第2章 人机系统中人的因素PPT课件
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安全人机工程 第二章 人的特征
最大最小准则
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
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
教学课件 人机工程学(第三版)--丁玉兰
1.5 人机工程学与工业设计
1.5.1 为工业设计中考虑“人的因素”提供人体尺度 参数
1.5.2 为工业设计中考虑“物”的功能合理性提供科 学依据
1.5.3 为工业设计中考虑“环境因素”提供设计准则 1.5.4 为进行人－机－环境系统设计提供理论依据 1.5.5 为坚持以“人”为核心的设计思路提供工作程
2）工作场所和信息传递装置的设计：主要研究 如何设计合适的环境及信息传递装置，使人可以 舒适高效的工作。如本书5、6、7、8章的内容。
3）环境控制与安全保护：主要研究从长远利益出发， 如何设计环境及进行安全保护以保证人在长期工作下健 康不受影响，事故危险性最小。如本书9、10章的内容。
4）人机系统的总体设计：人机系统工作效能的高低 主要取决于它的总体设计，即在整体上使“机”与人体 相适应，解决好人与机器之间的分工和机器之间信息交 流的问题可，使二者取长补短，各尽所长。如本书第11 章的内容。
变量，因而可根据概率论与数理统计理论对测量 数据进行统计分析，从而获得所需群体尺寸的统 计规律和特征参数。
1. 均值
x
1 n
n i 1
xi
2.方差 3.标准差
s2
1n
n 1 i1
2
xi x
1 n 1
n i 1
xi 2
欢迎使用
人机工程学（第三版）
多媒体教学课件
课件目录
第1章 人机工程学概论 第2章 人体测量与数据应用 第3章 人体感知与运动系统 第4章 人的心理与行为特征 第5章 人机的信息界面设计 第6章 工作台椅与工具设计 第7章 作业姿势与动作设计 第8章 作业岗位与空间设计 第9章 人与环境的界面设计 第10章 事故控制与安全设计 第11章 人机系统总体设计 第12章 人机工程发展趋势
《人机工程学》PPT课件
2024/1/24
5
学科特点及意义
• 学科特点：综合性、交叉性、实践性。 • 学科意义：提高人与机器系统的效能和安全性，改善人的工作条件和生活质量，推动科技进步和社会发展。人
机工程学在产品设计、生产制造、医疗卫生等领域具有广泛的应用前景。例如，在产品设计方面，通过运用人 机工程学的原理和方法，可以设计出更加符合人体工学和认知心理的产品，提高产品的易用性和用户体验；在 生产制造方面，人机工程学可以帮助企业优化生产流程和设备布局，提高生产效率和员工工作舒适度；在医疗 卫生方面，人机工程学可以应用于医疗器械和康复设备的设计，提高医疗服务的水平和质量。
考虑员工的生理、心理特征，合理规划工作场所 的空间、设备、工具等，提高员工的工作效率和 舒适度。
基于环境因素的布局规划
综合考虑照明、噪音、温度、湿度等环境因素， 创造适宜的工作环境，保障员工的身心健康。
2024/1/24
20
设备选型与配置策略探讨
设备选型原则
根据工作需求、设备性能、经济效益等因素，选择适合的设备类 型和型号。
2024/1/24
6
CHAPTER 02
人体生理与心理特征
2024/1/24
7
人体生理结构简介
肌肉系统
通过收缩和舒张产 生运动，维持姿势 。
循环系统
输送氧气和营养物 质，排除废物。
2024/1/24
骨骼系统
构成人体基本框架 ，支持体重，保护 内脏。
神经系统
传递和处理信息， 控制人体各种活动 。
呼吸系统
多通道交互
结合语音、手势等多种交互方 式，提供更加自然、高效的人
机交互体验。
18
CHAPTER 04
工作场所人机工程学应用
