安全人机工程 第二章 人的特征
《安全人机工程》教学大纲(14章版)
《安全人机工程》课程教学大纲课程编号: 506119课程名称：安全人机工程英文名称：Safety Man-machinery Engineering (Safety Ergonomics)课程类型: 专业核心课总学时：48 讲课学时：48 实验学时：另有安排学分：3适用对象: 安全工程本专科先修课程：安全学原理执笔人：孟现柱审定人：一、课程性质、目的和任务安全人机工程学是安全工程专业的专业基础课。
本课程主要包括：人机工程学概论、人体测量数据的处理与应用、人的感知与反应特征、人的心理特征、人的作业特征、显示器与控制器的设计与布局、作业空间与作业环境设计、人机系统总体设计，典型的人机系统设计以及人机工程学应用范例。
本课程的目的是：研究实现以保证工作效率为必要条件和以追求实现人的安全为目标这一要求所需要的人机学理论、方法和采取安全设备工程或其它工程措施的依据。
本课程的任务是：1、使学生系统地掌握安全人机学方面的基础知识，为后续专业课程的学习提供必要的知识基础。
这些知识包括：1）使学生系统掌握人机工程学的基本概念、基本理论，领会“人—机—环境系统”的含义。
2）使学生系统掌握人、机的不同特性及人机功能的分配原则。
3）使学生系统掌握人体特性参数、人的反应、人体疲劳的测量方法。
4）使学生系统掌握显示装置、操纵装置、作业空间与作业环境的设计要求与设计方法。
2、培养学生运用所学安全人机学方面的知识分析和解决实际问题的能力，使学生能够运用安全学的思想和方法分析解决实际问题，使学生具有人机系统设计的初步能力，具备对一般企业中人机系统进行检查与评价的能力。
3、培养学生的探索精神和创新意识，实现学生知识、能力、素质的协调发展。
4、使学生了解安全人机学在人类社会发展中的作用。
5、使学生树立辩证唯物主义世界观。
二、课程教学和教改基本要求（1）教学过程中，要注意安全人机工程各部分内容之间的相互联系，应保证课程内容的系统性和完整性，同时着重加强学生对基本内容、基本方法的理解和掌握，注意理论联系实际，注重渗透工业生产和现代生活的观点、概念和方法，在教学中要注意引导学生逐步体会安全人机学的研究方法，对知识的形成、建立过程要作深入的分析，并适当地介绍有关的知识。
人的心理特性
安全人机工程学
Safety Ergonomics
安全人机工程学
Safety Ergonomics
第二章 人机系统中人的基本特性
5、性格
性格是人们在对待客观事物的态度和社会行为的方式 中，区别于他人所表现出的那些比较稳定的心理特征 的总和。 性格特征：对现实的态度的特征/性格的意志特征/性 格的情绪特征/性格的理智特征 有学者将性格分为：冷静型、活泼型、急躁型、轻浮 型和迟钝型。前两者中的性格属于安全型，后三种属 于非安全型 性格与安全生产有着密切的联系，在其他条件相同的 情况下，冷静型性格的人比急躁型性格的人安全性强。 对工作马虎的人容易出现失误。实践中不少人因鲁莽、 高傲、懒惰、过分自信等不良性格、促成了不安全行 为而导致伤亡事故。
在生活和生产活动中，人都是以知觉的形 式直接反映事物，在心理学中就把感觉和知觉 统称为“感知觉”。
安全人机工程学
Safety Ergonomics
(2) 知觉的基本特征
人的知觉一般分为空间知觉，时间知觉，运动知觉与 社会知觉等，它们有如下共同特征： 知觉的整体性 在知觉时，把由许多部分或多种属性组成的对象看作 具有一定结构的统一整体的特性。 影响知觉整体性的因素：接近/相似/封闭/连续/美的 形态， 见图3 知觉的理解性 在知觉时，用以往所获得的知识经验来理解当前的 知觉对象的特征（语言的指导性）， 见图4 知觉的恒常性 知觉的条件在一定范围内发生变化，而知觉的印象 却保持相对不变的特性。（大小/形状） 知觉的选择性 在知觉时，把某些对象从背景中优先的区分出来， 安全人机工程学 Safety Ergonomics 并予以清晰反映的特性，见图5
2.3 人的心理特
一、心理现象
心理是人的感觉、知觉、注意、记忆、思维、 情感、意志、性格、意识倾向等心理现象的总称。心 理活动的组成如下图所示。
安全人机工程学人体测量
一、人体尺度数据的测量
❖ 被测者姿势的要求 站姿
指被测者挺胸直立，头部以眼耳平 面定位，眼睛平视前方，肩部放松， 上肢自然下垂，手伸直，手掌朝向 体侧，手指轻贴大腿侧面，自然伸 直膝部，左、右足后跟并拢，前端 分开，使两足大致呈45o夹角，体重 均匀分布于两足。
6
一、人体尺度数据的测量
❖ 被测者姿势的要求 坐姿
888 55.5 880 51.5 865 52.0 853 49.2 851 48.9 855 48.3
1586 51.8 1575 51.9 1575 50.8 1560 50.7 1549 49.7 1546 53.9
55 7.7 52 7.1 51 7.2 50 6.8 49 6.5 50 6.9
Pk xSDK
变换系数
30
三、常用统计函数
❖ 百分位数
百分位数对应的变换系数
百分位 0.5(99.5)
