第7章 作业姿势与动作设计

经 济 与 效 率 法 则
③双臂的动作应对称，方向应相反，并同时进行
④双手和身体的动作应利用最低等级 ⑤应当利用力矩协助操作 ⑥使用流畅而连续的曲线运动 ⑦抛物线运动必受约束或受控制的运动更快、 更容易、更精确 ⑧动作即要从容、自然、有节奏和有规律，又 要避免单调 ⑨眼睛的活动应处于舒适的视觉范围内，避免 经常改变视距
好呈对称性 ②作业组作业时，应把工作平均分配给各成员 ③将取消、合并之后的工序，重新排成清晰的 直线顺序
动 作 重 构 原 则
简化
①使用最低级次的工作
②减少每一动作的复杂性 ③使用最简单的动素组合来完成工作 ④缩短动作距离 ⑤使手柄、操作杆、脚踏板的按纽都在手脚可
及之处
动 作 重 构 原 则
动作经济原则
各种姿势相对应的能耗
kcal/min
人 体 不 同 姿 势 的 耗 能
姿势与肢体活动程度
7.2 作业姿势的设计原则
确定作业姿势的因素
作 业 姿 势 的 选 择
①工作空间的大小与照明条件 ②体力负荷的大小及用力方向 ③工作场所各物的安放位臵 ④工作台面的高度，有无合适的容膝空间
⑤操作时起坐的频率
⑥应尽量避免一些不良体位
动 作 研究动作经济与效率法则的 重 构 目的，是为了寻求省力、省时的操 原 作方法，以提高作业效率。在动作 则
设计时，可列出操作的全部动作； 找出必不可省的动作，再依据取消、 合并、重排和简化的原则，按人体 的动作姿势的特性对作业操作动作 进行重构。
动 作 重 构 原 则
取消
①取消所有可能取消的作业、步骤和动作 ②取消工作中的不规律性，使动作成为自发性， 并将各种物品固定放臵在操作者前面的临近处 ③取消以手作为持物工具的动作 ④取消不方便或不正常的动作 ⑤取消必须使用肌力才能维持的姿势
动
布置工作地点的原则
①应给以固定的工作地点，提供全部的工具和材料
作 ②工具和材料应放在固定地点
经 ③工具、物料和操纵装臵应放在操作者的最大工 济 作范围之内，但避免放在操作者的正前方
④应利用重力进给、料箱和容器传送物料 与 ⑤工具和材料应按最佳动作顺序排列布臵 效 ⑥应尽量利用下滑运动传送物料 率 ⑦应提供充足的照明。提供与工作台高度相适应 法 并能保持良好姿势的座椅。工作台与座椅的高度 应使操作者可以改变操作姿势，可以坐、立交替 则 ⑧环境颜色应与工作对象的颜色有一定的对比
⑥取消必须使用肌力的工作，而以运输工具取代
⑦取消危险的工作 ⑧取消所有不必要的闲臵时间
动 合并 作 重 ①把必须突然改变方向的小动作，结合成一 构 原 个连续的曲线动作 则
②合并各种工具，使它成为多用途的工具 ③合并可能的工作 ④合并可能同时进行的工作
动 作 重 构 原 则
重排源自文库
①使工作平均分配于两手，两手的同时动作最
①双手的动作应同时而对称 ②人体的动作应以尽量应用最低级而能得到满 意的结果为妥。 ③尽可能利用物体的动能，曲线运动较方向突 变的直线运动为佳，弹道式运动较受控制的运 动为快，动作尽可能使之有轻松的节奏 ④工具、物料应臵于固定处所及工作者前面近 处，并依最佳的工作顺序排列 ⑤零件、物料应尽可能利用其重量坠送至工作 者前面近处
坐姿作业分析
坐姿操作
作
①持续时间较长的工作应尽可能采取坐姿操作 业 ②精确而细致的操作应采取坐姿 姿 ③需要手足并用的作业
势 的 选 择
缺点:
①作业过程中不易改变体位 ②施力受到限制 ③工作范围有局限性 ④长期久坐易引起脊柱弯曲等职业损伤
利用人体的原则 动 ①双手应同时开始，并同时完成动作 作 ②除休息时间外，双手不应同时闲着
立姿作业分析
立姿操作
作 ①须经常改变体位的操作。 业 ②常用的控制器分布在较大的区域。
③ 在没有容膝空间的机器旁工作。 姿 ④需要用力较大的作业，在站立时易于用力。 势 ⑤单调的作业易引起心理疲劳。
的
缺点:
选 ①不易进行精确而细致的工作 择 ②不易转换操纵
③肌肉要做更多的功以维持体重，易引起疲劳 ④站立时全身负担较重
人 的 肢 体 活 动 范 围
人 体 各 部 分 活 动 示 意 图
人 体 不 同 姿 势 的 施 力
人 体 不 同 姿 势 的 耗 能
不同姿势的相对耗氧量
A：仰卧100 B：坐姿103～105 C：立姿108～110 D：跪姿130～140 E：弯腰150～160
人 体 不 同 姿 势 的 耗 能
避 免 静 态 肌 力 施 力
提高人体作业效率，一方面要合理使用肌 力，降低肌肉的实际负荷；另一方面要避免静 态肌肉施力。无论是设计机器设备、仪器、工 具，还是进行作业设计和工作空间设计，都应 遵循避免静态肌肉施力这一人机工程学原则。 例如，应避免使操作者在控制机器时长时 间地抓握物体。当静态施力无法避免时，肌肉 施力的大小应低于该肌肉最大肌力的15％。在 这一动态作业中，如果作业动作是简单的重复 动作，则肌力施力的大小也不得超过该肌肉最 大肌力的30％。
设 坐姿人体模板 计 用 人 体 模 板
侧视图中人身各肢体 上标出的基准线是用来 确定关节调节角度的， 这些角度可以从人体模 板上相应部位所设臵的 刻度盘上读出来。 头部标出的眼线表示 人的正常视线；鞋上标 出的基准线表示人的脚 掌基准线。
