人机工程学第二章人的因素研究

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1、 人机工程学 2011 2012semester1st TheList 第一章人机工程学概论第二章人的因素研究第三章显示装置的设计第四章操纵装置的设计第五章工作空间的设计应用第六章人机系统的设计专题 第二章人的因素研究 人体测量的基本知识及人在系统中的功能常用的人体尺寸测量数据及其在设计中的应用感觉机能及其特征神经系统机能及其特征运动系统的机能及其特征 Wewilldecidewhatyouwant need 1概述 人体测量学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 人机形态测量数据主要有两类 即人

2、体构造尺寸和功能尺寸的测量数据 人体构造尺寸指静态尺寸 人体功能尺寸指动态尺寸 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 如 一切操作装置都应设在人的肢体活动所能及的范围之内 其高低位置必须和人体相应部位的高低位置相适应 设备的布置应尽可能设在人操作方便 反应最灵活的范围之内 从而减少人体疲劳和提高人机系统的效率 一 人体测量的基本知识 2 1人体测量的基本知识及人在系统中的功能 我国成年人人体结构尺寸 1 被测者姿势 立姿 坐姿 2 测量基准面 人体测量基准面的定位是由三个互为垂直的轴 铅锤轴 纵轴 横轴 来决定的 3 测量方向4 支承面和衣着5 基本测试点及测量项目 3 人体测量

3、的基本要求 4 人体测量的主要仪器 1 人体测高仪 主要测量身高坐高 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 测量两点之间的直线距离 特别适合测量距离较短的不规则部位的宽度或直径 如耳 脸 手 足等部位 3 人体测量用弯角规 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 5 人体测量中的主要统计函数 1 均值 2 方差 描述测量数据在中心位置 均值 上下波动程度差异的值叫做方差 表明样本的测量值是变量 既趋向均值而又在一定范围内波动 方差是标准差的平方3 标准差 说明测量值对均值的波动情况 是反映样本内各个变数与平均数差

4、异大小的一个统计参数 标准差能反映一个数据集的离散程度 例如 A B两组各有6位学生参加同一次语文测验 A组的分数为95 85 75 65 55 45 B组的分数为73 72 71 69 68 67 这两组的平均数都是70 但A组的标准差为17 08分 B组的标准差为2 16分 说明A组学生之间的差距要比B组学生之间的差距大得多 一个较大的标准差 代表大部分的数值和其平均值之间差异较大 一个较小的标准差 代表这些数值较接近平均值 例如 两组数的集合 0 5 9 14 和 5 6 8 9 其平均值都是7 但第二个集合具有较小的标准差 5 人体测量中的主要统计函数 4 抽样误差 在可能范围内增加样

5、本容量 可以提高测量结果的精度 5 百分位数 Pk作为一种位置指标 一个界值 一个百分位数将群体或样本的全部测量值分为两部分 K 的测量值等于和小于它 有 100 K 的测量值大于它 例如在设计中最常用的是P5 P50 P95三种百分位数 其中第5百分位数代表 小 身体 是指有5 的人群身材尺寸小于此值 而有95 的人群身材尺寸均大于此值 第95百分位数代表 大 身体 是指有95 的人群身材尺寸均小于此值 而有5 的人群身材尺寸大于此值 百分位数表示人体尺寸的等级 即表示在某一身体尺寸范围内 使用者中有百分之几大于或小于给定位 例如 我国成年人身高的百分位数为1583mm 它表示该年龄组男性中

6、身高等于或小于1583mm者占5 大于此数者占95 设计范围越大 制成设备和工具的适用度就越高 可使用的人数就越多 1 人是系统中的重要环节完整 运动系统 消化系统 呼吸系统 泌尿系统 生殖系统 循环系统 内分泌系统 感觉系统和神经系统等九个子系统 与外界联系 感觉系统 神经系统和运动系统 2 如 一切操作装置都应设在人的肢体活动所能及的范围之内 其高低位置必须和人体相应部位的高低位置相适应 设备的布置应尽可能设在人操作方便 反应最灵活的范围之内 从而减少人体疲劳和提高人机系统的效率 二 人在系统中的功能 2 1人体测量的基本知识及人在系统中的功能 一 常用的人体尺寸测量数据2 我国成年人人体

