人机工程人体感知及运动系统
人机工程学
4、知觉的选择性
作用于感官的事物是很多的， 作用于感官的事物是很多的，人们总是按照某种需 要或目的主动地有意识地选择其中少数事物作为知 觉对象，对它产生突出清晰的知觉映象，而对同时 觉对象，对它产生突出清晰的知觉映象， 作用于感官的周围其他事物则呈现隐退模糊的知觉 映象，从而成为烘托知觉对象的背景， 映象，从而成为烘托知觉对象的背景，这种特性称 为知觉的选择性。 为知觉的选择性。
感受性和感受阈限
感 受 性 和 感 受 阈 项
概述： 概述：人体的一种感觉器官只对一种能量形式的
刺激特别敏感， 刺激特别敏感，能引起感觉器官有效反应的刺激 称为该感觉器官的适宜刺激 适宜刺激。 称为该感觉器官的适宜刺激。（眼的适宜刺激为 可见光；耳的适宜刺激则为一定频率范围声波） 可见光；耳的适宜刺激则为一定频率范围声波）
1
知觉和感觉是指人对外界环境的一切刺激信息的接 收和反应能力。它是人的生理活动的一个重要的方面。 收和反应能力。它是人的生理活动的一个重要的方面。
2
人的神经系统结构
3
一、感觉和知觉 Perception and Consciousness
感觉定义： 感觉定义：感觉是人脑对直接作用于感觉器官的事物
接近
相似
连续
19
本体感觉的种类
1、平衡觉：人对自己头部位置的各种变化 、平衡觉： 及身体平衡状态的感觉。 及身体平衡状态的感觉。 影响平衡觉的因素： 影响平衡觉的因素： 年龄、恐惧、突然的运动、热紧迫、 酒、年龄、恐惧、突然的运动、热紧迫、 不常有的姿势等。 不常有的姿势等。 2、运动觉：人对自己身体各部位的位置及 、运动觉： 其运动状态的一种感觉。 其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。 每一个动作，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 的反馈调节。 的反馈调节。
安全人机工程学人的生理特征
04
安全人机工程学在实践中的应用
根据人体生理特征设计安全设备
人体尺寸与设备尺寸匹配
在设计安全设备时，应考虑到不同人群的人体尺寸，确保 设备的尺寸、形状和位置符合人体生理特征，方便操作和 使用。
人体感知能力考虑
人的感知能力如视觉、听觉、触觉等在安全设备设计中起 到重要作用。设备应易于观察、听到和使用，提供清晰的 反馈信息，避免操作失误。
方法，降低操作风险和事故发生率。
03
应急处理措施制定
针对可能发生的意外情况，制定相应的应急处理措施，保障操作者在遇
到紧急情况时能够迅速、正确地采取应对措施，减轻伤害程度。
05
案例分析
安全人机工程学在工业安全中的应用
工业生产中，工人经常需要操作各种 机械设备，如机床、叉车等。安全人 机工程学可以通过对人机界面进行优 化，降低操作难度和疲劳度，减少操 作失误和事故发生的风险。例如，通 过改进操作按钮的位置和大小、优化 操作流程等措施，提高工人的操作效 率和安全性。
人体承受能力考量
在设计安全设备时，应考虑到人体的承受能力，如力量、 耐力和姿势等。设备应减轻操作者的负担，避免过度疲劳 和损伤。
根据人体生理特征优化工作环境
适宜的照明环境
工作环境的光线应适宜，避免过强或过弱的光线对眼睛造成伤害， 影响视觉效果和工作效率。
合适的温度和湿度
人机工程学重点归纳
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
人体工程学是20世纪40年代后期发展起来的一门技术科学。人体工程学按其来源说，其名称有应用实验心理学、应用心理物理学、心理工艺学、工程心理学、生物工艺学；按其研究目的来说其名称有人类工效学，功量学，功力学，宜人学，按其研究内容来说其名称有人体工程学，人类工程学，机械设备利用学、人机控制学等。
人体工程学的的定义：人体工程学是研究“人—机—环境”系统中人、机、环境三大要素之间的关系，为解决系统中人的效应、健康问题提供理论与方法的科学。
人体工程学的特点：它不是孤立地研究人、机、环境这三个要素，而是从系统的总体高度，将它们看成是一个相互作用，相互依赖的系统。
国际功效学会的会章中把工效学定义为：这门学科是研究人在工作环境中的解剖学、生理学、心理学等诸方面的因素。研究人-机器-环境系统中的交互作用着的各组成部分（效率、健康、安全、舒适等）在工作条件下，在家庭中，在休假的环境里，如何达到最优化的问题。
