第三章人体感知与运动特征课件

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1、第3章 人体感知与运动特征人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征主要内容主要内容 1.1.人在系统中的功能人在系统中的功能 3 3. .听觉机能及其特征听觉机能及其特征 4 4. .其他感觉机能及其特征其他感觉机能及其特征 5 5. .人的信息处理系统人的信息处理系统 2 2. .视觉机能及其特征视觉机能及其特征 6 6. .运动系统的机能及其特征运动系统的机能及其特征 7 7. .人的运动输出人的运动输出人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 Erg

2、onomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征3 3 3 3.1 .1 .1 .1 人在系统中的功能人在系统中的功能人在系统中的功能人在系统中的功能3.1.1 3.1.1 3.1.1 3.1.1 人是系统中的重要人是系统中的重要人是系统中的重要人是系统中的重要“ “环节环节环节环节” ” 把操作者作为把操作者作为人机系统中的一个人机系统中的一个“环节环节”来来研究，人与外界发生联系的主要是三个子系统，研究，人与外界发生联系的主要是三个子系统，即感觉系统、神经系统、运动系统即感觉系统、神经系统、运动系统见图见图

3、3-13-1。感知响应系统感知响应系统感知响应过程感知响应过程人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征 图图图图3-1 3-1 3-1 3-1 人机系统示意图人机系统示意图人机系统示意图人机系统示意图人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征3.1.2 3.1.2 3.1.2 3.1.2 人的感知与反应机能（感知响应）人

4、的感知与反应机能（感知响应）人的感知与反应机能（感知响应）人的感知与反应机能（感知响应）1. 1. 反射弧（反射的生理结构基础）反射弧（反射的生理结构基础）反射弧（反射的生理结构基础）反射弧（反射的生理结构基础） 反射是神经系统调节肌体活动的一种基本形成反射是神经系统调节肌体活动的一种基本形成. .反射活动的全部结构组成反射弧；反射弧具有五个基反射活动的全部结构组成反射弧；反射弧具有五个基本环节，即感受器本环节，即感受器 传入神经元传入神经元 中间神经元中间神经元 传出神经元传出神经元 反应器。见反应器。见图图3-2（a）。人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgo

5、nomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征反反射射弧弧人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征一、神经系统的组成及其功能神神经经系系统统中枢神经中枢神经周围神经周围神经脑：脑：延髓；脑髓；中脑；间脑；延髓；脑髓；中脑；间脑；小脑；大脑小脑；大脑脊髓脊髓按按解解剖剖分分脑神经；脊神经脑神经；脊神经按功能分按功能分感觉（传入）神经感觉（传入）神经运运动动神神经经（传传出出）躯体运动神经躯体运动

6、神经（支配骨骼肌）（支配骨骼肌）植物性神经植物性神经（支配内脏器官）（支配内脏器官）人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征图图图图3-23-23-23-2反射弧和信息链反射弧和信息链反射弧和信息链反射弧和信息链返回返回人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征神经系统的意义：v1、神经系统是机体的主导系统：全身各器官、

7、系统均在神经系统的统一控制和调节下，互相影响、互相协调，保证机体的整体统一及其与外界环境的相对平衡。在此过程中，首先是借助于感受器官接受体内外环境的各种信息，通过脑和脊髓各级中枢神经的整合，最后经周围神经控制和调节各个系统的活动，从而使机体得以反应多变的外环境，同时也调节着机体内环境的平衡。v2、神经系统是心理现象的物质基础：从心理学角度看，人的一切心理和意识活动也是通过神经系统的活动来实现的。人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征躯体感觉区躯体感觉区躯

8、体运动区躯体运动区躯体感觉区和运动区躯体感觉区和运动区躯体感觉区和运动区躯体感觉区和运动区人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征2. 2. 2. 2. 信息链信息链信息链信息链 人机系统的信息在人的神经系统中的循环过程人机系统的信息在人的神经系统中的循环过程形成信息链。形成信息链。见图见图3-23-2（b b）。）。人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动

9、特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征3.1.3 3.1.3 3.1.3 3.1.3 感觉通道与适用的信息感觉通道与适用的信息感觉通道与适用的信息感觉通道与适用的信息 人机系统中的最常用的感觉通道是视觉通道（人机系统中的最常用的感觉通道是视觉通道（80%80%）、）、听觉通道（听觉通道（14%14%）和触觉和其他通道（）和触觉和其他通道（6%6%）。其适用场合参）。其适用场合参阅阅表表3-13-1。人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征返回返回人机工程

10、学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征3.2 3.2 3.2 3.2 视觉机能及其特征视觉机能及其特征视觉机能及其特征视觉机能及其特征3.2.1 3.2.1 视觉刺激视觉刺激 视觉的适宜刺激是光。人的两眼可以感视觉的适宜刺激是光。人的两眼可以感受到的光波只占整个电磁光谱的一小部分，受到的光波只占整个电磁光谱的一小部分，其波长为其波长为380380780nm780nm，见图见图3-33-3。人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgono

11、mics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征3.2.2 3.2.2 3.2.2 3.2.2 视觉系统视觉系统视觉系统视觉系统 视觉系统由眼睛、视神经和视觉中枢的共同活动视觉系统由眼睛、视神经和视觉中枢的共同活动组成。组成。见图见图3-4 3-4 。 眼睛是视觉的感受器官，人眼是直径为眼睛是视觉的感受器官，人眼是直径为21212525mmmm的球体，其基本构造与照相机类似，见的球体，其基本构造与照相机类似，见图图3-5 3-5 。 视网膜最外层细胞包括视杆细胞和视锥细胞，它视网膜最外层细胞包括视杆细胞和视锥细胞，它们是接受信息的主要细

12、胞。们是接受信息的主要细胞。如表如表B1B1。人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征图图图图3-3 3-3 3-3 3-3 全部电磁波中的光谱可见全部电磁波中的光谱可见全部电磁波中的光谱可见全部电磁波中的光谱可见返回返回人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征图图图图3-43-43-43-4人的视觉系统人的视觉系统人

13、的视觉系统人的视觉系统右视野右视野左视野左视野处理文字的能力较强处理文字的能力较强处理数字的能力较强处理数字的能力较强数字数字文字文字返回返回人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征图图图图3-5 3-5 3-5 3-5 眼睛结构示意图眼睛结构示意图眼睛结构示意图眼睛结构示意图返回返回人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运

14、动特征表表B1B1 视网膜的视杆细胞和视锥细胞的不同性质视网膜的视杆细胞和视锥细胞的不同性质返回返回人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征 哺乳动物光感受器细胞模式图光感受器按其形状可分为两大类，即哺乳动物光感受器细胞模式图光感受器按其形状可分为两大类，即视杆细胞和视锥细胞。夜间活动的动物视杆细胞和视锥细胞。夜间活动的动物(如鼠如鼠)视网膜的光感受器以视杆视网膜的光感受器以视杆细胞为主，而昼间活动的动物细胞为主，而昼间活动的动物(如鸡、松鼠等如鸡、松鼠等

15、)则以视锥细胞为主。但大则以视锥细胞为主。但大多数脊椎动物多数脊椎动物(包括人包括人)则两者兼而有之。视杆细胞在光线较暗时活动，则两者兼而有之。视杆细胞在光线较暗时活动，有较高的光敏度，但不能作精细的空间分辨，且不参与色觉。在较明有较高的光敏度，但不能作精细的空间分辨，且不参与色觉。在较明亮的环境中以视锥细胞为主，它能提供色觉以及精细视觉。这是视觉亮的环境中以视锥细胞为主，它能提供色觉以及精细视觉。这是视觉二元理论的核心。在人的视网膜中，视锥细胞约有二元理论的核心。在人的视网膜中，视锥细胞约有600800万个，视万个，视杆细胞总数达杆细胞总数达1亿以上。它们似以镶嵌的形式分布在视网膜中；其分布

