第1章 人机工程学课件

人机工程学的发展简史 2车辆设计和使用中的人机工程问题 4人机工程学的研究内容3 1机器设计中的人体因素 3 3未来车辆人机工程学面临的新课题3 5返回总目录返回总目录第第 1 章目录章目录1.1 人机工程学的研究内容人机工程学的研究内容定定 义义基本概念基本概念研究对象研究对象研究内容研究内容回到本章目录“Ergonomics”，“Human Engineering”日语称为日语称为“人间工学人间工学”俄语音译为俄语音译为“”美国：美国：“Human Factors”1.1 1.1 人机工程学的研究内容人机工程学的研究内容人机工程学的研究内容人机工程学的研究内容1.1.1 人机工程学的定义人机工程学的定义回到本节目录 在在我我国国，本本学学科科处处于于初初创创阶阶段段，名名称称尚尚不不统统一一，有有“人人机机工工程程学学”，“人人类类工工效效学学”、“人人体体工工程学程学”和和“工效学工效学”等不同提法。等不同提法。“Ergonomics”=“Ergon”+“Nomos”“Ergon”的意思是的意思是“出力出力”、“工作工作”，“Nomos”的意思是的意思是“正常化、规律正常化、规律”。“Ergonomics”的的含含意意就就是是 “人人出出力力正正常常化化”或或“人的工作规律人的工作规律”。1.1 1.1 人机工程学的研究内容人机工程学的研究内容人机工程学的研究内容人机工程学的研究内容 Wood 的的定定义义为为：“设设备备的的设设计计必必须须适适合合人人的的各各方方面面的的因因素素，以以便便在在操操作作上上付付出出最最少少能能耗耗而而求求得得最最高效率高效率”。Woodson 的的定定义义为为：“人人机机工工程程学学研研究究的的是是人人与与机机器器相相互互关关系系的的合合理理方方案案，即即对对人人的的知知觉觉显显示示、操操纵纵控控制制、人人机机系系统统设设计计和和布布置置、作作业业系系统统的的组组合合等等进进行行有有效效的的研研究究，其其目目的的在在于于获获得得最最高高的的效效率率及及人人在在作业时感到安全和舒适作业时感到安全和舒适”。Chapanis 的的定定义义为为：“人人机机工工程程学学是是在在机机器器设设计中考虑如何使人操作简便而又准确的一门学科计中考虑如何使人操作简便而又准确的一门学科”。1.1 1.1 人机工程学的研究内容人机工程学的研究内容人机工程学的研究内容人机工程学的研究内容 McCormick 和和 Sanders 在在 Hu m a n Factors in Engineering and Design一一书书中中给给出出人人机机工工程程学学的的简简要要定定义义为为：“为为人人的的使使用用而而设设计计”和和 “工工作作和和生活条件的最优化生活条件的最优化”。Kroemer,Kroemer,Kroemer-lbert 等等 人人在在 Ergonomics-How to Design for Ease and Efficiency一一书书中中给给出出人人机机工工程程学学的的简简要要定定义义为为：“为为适适当当地地设设计计人人的的生生活活和和工工作作环环境境而而研研究究人人的的特特性性”和和“工作的宜人化工作的宜人化”。1.1 1.1 人机工程学的研究内容人机工程学的研究内容人机工程学的研究内容人机工程学的研究内容 封封根根泉泉的的定定义义为为：“为为了了研研究究解解决决机机器器系系统统设设计计与与人人体体有有关关的的种种种种问问题题，使使整整个个人人机机系系统统的的工工作作效效能能达达到到最最优而建立起来的一门科学，就是人体工程学优而建立起来的一门科学，就是人体工程学”。赖赖维维铁铁的的定定义义为为：“人人机机工工程程学学是是运运用用生生理理学学、心心理理学学和和其其它它有有关关学学科科知知识识，使使机机器器和和人人相相互互适适应应，创创造造舒舒适和安全的环境条件，从而提高工效的一门学科适和安全的环境条件，从而提高工效的一门学科”。