7、结构尺寸 2 2常用的人体尺寸测量数据及其在设计中的应用 1 人体主要尺寸 表2 1 2 立姿人体尺寸3 坐姿人体尺寸 4 人体水平尺寸 一 2 2常用的人体尺寸测量数据及其在设计中的应用 1 立姿的活动空间 2 坐姿的活动空间 一 常用的人体尺寸测量数据2 我国成年人在工作位置上的活动空间尺度注 以我国成年男子第95百分位数身高 1775mm 为基准 2 2常用的人体尺寸测量数据及其在设计中的应用 1 单腿跪姿的活动空间 2 仰卧的活动空间 一 常用的人体尺寸测量数据 二 人体测量数据的应用1 我国成人男女上肢功能尺寸 2 2常用的人体尺寸测量数据及其在设计中的应用 2 2常用的人体尺寸测量

8、数据及其在设计中的应用 2 主要人体尺寸的应用原则 表2 4 3 人体尺寸的应用方法 确定所设计产品的类型 在涉及人体尺寸的产品设计中 设定产品功能尺寸的主要依据是人体尺寸百分位数 而人体尺寸百分位数的选用又与所设计产品的类型密切相关 在GB T12985 91标准中 依据产品使用者人体尺寸的设计上限值 最大值 和下限值 最小值 对产品尺寸设计进行了分类 二 人体测量数据的应用 选择人体尺寸百分位数 2 2常用的人体尺寸测量数据及其在设计中的应用 二 人体测量数据的应用 确定功能修正量 考虑有关人体尺寸时 必须给衣服 鞋 帽留下适当的余量 也就是在人体尺寸上增加适当的着装修正量 2 2常用的人

9、体尺寸测量数据及其在设计中的应用 确定心理修正量为了克服人们心理上产生的 空间压抑感 高度恐惧感 等心理感受 或者为了满足人们 求美 求奇 等心理需求 在产品最小功能尺寸上附加一项增量 成为心理修正量 产品功能尺寸的设定A 最小功能尺寸 人体尺寸百分位数 功能修正量B 最佳功能尺寸 人体尺寸百分位数 功能修正量 心理修正量 二 人体测量数据的应用 2 2常用的人体尺寸测量数据及其在设计中的应用 2 2常用的人体尺寸测量数据及其在设计中的应用 三 人体身高在设计中的应用方法人体尺度主要决定了人机系统的操纵是否方便和舒适 因此 各种工作面的高度和设备高度 如操纵台 仪表盘 操纵件的安装高度以及用具

10、的设置高度等 都要根据人的身高来确定 以身高为基准确定工作面的高度 设备和用具的设置高度的方法 通常是把设计对象归成各种典型的类型 并建立起设计对象的高度与人身高的比例关系 以供设计使用 注意设备及用具的高度与身高的关系Q 测量一下上课课桌的高度 椅子的高度 它们符合这个比例关系吗 给出你认为最舒适的高度 2 2常用的人体尺寸测量数据及其在设计中的应用 四 其他国家成年人人体尺寸不同国家的人体尺寸由于地理 社会 经济等条件的不同 具有很大的差异 如 就身高而言 成年男子身材较高 均值为1780mm 的英国与身材较矮 均值为1651 的日本比较 身高尺寸相差129mm 所以 在制造各种与人体尺寸

11、有关的出口工业产品时 必须考虑到产品出口国家的人体测量数据 动作负荷分析法 在一定时间下 采用电子计算机来分析操作者的操作状况 进而推断他的工作负荷程度 也可用单位时间的负荷率标示他的全工作负荷 频率分析法 对人机中的机械使用频率和操作者的操作动作频率进行分析 从而作为调整操作人员负荷量得依据 危象分析法 对事故或近似事故的危象进行分析 有助于识别容易诱发错误的情况 也方便找出系统中存在的问题 相关分析法 分析中 常需要两种变量 自变量和因变量 用这一方法可分析这两种变量中是否存在关系 如 对人的体重和身高进行分析 便可以用身高的有关数据来描述体重 瞬间操作分析法 由于生产过程是连续的 人机之间信息传递也是连续的 因此要对此进行分析很难 只能用统计学中的的随机取样法 每隔一段时间进行信息的测定 进而统计推理出有用的资料 知觉与运动信息分析法 外界信息 感官 神经中枢 大脑处理 产生反应信号 经过肢体语言操作机械 通过机械反馈给操作者 对这一过程进行分析 用信息传递理论阐明人机的信息传递 分析法