16、亿以上。它们似以镶嵌的形式分布在视网膜中；其分布是不均匀的，在视网膜黄斑部位的中央凹区，几乎只有视锥细胞。这是不均匀的，在视网膜黄斑部位的中央凹区，几乎只有视锥细胞。这一区域有很高的空间分辨能力一区域有很高的空间分辨能力(视锐度，也叫视力视锐度，也叫视力)。它还有良好的色。它还有良好的色觉，对于视觉最为重要。中央凹以外区域，两种细胞兼有，离中央凹觉，对于视觉最为重要。中央凹以外区域，两种细胞兼有，离中央凹越远视杆细胞越多，视锥细胞则越少。在视神经离开视网膜的部位越远视杆细胞越多，视锥细胞则越少。在视神经离开视网膜的部位(神经神经乳头乳头)，由于没有任何光感受器，便形成盲点。，由于没有任何光感受

17、器，便形成盲点。 人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征3.2.3 3.2.3 3.2.3 3.2.3 视觉机能视觉机能视觉机能视觉机能 1.1.1.1.视角与视力视角与视力视角与视力视角与视力 视角：视角：由瞳孔中心到观察对象两端所张开的角度由瞳孔中心到观察对象两端所张开的角度。（如图（如图3-53-5） =2arctg(D/2L)=2arctg(D/2L) 视角；视角； D D被看物体上两端点的直线距离；被看物体上两端点的直线距离； L L眼睛到被看

18、物体的距离。眼睛到被看物体的距离。 在工业设计中，视角是在工业设计中，视角是确定设计可视对象尺寸大确定设计可视对象尺寸大小的依据。小的依据。 人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征临界视角：临界视角：眼睛能分辨被看物体最近两点的视角。眼睛能分辨被看物体最近两点的视角。（按标准规定，人站在离视力检查表按标准规定，人站在离视力检查表5m5m远处观看表中第十行远处观看表中第十行“E E”字，字，若能分辨清楚，视力为若能分辨清楚，视力为1.01.0即视力正常，此

19、时的临界视角即视力正常，此时的临界视角=1=1 。）。）视力：视力：眼睛分辨物体细微结构能力的一个生理尺度，以眼睛分辨物体细微结构能力的一个生理尺度，以临界视角的倒数来表示。临界视角的倒数来表示。 视力视力=1/=1/能够分辨的最小物体的视角能够分辨的最小物体的视角人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征2. 2. 2. 2. 视野与视距视野与视距视野与视距视野与视距视野视野：眼睛观看正前方物体时所能看得见的空间范围：眼睛观看正前方物体时所能看得见的空间范

20、围, ,常常以角度来表示。以角度来表示。( (静视野、注视视野、动视野静视野、注视视野、动视野 ) ) 动视野动视野: :见图见图3-63-6。 水平视野水平视野（单视野（单视野/ /双视野）双视野）: : 1.5 1.53.03.0特优视区；（物象落在黄斑上）特优视区；（物象落在黄斑上） 10 10 以内以内最优视区；最优视区； 10 102020瞬息视区；（能在很短的时间内看清瞬息视区；（能在很短的时间内看清物体）物体） 20 203030有效视区；（需集中注意力看）有效视区；（需集中注意力看） 其余其余：良好视区。：良好视区。人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 Ergonomics

21、Ergonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征垂直视野垂直视野:（如图（如图3-6） 水平视线上下水平视线上下1.5 为特优视区；为特优视区； 水平视线以下水平视线以下10为最优视区；为最优视区； 水平视线以上水平视线以上10，以下，以下1030内为有效视区；内为有效视区；其余其余：良好视区。：良好视区。视距视距：指人在操作系统中正常的观察距离，：指人在操作系统中正常的观察距离，几种工作视距推荐值参阅几种工作视距推荐值参阅表表3-2。舒适视线舒适视线：直立：水平视线以下直立：水平视线以下1515度度；放松立：水平视线以下放

22、松立：水平视线以下3030度；度；放松坐：水平视线以下放松坐：水平视线以下4040度。度。一般应根据观察目一般应根据观察目标的大小和形状以标的大小和形状以及工作要求确定视及工作要求确定视距，普通操作的视距，普通操作的视距范围在距范围在3876cm之间，在之间，在56cm处最处最为适宜。为适宜。人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征在垂直面内，标准视线为水平在垂直面内，标准视线为水平视线，最大固定视野为视线，最大固定视野为115115，标准视线上方，标准视

23、线上方5050，下方，下方7070，扩大的视野为，扩大的视野为150150，站立时的自然视线低于水平线站立时的自然视线低于水平线1010，坐着时自然视线低于水，坐着时自然视线低于水平视线平视线1515；人在很低松驰的；人在很低松驰的状态中，站着和坐着时的自然状态中，站着和坐着时的自然视线偏离标准视线分别是视线偏离标准视线分别是3030和和3838。因此，人在轻松的时。因此，人在轻松的时刻观看展览时，展示物的位置刻观看展览时，展示物的位置在低于标准视线在低于标准视线3030的区域里。的区域里。图图图图3-6 3-6 3-6 3-6 人的垂直视野人的垂直视野人的垂直视野人的垂直视野返回返回人机工程

24、学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征返回返回任务要求举例视距离（眼至视觉对象）单位：cmcm固定视野直径单位：cmcm备注最精细的工作安装最小部件安装最小部件（表、电子元件）（表、电子元件）12252040完全坐着，部分地依靠视觉辅助手段（小型放大镜、显微镜）精细工作安装收音机、电视机25354060坐着或站着中等粗活在印刷机、钻井机床旁工作50以下至80坐或站粗活包装、粗磨5015030250多为站着远看黑板、开汽车150以上250坐或站表表3-23-2不同

25、工作任务视距的推荐值不同工作任务视距的推荐值 人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征图图图图3-6 3-6 3-6 3-6 人的水平视野人的水平视野人的水平视野人的水平视野返回返回在在水水平平面面内内最最大大固固 定定 双双 眼眼 视视 野野 为为180180，扩扩大大的的视视野野为为190190，在在标标准准视视线线 左左 右右 各各 10102020视视野野内内可可以以辨辨别别字字。在在标标准准视视线线左左右右各各5 53030视视野野内内可可以以辨

26、辨别别字字母母，在在标标准准视视线线右右30306060范范围围是是颜颜色色视视野野，人人最最敏敏锐锐的的视视力力是是在在标标准准视视线线两两侧侧各各1010的的视视野野内。内。人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征3. 3. 3. 3. 中央视觉和周围视觉中央视觉和周围视觉中央视觉和周围视觉中央视觉和周围视觉 中央视觉（明视觉）中央视觉（明视觉）视维细胞（感色能力强、视维细胞（感色能力强、能清晰分辨物体）。能清晰分辨物体）。 周围视觉（暗视觉）周围视觉

27、（暗视觉）视杆细胞（观察空间范围视杆细胞（观察空间范围和正在运动的物体）。和正在运动的物体）。 操作者在进行作业时，除要注视操作对象外，还要求操作者在进行作业时，除要注视操作对象外，还要求看到周围情况。如果视野很小或缺损，将会对工作效率产看到周围情况。如果视野很小或缺损，将会对工作效率产生影响，甚至造成工作事故。因而，在选择车、船驾驶员生影响，甚至造成工作事故。因而，在选择车、船驾驶员时，必须检查其正常视野范围。如果各方面的视野都缩小时，必须检查其正常视野范围。如果各方面的视野都缩小1010以内者称为工业盲。以内者称为工业盲。人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErg

28、onomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征4. 4. 4. 4. 双眼视觉和立体视觉双眼视觉和立体视觉双眼视觉和立体视觉双眼视觉和立体视觉 双眼视物双眼视物：视野范围较大；具有分辨物体深浅、视野范围较大；具有分辨物体深浅、远近等相对位置的能力；能形成立体视觉。远近等相对位置的能力；能形成立体视觉。5. 5. 5. 5. 色觉和色视野色觉和色视野色觉和色视野色觉和色视野 色视野是指颜色对眼的刺激能引起感觉的范围。色视野是指颜色对眼的刺激能引起感觉的范围。( (见图见图3-73-7) )人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学

29、ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征6. 6. 6. 6. 暗适应和明适应暗适应和明适应暗适应和明适应暗适应和明适应( ( ( (视觉的适应视觉的适应视觉的适应视觉的适应) ) ) ) 人眼随视觉环境中光亮度的变化而感受性发生变化人眼随视觉环境中光亮度的变化而感受性发生变化的过程，有暗适应和明适应两种。的过程，有暗适应和明适应两种。 见见图图3-8根据视觉的明暗适应特征，要求在设计工作面照明时，根据视觉的明暗适应特征，要求在设计工作面照明时，需使其亮度均匀而且不产生阴影，否则，眼睛的频繁明需使

30、其亮度均匀而且不产生阴影，否则，眼睛的频繁明暗调节，不仅会增加眼睛的疲劳，而且会引起错误操作。暗调节，不仅会增加眼睛的疲劳，而且会引起错误操作。7 7 7 7、眩光、眩光、眩光、眩光 物体表面产生的刺眼和耀眼的强烈光线，称为眩光。物体表面产生的刺眼和耀眼的强烈光线，称为眩光。 人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征v目标与背景有一定的对比度时，目标与背景有一定的对比度时，人眼才能看清其形状。这种对人眼才能看清其形状。这种对比可以用颜色（背景与物体具比可以

31、用颜色（背景与物体具有不同的颜色），也可以用亮有不同的颜色），也可以用亮度（背景与物体在亮度上有一度（背景与物体在亮度上有一定的差别）。定的差别）。v人眼刚刚能看辨别到物体时，人眼刚刚能看辨别到物体时，背景与物体之间的最小亮度差背景与物体之间的最小亮度差称为临界亮度差。临界亮度差称为临界亮度差。临界亮度差与背景亮度之比称为临界对比与背景亮度之比称为临界对比度；临界对比的倒数称为对比度；临界对比的倒数称为对比感度。感度。8 8、对比感度、对比感度、对比感度、对比感度式中式中：CP 临界对比度 Lp临界亮度差 Lp背景亮度 Lo 物体的亮度 SC对比感度人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 E

32、rgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征v对比感度与照度、物体尺寸、视距、和眼的适对比感度与照度、物体尺寸、视距、和眼的适应情况等因素有关。在理想情况下，视力好的人，应情况等因素有关。在理想情况下，视力好的人，其临界对比度约为其临界对比度约为0.010.01，也就是其对比感度达到，也就是其对比感度达到100100。人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征图图图图

33、3-7 3-7 3-7 3-7 人的色视野人的色视野人的色视野人的色视野眼睛的色视野眼睛的色视野返回返回人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征图图图图3-8 3-8 3-8 3-8 明适应与暗适应明适应与暗适应明适应与暗适应明适应与暗适应返回返回人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征v1. 1. 疲劳程度：水平优于

34、垂直。疲劳程度：水平优于垂直。v2. 2. 视线变化习惯：左视线变化习惯：左右，上右，上下，顺时针。下，顺时针。v3. 3. 准确性：水平尺寸和比例的估计更准确。准确性：水平尺寸和比例的估计更准确。v4. 4. 观察情况的优先性观察情况的优先性：左上：左上右上右上左下左下右下视区右下视区, ,仪表的布置必须考虑这一点。仪表的布置必须考虑这一点。v5. 5. 设计依据：以双眼视野为设计依据。设计依据：以双眼视野为设计依据。v6 .6 .接受程度：直线轮廓优于曲线轮廓。接受程度：直线轮廓优于曲线轮廓。3.2.4 3.2.4 3.2.4 3.2.4 视觉特征视觉特征视觉特征视觉特征视视视视觉觉觉觉的

35、的的的运运运运动动动动规规规规律律律律人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征v7.7.颜色的易辨认顺序：颜色的易辨认顺序：红、绿、黄、白红、绿、黄、白；v颜色相配时的易辨认顺序：颜色相配时的易辨认顺序：黄底黑字、黑底白字、黄底黑字、黑底白字、蓝底白字、白底黑字、白底红字蓝底白字、白底黑字、白底红字。v8 8、物体的颜色在有色光源的照射下会产生变化，、物体的颜色在有色光源的照射下会产生变化，显现的颜色与物体本色，照射光线的颜色之间的关显现的颜色与物体本色，

36、照射光线的颜色之间的关系有一定规律性。系有一定规律性。如表如表B2B2。v9 9、眼睛在直视方向的最小分辨角和分辨颜色的情、眼睛在直视方向的最小分辨角和分辨颜色的情况。况。如表如表B3B3。v1010、视觉损伤、视觉损伤 v1111、视觉疲劳、视觉疲劳人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征右上限右上限左上限左上限左下限左下限右下限右下限返回返回人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体

37、感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征表表B2 B2 显现的颜色与物体本色、照射光的颜色之间的关系显现的颜色与物体本色、照射光的颜色之间的关系 返回返回人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征表表表表B3 B3 B3 B3 最小可辩角度和分辨颜色的情况最小可辩角度和分辨颜色的情况最小可辩角度和分辨颜色的情况最小可辩角度和分辨颜色的情况返回返回人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三

38、章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征1 1、光通量、光通量 光源在单位时间内向周围空间辐射并引起视觉光源在单位时间内向周围空间辐射并引起视觉的能量，称为光通量，用符号的能量，称为光通量，用符号表示，单位为流表示，单位为流明（明（lmlm）。）。光通量是光源的一个重要参数，是照光通量是光源的一个重要参数，是照明设计的必备数据。明设计的必备数据。 当波长为当波长为555555nmnm的黄、绿光的辐射功率为的黄、绿光的辐射功率为1 1W W时，时，人眼感觉量为人眼感觉量为680680lmlm，所以所以1 1lmlm就相当于波长为就相当于波长为

39、555555nmnm的单色光辐射功率为（的单色光辐射功率为（1/6801/680）W W时的光通量。时的光通量。 1 1光瓦光瓦=680=680lmlm照明的基本概念照明的基本概念照明的基本概念照明的基本概念 人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征2 2、发光强度、发光强度 光源在空间某一特定方向上单位立体角内（每光源在空间某一特定方向上单位立体角内（每球面度）辐射的光通量空间刻度，称为光源在该球面度）辐射的光通量空间刻度，称为光源在该方向上的发光强度（

40、简称光强），用符号方向上的发光强度（简称光强），用符号I I表示，表示，单位为坎德拉（单位为坎德拉（cdcd）。）。其计算公式为：其计算公式为： I I= =/式中：式中：球面所对应的立体角（球面所对应的立体角（srsr: :立体弧度）立体弧度） 在在立体角内所辐射的光通量立体角内所辐射的光通量（lmlm） I I表示光通量在空间各个方向上的分布情况。表示光通量在空间各个方向上的分布情况。 人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征3 3、照度、照度 照度是

41、用来表示被照面（点）上光的强弱。投照度是用来表示被照面（点）上光的强弱。投射到被照面上的光通量与被照面的面积之比称为该射到被照面上的光通量与被照面的面积之比称为该面的照度，用符号面的照度，用符号E E表示。定义式为：表示。定义式为： E=/SE=/S 式中：式中：被照面上接受的光通量被照面上接受的光通量( (lm)lm) S S被照面的面积被照面的面积( (m m2 2) )，与光线垂直。，与光线垂直。 照度的单位为勒克斯照度的单位为勒克斯( (lx), lx), 表示表示1 1流明的光通量流明的光通量均匀分布在均匀分布在1 1平方米的被照面上，即：平方米的被照面上，即： 1( 1(lx)=1