钱钱学学森森的的定定义义为为：“人人机机工工程程是是一一门门非非常常重重要要的的应应用用人人体体科科学学技技术术，它它专专门门研研究究人人和和机机器器的的配配合合，考考虑虑到到人人的的功功能能能能力力，如如何何设设计计机机器器，求求得得人人在在使使用用机机器器时时整整个个人和机器的效果达到最佳状态人和机器的效果达到最佳状态”。1.1 1.1 人机工程学的研究内容人机工程学的研究内容人机工程学的研究内容人机工程学的研究内容回到本节目录 曹曹 琦等人琦等人给出的定义为：给出的定义为：“人机工程学是研究并人机工程学是研究并优化人机系统的科学优化人机系统的科学”。国国际际人人机机工工程程学学会会 (International Ergonomics Association,简简称称 IEA)的的定定义义为为:“人人机机工工程程学学是是研研究究人人在在某某种种工工作作环环境境中中的的解解剖剖学学、生生理理学学和和心心理理学学等等方方面面的的各各种种因因素素;研研究究人人和和机机器器及及环环境境的的相相互互作作用用;以以及及在在工工作作中中、家家庭庭生生活活中中和和休休假假时时怎怎样样统统一一考考虑虑工工作作效效率率,人的健康、安全和舒适等问题的学科人的健康、安全和舒适等问题的学科”。本本书书的的定定义义为为：“人人机机工工程程学学是是从从人人的的生生理理和和心心理理特特点点出出发发，研研究究人人、机机、环环境境相相互互关关系系和和相相互互作作用用的的规规律律,以优化人以优化人-机机-环境系统的一门学科环境系统的一门学科”。1.1 1.1 人机工程学的研究内容人机工程学的研究内容人机工程学的研究内容人机工程学的研究内容人机系统(man-machine system)指指“人人”与他所对应的与他所对应的“物物”共处于同一时共处于同一时间及空间时所构成的系统。间及空间时所构成的系统。“人人”指的是在所研究的系统中参与系统过程指的是在所研究的系统中参与系统过程的人的人;“机机”则泛指一切与人处于同一系统中并与人则泛指一切与人处于同一系统中并与人交换着信息、物质和能量的、供人使用的物交换着信息、物质和能量的、供人使用的物;“环境环境”指的是指的是“人人”、“机机”共处的、对共处的、对“人人”和和“机机”有直接或间接影响的周围外部条件。有直接或间接影响的周围外部条件。1.1 1.1 人机工程学的研究内容人机工程学的研究内容人机工程学的研究内容人机工程学的研究内容1.1.2 人机工程学的基本概念人机工程学的基本概念回到本节目录人机系统构成图人机系统构成图人机系统构成图人机系统构成图1.1 1.1 人机工程学的研究内容人机工程学的研究内容人机工程学的研究内容人机工程学的研究内容人机界面(man-machine interface)人人机机系系统统中中,“,“人人”与与“机机”之之间间能能够相互施加影响、实现相互作用的区域。够相互施加影响、实现相互作用的区域。1.1 1.1 人机工程学的研究内容人机工程学的研究内容人机工程学的研究内容人机工程学的研究内容 基于人体感官的人机界面基于人体感官的人机界面人的视觉有视角、视野、可视光波长范围、颜色分人的视觉有视角、视野、可视光波长范围、颜色分辨力、视觉灵度、定位错觉、运动错觉、视觉疲劳等辨力、视觉灵度、定位错觉、运动错觉、视觉疲劳等特性。特性。汽车的挡风玻璃、仪表板和仪表的设计就要充分考汽车的挡风玻璃、仪表板和仪表的设计就要充分考虑这些特性，使驾驶者能够得到足够的视区，能够迅虑这些特性，使驾驶者能够得到足够的视区，能够迅速辨认各种信号，减少失误和视觉疲劳。速辨认各种信号，减少失误和视觉疲劳。思考：基于人体感官的人机界面可细分为哪几类？思考：基于人体感官的人机界面可细分为哪几类？基于人体形态的人机界面基于人体形态的人机界面不同地区和人种、不同年龄和性别都具有不同的身体尺寸，为不同地区和不同地区和人种、不同年龄和性别都具有不同的身体尺寸，为不同地区和群体设计的汽车就要参考特定对象的人体参数。