第7章 人机系统.ppt

人机系统的功能：信息接受、储存信息、处理信息、执行功能。人机系统与周围环境的相互作用，表现为人机系统的输入和输出。 机器优于人的特点:操作速度快, 能量大,精确度高, 能同时完成多项操作, 能实现高阶运算和高倍放大, 不会因单调重复和疲劳而降低工作效率, 对不利环境条件的抵抗能力强, 信息传递能力高, 记忆速度和保持能力高, 能长期储存和一次废除信息, 感受和反应能力强, 可靠性好, 耐久性高。 人优于机器的特点:具有创造性和能动性,能灵活处理意外的紧急事态，人脑的神经联系复杂、元件数量多、体积小、能量消耗少、记忆容量大、可靠度高、自维修功能强, 某些感觉器官的感受性为目前的机器传感装置所不及。 据研究资料介绍，一种无人驾驶飞机的最初800次飞行，失事次数多达155次; 而同类型的有人驾驶的飞机，最初800次飞行中，失事次数只有3次，前者是后者失事次数的52倍。即使不用人直接驾驶，而仅仅用人作监管和后备的飞机，也比完全自动化的无人驾驶飞机的可靠度高 1 倍以上。 因此，可以认为,有人参与的系统会比全自动系统更经济而可靠。 一个机械系统的人机界面是由许多不同类型、不同结构型式的元件构成的, 通常将每一个不同的元件称为一个因素，人机界面总体是由许多因素通过某种方式组合而成的。 单因素评价是对系统总体评价的基础。在这方面的研究开展得很多，也很深入。这些单因素研究有手控操纵器、脚控操纵器、座椅、工作台、视觉类元件、面板类元件、人体舒适姿势、人体测量、人体动作分析、人的失误等方面。 当前处理机械系统人机界面的几何位置关系, 主要依靠设计人员的经验, 或者参考类似机械系统的人机界面参数, 采用静态匹配的方法, 设计的目的以满足系统功能为主, 对机器的宜人性考虑较少。 造成机械系统人机界面只能采用经验设计的基本原因在于对人机界面还没有合适的、可操作的、定量的评价指标和评价方法。由于机械系统人机界面牵涉的范围很大，需要考虑的因素很多，有些因素对评价结果的影响可能是相反的，致使设计人员难以权衡，同时，在设计和评价过程中，需要查询大量的标准数据，繁琐复杂，造成现有的一些理论工具很难在实践中得到应用。随着计算机技术的发展，静态匹配的设计方法在某些设计领域已经被打破，但是这些方法多局限于某一特殊的领域，评价手段和过程不具有通用性。 (3) 改善操作人员的舒适性 主要是指组成人机界面的各元件的布置位置, 总体布局非常合理, 层次非常清楚, 各元件相对于操作人员的位置, 很好地符合人机工程设计原理和原则，使操作人员能够舒适而高效率地认知、识别及响应、操作。 (4) 保证操作人员的健康，最大程度地防止职业病的发生 主要是指组成人机界面的各元件的布置位置, 确保不存在可能引发操作人员产生职业病的潜在危险源。 (2)有关机械系统人机界面匹配评价的基本术语 a.工况 指在机械系统人机界面匹配评价仿真实验中组成人机界面的元件的某一种布置方式。 b.重要性 表示待评价的元件的作用在人机系统中的地位，包括该元件所显示的信息或被操作而产生的功能上的后果，以及该元件对其它元件的影响。 c.使用频率 指的是待评价的元件在工作过程中显示信息或被操作的频繁程度。 b. 模糊综合评判 对机械系统人机界面的匹配优度进行评价时，所考虑的因素涉及人体、座椅、工作台、显示器、开关、脚踏板、操纵杆、指示灯等，每个因素对系统的影响都是复杂的，对其中任一因素都不能简单地以好或坏进行评价，如何用集合来体现人的评价结果？这实际上是模糊综合评判的问题。 c. 模糊矩阵复合运算方法的选取 在实际评价中，模糊矩阵复合运算方法的选取是很重要的，不同的运算方法将得到不同的结果，对应不同的问题应该选择不同的运算方法。 d. 模糊综合评判的逆问题 模糊综合评判实际上是已知原像（权重分配行矩阵）和映射（单因素评判矩阵）求像（模糊综合评判的结果）的问题。实际工作中常遇到的问题是求原像，即确定权重分配，这是模糊综合评判的逆问题，是进行仿真实验的主要目的。 解这种问题要依靠求解模糊关系方程。在机械系统人机界面匹配的仿真实验研究中，就是已知被试人员的评判结果和模糊关系，求被试人员头脑中对各因素的权重分配。这些权重的分配在人们评价系统总体特性时起重要的作用，但是，人们却很难明确地将它们表达出来。 e. 贴近度 贴近度的计算是试探法求解模糊关系方程的基础，贴近度是模糊向量作内积和外积运算的结果。不少文献提出了各种不同的贴近度定义及算法，对于贴近度的各种不同定义，不能笼统地比较优劣，应根据具体