1(99) 5(95) 10(90) 15(85) 20(80) 25(75) 30(70)
K 2.576 2.326 1.645 1.282 1.036 0.842 0.674 0.524
31
四、常用人体测量数据
1669
中国华中区男性身高分布
20
三、常用统计函数
❖ 均值 表示样本的测量数据或统计总体的平均特征的 值称为平均值，简称均值。 对于有n个样本的测量值：x1，x2，…，xn，其 均值为：
xx1x2 xn n
1 ni n1xi
21
三、常用统计函数
❖ 方差
描述测量数据在中心位置（均值）上下波动程
848 66.4 837 55.9 831 59.8 820 55.8 819 57.6 809 58.8
安全人机工程学习题汇总-王保国版-有答案
安全人机工程学习题一：名词解释第二章：人体的人机学参数水平面作业范围：人在台面前，在台面上左右运动手臂所形成的轨迹范围。
垂直面作业范围：手臂伸直，以肩关节为轴做上下运动所形成的范围。
坐姿空间作业范围：人坐姿时手脚所能达到的最大范围。
百分位数：工程上常以正态分布的某个百分位a处的人体尺寸数值Xa作为设计用人体尺度的一个界值以控制设计的适应范围，该界值称为百分位数。
方差：描述测量数据在中心位置（均值）上下波动程度差异的值标准差：方差的算术平方根。
抽样误差：抽样误差是指由于抽样的随机性而带来的偶然的代表性误差第三章：人的生理因素及生物力学特征感觉阈限：能引起感觉的一次刺激必须达到一定强度，能被感觉器官感受的刺激强度范围。
视角：确定被观察物尺寸范围的两端光线射入眼球的相交角度。
视力（视敏度）：能够辨出视野中空间距离非常小的两个物体的能力。
视距：人在操作系统中正常的观察距离。
视野：当头部和眼球固定不动时所能看到的正前方空间范围。
动视野：当头部固定不动，眼球自由转动时能看到的空间范围。
静视野（注视野）：指当头部和眼球固定不动时所能看到的正前方空间范围。
明适应（亮适应）：当人从黑暗处到光亮处，有一个对光适应的过程。
暗适应：在黑暗中视觉感受性逐渐提高的过程。
视错觉：人观察外界物体形象和图形所得的印象与实际形状和图形不一致的现象，是视觉的正常现象。
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现象。
听觉（掩蔽）残留：由于人的听阈的复原需要经历一段时间，掩蔽去掉以后，人耳的效应并不立即消除的现象。
听觉的辨别阈限：在某频率下，仍能够听到的该纯音的最小声级的分贝数。
反应时间：人从接收外界刺激到做出反应的时间。
疲劳：当人体内的分解代谢和合成代谢平衡不能维持，作业能力出现明显下降时叫疲劳。
在人体发生可以概括为失去功能或打乱功能的变化，也就是发生机能变化、物质变化、自觉疲劳和效率变化的现象。
闪光融合值：当闪光频率增大到某一值时，人眼对高于这个频率以上的闪光没有辨识能力感觉它是连续的光源第四章：安全人机功能分配人机功能分配：对人和机的特性进行权衡分析，将系统的不同功能恰当地分配给人或机，称为人机功能分配。
安全人机工程学人的生理特征
研究目的和意义
研究目的
了解人在各种工作环境中的生理特征 ，探究其变化规律，为设计更安全、 更舒适的工作环境和设备提供科学依 据。
研究意义
提高工作效率和安全性，改善工作条 件和环境，降低工伤事故和职业病的 发生率，提高人的生活质量和工作满 意度。
02
人机工程学概述
人机工程学定义
1 2
定义
人机工程学是一门研究人与机器、环境之间相互 作用的学科，旨在提高人机系统的效率和安全性。
对未来研究的展望
随着技术的不断发展和新问题的出现，安全人机工程学需要不断更新和完善理论和 方法，以适应新的挑战和需求。
未来研究可以进一步探索人机交互的机制和规律，深入研究人的心理和生理特征， 以及人机系统的动态特性和稳定性。
未来研究还应关注跨学科的合作与交流，将安全人机工程学与其他领域如心理学、 生物学、医学等相结合，以推动该领域的发展和进步。
肌肉锻炼
通过锻炼可以增强肌肉的力量和耐 力，保持身体的健康和灵活性，预 防肌肉萎缩和关节疾病。
人体神经系统
神经系统构成
人体神经系统由大脑、脊髓和周围神经组成，是人体内最复杂的系 统之一。
神经功能
神经系统负责传递和处理信息，调节人体各器官系统的活动，维持 人体的正常生理功能和心理状态。
神经保护
保持神经系统的健康需要避免过度疲劳和压力，同时摄取足够的B族 维生素和优质蛋白质等营养物质。
THANKS
感谢观看
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。
人机工程学 第二章
人体测量的数据种类
• 人机工程学范围内的人体形态测量数据主要有两类，即人体构造尺寸和功能尺寸。人 体 构造上的尺寸是指静态尺寸；人体功能上的尺寸是指动态尺寸，其中包括人在工作姿势 下或 在某种操作活动状态下测量的尺寸。 • • 人体测量的主要仪器 在人体尺寸参数的测量中，采用的人体测量仪器有人体测高仪、人体测量用直脚规、 人 体测量用弯脚规、人体测量用三脚平行规、坐高椅、量足仪、角度计、软卷尺以及医用秤等
• • •
关于分点