在20世纪初，英国泰罗设计了一套研究工人操作的方法。研究怎样操作才能省力，高效，并订出相应的操作制度，人称泰罗制，这是人体工程学的始祖。
人体工程学在美国的研究工作首先是在军事和航天领域得到迅速发展，继而在其他工业产品、工作环境设计，以及关于家庭和娱乐等问题，也都考虑了人的因素。随着人们对人类功效学的重视，研究这个领域的专业学会也得到发展。1950年英国成立了世界上第一个人类工效学学会，其名称为《英国人类工效学协会》。1957年9月美国政府创办了《人的因素学会》。1961年建立了《国际人类功效学协会》，并在瑞典首都斯德哥尔摩召开了第一次国际会议，当时参加的15个联合协会，包括美国、英国、大多说欧洲国家，以及日本和澳大利亚等国。1964年日本建立了《日本人间工学会》。德国早在40年代就重视人类功效学研究，前苏联在60年代就研究工程心理学，并大力发展人类工效学标准化方面的研究。人机工程学的应用：人体工程学是在应用中发展起来的，可以说是人迹所至，就存在人体工程学应用问题。原始人用石器和木棒等捕捉猎物，这是手的功能延伸，可视为这是最原始的人体工程学应用。做衣服要量衣裁体，就要知道人体尺寸；衣服要舒适既通风又保暖，就要知道人体各部表面问题，就要懂得生理学。设计一部自行车，就要知道人体运动的功能尺寸，生理学特点，异常情况下人的适应要求。设计一辆汽车，不仅要懂得空气动力学，还要懂得人在车中的功能尺度，震动对人的影响，以及异常情况下人的安全要求。至于车型和颜色又涉及到心理学问题。人至太空更要懂得人体工程学，要了解人在失重情况下人的心理活动，运动特点和操作要求。建筑设计和装修，应用人体工程学的例子更多。要使建筑更好的为人所用，就要懂得人的心理和行为要求；要使环境很舒适，就要懂得人的知觉特征，要使加爵和设备使用方便，就要了解人体活动的各种功能尺寸；要使建筑形态符合人的审美要求，就要懂得人的视觉特征，以及人和环境交互作用的特点等等。凡是涉及与人有关的事和物，也就涉及到人体工程学问题。
人机工程人体测量及数据应用
人机工程人体测量及数据应用人机工程是一门研究人体与机器之间关系的学科，旨在通过合理的
设计和优化，提高人机交互系统的效率、安全性和舒适度。而人体测
量及数据应用则是人机工程领域中一项重要的技术手段，用于获取人
体各项参数数据，并将其应用于产品、设备的设计与改进中。
一、人体测量技术
人体测量技术是人机工程中用于获取人体各项参数数据的一种手段，这些参数数据包括但不限于身高、体重、手指长度、手臂长度等。常
用的人体测量方式包括三维扫描测量、生物电阻抗测量、运动传感器
测量等。
（一）三维扫描测量
三维扫描测量通过激光或光学传感器等设备对人体进行扫描，得到
具有空间信息的人体模型。这种方式可以高精度地获取人体各个部位
的尺寸数据，为产品设计和人机交互提供重要数据支持。
（二）生物电阻抗测量
生物电阻抗测量通过电流通过人体时的电阻变化来间接测量人体各
项参数。这种技术常用于体脂率、心率、肌肉状况等方面的测量，可
以对人体健康状况进行科学评估。
（三）运动传感器测量
运动传感器可以通过感知人体的运动轨迹和姿势来实现人体测量。例如，加速度传感器可以测量人体的运动速度和加速度，陀螺仪可以测量人体的角度和旋转等参数。这些数据对于人机交互、运动监测等方面具有重要意义。
二、数据应用与案例分析
人体测量数据的应用旨在提供个性化和智能化的人机交互服务，具体包括产品设计、健康管理、虚拟现实等领域。
（一）产品设计
人体测量数据可以为产品设计提供参考和依据，确保产品尺寸、结构和布局的合理性。例如，在设计座椅时，可以根据人体测量数据调整座椅的高度、宽度和曲度，使其符合不同人群的体型特征，提供更为舒适的使用体验。
人机工程学-03人体感知PPT精品课件
黄 黑 紫
橙 蓝
绿
绿红蓝橙绿红黑
黄
紫
红 蓝
橙
请按顺序念出每个字的色彩
Department of Industry Design, SME, USTB
Chapter 3: Information Input and Processing
余觉
刺激取消以后，感觉可以继续存在一极 短时间，这种现象称为余觉。