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-2-人机系统
过程 控制
机器
输出
2.2 人机系统类型及功能
按系统自动化程度分类 自动化系统
自动化系统由人和自动化设备构成。机器负责系统中信息的接收、储存、处理和执行等工作； 人只起到管理和监督的作用，只有在发生意外情况时，人才采取强制措施。 系统从外部获得所需的能源，人的具体功能是启动、制动、编程、维修和调试 系统必须对可能发生的意外情况设有预报及应急处理的功能 机 输入 感觉 信息储存 信息处理和决策 人（监视者） 信息储存 感觉 信息处理和决策 动作 动作
物理量的监测范围广，而且精 确；可监测如电磁波等一些人 不能监测的物理量 在力量、速度、精确、操作范 围、耐久性等方面远比人优越 ；对处理液体、气体、粉状体 等比人优越，但处理柔软物则 不如人 按预先编程可进行快速、准确 的数据处理；记忆正确并能长 时间储存，调出速度快；反应 速度快；学习能力较低，灵活 性差
适应性
环境
2.4 人机功能分配
2.4.3 人与机功能分配 人机特性比较 机 成本 器 人
包括工资、福利和教育培训费；如 果万一发生事故，可能失去宝贵生 命 具有特定的动机，渴望在集体中工 作和生活，得到集体保护，否则会 产生孤独感、疏远感，影响作业效 能
包括购置费、运转和保养维修 费；一旦出现事故，也只失去 机器本身价值
2.4 人机功能分配
2.4.3 人与机功能分配 人机特性比较 机 监测 器 人
具有与认知直接联系的监测能力， 凭感官接收信号，掌握标准困难， 易出错；具有味觉、嗅觉和触觉 肢体具有许多自由度，可在三维空 间进行多种运动，可进行微妙的协 调，但人的力量、速度有限；可通 过获取视觉、听觉、位移和重量等 信息控制运动器官灵活地操作 具有抽象、归纳能力以及模式识别 、联想、发明创造等高级思维能力 ；善于积累经验并运用经验判断； 记忆力有限；需要反应时间；具有 很强的学习能力，灵活性强
人机工程学PPT优秀课件
功能尺寸
基于人体尺寸测量，确定设备、工具等的最佳尺寸。
视觉、听觉等感官系统
01
02
03
视觉系统
研究视觉感知、视觉注意 、视觉记忆等，以及色彩 、亮度等视觉元素对设计 的影响。
听觉系统
探讨听觉感知、听觉注意 、听觉记忆等，以及声音 大小、频率等听觉元素在 设计中的应用。
其他感官系统
如触觉、嗅觉等，分析其 在人机工程学中的应用。
的影响。
反应时间
02
研究人体对刺激的反应时间及其影响因素，为设计提供时间参
数依据。
注意力与疲劳
03
分析注意力分散、疲劳等因素对人体工作效率的影响，提出相
应的设计策略。
03
认知心理与行为习性
注意、记忆等认知过程
选择性注意
关注特定刺激，忽略其他刺激
分配性注意
同时关注多个刺激
注意、记忆等认知过程
转移性注意
人机工程学PPT优秀 课件
目录
• 人机工程学概述 • 人体因素与生理特征 • 认知心理与行为习性 • 人机界面设计原理及应用 • 工作场所环境优化策略 • 人机系统评价与改进方法
01
人机工程学概述
定义与发展历程
定义
人机工程学是研究人、机器及其工作 环境之间相互作用的学科，旨在优化 人与机器系统的交互，提高工作效率 和人的舒适度。
骨骼、肌肉等运动系统
骨骼系统
了解骨骼结构、功能及骨 骼疾病对人机工程学的影 响。
肌肉系统
研究肌肉类型、功能及肌 肉疲劳等对人体工作的影 响。
运动范围与姿势
分析人体各部位运动范围 及常见工作姿势，为设计 提供指导。
神经系统与反应时间
神经系统
第二章 人机一体化
第二章－人机一体化分析与设计
二、自动化制造系统的人机一体化总体结构
人在操作过程中，机器通过显示器 将信息传递给人的感觉器官(如眼 睛、耳朵等)，经中枢神经系统对 信息进行处理后，再指挥运动系 统(如手、脚等)操纵机器的控制器、 改变机器所处的状态。由此可见， 从机器传来的信息，通过人这个 “环节”又返回到机器，从而形 成一个闭环系统。人机所处的外 部环境因素(如温度、照明、噪声、 振动等)也将不断影响和干扰此系 统的效率。因此，从广义来讲， 人机系统又称人—机—环境系统。