大部分人体测量数据是按百分点来表达的，即把研究对象分成 100 份，根据一些特定 的人体尺寸条件，从最小到最大进行分段。
•
例如：第 1 百分点的身高尺寸表示 99％的研究 对象的身高尺寸。同样，第 95 百分点的
身高尺寸则表示仅有 5％的研究对象具有比该数值 更高的高度；而 95％的研究对象则具有
同样的或更低的高度。总之，百分点表示具有某一 人体尺寸和小于该尺寸的人占统计对象 总人数的百分数。
• • •
常用人体测量资料 成年人的人体构造尺寸如下。 人体主要尺寸。包括身高、体重、上臂长、前臂长、大腿长、小腿长等数据
成年人的人体功能尺寸
由于活动空间应尽可能适合绝大多数人的使用。设计时应以高百分位人 体尺寸为依据，所 以，成年人的人体功能尺寸均以我国成年男子第95百分位身高（1775mm） 为基准。
所必需 的人体测量基本数据的性质和使用条件。
影响人体尺寸的因素 人体随着年龄增长会发生变化。性别、种族、职业、地理环境的不同以及文化背景、
营养成分、食物种类乃至起居习惯的不同都会影响人体的发育及尺寸。因此我们要对不同 背
景下的群体及个体进行细致的测量和分析才能得到他们的特征尺寸，进而得出人体的差 异和 人体尺寸的分布规律。
安全人机工程学教学大纲
《安全人机工程学》教学大纲英文名称：Safety Ergonomics学分：2.5学分学时：40学时理论学时：40学时实验学时：0学时教学对象：安全工程专业先修课程：高等数学、概率统计教学目的：本课程是安全工程系本科生的专业任选课，是学生学习专业课、扩充专业知识和从事本专业的科研、生产工作的专业理论。
通过本课程的学习，使学生掌握安全人机工程学的基本概念和基本原则，能正确地较熟练地进行人机系统可靠性的计算，了解安全人机工程学的历史及发展方向和主要的研究领域，为人机系统的安全性设计、分析与评价，事故分析与安全设计等问题提供坚实的理论知识。
教学要求：本课程的教学与学习要侧重于准确理解安全人机工程学的基本概念和基本规律；对重要的标准、评价原则和设计方针应理解其制定的目的及适用的范围，加深学生对本专业课的理解，为其学习相关的专业课，提高自学与更新本专业知识提供一定的专业理论能力。
教学内容：第一章概论（3学时）1．人机工程人与机械的关系、人机工程的概念、人机工程的产生与发展、国内外人机工程的现状。
2．安全人机工程安全人机工程的概念、安全人机工程的主要研究方法、研究领域、安全人机工程与其他学科的关系。
3．人机关系人机系统的特点、功能、功能分配。
基本要求：了解人机工程学的产生和发展；人机关系的相关概念；人机功能分配的基本含义。
掌握安全人机工程学的概念和主要任务、以及安全人机工程学的研究领域。
重点：理解安全人机工程学的基本概念和主要任务。
难点：正确理解安全人机工程与其他学科的关系，安全人机工程学在整个安全工程学科中地位和作用。
第二章人的特性（5学时）1．感觉器官和运动器官的特性2．人体生物节律3．人体形态特征4．人体疲劳5．影响安全作业的心理因素基本要求：了解安全人机工程中所涉及到的人的生理特性和心理特性的基本内容：感觉器官和运动器官的特性、感觉、知觉、观察、注意、动机、性格等心理特征；理解人体生物节律、疲劳声等概念；掌握各种生理、心理特性对人体疲劳的影响、主要的疲劳计算方法、重点理解相对代谢率（RMR）的计算；重点：掌握人体生物节律的概念及规律；疲劳的概念、疲劳的计算方法、减少疲劳的措施。
安全人机工程学 第二章 人的基本特性
第二章人机系统中人的基本特性第一节人的物理特性第二节人的数学模型第三节人的生理特性第一节人的物理特性一、人的几何特性1 人体测量的基本术语与测量用的仪器⏹被测者姿势（立姿、坐姿）⏹测量基准面测量方向支承面和着装基本测点及测量项目2人体尺寸测量用的主要仪器⏹人体测高仪_=+∙x x k sα第二节人体测量数据的应用1.人体测量数据选用的注意事项⏹操作⏹的安全距离等）⏹控制器的位移、显示器与测试点位置、安全防护罩上的空隙等），应以第5百分位的值作为适用的人⏹寸供群体使用时（如墙壁上的开关高度、门上把手尺寸等），应以第50百分位数作为适用的人体尺寸⏹层等，否则，盲目选用，设计出的产品适用性较差⏹人体测量数据应用应注意人体尺寸的变化。
一方面从事某种工作的劳动人群的身材有变化时，其最佳适应尺寸也应随之改变；另一方面，世界各国人体身高有增加的趋势，近20年来世界各国人体的身高平均每10年增加1cm，我国的人体身高增加更快，所以在收集或选用人体尺寸资料时应注意这种现象。
2.功能修正量和心理修正量（1（2）为了消除人们心理上的“空间压抑感”、“高度恐惧感”和“过于接近时的窘迫感和不舒适感”等心理感受，或者是为了满足人们“求美”、涉及人的产品和环境空间设计第三节人的生理特性人的生理特性主要包含人的感觉和知觉特性，人的生理适应性，人的生理节律性。
人体的兴奋性和反应性也反映在上述特性中。
一、人的感知特性1、人的感知反应过程•人机系统（见图3-1）•人的神经系统结构（见图2）2、人的感觉特性感觉：是人脑对直接作用与感觉器官的客观事物个别属性的反应。