42、(lm)/mlx)=1(lm)/m2 2 人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征4 4、亮度、亮度 发光体在视线方向单位投影面上的发光强度发光体在视线方向单位投影面上的发光强度称为该物体表面的亮度，用符号称为该物体表面的亮度，用符号L L来表示，表达来表示，表达式为：式为： L= L=I I/Scos/Scos 式中式中 I I-发光体在视线方向上的光强发光体在视线方向上的光强( (cdcd) )； ScosScos-发光体在视线方向上的投影面发光体在视

43、线方向上的投影面积积m2m2； - -视线方向与发光面法线（垂线）的视线方向与发光面法线（垂线）的夹角。夹角。 L L的单位为坎德拉每平方米（的单位为坎德拉每平方米（cd/m2cd/m2）人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征3.3.1 3.3.1 3.3.1 3.3.1 听觉

44、刺激听觉刺激听觉刺激听觉刺激 听觉的适宜刺激是声音，声音的声源是振动的物体，听觉的适宜刺激是声音，声音的声源是振动的物体，人的听感范围：人的听感范围：20202000020000HzHz。感受性最高的频率范围感受性最高的频率范围 : :1000100040004000HzHz3.3.2 3.3.2 3.3.2 3.3.2 听觉系统听觉系统听觉系统听觉系统 起主要作用的部位：内耳耳蜗起主要作用的部位：内耳耳蜗 起辅助作用的部位：外耳、中耳、内耳的其它部分，起辅助作用的部位：外耳、中耳、内耳的其它部分，见见图图3-9。3.3 3.3 3.3 3.3 听觉机能及其特征听觉机能及其特征听觉机能及其特征

45、听觉机能及其特征人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征图图图图3-9 3-9 3-9 3-9 （a a a a）人耳的基本结构人耳的基本结构人耳的基本结构人耳的基本结构 （b b b b）耳蜗耳蜗耳蜗耳蜗人耳的构造人耳的构造人耳的构造人耳的构造人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征3.3.3 3.3.3 3.3.3

46、 3.3.3 听觉的物理特性听觉的物理特性听觉的物理特性听觉的物理特性v（声音：音调、强度、音色）（声音：音调、强度、音色）1 .1 .1 .1 .频率响应（感受性）频率响应（感受性）频率响应（感受性）频率响应（感受性）v人耳能听闻的频率比为人耳能听闻的频率比为f fminmin/ /fmaxfmax=1=1：10001000；v频率感受的上限随着年龄的增长而逐年连续下降，频率感受的上限随着年龄的增长而逐年连续下降，见图见图3-103-10；v听觉的频率响应特性对听觉传示装置的设计是很听觉的频率响应特性对听觉传示装置的设计是很重要的。重要的。人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 Ergon

47、omicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征图图图图3-103-103-103-10听力损失曲线听力损失曲线听力损失曲线听力损失曲线返回返回人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征2. 2. 2. 2. 动态范围（声音的强度）动态范围（声音的强度）动态范围（声音的强度）动态范围（声音的强度）v 听觉声强的动态范围听觉声强的动态范围= =正好可忍受的声强正好可忍受的声强 /

48、/ 正好正好能听见的声强能听见的声强v（1 1）听阈）听阈：在最佳的听闻频率范围内，一个听力：在最佳的听闻频率范围内，一个听力正常的人刚刚能听到给定各种频率的正弦式纯音正常的人刚刚能听到给定各种频率的正弦式纯音的最低声强的最低声强I Iminmin。图图3-113-11 a a、在在800-1500800-1500HzHz频率范围内，听阈无明显变化；频率范围内，听阈无明显变化； b b、低于低于800800HzHz，可听声音的强度随着频率的降低可听声音的强度随着频率的降低而明显增大；而明显增大； c c、在在3000-40003000-4000HzHz之间，听觉灵敏度最高；之间，听觉灵敏度最高

49、； d d、超过超过60006000HzHz时，灵敏度再次下降。时，灵敏度再次下降。人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征v（2 2）痛阈痛阈：对于感受给定各种频率的正弦式纯音，：对于感受给定各种频率的正弦式纯音，开始产生疼痛感的极限声强开始产生疼痛感的极限声强I Imaxmax。 （1 1）与（与（2 2）都与频率有关系，是在某一频率下的）都与频率有关系，是在某一频率下的听阈值或痛阈值。听阈值或痛阈值。v（3 3）听觉范围）听觉范围：由听阈和痛阈两曲线

50、所包围的听觉：由听阈和痛阈两曲线所包围的听觉区区, ,见图见图3-113-11。人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征标准灵敏度：标准灵敏度：f=1000Hzf=1000Hz，I I0 0= =I Iminmin=10=10-12-12 W/m W/m2 2图图图图3-113-113-113-11听阈、痛阈与听觉区域听阈、痛阈与听觉区域听阈、痛阈与听觉区域听阈、痛阈与听觉区域返回返回人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgon

51、omics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征3.3.3.3.方向敏感度（双耳效应）方向敏感度（双耳效应）方向敏感度（双耳效应）方向敏感度（双耳效应） （1 1）时差时差：t=t=声音到两耳的时间差。人耳可声音到两耳的时间差。人耳可觉察到的声音信号入射的最小偏角为觉察到的声音信号入射的最小偏角为3 3， t t=30=30usus。（2 2）由于头部的掩蔽效应，造成声音频谱的改）由于头部的掩蔽效应，造成声音频谱的改变。变。（3 3）人耳对不同频率、来自不同方向的声音的）人耳对不同频率、来自不同方向的声音的感受能力不同。感受能力不同。

52、见图见图3-123-12。人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征4.4.4.4.掩蔽效应掩蔽效应掩蔽效应掩蔽效应v掩蔽掩蔽：一个声音被另一个声音所掩盖的现象。：一个声音被另一个声音所掩盖的现象。v掩蔽效应：一个声音的听阈因另一个声音的掩蔽掩蔽效应：一个声音的听阈因另一个声音的掩蔽作用而提高的效应。作用而提高的效应。人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特

53、征人体感知与运动特征人体感知与运动特征图图图图3-12 3-12 3-12 3-12 听觉的方向敏感度听觉的方向敏感度听觉的方向敏感度听觉的方向敏感度返回返回人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征自学内容自学内容 9.2人与热环境人与热环境(教材教材)人机工程学人机工程学人机工

54、程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征3.4 3.4 其他感觉机能及其特征其他感觉机能及其特征3.4.1 3.4.1 3.4.1 3.4.1 肤觉肤觉肤觉肤觉 肤觉是仅仅次于听觉的一种感觉，可感受多种外肤觉是仅仅次于听觉的一种感觉，可感受多种外界刺激，形成多种感觉。界刺激，形成多种感觉。 1. 1. 1. 1. 触觉触觉触觉触觉 触觉也称压觉或触压觉，是皮肤表面承受物体压力触觉也称压觉或触压觉，是皮肤表面承受物体压力或触及物体时，所产生的一种感觉。或触及物体时，所产生的一种感觉。

55、 (1)(1)触觉的敏感性：触觉的敏感性：图图3-133-13 (2)(2)触觉的定位能力：触觉的定位能力：图图3-143-14(3)(3)两点阈限两点阈限人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征 2. 2. 2. 2. 温度觉温度觉温度觉温度觉v 高温作业高温作业：高于：高于2525度度v GB4200-1997 GB4200-1997 高温作业分级高温作业分级v GB953-1989 GB953-1989 高温作业允许持续接触时间限高温作业允许持续接触