Chapter 3: Information Input and Processing
感觉阈限
产生感觉需要有达到一定强度的适宜刺激。 刚刚能引起感觉的最小刺激量，称为绝对感觉
阈限的下限。 若刺激量过大，超过了正常限度，将使感觉消
失而引起通觉，甚至造成感官的损伤。刚刚使 感觉小时的最大刺激量称为绝对感觉阈限的上 限。 刺激量在上、下阈限之间才能引起感觉。
Department of Industry Design, SME, USTB
Chapter 3: Information Input and Processing
Perception 知觉
知觉是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物 和主观状况整体的反映。
知觉具有以下特征： 整体性 选择性 理解性 恒常性 错觉
Sensoria 感觉
感觉是人脑对直接作用于感觉器官的事物的个 别属性的反映。
第三章人体感知与运动特征3
人机工程学
Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征 2.刺激信号的性质和强度 2.刺激信号的性质和强度 人对各种不同性质刺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。
对于同一种性质的刺激来说， 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， 刺激的反应时间较长，刺激增加到中等强度与极强 反应时间短。刺激方式影响反应时间。 时，反应时间短。刺激方式影响反应时间。
人机工程学
Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征
人机工程学
Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征
影响反应时间的主要因素
1.不同的感觉器官（不同性质的刺激） 1.不同的感觉器官（不同性质的刺激） 不同的感觉器官 （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。 （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）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， 间不同。 间不同。
人机工程学
Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征
图3-20 人体骨杠杆
人机工程学 Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征 3.7.2 主要关节的活动范围 关节的活动范围有一定的限度，人体处于舒适时， 关节的活动范围有一定的限度，人体处于舒适时，关 节必然处在一定的舒适调节范围内，参阅表3 节必然处在一定的舒适调节范围内，参阅表3-5。
人机工程学复习知识点
…
1、感觉系统
执 行 行 为
2、中枢信息处理系统
记忆系统
短时记忆
长时记忆
外界刺激通过感觉系统传入大脑之后，就进入到人的信息处理系统
的第二个结段，即中枢信息处理阶段，它的功能包括记忆、思维、决
策等，了解这些功能对掌握人的中枢信息处理特征、设计更符合人的 人机系统是非常重要的。
12
中枢信息处理
记忆：人们感知过、思考过、体验过、操作过的事物，都可 以保留在头脑中，并且在需要的时候又可以将它们重现出来， 这一过程即为记忆。 记忆的作用：是人们获取知识、积累经验、进行高级认识活 动和发展个性心理特征的必要条件。 记忆的三个阶段：瞬时记忆；短时记忆；长时记忆
识别
适应
分配
姿势
语言 3、反应系统
2、中枢信息处理系统 记忆系统 短时记忆 长时记忆
14
1、操作运动的速度
反应知觉时间（tz）和动作时间（td）组成。 RT=tz+td
3 数据应用
产品功能尺寸
最小功能尺寸＝人体尺寸的百分位数＋功能修正量
最佳功能尺寸＝人体尺寸的百分位数＋功能修正量＋心理修 正量
8
2.2 人的信息处理系统
反馈
眼
环 境 刺 激
决策
动作
耳
… 1、感觉系统
识别
适应
人机工程学(精)