（1）感觉的分类及相应特点：①接受外部刺激的外感受器，它可以反映外界事物属性的外部感受，如视觉、听觉、嗅觉、味觉和皮肤感觉；②接受人体内部刺激的内感受器，它反映内脏器官在不同转态时的内部感受，如饥、渴等内脏感觉；③在身体外表面和内表面之间的本体感受器，它反映身体各部分的运动和位置情况的本体感觉，如运动感觉、平衡感觉等。
安全人机工程学课件：人的视觉特征
主要内容
CONTENTS
1
2
3
适应
眩光
视错觉
一、适应
人眼对光亮变化的顺应性称为适应。
• 暗适应——是指人从光亮处进入黑暗 处时，需要经过一定时间（约30min） 以后才能逐渐看清被视物，这种视觉 感受性逐渐提高的过程叫暗适应。
• 明适应——是指人从暗处进入亮处时， 需要经过一定时间（约1min）以后才 能看清视物的适应过程。
三、视错觉
色彩错觉
三、视错觉
大小错觉
看起大些
图A
图B
三、视错觉
长短错觉
看起长些
三、视错觉
形状错觉
பைடு நூலகம்
不是直线
三、视错觉
形状错觉
看起不圆
《安全人机工程》
三、视错觉
人在观察物体时，由于视网膜受到光线的刺激， 使得视觉印象与物体的实际大小、形状存在差 异，这种现象称视错觉。
主要类型有形状错觉、色彩错觉及物体运动错 觉等。常见的形状错觉有长短错觉、方向错觉、 对比错觉、大小错觉、远近错觉及透视错觉等。 色彩错觉有对比错觉、大小错觉、温度错觉、 距离错觉及疲劳错觉等。
二、眩光
当视野内出现亮度过高或对比度过大的光时，眼睛常常无法适应，这种刺眼 或耀眼的强光线叫眩光。 眩光多来源于外界物体表面过于光亮、亮度对比过 大或直接强光照射。 眩光可使人眼感到不舒服，使可见度下降，并引起视力的明显下降。
眩光造成的影响主要有： • 使暗适应破坏，产生视觉后象。 • 降低视网膜上的照度。 • 减弱观察物体与背景的对比度。 • 观察物体时产生模糊感觉等，从而影响操作者的正常作业。
安全人机工程学
第一章概论人机工程学是运用人的生理学、心理学和其他有关学科知识，使机器和人相互适应，创造舒适和安全的工作与环境，从而提高工效的一门科学。
安全人机工程学是从安全的角度和着眼点，运用人机工程学的原理和方法去解决人机结合面的安全问题的一门新兴学科。
人机结合面就是人和机在信息交换和功能上接触或互相影响的领域（或称“界面”）安全人机工程学得研究对象是人、机和人机结合面三个安全因素。
第二章人体的人机学参数耗氧量：人体用过循环、呼吸系统所能摄入的氧气量称为摄氧量。
人体在单位时间内所消耗的氧气量称为耗氧量。
人体在从事高度反正体力劳动时，循环、呼吸（氧运输）系统的功能经1~2min后达到人体极限摄氧能力，这时，人体单位时间内的摄氧量称为最大摄氧量。
最大耗氧量可以作为允许最大体力消耗的标志，其影响因素主要有年龄、性别、海波高度、体能训练、劳动强度、持续时间等。
人体测量数据的运用准则：1.最大最小准则2.可调性准则3.平均准则4.使用最新人体数据准则5.地域性准则6.功能修正与最小心理空间相结合准则7.标准化准则8.姿势与身材相关联准则9.合理选择百分位和适应度准则第三章人的生理和心理及人体生物力学特性感觉是人脑对直接作用于感觉器官（眼、耳、鼻、舌、身）的客观事物的个别属性的反映。
感觉有：视觉、听觉、嗅觉、触觉（包括触觉、温度觉、痛觉）、味觉、运动觉、平衡觉、空间知觉以及时间知觉等。
感觉适应性：对感觉器官持续刺激，假若刺激强度固定，则作用时间的长短将决定该刺激是否能引起反应，时间过短不能引起反应：时间过长，反应逐渐减小，以致消失。
人能够产生视觉是由三个要素决定的：视觉对象、可见光和视觉器官。
视觉运动的规律：1.眼睛沿水平方向运动比沿垂直方向运动快而且不易疲劳2.视线的变化习惯从左到右、从上到下和顺时针反响运动。
3.人眼对水平方向尺寸和比例的估计比对垂直方向尺寸和比例的估计要准确得多4.当眼睛偏离视中心时，在偏移距离相等的情况下，人眼对左上限的观察最优，依次为右上限，左上限，而右下限最差。
安全人机工程学人的生理特征
安全人机工程学人的生理特征1. 简介安全人机工程学是一门关注于人类与计算机系统之间交互以及人类在使用计算机系统过程中的安全性的学科。
安全人机工程学人员主要研究与设计能够提高用户体验和保护用户信息的人机界面。
在这一过程中，了解和考虑用户的生理特征是至关重要的。
本文将介绍安全人机工程学人员需要了解的几个重要的生理特征。
2. 生理特征2.1 视觉特征视觉是人类最重要的感知方式之一，也是人机交互中最常用的输入方式。
安全人机工程学人员需要了解用户的视觉特征，以便设计出更符合人眼视觉习惯的界面，提高用户的使用体验。
一些常见的视觉特征包括：•视力敏感度：人的视力敏感度会随着年龄的增长而下降，因此在设计界面时需要注意合理利用对比度和颜色，以保证在不同年龄段用户之间的可读性。
•视野范围：了解用户的视野范围有助于设计更加合理的布局和可见性的元素，避免重要信息被忽略或难以察觉。
2.2 音频特征音频作为人机交互的一种重要方式，也需要考虑用户的听觉特征。
安全人机工程学人员可以通过了解用户的听力能力和听觉频率范围来设计更适合的声音提示和反馈。