56、时间限制制v低温作业低温作业：低于：低于5 5度；冷水作业：水温低于度；冷水作业：水温低于1212度度vGB/T14439-93GB/T14439-93冷水作业分级冷水作业分级vGB/T14440-93GB/T14440-93低温作业分级低温作业分级3. 3. 3. 3. 痛觉痛觉痛觉痛觉人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征返回返回人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动

57、特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征返回返回人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征冷水作业分级冷水作业分级返回返回人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征返回返回人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知

58、与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征3.4.2 3.4.2 3.4.2 3.4.2 本体感觉本体感觉本体感觉本体感觉 本体感觉系统包括耳前庭系统和运动觉系统，可感受本体感觉系统包括耳前庭系统和运动觉系统，可感受身体和四肢所在位置的信息。身体和四肢所在位置的信息。vv1.1.1.1.平衡觉平衡觉平衡觉平衡觉：人对自己头部位置的各种变化及身体平衡状态的：人对自己头部位置的各种变化及身体平衡状态的感觉。感觉。 影响平衡觉的因素：酒、年龄、恐惧、突然的运动、热紧影响平衡觉的因素：酒、年龄、恐惧、突然的运动、热紧迫、不常有的姿势等。迫、不常有的姿势等。人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学

59、ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征vv2. 2. 运动觉运动觉运动觉运动觉：人对自己身体各部位的位置及其：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操作技能的形成更有赖于运动觉信息的反馈调节。节。人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感

60、知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征 图图图图3-13 3-13 3-13 3-13 男性身体各部分的触觉敏感性男性身体各部分的触觉敏感性男性身体各部分的触觉敏感性男性身体各部分的触觉敏感性返回返回人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征图图图图3-14 3-14 3-14 3-14 男性身体各部位刺激点定位的能力男性身体各部位刺激点定位的能力男性身体各部位刺激点定位的能力男性身体各部位刺激点定位的能力返回返回人机工程学人机工

61、程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征3.5.1 3.5.1 3.5.1 3.5.1 神经系统神经系统神经系统神经系统1 1、神经系统的组成及其功能、神经系统的组成及其功能 见见73732 2、研究神经系统的意义、研究神经系统的意义 见见74743.5 3.5 3.5 3.5 神经系统机能及其特征神经系统机能及其特征神经系统机能及其特征神经系统机能及其特征人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知

62、与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征神神经经系系统统中枢神经中枢神经周围神经周围神经脑：脑：延髓；脑髓；中脑；间脑；延髓；脑髓；中脑；间脑；小脑；大脑小脑；大脑脊髓脊髓按按解解剖剖分分脑神经；脊神经脑神经；脊神经按功能分按功能分感觉（传入）神经感觉（传入）神经运运动动神神经经（传传出出）躯体运动神经躯体运动神经（支配骨骼肌）（支配骨骼肌）植物性神经植物性神经（支配内脏器官）（支配内脏器官）神经系统的组成神经系统的组成神经系统的组成神经系统的组成返回返回人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知

63、与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征a a、神经系统是机体的主导系统：神经系统是机体的主导系统：全身各器官、系统均全身各器官、系统均在神经系统的统一控制和调节下，互相影响、互相在神经系统的统一控制和调节下，互相影响、互相协调，保证机体的整体统一及其与外界环境的相对协调，保证机体的整体统一及其与外界环境的相对平衡。在此过程中，首先是借助于感受器官接受体平衡。在此过程中，首先是借助于感受器官接受体内外环境的各种信息，通过脑和脊髓各级中枢神经内外环境的各种信息，通过脑和脊髓各级中枢神经的整合，最后经周围神经控制和调节各个系统的活的整合，最后经周围神经控制和调节各个系统的活

64、动，从而使机体得以反应多变的外环境，同时也调动，从而使机体得以反应多变的外环境，同时也调节着机体内环境的平衡。节着机体内环境的平衡。神经系统的功能神经系统的功能神经系统的功能神经系统的功能b b、神经系统是心理现象的物质基础：神经系统是心理现象的物质基础：从心理学角度看，从心理学角度看，人的一切心理和意识活动也是通过神经系统的活动人的一切心理和意识活动也是通过神经系统的活动来实现的。来实现的。人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征3.5.2 3.5.2

65、3.5.2 3.5.2 大脑皮质功能定位大脑皮质功能定位大脑皮质功能定位大脑皮质功能定位1. 1. 躯体感觉区躯体感觉区 见图见图3-163-16（a a）2. 2. 躯体运动区躯体运动区 见图见图3-163-16（b b）3. 3. 其他功能区其他功能区人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征躯体感觉区躯体感觉区躯体运动区躯体运动区图图图图3-16 3-16 3-16 3-16 躯体感觉区和运动区躯体感觉区和运动区躯体感觉区和运动区躯体感觉区和运动区人机

66、工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征 人在人机系统中特定操作活动中的作用，可类比人在人机系统中特定操作活动中的作用，可类比为一种信息传和处理过程，可以把人视为一个单通为一种信息传和处理过程，可以把人视为一个单通道的有限容量的信息处理系统。道的有限容量的信息处理系统。见图见图3-173-17。 感觉感觉 信号处理信号处理 反应反应 输入输入 系统系统 输出输出 3.6 3.6 3.6 3.6 人的信息处理系统人的信息处理系统人的信息处理系统人的信息处理系统3

67、.6.1 3.6.1 3.6.1 3.6.1 人的信号处理系统模型人的信号处理系统模型人的信号处理系统模型人的信号处理系统模型人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征 图图图图3-17 3-17 3-17 3-17 人的信息处理系统人的信息处理系统人的信息处理系统人的信息处理系统返回返回人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与

68、运动特征 信息信息：客观世界的所有事物通过物质载体所发出的一：客观世界的所有事物通过物质载体所发出的一切传递与交换的知识内容。切传递与交换的知识内容。v 信息信息 知识内容知识内容v 信息可以严格定量，信息可以严格定量，bitbit（位）为最小单位，位）为最小单位，bytebyte（字节）为基本单位。字节）为基本单位。3.6.2 3.6.2 3.6.2 3.6.2 信息计量信息计量信息计量信息计量人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征 信息量的计算：信息

69、量的计算： v 若某信号源含有若某信号源含有n n种状态（种状态（n n种信息），每种信息种信息），每种信息（状态）出现的概率为（状态）出现的概率为P Pi i，则其中一种信息的信息量：则其中一种信息的信息量：v 该信号源的平均信息量为每种信息的信息量的数学该信号源的平均信息量为每种信息的信息量的数学期望（加权平均值）：期望（加权平均值）：人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征v 若若n=2n=2，两种信息用二进制编码两种信息用二进制编码“0 0”、“1

70、 1”表示，若出现表示，若出现“0 0”的概率是的概率是P P，出现出现“1 1”的的概率是概率是1-1-P P，则该信息量可由下式计算：则该信息量可由下式计算：v H=-PlogH=-Plog2 2P -(1-P)logP -(1-P)log2 2(1-P)(1-P)； 注：当注：当P=1/2P=1/2时，则时，则 H=-log H=-log2 2(1/2)=log(1/2)=log2 22=1bit2=1bit 人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征

71、v 若信号源若信号源S S中有中有n n个相互独立的不同信号，某个个相互独立的不同信号，某个信号信号i i出现的概率为出现的概率为P Pi i, ,且且P Pi i之和为之和为1 1，i i信号应出信号应出现现nPnPi i次，则所有信号的平均信息量为：次，则所有信号的平均信息量为：vH=H=（-nP-nP1 1loglog2 2P P1 1-nP-nP2 2loglog2 2P P2 2- -nP-nPn nloglog2 2P Pn n）/n/n =-P =-Pi iloglog2 2P Pi i (i=1 (i=1n)n)v 显然，当显然，当P Pi i=1/n=1/n时时, ,H H达