180(向前平伸臂 150 120 90（垂臂） 60 180 150 120 90 60 180 150 120 90 60
人机工程学
Ergonomics
图2—28表示坐姿时足在不同位置上脚蹬力大小，图中的 外围曲线就是足蹬力的界限，箭头表示用力方向，可知最大 蹬力一般在膝部屈曲160°时产生。 肢体所有力量的大小，都与持续时间有关。随着时间延 长、人的力量很快会衰减。例如，人的拉力由最大值衰减到 四分之一数值时，只需4分钟。
Ergonomics
肌肉的力量来自肌肉收缩，肌肉收缩时产生的 力称为肌肉力。人的一条肌纤维所发挥的力量约为 0.01～0.02N，肌力是多条肌纤维的收缩力总和，肌 肉的最大肌力为每平方厘米横截面上30—40N，由此 可见一个人的肌力大小取决于其肌肉横截面面积的 大小，同时肌力还与收缩肌肉的长度有关，以及中 枢神经系统的机能状态，肌肉对骨发生作用的机械 条件等有关，此外与施力姿势、施力部位、施力方 式和施力方向也有密切的联系。只有在这些综合条 件下的肌肉出力的能力和限度才是操纵力设计的依 据。
2.8 人的反应特征 2.8.1 反应时
人机工程学
Ergonomics
反应时又称反应时间，是指刺激作用于人后到人明显的 反应开始时所需要的时间，即刺激与反应之间的时间间隔。 人接受刺激时并不会立即有反应，而有一个发动过程，这种 过程包括刺激使感觉器产生活动，经由传入神经传至大脑神 经中枢，经大脑加工后，再由传出神经传到运动器官，运动 反应器接受神经冲动。产生一定的反应，这些过程所需时间 的总和称为反应时间，有时也叫反应的潜伏期。
人机工程学-王版第3章人体感知与信息处理201410-student
感知与反应机理
反射： 神经系统调节机体活动，对内外 环境的刺激作出相应的应答反应 反射弧：参与反射活动的全部结构构成
信息链：信息的输入、处理、评价、存 储、输出—— 运动指令或控制
§3-1 感觉和知觉的特征
1.感觉 感觉 是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物个别属性的反
映。
视觉、触觉、嗅觉、味觉等都属于感觉。 感觉还反映人体本身的活动状况
人与外界直接发生联系的主要是三个系统，即感觉系 统、神经系统、运动系统，其他六个系统则认为是人
体完成各种功能活动的辅助系统。
人以中枢神经为中心 与外界建立统一协调的 人机关系
人的神经系统结构
神经系统是人体最主要的机能调节系 统，人体各器官、系统的活动，都是 直接或间接地在神经系统的控制下进 行的。人机系统中人的操作活动，也 是通过神经系统的调节作用，使人体 对外界环境的变化产生相应的反应， 从而与周围环境之间达到协调统一， 保证人的操作活动得以正常进行。 神经系统可以分为中枢神经系统和周 围神经系统两部分。
第三章 人体感知与输出特性
包含教材中 第三章 人体感知与信息处理 第四章 心理与行为 第五章 生物力学与施力特征 相关的内容 人的感知、处理、输出
第三章 人体感知与信息处理
人体从形态和功能上可划分为：运动系统、消化系统、
呼吸系统、泌尿系统、生殖系统、循环系统、内分泌
人机工程学
1、工效学定义：这门学科是研究人在工作环境中的解剖学、生理学、心理学等诸多方面的因素，研究人-机器-环境系统中的相互作用着的各种组成部分（效率、健康、安全、舒适等）在工作条件下，在家庭中，在休息的环境里，如何达到最优化的问题。
2、泰罗制：研究怎样操作才能省力高效、并订出相应的操作制度。这是人类工效的始祖。
3、人体工程学的研究内容：生理学、心理学、环境心理学、人体测量学。
人体工程学基础
1、视觉形成原理：外界物体发出或反射的光线，从眼睛的角膜、瞳孔进入眼球，穿过如放
大镜的晶状体，使光线聚集在眼底的视网膜上，形成物体的像。
2、听觉的形成原理:当声音振动波由听小骨传导至耳蜗以后，基底膜便把这种机械振动传给
听觉细胞，产生神经冲动，再由听觉细胞把这种冲动传到大脑皮层的听觉中枢，星城听觉，使人能听到来自外界的各种声音。
3、人体运动系统由骨骼、关节和肌肉组成。
4、骨骼肌有两种作用，一是静力作用，如维持站立姿势，肌肉通过杠杆作用与地球重力抗
衡，保持一种静态平衡；另一种是动力作用，肌肉收缩产生哭、笑、走、跑等动作，反应了人的心理活动和空间状态。
5、运动和疲劳
