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1、工业心理学工业心理学工业心理学主讲：王伟清主讲：王伟清工业心理学主要内容主要内容第一编第一编 工业心理学导论工业心理学导论第二编第二编 设备设计与使用中的人因素设备设计与使用中的人因素第三编第三编 作业负荷与生产安全作业负荷与生产安全工业心理学第二编第二编 设备设计与使用中的人因素设备设计与使用中的人因素uu第五章第五章 人机系统人机系统uu第六章第六章 视觉特性与视觉显示器的设计视觉特性与视觉显示器的设计uu第七章第七章 听觉性欲听觉显示器的额设计听觉性欲听觉显示器的额设计uu第八章第八章 控制器设计的人因素控制器设计的人因素uu第九章第九章 计算机设计和使用的人因素计算机设计和使用的人因素
2、工业心理学第八章第八章 控制器设计的人因素控制器设计的人因素uu第一节第一节 控制器概述控制器概述uu第二节第二节 控制器设计和使用原则控制器设计和使用原则uu第三节第三节 控制器的位置安排控制器的位置安排uu第四节第四节 控制器与显示器的兼容性控制器与显示器的兼容性uu第五节第五节 手足控制器的设计要求手足控制器的设计要求uu第六节第六节 声音与言语控制器声音与言语控制器工业心理学第八章第八章 控制器设计的人因素控制器设计的人因素本章学习目标：本章学习目标：uuuu人的控制活动的基本特点和控制器的作用人的控制活动的基本特点和控制器的作用uuuu控制器设计和使用应遵循的原则控制器设计和使用应遵
3、循的原则uuuu选择控制器位置和确定控制器空间排列方式的工效学选择控制器位置和确定控制器空间排列方式的工效学要求要求uuuu控制器和显示器的设计如何做到综合兼顾，互相兼容控制器和显示器的设计如何做到综合兼顾，互相兼容uuuu如何为常用的手、足控制器确定主要的设计参数如何为常用的手、足控制器确定主要的设计参数uuuu言语控制器的特点及发展前景言语控制器的特点及发展前景工业心理学第八章控制器设计的人因素第一节第一节 控制器概述控制器概述一、人的控制活一、人的控制活动动的基本特点的基本特点二、控制器的作用二、控制器的作用三、控制器的三、控制器的类类型型工业心理学第八章控制器设计的人因素一、人的控制活
4、动的基本特点一、人的控制活动的基本特点uu人的控制活人的控制活动动是信息是信息输输入，中枢加工和入，中枢加工和输输出的出的综综合活合活动动。信息反。信息反馈馈是控制活是控制活动动得以自得以自动进动进行的主要行的主要环节环节。没有信息反没有信息反馈馈就不可能就不可能实现实现自自动动化控制。化控制。uu人在控制人在控制过过程中除了需要自身运程中除了需要自身运动动的反的反馈馈信息之外，信息之外，还还需要依靠机器的反需要依靠机器的反馈馈信息。信息。显显示器的作用就在于它示器的作用就在于它把受控状把受控状态态的信息反的信息反馈给馈给人。人根据人。人根据显显示器所提供的示器所提供的反反馈馈信息作出是否需要
5、信息作出是否需要对对机器活机器活动进动进行行调调整的决策再整的决策再通通过过手、足运手、足运动对动对机器做机器做进进一步控制。如此循一步控制。如此循环环反复反复直至使机器按直至使机器按预预定的要求工作。定的要求工作。工业心理学第八章控制器设计的人因素二、控制器的作用二、控制器的作用uu人人人人对对对对机器的控制方式有两种：直接控制和机器的控制方式有两种：直接控制和机器的控制方式有两种：直接控制和机器的控制方式有两种：直接控制和间间间间接控制接控制接控制接控制uu在在在在现现现现代生代生代生代生产产产产中，人往往中，人往往中，人往往中，人往往远远远远离机器，不离机器，不离机器，不离机器，不仅仅仅
6、仅不能直接触及机器，而不能直接触及机器，而不能直接触及机器，而不能直接触及机器，而且也不可能直接看到机器的运且也不可能直接看到机器的运且也不可能直接看到机器的运且也不可能直接看到机器的运转转转转。在。在。在。在这这这这种情况下，人只能种情况下，人只能种情况下，人只能种情况下，人只能对对对对机机机机器器器器进进进进行行行行间间间间接控制，即通接控制，即通接控制，即通接控制，即通过过过过中介物控制机器的运中介物控制机器的运中介物控制机器的运中介物控制机器的运动动动动。uu各种形式的控制器都是人藉以控制机器的中介物。它和各种形式的控制器都是人藉以控制机器的中介物。它和各种形式的控制器都是人藉以控制机