72、到最大达到最大 H Hmaxmax=(1/n)=(1/n)loglog2 2n=logn=log2 2n n 人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征 人的反应时间与感觉刺激物的刺激量有关。人的反应时间与感觉刺激物的刺激量有关。 RT=RT=a+bHa+bHT T （H HT T为信息量）为信息量）1.1.1.1.信息传输速率信息传输速率信息传输速率信息传输速率 C=H/T C=H/T 其中：其中：C C信息传输速率；信息传输速率； H H传输的信息量；传

73、输的信息量； T T传输的时间传输的时间 人的感觉通道的信息传输速率。见人的感觉通道的信息传输速率。见图图3-183-18v 刺激信号的维数增多，刺激信号的维数增多，C C 。v C- C-反映人的感觉通道传输信息的客观能力反映人的感觉通道传输信息的客观能力。3.6.3 3.6.3 3.6.3 3.6.3 感觉的信息处理感觉的信息处理感觉的信息处理感觉的信息处理人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征 A A、刺激的维数刺激的维数 B B、刺激的速率与负荷

74、刺激的速率与负荷 C C、背景噪音背景噪音 D D、分时输入与处理分时输入与处理 E E、剩余感觉通道的利用剩余感觉通道的利用 F F、刺激与响应之间的协调性刺激与响应之间的协调性 G G、感觉通道的选择感觉通道的选择 H H、人的生理和心理状态人的生理和心理状态 I I、人的技术熟练程度人的技术熟练程度 影响信息传输速率的主要因素影响信息传输速率的主要因素影响信息传输速率的主要因素影响信息传输速率的主要因素人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征图图图图

75、3-18 3-18 3-18 3-18 人的感觉通道信息传输速率人的感觉通道信息传输速率人的感觉通道信息传输速率人的感觉通道信息传输速率人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征 采样间隔取决于刺激的频率。采样间隔取决于刺激的频率。 若刺激的变化频率为若刺激的变化频率为F F，则则T=1/2FT=1/2F，由此可见，采样由此可见，采样频率降低，则采样周期延长。频率降低，则采样周期延长。 辨认工作辨认工作数码、字母、斜线数码、字母、斜线 搜索定位搜索定位颜色、

76、数码、形状颜色、数码、形状 计数工作计数工作数码、颜色、形状数码、颜色、形状 比较或验证比较或验证各方法几乎没有区别各方法几乎没有区别 编码方式的优劣参阅表编码方式的优劣参阅表3-43-4。2.2.2.2.采样采样采样采样3.3.3.3.编码编码编码编码人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征表表表表3-4 3-4 3-4 3-4 编码方式的优劣编码方式的优劣编码方式的优劣编码方式的优劣人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgo

77、nomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征3.6.4 3.6.4 3.6.4 3.6.4 中枢信息处理中枢信息处理中枢信息处理中枢信息处理 人的大脑皮层所能处理的信息只是感觉器官接受的人的大脑皮层所能处理的信息只是感觉器官接受的信息量的很小一部分信息量的很小一部分, ,如表如表B4B4. .大脑中枢信息处理过程中大脑中枢信息处理过程中记忆机制具有特殊的意义。记忆机制具有特殊的意义。 记忆是各种信息处理活动的基础，一般分为三种形式：记忆是各种信息处理活动的基础，一般分为三种形式：v1. 1. 感觉信息储存（瞬时记忆、感觉记忆、感

78、觉登记）感觉信息储存（瞬时记忆、感觉记忆、感觉登记）v2. 2. 短时记忆（操作记忆）：保持时间在短时记忆（操作记忆）：保持时间在1 1minmin以内的记以内的记忆。忆。v3. 3. 长时记忆：记忆曲线。见长时记忆：记忆曲线。见图图3-193-19人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征 表表表表B4 B4 B4 B4 信息流在传递过程各阶段的最大信息流量信息流在传递过程各阶段的最大信息流量返回返回人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 Ergonom

79、icsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征 图图图图3-19 3-19 3-19 3-19 人的记忆试验曲线人的记忆试验曲线人的记忆试验曲线人的记忆试验曲线返回返回人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征3.7 3.7 3.7 3.7 运动系统的机能及其特征运动系统的机能及其特征运动系统的机能及其特征运动系统的机能及其特征v 骨骨运动的杠杆运动的杠杆v 关节关节运动的枢纽运动

80、的枢纽v 肌肉肌肉运动的动力运动的动力人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征3.7.1 3.7.1 3.7.1 3.7.1 骨的功能和骨杠杆骨的功能和骨杠杆骨的功能和骨杠杆骨的功能和骨杠杆 （1 1）支撑人体）支撑人体 （2 2）保护内脏）保护内脏 （3 3）运动的杠杆）运动的杠杆 （4 4）造血）造血 （5 5）储备矿物盐：主要是磷）储备矿物盐：主要是磷 和钙等。和钙等。1.1.1.1.骨的功能骨的功能骨的功能骨的功能人机工程学人机工程学人机工程学人机

81、工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征 根据支点，力点（动力点）、重点（阻力点）根据支点，力点（动力点）、重点（阻力点）三者不同的位置分布，分为：见三者不同的位置分布，分为：见图图3-203-20（1 1）平衡杠杆）平衡杠杆 （2 2）省力杠杆）省力杠杆（3 3）速度杠杆：用力大，但运动速度快）速度杠杆：用力大，但运动速度快v 由等功原理，得之于力则失之于幅度由等功原理，得之于力则失之于幅度，反之亦反之亦然。因此，最大的力量与最大的运动范围两者是相然。因此，最大的力量与最大的运动范围两者

82、是相矛盾的。矛盾的。2. 2. 2. 2. 骨杠杆骨杠杆骨杠杆骨杠杆人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征图图图图3-20 3-20 3-20 3-20 人体骨杠杆人体骨杠杆人体骨杠杆人体骨杠杆人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征 关节的活动范围有一定的限度，人体处于舒适时，关关节的活动范围有一定的限度，人体处于

83、舒适时，关节必然处在一定的舒适调节范围内，参阅表节必然处在一定的舒适调节范围内，参阅表3-53-5。3.7.2 3.7.2 3.7.2 3.7.2 主要关节的活动范围主要关节的活动范围主要关节的活动范围主要关节的活动范围人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征 表表表表3-5 3-5 3-5 3-5 重要活动范围和身体各部舒适姿势的调节范围重要活动范围和身体各部舒适姿势的调节范围重要活动范围和身体各部舒适姿势的调节范围重要活动范围和身体各部舒适姿势的调节范

84、围10.下摆、上摆下摆、上摆人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征 表表表表3-53-53-53-5（续）（续）（续）（续） 重要活动范围和身体各部舒适姿势的调节范围重要活动范围和身体各部舒适姿势的调节范围人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征 人体各部分的活动范围人体各部分的活动范围人体各部分的活动范围人体各部分

85、的活动范围人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人人人人体体体体上上上上部部部部及及及及上上上上肢肢肢肢固固固固定定定定姿姿姿姿势势势势活活活活动动动动角角角角度度度度范范范范围围围围人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章

86、第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征3.7.3 3.7.3 3.7.3 3.7.3 肢体的出力范围肢体的出力范围肢体的出力范围肢体的出力范围vv1 1 1 1、肌力、肌力、肌力、肌力：肌肉的