疲劳的主要特征;疲劳通过机体的活动产生，通过休息可以减轻或者消失，人体的耐疲劳能力可以通过疲劳和恢复的重复交替而得到提高：人体能量消耗越多，疲劳的产生和发展越快；疲劳程度有一定限度，超越限度就会损伤人人的肌体。
6、测量疲劳的方法有三种：一是通过心电图测量心率恢复期，研究疲劳的程度;二是通过肌
电图，测量肌力的消耗，确定疲劳程度;三是通过能耗的测量，确定疲劳程度。
人机工程学--第一章绪论
人机工程学概论
1. 观察法 2. 实测法 3. 实验法 可借助摄影或录像
研究内容与方法
借助仪器进行实际测量 在实验室或作业现场进行多次反复观测
4. 模拟和模型试验法 5. 计算机数值仿真法 6. 分析法 7. 调查研究法
பைடு நூலகம்
人机工程学概论 研究内容与方法
人机工程学概论 起源与发展
科学人机工程学一直延续到50年代末。在 其发展的后一阶段，由于战争的结束，学科的 综合研究从军事领域向非军事领域发展，并逐 步把应用在军事领域中的研究成果来解决工业 与工程设计中的问题，如飞机、汽车、机械设 备、建筑设施以及生活用品等。人们还提出在 设计工业机械设备时也应集中运用工程技术人 员、医学家、心理学家等相关学科专家的共同 智慧。因此，在这一发展阶段中，学科的研究 课题已超出了心理学的研究范畴，使许多生理 学家工业与工程设计中“人的因素”，力求使 机器适应于人。工程技术专家涉及到该学科中 来共同进行研究，从而使本学科的名称也有所 变化，大多称“工程心理学”。本学科在这一 阶段的发展特点是：重视工业与工程设计中 “人的因素”，力求使机器适应于人。
人机工程学概论 研究内容与方法
d、环境控制和安全保护设计
人机工程学研究环境因素，如温度、湿度、照明、噪声、振动、粉 尘、有害气体、辐射等对作业过程和健康的影响；研究控制、改良环境 条件的措施和方法，为操作者创造安全、健康、舒适的工作空间。 人机系统设计首要任务应该是保护操作者的人身安全，要求在产品 的设计过程中，研究产生不安全的因素时，如何采取预防措施。这方面 的内容包括：防护装置、保险装置、冗余性设计、防止人为失误装置、 事故控制方法、求援方法、安全保护措施等。
人机工程学报告
人机工程学报告
1. 引言
人机工程学是研究人类与机器交互的学科，它关注设计和优化机器，以使其与
人类用户的能力、需求和限制相匹配。人机工程学的目标是通过设计出易于操作、高效、安全和人性化的界面来提高用户体验。本报告将介绍人机工程学的基本概念、研究领域以及应用案例。
2. 人机工程学的基本概念
人机工程学是一门多学科交叉的科学，它涉及心理学、人体工程学、计算机科
学等领域的知识。在人机工程学中，研究人类的感知、认知和行为过程，并将这些知识应用于设计和评估与人类交互的系统。
3. 人机工程学的研究领域
3.1 用户界面设计
用户界面设计是人机工程学中的一个重要研究领域。它关注如何设计出易于使
用和学习的界面，以提高用户效率和满意度。用户界面设计要考虑人类的认知特点、行为习惯和视觉注意力等方面的因素。
3.2 人机交互技术
人机交互技术是研究人类与计算机、机器等设备之间的交互方式和工具的开发。人机交互技术包括语音识别、手势识别、虚拟现实等技术，旨在提供更直观、高效和自然的交互方式。
3.3 人体工程学
人体工程学是研究人体与机器、工具的适配性和人类工作效率的学科。人体工
程学包括人体测量、人体生物力学、工作环境设计等方面的内容，旨在改善工作条件、减少人体负荷，并提高工作效率和安全性。
4. 人机工程学的应用案例
4.1 智能手机界面设计
智能手机界面设计是人机工程学在实际应用中的一个重要领域。通过研究用户
行为和认知特点，设计出直观、易于操作的手机界面，可以提高用户对手机的使用效果和用户满意度。
4.2 虚拟现实技术
虚拟现实技术的发展离不开人机工程学的支持。人机工程学研究了人类对虚拟环境的感知和交互方式，并设计出相应的交互工具和界面，使虚拟现实技术更加实用和用户友好。
8 人机工程学_复习知识点
11
错 觉
错觉是知觉的一种特殊形态,即知觉 的映象与事物的客观情况不相符。其产 生的原因目前还不清楚。
12
感觉和知觉的关系和区别
感觉反映的是客观事物的个别属性，而知觉反映的 是客观事物的整体。 感觉的性质较多取决于刺激物的性质，而知觉过程带
有意志成分，人的知识、经验、需要、动机、兴趣等因