一些常见的音频特征包括：•听力敏感度：人们的听力敏感度在不同年龄和频率下都会有所不同，因此在设计音频提示时需要在合适的频率范围内。
•噪音容忍度：了解用户对噪音的容忍度有助于在设计过程中避免过于刺耳的音效，以提高用户舒适度和满意度。
2.3 手部特征手部是人机交互中最常用的工具，了解用户的手部特征可以帮助设计更符合人手操作习惯的界面和输入方式。
一些常见的手部特征包括：•握持力和灵巧度：了解用户的握持力和灵巧度有助于设计更适合用户操作的按钮和控件大小。
•反应时间：了解用户的手部反应时间可以帮助设计出合理的交互界面，以降低用户的误触几率。
3. 总结安全人机工程学人员在设计人机界面时需要考虑用户的生理特征，以提高用户的使用体验和操作效率。
视觉、音频和手部特征是其中几个重要的方面。
通过了解用户的视觉敏感度、听力敏感度、手部握持力和灵巧度等特征，可以设计出更符合用户习惯和需求的界面和交互方式。
安全人机工程学习题
安全人机工程学习题第一章 安全人机工程学概述及其研究方法1 安全科学是一门跨学科、跨行业的新兴科学，试从分支学科的角度分析一下安全科学的体系层次。
2 安全科学的基础理论可概括为哪几个方面，请谈一下你对这些理论的认识与理解。
3 系统科学是以系统及其机理为研究对象的一种元科学，试阐述系统科学的体系可划分成哪几个层次？并阐述各层次的内涵。
4 人-机-环境系统工程研究的核心问题是什么？它是从哪几个基础理论出发的？着重分析哪几个要素？历经哪几个步骤？去实现整个系统总体性能的哪些目标？5 何谓人机工程学？它所研究的对象是什么？其内涵是什么？6 何谓安全人机工程学？它在安全科学、系统科学、管理科学以及人-机-环境系统工程学科中处于什么位置？如何理解它所处的位置？7 在人-机-环境系统的整体高度上去研究人的特性与孤立地去研究人的特性有何区别？请举例说明。
8 安全人机工程学研究哪些方面的内容？为什么要进行这些方面的研究呢？为什么在进行某一方面研究时仍然强调把人、机、环境作为系统整体，从系统整体出发去进行相应方面的研究呢？9 研究安全人机工程学的基本方法是什么？为什么说安全人机工程学的研究必须要以系统科学、安全科学、工程生理学、工程心理学、优化理论、管理科学以及工程控制理论为基础理论，瞄准人-机-环境系统，强调系统性，注重工程应用性。
坚持以人为中心，在确保人身安全的前提下研究人、机、环境三大要素相互间如何才能达到最佳匹配，实现人-机-环境系统总体性能最优。
你如何理解这段话？能否举例说明这段话的深刻含义？ 10 为什么说理论分析与实验研究是安全人机工程学研究的两大基本手段？请举例说明。
第二章人的基本特征1 人的基本特性包括哪些方面？为什么研究人-机-环境工程问题时必须了解和掌握人的基本特性呢？2 什么是人体的静态测量？它与动态测量有何区别？3 某地区人体测量的平均值1650x m m -=，标准值57.1D S mm =，求该地区第95、90以及第80百分位的尺寸数据。
人机工程学 第二章 人体测量及数据应用
第二章 人体测量及数据应用
第二章 人体测量及数据应用(3)
第一节 人体测量简介 第二节 人体测量的数据处理 第三节 常用人体测量数据 第四节 人体各部分结构参数的计算中心 第五节 人体测量数据的应用
第一节 人体测量简介
人的特性可分为形态特征和机能特征
一、概念
1. 人体测量：指借助人体测量仪器，按照人体测量方法 ，对人体身体各方面数据特征（主要是尺寸）的度量。
均值
方差
标准差
百分位数
1.均值
表示样本的测量数据集中地趋向某一个值，该值称为 平均值，简称均值。均值是描述测量数据位置特征的值， 可用来衡量一定条件下的测量水平和概括的表现测量数据 的集中情况。对于有n个样本的测量值：x1，x2,...xn其 均值为：
X
X1 X2 Xn n
1 n
三、应用人体数据设计产品的步骤
在应用人体尺寸来设计产品（或设备）时，应先确定使用 对象并收集相应的统计数据，然后根据人体尺寸来确定产品（ 或设备）的尺寸。
例如：应用人体测量设计工作台时，可以遵循以下步骤： 1、分析任务，确定工作台有关的功能要求。 2、设立调查表，找出与工作台有关的其他人机工程值。 3、确定使用者和相应的数据，如性别、种族、使用者年龄。
二、人体（尺寸）差异因素
地区因素
1/4
性别因素
1/2
年龄因素
3/4
民族因素 E
F 时代因素
人体（尺寸）差异因素
1.民族因素 每个民族都有自己的人体数据，不能套用其他民族的
测量结果设计本民族的机具。
例如：美国按男子身高设 计的飞机，美国男子的适 应范围将为90％，对法国 人将为80％，对日本人将 为43％。泰国人为24％ 。设计时要考虑民族因素 和多民族的适应性。
安全人机工程学-人的生理特征
为了提高工作效率和防止疲劳，应合理安排工作时间，避免长时间连续工作。 适当的休息和放松有助于缓解疲劳，提高工作效率。
人体姿势与健康
不良姿势对健康的影响
长时间保持不良姿势会导致肌肉疲劳 、关节压力增加，甚至引发慢性疼痛 和损伤。例如，长时间低头看手机或 电脑屏幕会导致颈椎问题。
正确姿势的保持
02 人体的生理结构与功能
神经系统
01