(一)感知层面上的人机联合感知 人的视觉、听觉、嗅觉、运动觉、触觉等 感知系统和机器的感知系统对输人系统的加 工信息、环境信息联合进行多维综合信息感 知。（输入自动化制造系统的毛坯、加工指 令、工艺文件、工艺装备、零件数量、作业 计划及外部环境温度、照明、运输、在制品 库存。）
第二章－人机一体化分析与设计
机器系统可精确感知系统输入信息，环境信息， 人及机器本身的定量信息(如；毛坯几何尺寸、 加工工序要求、切削速度、环境温度、压力、 振动、人的心电、脑电信号等)，并可通过拓 宽感知范围感知人类不能感知的信息(如微波、 红外、超声波等)；
第二章－人机一体化分析与设计
(二)控制层面上采用人机共同决策
第二章－人机一体化分析与设计
2．作业要求研究 每一项分配给人的功能都对人的作业提出作业品质的 要求，例如精度、速度、技能、培训时间、满意度， 设计者必须弄清与作业要求相关的人体特征，作为后 续人机界面设计、作业辅助设计的依据。
第二章－人机一体化分析与设计
1．功能分配 功能分配是指把已定义的系统功能，按照一定的分配
原则，“分配”给人、机器或软件。设计者根据已 经掌握的资料和人机特性制定分配原则。有的系统 功能分配是直接的、自然的，但也有的系统功熊分 配需要更详尽的研究才能制定出分配方案 关于人的功能分配要考虑： 1、人是否有“能力”实现该功能；这是针对人力资源 特征而判断的； 2，预测人是否乐意长时间从事这一功能。这是因为人 也许具备完成某项功能的技能和知识，但缺乏做好 该功能的作业动机，也不能保证系统功能的正常完 成。
二、自动化制造系统的人机一体化总体结构
人在操作过程中，机器通过显示器 将信息传递给人的感觉器官(如眼 睛、耳朵等)，经中枢神经系统对 信息进行处理后，再指挥运动系 统(如手、脚等)操纵机器的控制器、 改变机器所处的状态。由此可见， 从机器传来的信息，通过人这个 “环节”又返回到机器，从而形 成一个闭环系统。人机所处的外 部环境因素(如温度、照明、噪声、 振动等)也将不断影响和干扰此系 统的效率。因此，从广义来讲， 人机系统又称人—机—环境系统。
(一)感知层面上的人机联合感知 人的视觉、听觉、嗅觉、运动觉、触觉等 感知系统和机器的感知系统对输人系统的加 工信息、环境信息联合进行多维综合信息感 知。（输入自动化制造系统的毛坯、加工指 令、工艺文件、工艺装备、零件数量、作业 计划及外部环境温度、照明、运输、在制品 库存。）
第二章－人机一体化分析与设计
机器系统可精确感知系统输入信息，环境信息， 人及机器本身的定量信息(如；毛坯几何尺寸、 加工工序要求、切削速度、环境温度、压力、 振动、人的心电、脑电信号等)，并可通过拓 宽感知范围感知人类不能感知的信息(如微波、 红外、超声波等)；
第二章－人机一体化分析与设计
(二)控制层面上采用人机共同决策
第二章－人机一体化分析与设计
2．作业要求研究 每一项分配给人的功能都对人的作业提出作业品质的 要求，例如精度、速度、技能、培训时间、满意度， 设计者必须弄清与作业要求相关的人体特征，作为后 续人机界面设计、作业辅助设计的依据。
第二章－人机一体化分析与设计
1．功能分配 功能分配是指把已定义的系统功能，按照一定的分配
原则，“分配”给人、机器或软件。设计者根据已 经掌握的资料和人机特性制定分配原则。有的系统 功能分配是直接的、自然的，但也有的系统功熊分 配需要更详尽的研究才能制定出分配方案 关于人的功能分配要考虑： 1、人是否有“能力”实现该功能；这是针对人力资源 特征而判断的； 2，预测人是否乐意长时间从事这一功能。这是因为人 也许具备完成某项功能的技能和知识，但缺乏做好 该功能的作业动机，也不能保证系统功能的正常完 成。
人机工程学培训教材ppt课件
V>工作能力时，会加速作业者的疲劳，甚至影响身体健康。