7、器的中介物。它和各种形式的控制器都是人藉以控制机器的中介物。它和显显显显示器示器示器示器一一一一样样样样，两者都，两者都，两者都，两者都处处处处于人和机之于人和机之于人和机之于人和机之间间间间。但两者具有不同的功能：。但两者具有不同的功能：。但两者具有不同的功能：。但两者具有不同的功能：显显显显示器把机器的信息示器把机器的信息示器把机器的信息示器把机器的信息传传传传达达达达给给给给人，而控制器把人的信息人，而控制器把人的信息人，而控制器把人的信息人，而控制器把人的信息传传传传达达达达给给给给机机机机器器器器通通通通过过过过两者的中介作用，沟通了人机信息交往的通路，从而有效两者的中介作用，沟通了
8、人机信息交往的通路，从而有效两者的中介作用，沟通了人机信息交往的通路，从而有效两者的中介作用，沟通了人机信息交往的通路，从而有效控制机器，提高生控制机器，提高生控制机器，提高生控制机器，提高生产产产产效率。效率。效率。效率。工业心理学第八章控制器设计的人因素三、控制器的类型三、控制器的类型u旋旋转转式式u平移式平移式 u离散式离散式u连续连续式式 u手手动动式式u 足足动动式式工业心理学第八章控制器设计的人因素第二节第二节 控制器设计和使用原则控制器设计和使用原则uu控制器的式控制器的式样样和用途很多，不同的机器需要有不同的和用途很多，不同的机器需要有不同的控制器。每种控制器都要根据使用的具体
9、要求加以控制器。每种控制器都要根据使用的具体要求加以设设计计。但不管各种控制器有多大的区。但不管各种控制器有多大的区别别，设计时设计时都都应应遵遵守一条基本原守一条基本原则则，即控制器的外形，即控制器的外形，结结构和使用方法构和使用方法等必等必须须和使用者的身心行和使用者的身心行为为特点相适特点相适应应。也就是。也就是说说控控制器的制器的设计设计要体要体现现人因素人因素观观点，要根据人的特点去点，要根据人的特点去设设计计控制器。控制器。工业心理学第八章控制器设计的人因素一、控制器的空间特性与人体数据的匹配一、控制器的空间特性与人体数据的匹配uu控制器的形体尺寸要与使用者操作器官的形体尺寸相控制
10、器的形体尺寸要与使用者操作器官的形体尺寸相匹配，手控制器要是和与手形尺寸，足控制器要适合匹配，手控制器要是和与手形尺寸，足控制器要适合于足形尺寸。于足形尺寸。uu控制器的位置安排也要与使用者的上下肢伸及范控制器的位置安排也要与使用者的上下肢伸及范围围相相适适应应。最好把控制器的位置放在不需要操作者移。最好把控制器的位置放在不需要操作者移动动就就能触及的空能触及的空间间范范围围内。手控制器不可安放在低于手臂内。手控制器不可安放在低于手臂下垂下垂时时手指能触及的地方。足控制器要安放在双足自手指能触及的地方。足控制器要安放在双足自然屈伸状然屈伸状态时态时所能伸及的范所能伸及的范围围内。内。uu控制器
11、的大小，高度，位置控制器的大小，高度，位置远远近，操近，操纵纵力量等的力量等的设计设计都必都必须须以使用者群体的人体尺寸以使用者群体的人体尺寸测测量数据量数据为为依据。否依据。否则则就不受就不受欢欢迎，得不到好迎，得不到好评评。工业心理学第八章控制器设计的人因素二、控制器的编码与人的认识二、控制器的编码与人的认识uu控制器控制器控制器控制器设计设计设计设计与人的与人的与人的与人的认认认认知特点的关系，主要表知特点的关系，主要表知特点的关系，主要表知特点的关系，主要表现现现现在控制器的在控制器的在控制器的在控制器的编码编码编码编码问题问题问题问题上，控制器可以根据需要上，控制器可以根据需要上，控