87、力量来自肌肉收缩，肌肉的力量来自肌肉收缩，肌肌肉收缩时产生的力称为肌肉力。肉收缩时产生的力称为肌肉力。人的一人的一条肌纤维所发挥的力量约为条肌纤维所发挥的力量约为0.010.010.020.02N N，肌力是多条肌纤维的收缩力总肌力是多条肌纤维的收缩力总和。和。人体肌肉的生理特征。人体肌肉的生理特征。见见表表3-63-6vv2 2 2 2、操作力、操作力、操作力、操作力：在作业中，为了达到操作效在作业中，为了达到操作效果，操作者有关部位（手、脚、躯干等）果，操作者有关部位（手、脚、躯干等）所施出的一定大小的力。所施出的一定大小的力。v决定因素：肌力、施力的姿势、部位、决定因素：肌力、施力的姿势

88、、部位、方式和方向。方式和方向。人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征表表3 36 6 身体主要部位肌肉所产生的力（单位：身体主要部位肌肉所产生的力（单位：N N，20203030岁）岁）返回返回结论：女性的肌力比男性底结论：女性的肌力比男性底20%30%，右手比左手强，右手比左手强 10%，而习惯有左手的人，其左手的肌力比右手强，而习惯有左手的人，其左手的肌力比右手强 6%7%。人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgono

89、mics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征v（）（）在直立姿势下弯臂时，不同角度时的力量分在直立姿势下弯臂时，不同角度时的力量分布；如布；如图图3-213-21和图和图T2T2v（）（）在直立姿势下臂伸直时，不同角度位置上拉在直立姿势下臂伸直时，不同角度位置上拉力和推力的分布；如图力和推力的分布；如图3-223-22v（）（）在坐姿下手臂在不同角度和方向上的推力和在坐姿下手臂在不同角度和方向上的推力和拉力；如图拉力；如图T1T1，如，如表表3-73-7v（）（）坐姿时，下肢不同位置上的蹬力大小。坐姿时，下肢不同位置上的蹬力大小。

90、如图如图3 323(23(a)a)和和3-23(3-23(b)b)v注注: :肢体所施力量的大小，与持续时间有关肢体所施力量的大小，与持续时间有关. . 如如图图T3T3和图和图T4T4人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征图3-21 立姿弯臂时的力量分布立姿弯臂时的力量分布180图图T2T2返回返回人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运

91、动特征人体感知与运动特征 图图图图3-22 3-22 3-22 3-22 立姿直臂时拉力和推力分布立姿直臂时拉力和推力分布立姿直臂时拉力和推力分布立姿直臂时拉力和推力分布拉力拉力推力推力返回返回人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征图图图图T1 T1 坐姿时手臂的操纵力的测试方位坐姿时手臂的操纵力的测试方位坐姿时手臂的操纵力的测试方位坐姿时手臂的操纵力的测试方位返回返回人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三

92、章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征 表表表表3 3 3 37 7 7 7 手臂在坐姿下对不同角度和方向的操纵力（单位：手臂在坐姿下对不同角度和方向的操纵力（单位：N N）返回返回人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征图图图图3-23 3-23 3-23 3-23 不同体位下的蹬力不同体位下的蹬力不同体位下的蹬力不同体位下的蹬力返回返回人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 Ergonomics

93、Ergonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动

94、特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征图图T3T3图图T4T4结论：由最大值衰减到结论：由最大值衰减到1/4，只需要，只需要min，操作力最大肌力的操作力最大肌力的20，不容易疲劳不容易疲劳,操作力最大肌力的操作力最大肌力的15,操作可无限持续。操作可无限持续。返回返回人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征 图图T5 T5 影响人体能的因素影响人体能的因素影响人体能的因素影响人体能的因素人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 Erg

95、onomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征3.7.4 3.7.4 3.7.4 3.7.4 肢体的动作速度与频率肢体的动作速度与频率肢体的动作速度与频率肢体的动作速度与频率、动作速度、动作速度 (1) (1)肢体肌肉收缩的速度：不同的肌肉，肌力、肢体肌肉收缩的速度：不同的肌肉，肌力、阻力；阻力； (2) (2)动作方向和动作轨迹等特征动作方向和动作轨迹等特征( (动作特征）动作特征）、动作频率、动作频率 取决于动作部位和动作方式。取决于动作部位和动作方式。参阅表参阅表3-83-8。3 3、人体动作的灵活性、

96、人体动作的灵活性：是指操作时动作速度和频率，由人体的生是指操作时动作速度和频率，由人体的生物力学特性所决定。人体重量轻的部位比重的部位、短的部位比长的部位、物力学特性所决定。人体重量轻的部位比重的部位、短的部位比长的部位、肢体末端比主干部位的动作更灵活。因此，设计机器及其操纵装置时，应肢体末端比主干部位的动作更灵活。因此，设计机器及其操纵装置时，应当充分考虑人体动作灵活性的特点。当充分考虑人体动作灵活性的特点。参阅表参阅表B5人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知

97、与运动特征 表表3 38 8 人体各部位动作速度与频率限度人体各部位动作速度与频率限度返回返回人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征表表表表B5 B5 B5 B5 人体各部分的最大运动频率人体各部分的最大运动频率人体各部分的最大运动频率人体各部分的最大运动频率返回返回人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征3.8 3

98、.8 人的运动输出人的运动输出人的信息输出方式人的信息输出方式：语言输出、运动输出。语言输出、运动输出。运动输出的质量指标运动输出的质量指标：反应时间、运动速度和准确性反应时间、运动速度和准确性。人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征3.8.1 3.8.1 3.8.1 3.8.1 反应时间反应时间反应时间反应时间v反应时间（反应时间（ RTRT）: :又称为反应潜伏期，它是指刺激和反应的又称为反应潜伏期，它是指刺激和反应的时间时间间隔间隔。它由反应知觉时

99、间（。它由反应知觉时间（t tz z）和动作时间（和动作时间（t td d）组成。组成。 即即 RT=RT=t tz z+t+td d简单反应时间、选择反应时间、析取反应时间简单反应时间、选择反应时间、析取反应时间人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征1.1.1.1.不同的感觉器官（不同性质的刺激）不同的感觉器官（不同性质的刺激）不同的感觉器官（不同性质的刺激）不同的感觉器官（不同性质的刺激）（1 1）不同的感觉器官简单反应的时间不同；）不同的感觉器官简

100、单反应的时间不同； 以触觉与听觉最优，视觉次之。以触觉与听觉最优，视觉次之。参阅表参阅表3-93-9。（2 2）同一感觉器官接受的刺激不同，反应时间不同；）同一感觉器官接受的刺激不同，反应时间不同；（3 3）相同感觉器官接受相同的刺激，不同部位反应时）相同感觉器官接受相同的刺激，不同部位反应时间不同。间不同。 影响反应时间的主要因素影响反应时间的主要因素影响反应时间的主要因素影响反应时间的主要因素人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征 人对各种不同性质刺

101、激的反应时间是不同的，人对各种不同性质刺激的反应时间是不同的，见表见表125125。 2.2.2.2.刺激信号的性质和强度刺激信号的性质和强度刺激信号的性质和强度刺激信号的性质和强度 对于同一种性质的刺激来说，一般情况是对弱对于同一种性质的刺激来说，一般情况是对弱刺激的反应时间较长，刺激增加到中等强度与极强刺激的反应时间较长，刺激增加到中等强度与极强时，反应时间短。时，反应时间短。刺激方式影响反应时间。刺激方式影响反应时间。参阅表参阅表3-103-10。 “不可减的最少限不可减的最少限”：反应时间不再减少的刺激强：反应时间不再减少的刺激强度增量的上限值。度增量的上限值。人机工程学人机工程学人机

102、工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征3.3.3.3.刺激的清晰度和可辩性（环境影响）刺激的清晰度和可辩性（环境影响）刺激的清晰度和可辩性（环境影响）刺激的清晰度和可辩性（环境影响）（1 1）信号与背景的亮度、颜色、信噪比及频率）信号与背景的亮度、颜色、信噪比及频率的对比程度越强，反应时间越短；的对比程度越强，反应时间越短；（2 2）刺激信号的刺激时间；）刺激信号的刺激时间；参阅表参阅表3-113-11 （3 3）刺激的数目、颜色；）刺激的数目、颜色；表表3-123-12 B