V< 工作能力时，达不到兴奋点，工作效率低，易出错。
精选课件
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22
人体测量与作业空间
人体测量学：
通过测量人体各部位尺寸来确定个体之间和群体之间在人体尺寸上的差 别，用以研究人的形态特征，使设计更适于人。
例如：见图2-1。
人体测量中的主要统计函数
其它措施：
在高温、强热辐射条件下，安排多次长时间休息； 劳动强度不大却精神紧张的作业，为防止精神疲劳，应安排多次短暂休息； 对于单调作业也应适当增加休息时间。
精选课件
19
作业疲劳及其测定
一、作业疲劳的概念
作业者在作业过程中，产生作业机能衰退，作业能力明显下降，并伴
有疲倦感的现象，称作业疲劳。
客观上讲
人机工程学
一、什么是人机工程学 二、人机系统中人的特性
1人的生理、心理特性 2人的作业特性 三、人体测量与作业空间 四、人与作业环境 五、人机信息界面与人机系统
精选课件
1
一、定义
人机工程学
1.《中国企业管理百科全书》定义为：研究人和机器、环境的相互作用及 其合理性，使设计的机器和环境系统适合人的生理、心理等特征，达到在 生产中提高效率、安全、健康和舒适的目的。
2）作业者体内的标准能量储备为24 kcal（100.47KJ）。
精选课件
17
二、制度作业时间
设：作业时单位时间增加的能量消耗量为M’；制度劳动时间为T， 其中T劳为实际劳动时间，T休为休息时间，
则：T＝T劳＋T休
休息率：Tr ＝T休/T劳
实际劳动率： Tw ＝T劳/T
实际劳动时间是100.47kJ 能量贮备的耗尽时间，所以： T劳＝100.47/（M’－16.75）
02第二章 人机环境系统
对人的心理产生最经常最直接影响的因素是色彩。 如：红：警戒色，人长期在这环境中易疲劳
色彩的心理效应
A. 色彩的感情作用 冷暖、兴奋沉静、活泼忧郁、胀缩、轻 重、软硬、进退、华丽质朴
色彩感觉
冷 暖 进 退 胀 缩 软 硬 华丽 质朴 轻 重
色相
青、青绿 红、橙、黄
红、紫红、绿 黄、橙、青紫
明度
高 低 高 低 高 低
四、照明环境
1、光的数量 2、光的质量 3、亮度与亮度对比 4、眩光 5、作业场所的光照形式 6、良好光照的作用
1、光的数量
提高照度，可以减少视觉疲劳，提高工 作效率
也要考虑经济性因素
2、光的质量
（1）光线均匀稳定 （2）光色效果
3、亮度与亮度对比
最低亮度阈：10-5熙提 最大灵敏度：104熙提 < 10-5熙提 看不见东西 >104熙提 刺眼，人眼的灵敏度下降
0dB 120dB
三、振动环境
1、人体振动模型 2、人的振动特性 3、振动对人的健康的影响 4、振动对操作的影响 5、人体承受全身振动的评价
1、人体振动模型
2、人的振动特性
（1）垂直方向 第一共振峰：4～8 Hz 第二共振峰：10～12 Hz 第三共振峰：20～25 Hz
（2）人体不同部位的共振频率
高 低
纯度
高 低
中 高、低
高 低 低 高
色彩的心理效应
B. 色彩的象征意义
色彩
红 橙 黄 绿 蓝 紫 黑 白 灰
象征意义
服装运用范例
喜气、热情、兴奋、恐怖
女装、搭配用色
火热、跃动、温暖
标志服、安全服、搭配用色
光明、快乐、超脱
标志服、搭配用、宗教服
色彩的心理效应
A. 色彩的感情作用 冷暖、兴奋沉静、活泼忧郁、胀缩、轻 重、软硬、进退、华丽质朴
色彩感觉
冷 暖 进 退 胀 缩 软 硬 华丽 质朴 轻 重
色相
青、青绿 红、橙、黄
红、紫红、绿 黄、橙、青紫
明度
高 低 高 低 高 低
四、照明环境
1、光的数量 2、光的质量 3、亮度与亮度对比 4、眩光 5、作业场所的光照形式 6、良好光照的作用
1、光的数量
提高照度，可以减少视觉疲劳，提高工 作效率
也要考虑经济性因素
2、光的质量
（1）光线均匀稳定 （2）光色效果
3、亮度与亮度对比