素直接影响知觉的过程。
百分位数
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百分位（累计 频次）
表示具有某一人体尺寸和小于该尺寸的人占统计 对象总人数的百分比。百分位由百分比表示，表 示设计的适应域，称为“第几百分位”。例如， 第5百分位，表示在所有测量数据中，测量值的累 积频次达5%。身高分布的第5百分位，表示有5%的 人的身高小于此测量值。 百分位数是百分位对应的测量数值。例如， 身高分布的第5百分位数为1630，则表示有5%的 人的身高将低于这个高度。
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人体尺寸的应用原则
1、最大原则
最大准则是指家具产品的尺寸依据人体测量数据的最大值进行设计。有人体总 高度、宽度决定的物体，如门、入口、通道、座面的宽度、床的长度、担架等， 其尺寸应以95%百分位的尺寸数据为依据，若能满足大个的需要，小个子自然没 有问题。用最大准则设计产品时，它可以满足95%的大多数人的需要。 在设计床的长度时，应该按照男子的身高幅度的上限加鞋厚来考虑。
2、最小准则
最小准则是指家具产品设计的尺寸依据人体测量数据的最小值进行设计。有人 体某一部分决定的物体，如腿长、臂长决定的座面高度和手所能触及的范围等， 其尺寸应该以第5百分位的尺寸为依据，若小个子够的着，大个子自然没有问题。 应用最小准则时，这个产品可以满足95%的大多数需要。
人体感知与运动特征
1.人在系统中的功能 2.视觉机能及其特征 3.听觉机能及其特征 4.其他感觉机能及其特征 5.人的信息处理系统 6.运动系统的机能及其特征 7.人的运动输出
1
3.1 人在系统中的功能
3.1.1 人是系统中的重要“环节”
把操作者作为人机系统中的一个“环节”来研究，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、运动系统见图3-1。
10
3.2 视觉机能及其特征 3.2.2 视觉系统
视觉系统由眼睛、视神经和视觉中枢的共同活动组 成。见图3-4 。 眼睛是视觉的感受器官，人眼是直径为21～25mm 的球体，其基本构造与照相机类似，见图3-5 。 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胞。如表B1。
12
3.2 视觉机能及其特征
按 标 准 规 定 ， 人 站 在 离 视 力 检 查 表 5m 远 处 观 看 表 中 第 十 行 “E”字，若能分辨清楚，视力为1.0即视力正常，此时的临界 视角=1´(1分)。
（3）视力：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。
视力=1/能够分辨的最小物体的视角
17
3.2.3 视觉机能
2. 视野与视距
视野：眼睛观看正前方物体时所能看得见的空间范围,常以角 度来表示。(静视野、注视视野、动视野 )
人机工程思考题(丁玉兰)
《人机工程学》思考题
第一章人机工程学概论
1.人机工程学有哪些有代表性的命名？
2.国际人类功效学会给人机工程学的科学定义是什么？
3.我国给人机工程学的定义是什么？
4.人机工程学的发展史可划分为那几个阶段？每个阶段的突出特点是什么？
5.人机工程学研究的内容有哪几个方面？
6.人机工程学的主要研究方法有哪些？
7.人机工程学主要有哪些学个体系构成？
8.人机工程学对工业设计的作用有哪些？
第二章人体测量与数据应用
9.人机工程学范围内的人体测量数据有哪些类型？
10.人体测量有哪些方法？
11.人体测量应用哪些基准面？
12.人体测量的方向如何规定？
13.人体测量使用哪些常用的仪器？
14.求华中地区男性身高1655mm的百分位(P)。
15.求西北地区第20百分位男性的百分位数（x）。
16.国家标准中给出的人体主要尺寸有哪几个？
17.站姿、坐姿和人体水平尺寸有哪些？
18.工作中常见的作业姿势有哪几种？
19.人体站姿和坐姿的功能尺寸有哪些？
20.人体尺寸应用原则包含哪几方面？
21.人机工程将产品尺寸设计划分为哪几类？
22.按产品的重要程度将产品划分为哪两个等级？
23.产品尺寸的满足度的涵义是什么?用什么来表示？