神经系统是人体最重要的 生理结构，负责协调和整 合身体各部分的功能。
02
03
04
它由大脑、脊髓和周围 神经组成，控制着人的 思维、感觉和运动。
大脑是神经系统的核心， 负责处理信息、决策和 调节身体活动。
脊髓是大脑与身体之间 的主要通道，传递信息 和控制身体的运动。
办公环境中的安全人机工程实践
办公家具布局
合理布置办公家具，如电 脑、座椅、桌子等，确保 员工坐姿舒适、视线良好。
显示器位置
调整显示器的高度和角度， 减少员工的颈部和背部疲 劳。
键盘和鼠标位置
优化键盘和鼠标的位置， 降低员工手腕和肩部的疲 劳程度。
家庭环境中的安全人机工程实践
家用电器设计
优化家用电器设计，如电视、冰 箱、洗衣机等，使其更符合人体
工程学原理，方便使用。
家居布局
合理安排家居物品的位置，如家具、 厨房用品等，提高生活便利性和舒 适度。
家用工具使用
选择符合人体工程学的家用工具， 如厨房刀具、清洁工具等，降低使 用过程中的疲劳程度。
06 结论与展望
对安全人机工程学的总结
人的生理特征在安全人机工程学中的重要性
人的生理特征在安全人机工程学中起着至关重要的作用。这些特征包括人体测量数据、人 体姿势、人体运动能力等，它们决定了人在操作机器或执行任务时的效率和安全性。
人机工程学 第二章人体测量
SD 33.1
西安工程大学
人机工程学
第二节 人体测量中的主要统计函数
3、百分位及百分位数
百分位
百分位由百分比表示，称 为“第几百分位”。例如， 50%称为第50百分位。
百分位数
百分位数是百分位对应的数 值。例如，身高分布的第5 百分位数为1543，则表示 有5%的人的身高将低于这 个高度。
西安工程大学
有明显差别； • (4) 在腿的长度尺寸起重要作用的场所（如座姿操作
的岗位），考虑女性的人体尺寸至关重要。
西安工程大学
人机工程学
第二节 人体测量中的主要统计函数
3、年代
• 随着人类社会的不断发展，卫生、医疗、生活水平的 提高以及体育运动的大力开展，人类的成长和发育也 发生了变化。在使用人体测量数据时，要考虑其测量 年代，然后加以适当修正。
西安工程大学
人机工程学
第二节 人体测量中的主要统计函数
一、人体测量数据的统计指标
均值
适应域
西安工程大学
术语
均值、标准差
百分位数
人机工程学
第二节 人体测量中的主要统计函数
1、均值 • 表示样本的测量数据集中地趋向某一个值，该值
称为平均值，简称均值。均值是描述测量数据位 置特征的值，可以用来衡量一定条件下的测量水 平和概括地表现测量数据的集中情况。
33?ds西安工程大学人机工程学3百分位及百分位数5050515435西安工程大学人机工程学??1?50????5099mpmpmsdksdkksdmizzmimp05psd西安工程大学人机工程学4适应域一个设计只能取一定的人体尺寸范围只考虑整个分布的一部分面积称为适应域适应域是相对设计而言的对应统计学的置信区间的概念
安全人机工程学人的生理特征
详细描述
残疾人的身体某方面功能可能存在障碍或限制，如视力 障碍、听力障碍、肢体残疾等。在人机交互设计中，应 充分考虑残疾人群体的特殊需求，提供相应的辅助设备 和技术，帮助他们更好地使用产品或服务。同时，应注 重无障碍设计原则，确保残疾人能够方便地使用各种设 施和工具。
06
安全人机工程学的发展趋势
个性化设计
儿童的生理特征
总结词
身体发育尚未完全，认知能力有限
详细描述
儿童的身体和智力发展尚未完全成熟，他们的身体协调性、注意力和记忆力等 方面都还在发展中。因此，针对儿童设计的产品或界面需要特别考虑其操作简 便性、直观性和安全性，以适应儿童的生理和心理需求。
残疾人的生理特征
总结词
身体某方面功能受限，需要特殊辅助设备
安全人机工程学人的生理 特征
• 人的生理结构 • 人的感知与反应 • 人的体力与耐力 • 安全人机工程学在生理特征中的应用 • 特殊人群的生理特征 • 安全人机工程学的发展趋势
01
人的生理结构
骨骼系统
骨骼构成
人体骨骼系统由200多块骨头组成， 分为颅骨、躯干骨和四肢骨，起到支 撑身体、保护内脏器官和维持姿势的 作用。
免受伤害。
学习与记忆
神经系统通过学习和记忆过程不 断发展，使人们能够适应环境并
积累经验。
循环系统
血液组成
循环系统负责输送氧气和营养物质到全身各个组织器官，同时回 收代谢废物。
心肺功能
心脏和肺是循环系统的重要组成部分，它们通过协同工作来推动血 液循环和呼吸过程。
血压与心率
循环系统的正常运作依赖于稳定的血压和心率，保持这些生理参数 在正常范围内对于维护身体健康至关重要。
03
人的体力与耐力
安全人机工程学人的生理特征
3.2.3 视觉和本体感觉
❖ 人的听觉
（1）听觉刺激 刚刚被健康人耳顶到的声音能量E0，刚刚被人耳区别开的差别阈值为
ΔE/E0 = 1.26。两个声音的差别阈值定义为一个分贝（dB）。 纯音——单一振动频率的声音 乐音——频率和谐的几个纯音的合成 噪音——频率不和谐或杂乱无章的声音
3.2.3 视觉和本体感觉
○ 交通标志：禁止或强制标志规定用圆形，圆形比同面积正方 形或三角形显得要大1/10.