最低亮度阈：10-5熙提 最大灵敏度：104熙提 < 10-5熙提 看不见东西 >104熙提 刺眼，人眼的灵敏度下降
0dB 120dB
三、振动环境
1、人体振动模型 2、人的振动特性 3、振动对人的健康的影响 4、振动对操作的影响 5、人体承受全身振动的评价
1、人体振动模型
2、人的振动特性
（1）垂直方向 第一共振峰：4～8 Hz 第二共振峰：10～12 Hz 第三共振峰：20～25 Hz
（2）人体不同部位的共振频率
高 低
纯度
高 低
中 高、低
高 低 低 高
色彩的心理效应
B. 色彩的象征意义
色彩
红 橙 黄 绿 蓝 紫 黑 白 灰
象征意义
服装运用范例
喜气、热情、兴奋、恐怖
女装、搭配用色
火热、跃动、温暖
标志服、安全服、搭配用色
光明、快乐、超脱
标志服、搭配用、宗教服
精品课件-安全人机工程学-第2章
2
第2章 人 机 系 统
2.2 人机系统类型及功能 人机系统的分类方法多种多样，有些简单，有些复杂。下面 主要介绍三种分类方法。 2.2.1 按有无反馈控制分类 1. 开环人机系统 2. 闭环人机系统
3
第2章 人 机 系 统
2.2.2 按系统自动化程度分类 1. 人工操作系统 人工操作系统包括人和相应的辅助机械及手工工具。人负责
体、气体和粉状体等比人优越，但处理 度有限；可通过获取视觉、听觉、位移和重量
柔软物体则不如人
感等信息控制运动器官灵活地操作
按预先编程可进行快速、准确的数 具有抽象、归纳能力以及模式识别、联想、
据处理；记忆正确并能长时间储存，调 发明创造等高级思维能力；善于积累经验并运
出速度快；反应速度快；学习能力较低， 用经验判断；记忆力有限；需要反应时间；具
2.4.2 机的主要功能 本书所指的机是广义的，包含机器及人和机器所处的环境。
但为了说明问题，此处的机侧重于机器。机器是按人的某种目的 和要求而设计的，虽然机器与人的特征不同，但在人机系统工作 中所表现的功能都是类似的，自动化的机器更是如此，它具有接 收信息、储存信息、处理信息和执行等主要功能。
19
机器
人
物理量的检测范围广，而且精确； 具有与认知直接联系的检测能力，凭感官接
可检测如电磁波等一些人不能检测的 收信号，掌握标准困难，易出错；具有味觉、
物理量
嗅觉和触觉
在力量、速度、精确、操作范围、 肢体具有许多自由度，可在三维空间进行多
耐久性等方面远比人优越；对处理液 种运动，可进行微妙的协调，但人的力量、速
人在人机系统的操纵过程中所起的作用，可通过心理学提出 的带有普通意义的规律：“刺激(S)→意识(O)→反应(R)”来加 以描述，即在信息输入、信息处理和行为输出三个过程中体现出 人在操作活动中的基本功能，如图2-7所示。
第2章 人 机 系 统
2.2 人机系统类型及功能 人机系统的分类方法多种多样，有些简单，有些复杂。下面 主要介绍三种分类方法。 2.2.1 按有无反馈控制分类 1. 开环人机系统 2. 闭环人机系统
3
第2章 人 机 系 统
2.2.2 按系统自动化程度分类 1. 人工操作系统 人工操作系统包括人和相应的辅助机械及手工工具。人负责
体、气体和粉状体等比人优越，但处理 度有限；可通过获取视觉、听觉、位移和重量
柔软物体则不如人
感等信息控制运动器官灵活地操作
按预先编程可进行快速、准确的数 具有抽象、归纳能力以及模式识别、联想、
据处理；记忆正确并能长时间储存，调 发明创造等高级思维能力；善于积累经验并运
出速度快；反应速度快；学习能力较低， 用经验判断；记忆力有限；需要反应时间；具
2.4.2 机的主要功能 本书所指的机是广义的，包含机器及人和机器所处的环境。
但为了说明问题，此处的机侧重于机器。机器是按人的某种目的 和要求而设计的，虽然机器与人的特征不同，但在人机系统工作 中所表现的功能都是类似的，自动化的机器更是如此，它具有接 收信息、储存信息、处理信息和执行等主要功能。
19
机器
人
物理量的检测范围广，而且精确； 具有与认知直接联系的检测能力，凭感官接