12、制器可以根据需要上，控制器可以根据需要进进进进行多种行多种行多种行多种编码编码编码编码1、视觉编码视觉编码（visual coding）uu用用用用颜颜颜颜色色色色编码编码编码编码的控制器必的控制器必的控制器必的控制器必须须须须在白天或者良好的照明条件下才能辨在白天或者良好的照明条件下才能辨在白天或者良好的照明条件下才能辨在白天或者良好的照明条件下才能辨认认认认清楚。用作代清楚。用作代清楚。用作代清楚。用作代码码码码的的的的颜颜颜颜色必色必色必色必须须须须少于人能少于人能少于人能少于人能绝对绝对绝对绝对辨辨辨辨认认认认的数目。因此的数目。因此的数目。因此的数目。因此只能用在控制器只能用在控制器
13、只能用在控制器只能用在控制器较较较较少的少的少的少的场场场场合。合。合。合。uu符号或符号或符号或符号或标记标记标记标记是一种代是一种代是一种代是一种代码码码码数目数目数目数目较较较较多的多的多的多的编码编码编码编码。但也只能在具有良好。但也只能在具有良好。但也只能在具有良好。但也只能在具有良好照明条件下的照明条件下的照明条件下的照明条件下的场场场场合使用，合使用，合使用，合使用，编码编码编码编码中使用的符号，中使用的符号，中使用的符号，中使用的符号，标标标标志志志志应应应应尽可能形尽可能形尽可能形尽可能形象化。若能使用与被控象化。若能使用与被控象化。若能使用与被控象化。若能使用与被控对对对对
14、象内容上有象内容上有象内容上有象内容上有联联联联系的形象系的形象系的形象系的形象标标标标志，效果更志，效果更志，效果更志，效果更好。好。好。好。uu数字或文字数字或文字数字或文字数字或文字编码编码编码编码方法方法方法方法简单简单简单简单，是控制器数量，是控制器数量，是控制器数量，是控制器数量较较较较多多多多时时时时最常用的最常用的最常用的最常用的编码编码编码编码方式，方式，方式，方式，这类编码这类编码这类编码这类编码是把控制器是把控制器是把控制器是把控制器编编编编上号，或写上被控上号，或写上被控上号，或写上被控上号，或写上被控对对对对象的名称。象的名称。象的名称。象的名称。工业心理学第八章控制
15、器设计的人因素2、触觉编码（触觉编码（tactile coding）uu 在有些情境中要求人在没有在有些情境中要求人在没有在有些情境中要求人在没有在有些情境中要求人在没有视觉监视视觉监视视觉监视视觉监视的情形下操的情形下操的情形下操的情形下操纵纵纵纵控制器，控制器，控制器，控制器，这这这这种情况下需要操作者种情况下需要操作者种情况下需要操作者种情况下需要操作者仅仅仅仅凭触凭触凭触凭触觉觉觉觉和运和运和运和运动觉动觉动觉动觉操操操操纵纵纵纵控制器。控制器。控制器。控制器。这这这这种种种种场场场场合使用的控制器一般采用触合使用的控制器一般采用触合使用的控制器一般采用触合使用的控制器一般采用触觉编码
16、觉编码觉编码觉编码。uu触触触触觉编码觉编码觉编码觉编码方式方式方式方式应应应应与人的触与人的触与人的触与人的触觉觉觉觉、动觉动觉动觉动觉等等等等认认认认知活知活知活知活动动动动特点相适特点相适特点相适特点相适应应应应。工业心理学第八章控制器设计的人因素3、操作防范编码操作防范编码uu在特殊在特殊场场合下使用，如：保合下使用，如：保险险箱密箱密码锁码锁，开启操作各，开启操作各不相同。不相同。uu人在操作活人在操作活动动中，有中，有时时会无意中碰触到周会无意中碰触到周围围的物体而的物体而发发生打破器物、启生打破器物、启动动开关等事故。控制器若没有一定开关等事故。控制器若没有一定防范的措施，就会容
17、易被防范的措施，就会容易被这类这类无意碰触而无意碰触而发发生偶生偶发发性性启启动动，酿酿成重大事故，如成重大事故，如导弹发导弹发射。射。uu因此，控制器的因此，控制器的设计设计必必须须注意防止偶注意防止偶发发启启动动。工业心理学第八章控制器设计的人因素第三节第三节 控制器的位置安排控制器的位置安排一、位置一、位置选择选择二、排列原二、排列原则则三、控制器的三、控制器的间间距距工业心理学第八章控制器设计的人因素一、位置选择一、位置选择uu人的手、足活人的手、足活动动各有其有效功能区。从肩高到肘高左各有其有效功能区。从肩高到肘高左右各右各45内双手能伸及的水平范内双手能伸及的水平范围围是手操作的有