3.2.3 视觉和本体感觉
❖ 人的视觉及其特性
（9）视觉运动规律
• 眼睛沿水平方向运动比沿垂直方向运动快而且不宜疲劳；一般先看到水平方向的物体，后看到垂 直方向的物体。
• 视线的变化习惯从左到右、从上到下和顺时针方向运动。 • 人眼对水平方向尺寸和比例的估计比垂直方向尺寸和比例的估计要准确的多。 • 当眼睛偏离视中心时，在偏移举例相等的情况下，人眼对左上限的观察最优，依次为右上限、左
•
响度是人耳判别声音由轻到响的强度等级概念，它不仅取决于声音的强度，还与频率及波形有
的整体的反映）
知觉并不是感觉的简单相 加，而是由各种感官联合 活动所产生的有机综合。
3.2.2 感觉和知觉
感觉
知觉
3.2.2 感觉和知觉
感知反应过程
人们通常把感觉和知觉总起来称为“感知”。
人的感知反应过程是： 通过各种感官(感受器)接受外部信息(刺激)， 经过神经中枢进行分析、 判断并作出决定， 再下达给运动器官(执行 器)， 改变被操纵对象的状态。
3.2.3 视觉和本体感觉
❖ 人的视觉及其特性
（8）视错觉 人在观察物体时，由于视网膜受到光线的刺激，使得视觉印象与物
体的实际大小、形状存在差异，这种现象称视错觉。
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最大最小准则又称极端设计原则，该准则要求在不涉及使用者健 康和安全时，设计应该尽量适合于尽可能多的使用者。
选用适当偏离极端百分位的第5百分位和第95百分位作为界限值 较为恰当。
必须允许和适应身体某些部位通过
48
3 人体尺度数据的应用
最大
最小
通道 出入口 安全防护空间 汽车拉环高度 机械作业空间
人的视觉及其特性
人眼的构造
视觉现象三要素 对象 可见光 眼睛
86
1
人的视觉及其特性
自然作用 人的观察 过去经历
人捕捉到的信息
87
1
人的视觉及其特性
直接的
人们得到信息的 途径？
间接的
直接看到的自己周围的人和物
借助于各种视觉显示装置
88
1
人的视觉及其特性
视觉基本参数
从人机系统的角度，视觉的基本参数有哪些？
57
随堂小测
【单选题】在设计中，必须允许和适应身体某些部位通过，遵循的是 A 最大最小准则 B 可调性准则 C 平均准则 D 功能修正与最小心理空间相结合准则
正确答案：A
58
随堂小测
【单选题】在设计中，将栏杆高度进一步加高，用以克服操作者在这样高的 平台栏杆处时，因恐惧心理而导致足部发“酸、软”情况，遵循的是
28
如何研究人体的静态几何特性 坐姿测量项目
29
如何研究人体的静态几何特性 坐姿测量项目
30
如何研究人体的静态几何特性 坐姿测量项目
31
如何研究人体的静态几何特性 坐姿测量项目
32
如何研究人体的动态几何特性 人体上部及上肢固定姿势活动角度范围
人体向侧面活动的角度 人体向前面活动的角度
肢体运动要符合躯干活动范围
3
知觉的基本特性
语言对知觉理解性的影响
74
3
知觉的基本特性
知觉的选择性
例如图为一个对象和背景转换双关图。当我们以黑色为背景时，可看出是 两个白色侧面人像，如果以白色为背景时，则会看成是一个黑色托盘。
75
3
知觉的基本特性
影响知觉的选择性因素
知觉对象与背景之间的差别越大，对象越容易从背景中区 分出来。
13
随堂小测
【判断题】知觉特性是人们对外部信息的感知。
正确答案：对
14
目
录
01 人体尺度测量方法（静态、动态）
15
1 人体尺度测量方法
形态数据类型
静态尺寸
人体构造上的尺寸
16
1 人体尺度测量方法
形态数据类型
动态尺寸
人体功能上的尺寸
包括人在工作姿势下或在某种操 作活动状态下测量的尺寸
17
如何研究人体的静态几何特性
78
4
感觉和知觉的关系与区别
感觉和知觉都是客观事物直接作用于感觉器官而在大脑中 产生对所作用的反映。
在生活和生产活动中，人都是以知觉的形式直接反映事物 而感觉只作为知觉的组成部分而存在于知觉之中，很少有
孤立的感觉存在，在心理学中称为“感知觉”。
79
4
感觉和知觉的关系与区别
感觉反映的是客观事物的个别属性 感觉的性质较多取决于刺激物的性质
45
2 影响人体测量数据的因素
地域因素
由于不同国家、不同地区、不同种族的 人体尺寸的差异，即使是同一国家，不 同地区的人体尺寸也有差异。因此，在 设计中考虑产品的多民族的通用性。
46
3 人体尺度数据的应用最大最小准则运源自可调性准则用准
则
平均准则
功能修正与最小心理空间相结合准则
47
3 人体尺度数据的应用
视力
眼睛能看到物体的距离
89
1
人的视觉及其特性
视觉基本参数 视角
在设计中，视角是确定设 计对象尺寸大小的依据。
＝2arctg D
2L
90
1
人的视觉及其特性