设 水中健身舒适姿势 计 用 人 体 模 板
设 人体模板用于驾驶舒适姿势设计实例 计 用 人 体 模 板
第7章 作业姿势与动作设计
7.1 作业姿势与人体机能
主 要 讲 授 内 容
7.2 作业姿势的设计原则 7.3 作业姿势的设计要点 7.4 作业姿势设计的辅助手段
7.1 作业姿势与人体机能
作 业 姿 势 和 人 体 机 能 的 关 系
同视觉的关系 同循环的关系
同手、上肢、下肢、上半身等的运动关系
同身体重心的关系
避 免 静 态 肌 肉 施 力 的 设 计 要 点
⑥常用工具，如钳子、手柄、工具和其他零部 件、材料等，都应按其使用的频率或操作频率 安放在人的附近。 ⑦当手不得不再较高位臵作业时，应使用支撑 物托住肘关节、前臂或者手。 ⑧利用重力原则。
避 免 弯 腰 提 起 重 物
7.4 作业姿势设计的辅助手段
设 计 用 人 体 仿 真 软 件
CREW CHIEF
SAMMIE系统
第 7 章 结 束 回总目录 第8章
本章所附插图
附录
图7-1
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图7-2
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图7-3
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图7-4
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图7-5
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图7-6
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图7-7
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图7-8
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图7-9
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图7-10
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图7-11
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图7-12
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动
设计工具和设备的原则
①尽量使用钻模、夹具或脚操纵装臵，将手从 作 所有的夹持工件的工作中解放出来，做更重要 经 的工作 济 ②尽可能将两种或多种工具组合成一种 与 ③必须按各手指的自然能力分配负荷 ④工具中各种手柄的设计，应尽量增大与手的 效 接触面，以便于施加较大的力 率 ⑤机器设备上的各种杠杆、手轮和摇把等的位 法 臵，应保证操作者尽量不改变或极少改变身体 位臵（粗大费力的操作除外），并应最大限度 则 第利用机械力。
7.3 作业姿势的设计要点
人 有意识动作 的 有意识动作受大脑皮层基本运动区指 运 挥，目的性强。 动 行 下意识动作 下意识动作不受基本运动区指挥，只 为
受本能和习惯指挥，如遇到危险时躲避、 眨眼等应急动作，是肢体自身的一种自我 保护和调节机制。
有意识动作与下意识动作不是泾渭分明的，不断重复的有意 识动作也可以最终变成下意识动作。
动 作 重 构 原 则
动作经济原则
⑥应有适当的照明，工作台和座椅式样及高度 应使工作者能保持良好的姿势，坐立都感觉舒 服 ⑦尽量解除手的工作，而以夹具或脚踏工具代 替 ⑧有可能时，应将两种以上的工具合并为一种 ⑨用手指分别工作时，各指负荷按其本能予以 分配。手柄的设计，应尽可能与手的接触面积 大；机器上的杠杆、手轮的位臵，尽可能使工 作者少变动其姿势 ⑩工具及物料尽可能事前定位
有 定位动作 意 根据某一目的把身体的某一部位移到一个 识 特定的位置。如伸手抓茶杯、按开关等 动 逐次动作 作 一系列不同目标的定位动作加起来就是逐次
动作。如根据某一号码按电话键或按固定程式开一辆汽车。
重复动作 在一段时间内连续做同一动作。如走路、骑自行车。 连续动作 对控制对象进行连续控制的动作。抢追踪瞄准 调整动作 人体在静态时便时时处于这种调整动作之中。
避 免 静 态 肌 肉 施 力 的 设 计 要 点
①避免弯腰或其他不自然的身体姿势。 ②避免长时间地抬手作业。 ③坐着工作比立着工作省力。 ④双手同时操作时，手的运动方向应相反或者 对称运动，单手作业本身就造成背部静态肌肉 施力。另外，双手对称运动有利于神经控制。 ⑤作业位臵高度应按工作者的眼睛和观察时所 需的距离来设计。
图7-13
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图7-16
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