可检测如电磁波等一些人不能检测的 收信号，掌握标准困难，易出错；具有味觉、
物理量
嗅觉和触觉
在力量、速度、精确、操作范围、 肢体具有许多自由度，可在三维空间进行多
耐久性等方面远比人优越；对处理液 种运动，可进行微妙的协调，但人的力量、速
人在人机系统的操纵过程中所起的作用，可通过心理学提出 的带有普通意义的规律：“刺激(S)→意识(O)→反应(R)”来加 以描述，即在信息输入、信息处理和行为输出三个过程中体现出 人在操作活动中的基本功能，如图2-7所示。
安全人机工程学第2章 人机系统幻灯片PPT
3.人机功能分配的一般原那么
表2-2 采用人机时有利点
采用机器时的有利点
采用人时的有利点
重复性的操作、计算，大量的情报 由于各种干扰，需要判断信息时 资料存储
迅速施加大的物理力时
大量的数据处理 根据某一特定范围，多次重复作出 判断 由于环境约束，对人有危险或操作 容易犯错误时 当调节、操作速度非常重要，具有 决定意义时 控制力的施加要求非常严格时
在图2-15中，用虚线表示平面空间环境条件，今有A、B、C、 D四组人—机系统，都按各自的箭头方向运动，能形成事故 的危险点是A车和C车为e；A车和B车为a；B、C两车的危险 点为d；C、D两车的危险点为c。
3. Sheffield法
在分配过程中共需要 考虑100多项决策准那么， 将其分为8 组。
优点是考虑的因素比 较全面，而且包含了系 统的静态和动态功能分 配过程。
4.自动化分类与等级设计法
该方法由英国科学家Parasuraman和Sheridan提出，主要应用 于工业自动化系统如核电站监控中。该方法认为任何人机自 动化系统的工作过程类似于人类的信息处理，可分为四个步 骤即：获取、分析、决策、行动。
的相互联系的途径和手段。
18
6.人机功能分配应注意问题
信息由机器的显示器传递到人，选择适宜的信息通 道，防止信息通道过载而失误。同时，显示器的 设计应符合平安人机工程的原那么。
信息从人的运动器官传递给机器，应考虑人的权限 能力和操作范围，控制器设计要平安、高效、可 靠、灵敏。
充分考虑人和机的各自优势。
非常广泛，常见到的是机械—多人系统，即在操作过程中， 在同一时间内为完成同一目的，由多人操纵一台机器或一个 大型设备。
3. 具有运动形态的人—机系统事故模型
安全人机系统中人的作业特性讲解课件
安全人机系统中人的 作业特性讲解课件
目录
CONTENTS
• 人机系统概述 • 人的作业特性
01
引言
目的和背景
目的
介绍安全人机系统中人的作业特性， 包括人的生理、心理和认知特点，以 及这些特点对安全性和效率的影响。
背景
随着工业自动化的不断发展，人机交 互越来越频繁，因此人的作业特性的 理解和利用在提高安全性、生产效率 和质量方面显得尤为重要。
符合人的心理特性原 则
认知特性
了解人的认知过程和记忆特点，合理设计信息显 示和控制方式，提高作业效率和准确性。
情感特性
关注人的情感变化，创造安全、舒适、愉悦的工 作环境，提高人的工作积极性和满意度。
动机特性
激发人的工作动机，通过奖励、激励等方式提高 人的工作动力和效率。
提高人机交互效率原 则
信息显示清晰
信息显示应该清晰、直观，避免信息过载和混淆。
控制方式自然
控制方式应该符合人的自然运动和操作习惯，提高操作效率和准确 性。
交互反馈及时
及时提供交互反馈，让操作者了解操作结果和系统状态，提高作业 效率和安全性。
05
安全人机系统应用
案例分析
案例一：汽车驾驶安全系统设计
总结词
汽车驾驶安全系统设计主要考虑了人的因素，包括驾驶技能、反应速度、注意 力分配等。
详细描述
汽车驾驶安全系统设计主要针对人的作业特性进行优化设计，通过智能辅助驾 驶、预警提示、安全带、气囊等措施提高驾驶安全性。
案例二：航空航天安全系统设计
总结词
航空航天安全系统设计需要充分考虑高空中环境因素和人的心理因素对飞行安全 的影响。
详细描述