24.设计产品时需要对功能尺寸进行哪些修正？
25.产品的功能尺寸如何确定？
26.身高尺寸在设计中如何应用？
第三章人体感知与动作特征
27.人与外界直接联系的系统是哪几个？
28.人在人机系统中的作用是什么？
29.何谓神经反射和反射弧？
30.给出人眼能感觉到的光波长范围。人感觉到的最短波长和最长波长的可见光的颜色分别
人机工程学课外作业
人机工程学课外作业
人体测量与测量数据的应用
1. 人体尺寸的测量分为哪两类？各自特点和用途如何？
2. 什么叫百分位数？为什么在国家标准的人体主要尺寸（附表A－1）中要标出百分位数？这样做有什么实际意义？
3. 已知某地区17岁高中男生身高统计指标为：均值为166.05㎝，标准差SD=
4.90㎝，根据以上数据，分析确定：
⑴某男生身高测量值为178㎝，该生身材在群体中所属位置指标（即百分位数）如何？该生为“高大”、“中等”或“矮小”身材？
⑵请按单限值设计法则、以90%的满意度给出适宜此学生群体使用的课桌、座椅的设计高度（注意修正值）。
人体感知与运动输出
1.以中枢神经系统为最高层，用方框图方式画出人体分级结构关系图。
2.影响人的信息处理过程和处理能力的主要原因有哪些？
3.感觉特征包括哪些？试解释视觉的颜色对比和颜色常性两种现象。
4.视力、视敏度和视角三者是什么关系？
5.知觉信息加工过程主要处理哪两类几种关系？知觉的特征表现有哪些？
6.人体的运动系统包括哪些组成部分？各部分的作用是什么？
7.反应时间的定义是什么？什么是简单反应时间和选择反应时间？
8.人们常说的气质和性格有何特征？人的气质类型有主要哪些？试解释其职业适应性。
9.解释注意在人的信息处理中的作用。
显示器的人因学设计
1.指针设计的人机学问题，主要从哪几个方面考虑？
2.指针式仪表设计有哪些细部设计？归纳起来，在整个设计中所要考虑的人机学参数主要有哪些？
3.仪表盘总体布置原则是什么？有哪几种布置方式，各有什么特点？
4.如何确定仪表盘的最佳认读区域？若视距L为1000mm，计算最佳视区（Ⅰ区）尺寸。
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3.3 听觉机能及其特征
3.3.1 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，人的听感范围： 20~20000HZ。
3.3.2 听觉系统
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，见图3-9。
3. 中央视觉和周围视觉
中央视觉—视维细胞（感色能力强、能清晰分辨物 体）。
周围视觉—视杆细胞（观察空间范围和正在运动的物 体）。
4. 双眼视觉和立体视觉，双眼视物时，具有分辨物 体深浅、远近等相对位置的能力，形成立体视觉。
5. 色觉和色视野，见图3-7。 6. 暗适应和明适应，见图3-8。
视觉特征：
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；
3.5.1 神经系统 1. 中枢神经系统，包括脑和脊髓。 2. 周围神经系统，中枢神经以外全部神经的总 称，见图3-15。
3.5.2 大脑皮质功能定位 1. 躯体感觉区，见图3-16（a） 2. 躯体运动区，见图3-16（b） 3. 其他功能区
3.6 人的信息处理系统
3.6.1 人的信号处理系统模型
3.4 其他感觉机能及其特征
3.4.1 肤觉 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。 1. 触觉，见图3-13和图3-14。 2. 温度觉 3. 痛觉 3.4.2 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 受身体和四肢所在位置的信息。
3.5 神经系统机能及其特征
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胞。
3.2.3 视觉机能
1.视角与视力 视角：确定被看物尺寸范围的两端点光线射入眼球
的相交角度。 α=2arctg(D/2L)
α—视角； D—被看物体上两端点的直线距离； L—眼睛到被看物体的距离； 视力：眼睛分辨物体细微结构能力的一个生理尺度，