1×102J/m2
4×10-7(硫酸试剂摩尔浓度)
2.6×10-9J
6.28×10-9kg ·J/m2·s 振幅2.5×10-4mm
9．13×10-6kg·J/m2·s
68
2
感觉的基本特性
感受性的应用
人的各种感觉器官感受能力发展是不平衡的，各自的职业又 有不同方面的感受能力。
听觉
视觉
听觉&视觉
69
知觉反映的是客观事物的整体 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
80
小 神经系统的组成及功能 结 感觉的基本特性
知觉的基本特性 感觉和知觉的关系与区别
81
随堂小测
【单选题】感觉器官是通过外界刺激将感受传递______。
A 大脑 B 小脑 C 脊髓 D 神经系统 正确答案：A
脊髓
神 经 系
脑神经；脊神经 按 解
统剖
分
按功能分
周围神经
感觉（传入）神经
（运 传动 出神 ）经
躯体运动神经 （支配骨骼肌）
植物性神经 （支配内脏器官） 61
2
感觉的基本特性
感觉器官是如何传递信息呢？
通过外界刺激将感受传递给大脑
62
2
感觉的基本特性
什么是刺激呢？
外界扰动通过感觉器官传递到大脑的信息
63
2
感觉的基本特性
外部刺激
64
2
感觉的基本特性
感觉类型 视觉 听觉 嗅觉 味觉 触觉
65
2
感觉的基本特性
一种感受器官只能接受一种刺激
同时有多种视觉信息或多种听觉信息，或视觉与听觉信息同
时输入时？
66
2
感觉 种类
视觉
听觉
嗅觉
味觉
皮肤 感觉 深部 感觉 平衡感
觉
感觉的基本特性
感觉 器官
A 最大最小准则 B 可调性准则 C 平均准则 D 功能修正与最小心理空间相结合准则
正确答案：D
59
01 神经系统的组成及功能
目
02 感觉的基本特性
录
03 知觉的基本特性
03 感觉和知觉的关系与区别
60
1 神经系统的组成及功能
神经系统的组成及其功能
脑：延髓；脑髓；中脑；间脑；小脑；
中枢神经 大脑
76
3
知觉的基本特性
影响知觉的选择性因素
运动的对象，在固定不变或相对静止的背景上，运动着的 对象最容易成为知觉对象，如在荧光屏上显示的变化着的 曲线。
77
3
知觉的基本特性
知觉的恒常性
人们总是根据已往的印象、知识、经验去知觉当前的知觉对象，
当知觉的条件在一定范围内改变了的时候，知觉对象仍然保持
相对不变。
运动和位 置变化
撞击、重力、姿势等
旋转运动、直线 运动和摆动等
作用
鉴别 报警、
联络 报警、
鉴别 鉴别
报警
调整 67
2
感觉的基本特性
感觉
视觉 听觉 嗅觉 味觉 触觉 温度觉 振动觉
感觉阈值
感
觉
阈
下
限
上限
（2.2～5.7）×10-17J
（2.2－5.7）×10-8J
1×10-12J/m2 2×10-7kg/m3
3
知觉的基本特性
什么是知觉？
知觉是在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。
70
3
知觉的基本特性
知觉的过程
一次餐饮企业检查反馈 现场物品摆放混乱 厨房地面湿滑 服务人员散漫
71
3
知觉的基本特性
知觉的整体性
你看到了什么？
72
3
知觉的基本特性
知觉的理解性
你看到了什么？
73
安全人机工程
1
01
人的基本特征
02
人体几何特性测量
03 人体尺度数据统计及应用
04
人体的生理特征
05
人的视觉
06
人的听觉
07
人的反应时间
2
01 几何特性
目
录
02 感觉特性
03 知觉特性
04 心理特性
3
1
几何特性
人的几何特性
4
2
感觉特性
外部世界
人机界面
5
2
感觉特性
驾驶员观察外部环境高手船舱运行 列车运行速度
82
随堂小测
【多选题】感觉类型包括______。 A 视觉 B 听觉 C 嗅觉 D 味觉 正确答案：ABCD
83
随堂小测
【判断题】人的各种感觉器官感受能力发展是平衡的，各职业对人员的感受 能力要求不同。
正确答案：错
84
01 人的视觉及其特性
目
录
02 常见的几种视觉现象
03 视觉运动规律
85
1
49
3 人体尺度数据的应用
可调性准则
对与健康安全密切或减轻作业疲劳的设计应按可调性准则设计。 在使用对象体的5%至95 %可调。
有限度的或受身体延伸所限制的空间尺寸
50
3 人体尺度数据的应用
可调性准则
头盔 靠背倾角
51
3 人体尺度数据的应用
平均准则
虽然在大部分产品、用具设计中使用平均数这一概念不太合理，但 是。。。。。。
正确答案：错
37
01 人体测量数据统计
目
录
02 影响人体测量数据的因素
03 人体尺度数据的应用
38
1
人体测量数据统计
人体尺寸测量中，总体是按一定特征被划分的人群。
总 体
样 本