第十章 人生理和心理及人体生物力学特性.ppt

第十章 人的生理和心理及人体生物力学特性 课程主要内容：第一节 人体感知与运动特征第二节 心理与行为特征第三节 人与环境的设计第四节 案例分析 第一节 人体感知与运动特征 人与机的沟通主要通过感觉系统、神经系统和运动系统相互协调完成。 为了建立人与机器、环境之间相适应的关系，组成一个高效的人－机－环境，本节将从人机工程学的观点来讨论人的感觉系统、神经系统和运动系统的机能特点以及其功能限度，为人机工程设计提供有关人体生理学和心理学基础。 2、 感觉系统的机能及其特征 感觉系统：视觉、听觉、感觉、嗅觉、味觉等等。 特点： 1）人的各种感受器都有一定的感受性和 感觉阈限 （表3-1、表3-2 ） 2）一种感受器官只能接受一种刺激和识别某一种特征，眼睛只接受光刺激，耳朵只接受声刺激。人的感觉印象80%来自眼睛，14%来自耳朵，6%来自其他器官。 3）感觉器官经过连续刺激一段时间后，敏感性会降低，产生适应现象。 2.1 人的视觉及其特性 （1）人眼的构造 视觉是由眼、视神经和视觉中枢共同完成，眼是视觉的感受器官。 （2）视觉的基本参数 视角（见图1） 视角是确定被观测物尺寸范围的两端光线射入眼球的相交角度，视角的大小与观察距离及被观测物体上两端点直线距离有关。 视力 视敏度是能够辨出视野中空间距离非常小的两个物体的能力，医学上视敏度即为视力。 视野 是指当头部和眼球固定不动时所能看到的正前方空间范围（静视野）,眼球自由转动（动视野）（见图2 ） 视距（见表3-3） 视距是指人在操作系统中正常的观察距离。 色觉（见图3 ） (3) 视觉运动规律 1.疲劳程度：水平优于垂直。 2.视线变化习惯：左—右，上—下，顺时针。 3.准确性：水平尺寸和比例的估计更准确。 4.观察情况的优先性：左上—右上—左下—右下。视区内的仪表布置必须考虑这一点。 5.设计依据：以双眼视野为设计依据。 6.接受程度：直线轮廓优于曲线轮廓。 7.颜色的易辨认顺序：红、绿、黄、白； 颜色相配时的易辨认顺序：黄底黑字、黑底白字、白底黑字等。 4、信号灯形状、标记设计 不同信号灯应当选用不同的颜色，当信号灯很多时，不仅在颜色上、形状上、标记上加以区别，而形状、标记与其表示的意义有逻辑联系。 3、 运动系统的机能及其特征 运动系统是人体完成各自动作和从事生产劳动的器官系统。我们将从人机工程学的观点出发，研究运动器官的活动、出力范围以及运动特点，为以后设计与运动相关的产品打下基础。 3.1 主要关节的活动范围 人体各关节的活动有一定限度，超过限度，将会造成损失。另外，人体处于各种舒适姿势时，关节必然处在一定的舒适范围内。 3.2 肢体出力范围 在操作活动中，肢体所能发挥的力量大小除了取决于人体肌肉的生理特征外，还与施力姿势、施力部位、施力方式和方向有密切关系。只有在这些综合条件下肌肉出力和能力和限度才是操纵力设计的依据。 3.3 设计原则 进行安全人机系统设计时，为使动作速度、频率和准确性、灵活性很好地结合，须遵循的规律： ⑴ 劳动时，不论连续动作时间长短，都应在最有利的位置开始和结束。 ⑵ 沿曲线的、直线的或不规则轨迹的动作，都应该让操作者的动作从容不迫。 ⑶ 具有急剧改变方向的动作，应尽量采用流畅而连续的动作。 ⑷ 手在水平内动作比在垂直面内的动作要准确。 ⑸ 工作时的动作次数应尽量减少，频率应降低。 ⑹ 重要作业尽可能由一个人的动作完成。 ⑺ 最重要和常用的装置或工具应当放在最有利范围之内。 ⑻ 操纵者的操纵动作，按适宜的半径作圆周运动比沿直线运动好。 ⑼ 从一个操纵位置到另一个操纵位置的动作应当平稳，不允许有跳跃式动作。 ⑽ 如果操作者不可避免地按不正确的轨迹动作时，应当考虑改变手的动作，这时采用直线形式的轨迹要灵活些。 第二节 心理与行为特征 心理学是研究人的心理活动规律和心理机制的科学。心理规律是指认识、情感、意志、气质、情绪等心理过程和能力、性格、需要、动机等心理特征等规律。 人机工程学观点：研究人的心理和行为特征有利于人类更加全面的了解自身特点，从而更加高效、准确、安全的完成各项工作任务。 2、心理特性与安全 2.1、注意 当心理活动指向或集中于某一事物时，就是注意。 从生理上，心理上不可能始终集中注意力于一点。 不注意的发生是必然的生理和心理现象，不可避免。 在生产过程中发生的事故中，由人的失误引起的事故占较大比例，而不注意又是其中的重要原因。据研究引起不注意的原因有以下方面。