航空航天安全系统设计需要考虑高空缺氧、低气压、温度变化等环境因素对飞行 员的生理和心理影响，同时还需要考虑飞行员的操作技能、决策能力、注意力分 配等因素对飞行安全的影响。
目录
CONTENTS
• 人机系统概述 • 人的作业特性
01
引言
目的和背景
目的
介绍安全人机系统中人的作业特性， 包括人的生理、心理和认知特点，以 及这些特点对安全性和效率的影响。
背景
随着工业自动化的不断发展，人机交 互越来越频繁，因此人的作业特性的 理解和利用在提高安全性、生产效率 和质量方面显得尤为重要。
符合人的心理特性原 则
认知特性
了解人的认知过程和记忆特点，合理设计信息显 示和控制方式，提高作业效率和准确性。
情感特性
关注人的情感变化，创造安全、舒适、愉悦的工 作环境，提高人的工作积极性和满意度。
动机特性
激发人的工作动机，通过奖励、激励等方式提高 人的工作动力和效率。
提高人机交互效率原 则
信息显示清晰
信息显示应该清晰、直观，避免信息过载和混淆。
控制方式自然
控制方式应该符合人的自然运动和操作习惯，提高操作效率和准确 性。
交互反馈及时
及时提供交互反馈，让操作者了解操作结果和系统状态，提高作业 效率和安全性。
05
安全人机系统应用
案例分析
案例一：汽车驾驶安全系统设计
总结词
汽车驾驶安全系统设计主要考虑了人的因素，包括驾驶技能、反应速度、注意 力分配等。
详细描述
汽车驾驶安全系统设计主要针对人的作业特性进行优化设计，通过智能辅助驾 驶、预警提示、安全带、气囊等措施提高驾驶安全性。
案例二：航空航天安全系统设计
总结词
航空航天安全系统设计需要充分考虑高空中环境因素和人的心理因素对飞行安全 的影响。
详细描述
航空航天安全系统设计需要考虑高空缺氧、低气压、温度变化等环境因素对飞行 员的生理和心理影响，同时还需要考虑飞行员的操作技能、决策能力、注意力分 配等因素对飞行安全的影响。
安全人机工程学PPT
本章目录
• 第一节 • 第二节 • 第三节 系 • 第四节 人机工程学 安全人机工程学 安全人机工程学与相关学科的关 安全人机工程学的诞生与展望
第一节 人机工程学
• 人机工程学是研究人、机及其工作环境之 人机工程学是研究人、 间相互作用的交叉技术学科。 间相互作用的交叉技术学科。
一、 学科名称
经验期中三大实验
经验期中三大实验 肌肉疲劳试验 1884年，德国莫索（A·Mosso） （ ） 铁锹作业试验 对人体劳动疲劳进行了试验研究。 对作业的人体通以微电流，随着 砌砖作业试验 人体疲劳程度的变化，电流也随
认识人机工程
小选手奋力击球记者杨海冬/摄
认识人机工程
认识人机工程
认识人机工程
认识人机工程
课程简介
• 安全人机工程学是从安全的角度和着眼点 安全人机工程学是从安全的角度和着眼点 研究人与机的关系, 研究人与机的关系 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。 门新兴学科。 • 本课程是安全工程专业的专业基础平台课 程之一，是安全工程专业的一门专业核心 程之一，是安全工程专业的一门专业核心 课。
• 1、测量法 • 2、测试法 • 3、实验法 • 4、观察分析法 • 5、感觉评价法 • 此外还包括：调查研究法、计算机仿真 法、图示模拟和模拟试验法等。
依据特定的研究内容，设计 好调查表，对典型生产环境 中的作业者个体或小组进行 书面或问询调查，以及必要 的客观测试，收集作业者的 反应和表现。常用的是抽样 测试法。
• • • • • • •
人机工程学研究的是人与机器相 互关系的合理方案， 互关系的合理方案，亦即对人的 查里斯·C·伍德 知觉显示、操作控制、人机系统 伍德： 查里斯 伍德： 知觉显示、操作控制、 的设计及其布置和作业系统的组 W·B·伍德森： 合等进行有效的研究，其目的在 伍德森： 合等进行有效的研究， 伍德森 A·查帕尼斯： 于获得最高的效率及作业时感到 查帕尼斯： 查帕尼斯 安全和舒适。 安全和舒适。
