寸应适宜于就坐者的人体尺寸；•座椅要适于就坐者保持不同姿势的需要和调节坐姿的需要；•靠背的结构和形状要尽量减少就坐者背部和脊柱疲劳；•座椅上应配有适当质地的坐垫以改善臀部及背部的体压分布。5从技术发展来看，人体测量技术可以分为普通测量技术三维数字化人体测量技术三、视觉和本体感觉视觉光、对象物、眼睛是构成视觉现象的三个要素视觉系统眼睛视神经视觉中枢视觉术语视角：被看目标物的两点光线投入眼球的交角。眼睛能分辨被看目标物最近两点光线投入眼球时的交角，称为临界视角视力：视力是眼睛分辨物体细节能力的一个生理尺度，用临界视角的倒数来表示，认清物体形状的视力为中心视力在暗环境中辨别物体形状的视力为夜视力。两只眼睛中所形成的物象，融合为双眼单视后，可用以辨别物体高低、深浅、远近、大小，这种辨别物体立体位置的视力为立体视力或深度觉。视野一般视野：视野是当人的头部和眼球不动时，人眼能觉察到的空间范围，通常以角度表示色觉视野：不同的颜色对人眼的刺激不同，所以视野也不同。白色的视野最大，黄、蓝、红、绿色的视野依次渐小。分类水平方向的色觉视野垂直方向的色觉视野垂直最佳视区：上、下1。5度最佳视野范围：水平视线以下30度。有效视野范围：水平视线以上25度、以下35度。最大固定视野：115度。扩大的视野：150度。视距：视距是人在操作系统中正常的观察距离视距的确定：一般应根据观察目标的大小和形状以及工作要求确定视距。通常，观察目标在5600mm处为适宜，低于3800mm时会引起目眩，超过7800mm时细节看不清。头部转动角度：左右均不宜超过45度，上、下均不宜超过30度。当转移视线时，约97%时间的视觉是不真实的，所以应避免在转移视线中进行观察。视觉的适应：视觉适应是人眼随视觉环境中光量变化而感受性发生变化的过程。视觉适应的种类：暗适应和明适应暗适应：人由明亮的环境转入暗环境，在暗环境中视网膜上的1.2亿个视杆细胞感受光的刺激，使视觉感受性逐步提高的过程称为暗适应。暗适应过程的时间较长，最初5分钟，适应的速度很快，以后逐渐减慢。获得80%的暗适应约需25分钟，完全适应则需1小时。人在暗环境中可以看到大的物体、运动物体，但不能看清细节，也不能辨别颜色明适应：人由暗环境转入明亮的环境，视杆细胞失去感光作用而视网膜上的600-800万个视锥细胞感受强光的刺激，是视觉阈限由很低提高到正常水平，这一过程称为明适应。明适应在最初30S内进行得很快，然后渐慢，约1-2分钟即可完全适应。人在明亮的环境中，不仅可以辨认很小的细节而且可以辨别颜色。听觉机能听觉刺激听觉的适宜刺激是声音,振动的物体是声音的声源,振动在弹性介质中以波的方式进行传播,所产生的弹性波称为声波,对于人来说,只有频率为20~20000Hz的声波才能听见听觉系统结构：外耳中耳内耳听觉产生的原理1外界的声波外耳道鼓膜听骨（振动）2听骨杠杆系统耳蜗中淋巴液及其底膜（兴奋）3科蒂氏器中的毛细胞听神经纤维大脑皮层听觉中枢听觉听觉的物理特性1频率响应人的最佳听闻频率范围是20～20000Hz,可见人耳听闻的频率比为fmin/fmax=1:10002动态范围听觉的声强动态范围可用下列比值表示：正好可忍受的声强/正好能听见的声强（1）听阈（2）痛阈（3）听觉区域3方向灵敏度4掩蔽效应本体感觉的种类：1、平衡觉：人对自己头部位置的各种变化及身体平衡状态的感觉。影响平衡觉的因素：酒、年龄、恐惧、突然的运动、热紧迫、不常有的姿势等。2、运动觉：人对自己身体各部位的位置及其运动状态的一种感觉。运动觉涉及人体的每一个动作，是仅次于视、听觉的感觉。人的各种操作技能的形成更有赖于运动觉信息的反馈调节。运动系统运动系统是人体完成各种动作和从事生产劳动的器官系统。组成:骨、关节和肌肉骨的功能（1）骨与骨通过关节连接成骨骼，构成人体支架，支持人体软组织（如肌肉、内脏等）支承全身的重量，它与肌肉共同维持人体的外形。（2）骨构成体