3.3.3 听觉的物理特性
1 .频率响应（感受性） 人耳能听闻的频率比为fmin/fmax=1：1000； 频率感受的上限随着年龄的增长而逐年连续下降，见图3-10； 听觉的频率响应特性对听觉传示装置的设计是很重要的。
2. 动态范围（声音的强度）
听觉声强的动态范围=正好可忍受的声强 / 正好能听见 的声强。
3.方向敏感度（双耳效应） （1）时差：∆t=声源到两耳的时间源自文库。人耳可觉察到的声 信号入射的最小偏角为3°。
（2）人耳对不同频率、不同方向的声音的感受能力不同， 见图3-12。由于头部的掩蔽效应，造成声音频谱的改变。
4.掩蔽效应
掩蔽：一个声音被另一个声音所掩盖的现象。
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。
（1）听阈：在最佳的听闻频率范围内，一个听力正常的人 刚刚能听到给定各频率的正弦式纯音的最低声强Imin。
（2）痛阈：对于感受给定各频率的正弦式纯音，开始产生 疼痛感的极限声强Imax。 （1）与（2）都与频率有关系，是在某一频率下的听阈 值或痛阈值。
（3）听觉范围：由听阈和痛阈两曲线所包围的听觉区,见 图3-11。
成。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 传入神经元 中间神经元 传出神经元 放应器，见图 3-2（a）。
2. 信息链 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，见图3-2（b）。 3.1.3 感觉通道与信息的协调
人机系统中的最常用的感觉通道是视觉通道、 听觉通道和触觉通道。其适用场合参阅表3-1。
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递和处 理过程，见图3-17。
感觉
信号处理
反应
输入
系统
输出
3.6.2 信息计量
信息：对数据加工后所得的结果。
信息
知识内容
信息可以严格定量，信息量用bit为基本单位。 定义H=log22n。
其中：H—信息量
n—某信号中所含的二进制码的个数
用概率定义，若出现“0”的概率不是1/2，而是P， 出现“1”的概率是1-P，则该信息量可由下式计算：
Hmax=∑(1/n)*log2n=log2n 当n=2时,即与一位二进制编码表达的最大信息量一致
第3章 人体感知与运动特征
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3.1 人在系统中的功能
3.1.1 人是系统中的重要“环节”
把操作者作为人机系统中的一个“环节”来研究，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，见图3-1。
3.1.2 人的感知与反应机能
1. 反射弧 反射是神经系统调节肌体活动的一种基本形
3.2 视觉机能及其特征
3.2.1 视觉刺激 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，其波长为380~780nm， 见图3-3。 3.2.2 视觉系统
视觉是由眼睛、视神经和视觉中枢的共同活动完成 的，见图3-4 。
眼睛是视觉的感受器官，人眼是直径为21~25mm的 球体，其基本构造与照相机类似，见图3-5 。
H=-Plog2P-(1-P)log2(1-P)； 注：当P=1/2时，恰好H=-log2(1/2)=log22
若信号源S中有n个相互独立的不同信号，某个信号j出 现的概率为Pj,且Pj之和为1，j信号应出现nPj次，则所有 信号的平均信息量为：
H=（-nP1log2P1-nP2log2P2-…-nPnlog2Pn）/n =-∑Pjlog2Pj (j=1…n) 显然，当Pj=1/n时,H达到最大
以临界视角的倒数来表示。 视力=1/能够分辨的最小物体的视角
2. 视野与视距
视野：指人的头部和眼球固定不动的情况下，眼睛 观看正前方物体时所能看得见的空间范围，常以角度来表 示。分水平视野（单视野/双视野）和垂直视野，见图3-6。
视距：指人在操作系统中正常的观察距离，几种工作 视距推荐值参阅表3-2。