群体设计的汽车就要参考特定对象的人体参数。人在生活和劳动中又具有各种不同的形态，人体在不同的姿态下工作，全人在生活和劳动中又具有各种不同的形态，人体在不同的姿态下工作，全身的骨头和关节处于不同的相对位置，全身的肌肉处于不同的紧张状态，心身的骨头和关节处于不同的相对位置，全身的肌肉处于不同的紧张状态，心脏负担不同，疲劳程度也不同。脏负担不同，疲劳程度也不同。基于力学特性的人机界面基于力学特性的人机界面 人体在不同的姿态下，用力的疲劳程度不同，操纵机器所需的力量应该选人体在不同的姿态下，用力的疲劳程度不同，操纵机器所需的力量应该选择在对应姿态下不易引起疲劳的范围内。例如转向助力器就是为了减轻操纵择在对应姿态下不易引起疲劳的范围内。例如转向助力器就是为了减轻操纵力而设计的。人体在不同的姿态下最大拉力、最大推力也不相同。力而设计的。人体在不同的姿态下最大拉力、最大推力也不相同。坐姿下人腿的蹬力在过臀部水平线下方坐姿下人腿的蹬力在过臀部水平线下方20度左右较大，操纵度左右较大，操纵性也较好，所以刹车踏板就安装在这个位置上。性也较好，所以刹车踏板就安装在这个位置上。基于人脑特性的人机界面基于人脑特性的人机界面人脑对事物的认识和反应有自己的特点，体现在他的行为和对外人脑对事物的认识和反应有自己的特点，体现在他的行为和对外界的反应中。人喜欢用直觉处理事情，不善于烦琐过程和精确的计算。界的反应中。人喜欢用直觉处理事情，不善于烦琐过程和精确的计算。对于协助人脑进行工作的计算机，如何进行人机界面的设计一直对于协助人脑进行工作的计算机，如何进行人机界面的设计一直是热门的论题。无论是从低级语言到高级语言，到面向对象、面向任是热门的论题。无论是从低级语言到高级语言，到面向对象、面向任务的编程方式的发展，还是图形终端、鼠标定位、窗口系统、多媒体、务的编程方式的发展，还是图形终端、鼠标定位、窗口系统、多媒体、可视化、虚拟现实等方面的进展，都体现了这个主题。可视化、虚拟现实等方面的进展，都体现了这个主题。近年来，人工智能已经在汽车上应用，车载电脑可以协助驾驶者近年来，人工智能已经在汽车上应用，车载电脑可以协助驾驶者认路、换档、避碰认路、换档、避碰。在东京国际车展上展出的丰田在东京国际车展上展出的丰田POD概念车，还能记录车主的生活概念车，还能记录车主的生活和驾车习惯，以便向车主提供更加贴心的服务。和驾车习惯，以便向车主提供更加贴心的服务。由丰田汽车和由丰田汽车和SONY共同设计生产共同设计生产的具有表情的智能的具有表情的智能IT车车pod，整体，整体设计中融进了设计中融进了SONY智能宠物智能宠物AIBO的特征，使汽车首次具有了的特征，使汽车首次具有了灵感灵感采用飞机驾驶舵式助力方向盘，采用飞机驾驶舵式助力方向盘，取代旧式方向盘和脚踏油门等，既取代旧式方向盘和脚踏油门等，既省力又安全省力又安全侧拉式车门，节省空间，上下方侧拉式车门，节省空间，上下方便，机动性强便，机动性强具有先进网络功能，可与家庭或办公室网路相连，记录主人的爱好，如自动播放主人具有先进网络功能，可与家庭或办公室网路相连，记录主人的爱好，如自动播放主人爱听的音乐，显示主人喜欢的餐厅信息等爱听的音乐，显示主人喜欢的餐厅信息等车尾天线可摇摆，与车灯、车轮等相配合，以示喜怒哀乐等车尾天线可摇摆，与车灯、车轮等相配合，以示喜怒哀乐等10种表情种表情可记录鴐车人可记录鴐车人脉搏次数、出汗程度等状态，评价并显示鴐车技术水平脉搏次数、出汗程度等状态，评价并显示鴐车技术水平个人专用彩屏，供所有乘车人个人专用彩屏，供所有乘车人独立享受视听艺术独立享受视听艺术名副其实的智能型未来车。名副其实的智能型未来车。小知识：脑机接口小知识：脑机接口脑机接口，开启脑机接口，开启“心灵感应心灵感应”时代时代当冷天你感到口渴,眼前立刻出现一杯热饮,当你从室外回来想要上网,电脑立刻自动启动,当你想呼吸窗外的新鲜空气,窗子立刻打开这一切不用你命令，不用你操控，只要你想，