18、效功是手操作的有效功能区。重要的和能区。重要的和经经常使用的控制器常使用的控制器应应装置在装置在这这范范围围内。内。控制器控制器应应装置在身体前方高度不超装置在身体前方高度不超过过40cm，双足能自，双足能自然伸及的范然伸及的范围围内。内。工业心理学第八章控制器设计的人因素二、排列原则二、排列原则uu重要性原重要性原重要性原重要性原则则则则越重要，越要安排在最有利于操作的位置上。越重要，越要安排在最有利于操作的位置上。越重要，越要安排在最有利于操作的位置上。越重要，越要安排在最有利于操作的位置上。uu使用使用使用使用频频频频次原次原次原次原则则则则把使用把使用把使用把使用频频频频次多的控制器装
19、置在最便于操作的位置上次多的控制器装置在最便于操作的位置上次多的控制器装置在最便于操作的位置上次多的控制器装置在最便于操作的位置上uu功能原功能原功能原功能原则则则则一般将同一般将同一般将同一般将同类类类类功能相近或相关的控制器功能相近或相关的控制器功能相近或相关的控制器功能相近或相关的控制器组组组组装在靠近的位置上装在靠近的位置上装在靠近的位置上装在靠近的位置上uu使用使用使用使用顺顺顺顺序原序原序原序原则则则则对对对对使用使用使用使用顺顺顺顺序固定的控制器，按照他序固定的控制器，按照他序固定的控制器，按照他序固定的控制器，按照他们们们们的使用的使用的使用的使用顺顺顺顺序从左到右序从左到右序
20、从左到右序从左到右或从上至下加以排列。或从上至下加以排列。或从上至下加以排列。或从上至下加以排列。工业心理学第八章控制器设计的人因素三、控制器的间距三、控制器的间距uu排列控制器要保持充分地排列控制器要保持充分地间间距，以免引起偶距，以免引起偶发发启启动动uu间间距的大小主要取决于操作的肢体部位和控制器的特距的大小主要取决于操作的肢体部位和控制器的特点点工业心理学第八章控制器设计的人因素第四节第四节 控制器与显示器的兼容性控制器与显示器的兼容性uu联结联结在一起使用的控制器与在一起使用的控制器与显显示器必示器必须须考考虑虑两者的关两者的关系，其中包括两者的空系，其中包括两者的空间间安排关系，运
21、安排关系，运动动关系，使用关系，使用习惯习惯关系和关系和逻辑逻辑概念上的关系。概念上的关系。一、空一、空间间兼容性（兼容性（spatial compatibility）二、运二、运动动关系兼容性关系兼容性三、三、习惯习惯兼容性（兼容性（habitual compatibility）四、概念兼容性（四、概念兼容性（conceptual compatibility）工业心理学第八章控制器设计的人因素一、空间兼容性（一、空间兼容性（spatial compatibilityspatial compatibility）uu控制器和控制器和显显示器的空示器的空间间兼容性是指两者空兼容性是指两者空间间排列
22、上保排列上保持一致的关系。特持一致的关系。特别别是在控制器与是在控制器与显显示器具有一一示器具有一一对对应应的关系的关系时时，若能使两者在空，若能使两者在空间间排列上保持一致关系，排列上保持一致关系，操作起来就速度快，差操作起来就速度快，差错错少。少。工业心理学第八章控制器设计的人因素一、空间兼容性（一、空间兼容性（spatial compatibility）uu查查查查普尼斯和林登普尼斯和林登普尼斯和林登普尼斯和林登鲍鲍鲍鲍姆姆姆姆(1959)(1959)曾模曾模曾模曾模拟拟拟拟瓦斯炉瓦斯炉瓦斯炉瓦斯炉( (煤气灶煤气灶煤气灶煤气灶) )的开关与瓦的开关与瓦的开关与瓦的开关与瓦斯斯斯斯头头头
23、头( (煤气煤气煤气煤气头头头头) )的空的空的空的空间间间间排列关系作的排列关系作的排列关系作的排列关系作的实验结实验结实验结实验结果。果。果。果。工业心理学第八章控制器设计的人因素二、运动关系兼容性二、运动关系兼容性u是指控制器的操作运是指控制器的操作运动动方向与由方向与由这这种操作引起种操作引起的的显显示器运示器运动动方向的一致性。方向的一致性。工业心理学第八章控制器设计的人因素三、习惯兼容性（三、习惯兼容性（habitual compatibility）u是指控制器的使用方法与人是指控制器的使用方法与人们们已已经经形成的形成的习惯习惯相一致。若相一致。若违违背人的背人的习惯习惯方式，操