103、B （4 4）显示器及操纵器的设计。）显示器及操纵器的设计。人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征 习俗、个体差异（性别、年龄）、疲劳等个人生习俗、个体差异（性别、年龄）、疲劳等个人生理、心理状况。理、心理状况。 年年 龄龄202030304040505060反应时间相对值反应时间相对值100100104104112112116116161161年龄与反应时间的关系年龄与反应时间的关系年龄与反应时间的关系年龄与反应时间的关系 4.4.4.4.人的主体因素

104、人的主体因素人的主体因素人的主体因素人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征 表表表表3-9 3-9 3-9 3-9 不同感觉器官的反应时间不同感觉器官的反应时间不同感觉器官的反应时间不同感觉器官的反应时间感觉器官感觉器官反应时间（反应时间（ms）触觉触觉110-160听觉听觉120-160视觉视觉150-200冷觉冷觉150-230温觉温觉180-240嗅觉嗅觉210-390痛觉痛觉400-1000味觉味觉330-1100返回返回人机工程学人机工程学人机

105、工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征刺 激反应时间（ms）光电 击声 音光 和 电击光 和 声音声音和电击光、声和电击176143142142142131127对各种刺激的反应时间对各种刺激的反应时间返回返回人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征表表3-10 3-10 不同强度刺激的反应时间不同强度刺激的反应时间返回返回人机工程学人机工

106、程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征表表表表3-11 3-11 3-11 3-11 光刺激时间对反应时间的影响光刺激时间对反应时间的影响光刺激时间对反应时间的影响光刺激时间对反应时间的影响表表表表3-12 3-12 3-12 3-12 可选择的刺激数目对反应时间的影响可选择的刺激数目对反应时间的影响可选择的刺激数目对反应时间的影响可选择的刺激数目对反应时间的影响光刺激持续时间36122448反 应 时 间191189187184184刺激选择数目反应时间（ms）118

107、72316336444345485653275708603961910622返回返回人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征要要辨辨别别的刺激的刺激白和黑白和黑红和绿红和绿红和黄红和黄红和橙红和橙红红和和橙橙（ 加加25%25%红）红）红红和和橙橙（ 加加50%红）红）红红和和橙橙（ 加加75%红）红）10和和13mm线段线段10和和12.5mm线段线段平平均均反反应应时时间间（ms）197208217246252260271296298要要辨辨别别的刺激

108、的刺激10和和12mm线段线段10和和11.5mm线段线段10和和11mm线段线段10和和10.5mm线段线段相相 差差16Hz纯纯音音相相 差差12Hz纯纯音音相相 差差8Hz纯纯音音相相 差差4Hz纯纯音音平平均均反反应应时时间间（ms）305313324345290299311334 B B 刺激的辨别难度对反应时间的影响刺激的辨别难度对反应时间的影响返回返回人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征 1. 1. 动作特点动作特点 表表3-133-13

109、 2. 2. 目标距离目标距离：距离增加距离增加，T Td d增长，宽度增加，增长，宽度增加， T Td d缩短。缩短。 3. 3. 运动方向运动方向 图图3-243-24 图图3-253-25 4. 4. 动作轨迹特征动作轨迹特征 5. 5. 负荷重量负荷重量：最大运动速度与负荷重量成反比。：最大运动速度与负荷重量成反比。 3.8.2 3.8.2 3.8.2 3.8.2 运动速度运动速度运动速度运动速度用完成动作的时间来评定（用完成动作的时间来评定（T Td d）人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体

110、感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征1其其他他功功能能23456 人体躯人体躯干和肢干和肢体在水体在水平面的平面的运动比运动比在垂直在垂直面的运面的运动速度动速度快快。 垂直方垂直方向的操向的操纵动作，纵动作，从上往从上往下的运下的运动速度动速度比从下比从下往上的往上的运动速运动速度快。度快。 水平方水平方向的操向的操纵动作，纵动作，前后运前后运动速度动速度比左右比左右运动速运动速度快，度快，旋转运旋转运动比直动比直线运动线运动更灵活。更灵活。顺顺时时针针方方向向的的操操作作动动作作比比逆逆时时针针方方向向的的操操作作 动动 作作 ，速速度度更更快快，更更加加 习习 惯惯 。一般

111、人一般人的手操的手操纵动作，纵动作，右手比右手比左手快，左手快，而右手而右手的动作，的动作，向右运向右运动比向动比向左运动左运动快。快。向身体向身体方向的方向的运动比运动比离开身离开身体方向体方向的运动，的运动，速度更速度更快，但快，但后者的后者的准确性准确性高。高。返回返回人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征表表表表3-13 3-13 3-13 3-13 人体各部位动作一次的最少平均时间人体各部位动作一次的最少平均时间人体各部位动作一次的最少平均时间

112、人体各部位动作一次的最少平均时间动作部位动作特点最少平均时间/s手抓取直线的曲线的0.070.070.220.22旋转克服阻力不克服阻力0.720.720.220.22脚直 线 的克服阻力的0.360.360.720.72腿直 线 的脚 向侧 面0.360.360.720.721.461.46躯干弯 曲倾 斜0.720.721.621.621.261.26返回返回人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征出手距离（cm）204060平 均 反 应 时 间（m

113、s）525596670标准差（ms）507174反应动作距离与动作时间反应动作距离与动作时间返回返回人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征图图3-24 3-24 手向各方向运动时间差异手向各方向运动时间差异手向各方向运动时间差异手向各方向运动时间差异返回返回人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征图图3-25 3-2

114、5 不同区域内手指敲击运动速度差异不同区域内手指敲击运动速度差异不同区域内手指敲击运动速度差异不同区域内手指敲击运动速度差异返回返回人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征3.8.3 3.8.3 3.8.3 3.8.3 运动准确性运动准确性运动准确性运动准确性1234运动时间、运动类型、运动方向、操作方式运动时间、运动类型、运动方向、操作方式速度越慢，速度越慢，准确性越高准确性越高 见见图图3-26正前方盲目定位正前方盲目定位准确性最高；右准确性最高；右方

115、优于左方；同方优于左方；同一方位，下中方一方位，下中方优于上方。优于上方。水平方向，左水平方向，左右运动；右运动；垂直方向，上垂直方向，上下运动；下运动；见图见图3-29运动速运动速运动速运动速度与准度与准度与准度与准确性确性确性确性见图见图3-27盲目定位盲目定位盲目定位盲目定位的准确性的准确性的准确性的准确性见图见图3-28运动方向运动方向运动方向运动方向与准确性与准确性与准确性与准确性操作方式操作方式操作方式操作方式与准确性与准确性与准确性与准确性人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特

116、征人体感知与运动特征人体感知与运动特征图图3-26 3-26 速度速度速度速度准确性特性曲线准确性特性曲线准确性特性曲线准确性特性曲线返回返回人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征图图3-27 3-27 不同方位盲目定位运动准确性不同方位盲目定位运动准确性不同方位盲目定位运动准确性不同方位盲目定位运动准确性返回返回人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特

117、征人体感知与运动特征人体感知与运动特征图图图图3-28 3-28 3-28 3-28 手臂运动方向对连续控制运动准确性影响手臂运动方向对连续控制运动准确性影响手臂运动方向对连续控制运动准确性影响手臂运动方向对连续控制运动准确性影响返回返回人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征图图3-29 3-29 不同控制操作方式对准确性影响不同控制操作方式对准确性影响不同控制操作方式对准确性影响不同控制操作方式对准确性影响返回返回人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 ErgonomicsErgonomics第三章第三章第三章第三章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征人体感知与运动特征