24、作起来就会方式，操作起来就会感到很感到很别别扭，容易出扭，容易出错错。工业心理学第八章控制器设计的人因素四、概念兼容性（四、概念兼容性（conceptual compatibility）u是指控制器与是指控制器与显显示器的示器的设计设计在概念关系上的一在概念关系上的一致性致性工业心理学第八章控制器设计的人因素第五节第五节 手和足控制器的设计要求手和足控制器的设计要求一、按一、按钮钮（push-button）二、旋二、旋钮钮（rotation knobs）三、旋三、旋转选择转选择开关开关四、手柄和操作杆（四、手柄和操作杆（handgrip control stick）五、踏板（五、踏板（peda
25、l）工业心理学第八章控制器设计的人因素一、按钮（一、按钮（push-buttonpush-button）u按按钮设计钮设计要考要考虑虑大小，阻力，位移，大小，阻力，位移，间间距，形距，形状，等方面参数状，等方面参数u按按钮钮一般有食指操作和拇指操作两种。两种按一般有食指操作和拇指操作两种。两种按钮钮的参数有一定的区的参数有一定的区别别。u按按钮应钮应采用采用弹弹性阻力，阻力大小也要随着操作性阻力，阻力大小也要随着操作手指而不同。手指而不同。工业心理学第八章控制器设计的人因素二、旋钮（二、旋钮（rotation knobs）uu普遍使用普遍使用 一般用于一般用于连续调节连续调节uu旋旋钮钮的大小
26、要的大小要设计设计成使手指与旋成使手指与旋钮轮缘钮轮缘有足有足够够的接触的接触面面uu单单个使用的旋个使用的旋钮钮直径以直径以5cm为为宜，宜，细细小的旋小的旋钮应钮应增大增大高度高度工业心理学第八章控制器设计的人因素三、旋转选择开关三、旋转选择开关uu旋旋转选择转选择开关的大小和形状要适合于手操作，开关的大小和形状要适合于手操作，还还要有要有利于利于视觉对视觉对指示指示值值的的监视监视。指示器运。指示器运动标动标尺固定的尺固定的选选择择开关最好采用开关最好采用头头尖的旋柄，并使尖尖的旋柄，并使尖头头端尺可能接近端尺可能接近标标尺刻度，以减少尺刻度，以减少视视差。旋差。旋转选择转选择开关一般采
27、用开关一般采用弹弹性性阻力。阻力。工业心理学第八章控制器设计的人因素四、手柄和操作杆（四、手柄和操作杆（handgrip control stick）uu手柄和操作杆的施力限度受距离、方位和施力方向的手柄和操作杆的施力限度受距离、方位和施力方向的影响。影响。uu一般说，前推后拉力量大于向左右、上下方向，推力一般说，前推后拉力量大于向左右、上下方向，推力大于拉力，右臂力量大于左臂力量，右臂向左用力大大于拉力，右臂力量大于左臂力量，右臂向左用力大于向右用力，左臂向右用力大于向右用力。于向右用力，左臂向右用力大于向右用力。 工业心理学第八章控制器设计的人因素五、踏板（五、踏板（pedal）u踏板一般
28、用在施力大而精度要求不高的踏板一般用在施力大而精度要求不高的场场合。合。u人人对对踏板的施力限度与踏板的距离，高度，角踏板的施力限度与踏板的距离，高度，角度和操作者的坐姿特点等有关。度和操作者的坐姿特点等有关。u格拉斯和格拉斯和苏苏格斯（格斯（Glass & Suggs）研究）研究发现发现刹刹车车踏板低于加速器踏板踏板低于加速器踏板2.5-5.0cm能得到最好的能得到最好的结结果，他可能使刹果，他可能使刹车时间车时间加快加快28ms（毫秒）（毫秒）工业心理学第八章控制器设计的人因素第六节第六节 声音与言语控制器声音与言语控制器uu人的手足人的手足负负荷荷较较重重时时，可以采用声音或言，可以采用声音或言语语控制器，控制器，声控开关的响度，声控开关的响度，频带宽频带宽度度应应根据需要根据需要设设定。在不能定。在不能排除排除环环境噪声的境噪声的场场合，声音控制器合，声音控制器应应限制限制频带宽频带宽度和度和降低接收灵敏度以减降低接收灵敏度以减轻环轻环境噪声的干境噪声的干扰扰。uu言言语语控制的控制的发发展展对对今后控制器的今后控制器的发发展将会展将会产产生重大影生重大影响。响。