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影响因素：接近性，相似性，封闭性，连 续性，审美性
选择性（决定条件：对象与背景的差别， 对象的运动和主观因素）
理解性
恒常性（主要包括：大小恒常，形状恒 常，明度恒常，颜色恒常）
错觉
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12
2. 视觉特性
视觉刺激：人眼能感觉到的波长范围是 380nm到780nm（接受信息的最主要方式） 视觉系统（眼睛的解剖结构）
基本规律如下：
手臂伸出和收回动作的准确性：短距离（100mm内） 有运动过多趋势，误差大，对较长距离（100-400mm） 有动作过小趋势，误差显著减少。向外伸出比向内收 回准确。动作方向最准确是正前方手臂部水平下侧， 最部准确在侧面；右侧比左侧准确，下部比中部准确， 上部最不准确；双手同时均匀地操作时，双手直接在 身前活动的准确性最高。
2. 肢体的出力范围
立姿时手臂的操作力 坐姿时手臂的操作力（一般右手强于左手， 向上力大于向下力，向内用力大于向外用 力） 双臂的扭力
坐姿时的足蹬力（一般右足大于左足，男 大于女）
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3. 人体动作的灵活性与准确性
人体动作的灵活性（包括动作速度和动作 频率）
人体动作的准确性（主要从动作形式（包 括方向和动作量），速度和力量三个方面）
第二章 人-机系统中人的因素
第一节 人体静态参数测量
1. 人体测量基本知识
定义：人体测量是通过测量人体各部位尺 寸来确定个体之间和群体之间在人体尺寸 上的差别，用来研究人的形态特征，从而 为工业设计和工程设计提供人体测量尺寸。 分类：人体构造尺寸（静态尺寸）和功能 尺寸（动态尺寸）
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用身高计算人体各部位尺寸 用体重计算人体的体积和表面积
❖人的密度：a=W/V ❖人的体积：V=1.015W-4.937 ❖人的表面积：A=0.0016H+0.0128W-
0.1529 人的生物力学参数
▪ 最大耗氧量 ▪ 最大心跳速率 ▪ 最大心脏排血量
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5. 人体测量尺寸的应用
视觉机能
视角：被观察物体两端光线进入眼球的 夹角
视力：人眼对物体细部的分辨能力
静视野：人的头部和眼球固定时能看到 的空间范围
动视野：人的头部固定，眼球自由转动 能看到的空间范围
视距：人眼观察操作装置的正常距离
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几种常见的视觉现象
明暗适应：暗适应是人从明亮处突然进入 黑暗处，经过5~7分才能看见物体，30分后 才完全看清。明适应与暗适应情况相反， 适应时间约1分钟。人眼还存在色彩适应。
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3. 听觉特征
听觉刺激：人耳能听到的声音频率一般为2020000Hz（接受信息仅次于视觉）
听觉系统
听觉特性
绝对阈值与可听范围
能辨别声音的方向和距离（双耳接受刺激的时 间差，强度差以及经验）
听觉的适应与听觉疲劳或残留（适应时间比视 觉适应时间短得多，疲劳后的恢复时间较长）
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第三节 人的感知特性
1. 概述
感觉：人脑对于直接作用于感觉器官的客 观事物个别属性的反映。（最简单，最基 本的心理过程）
知觉：人脑直接作用于感觉器官的客观事 物和主观状况整体的反映。
感觉反映客观事物的个别属性，知觉反映 客观事物的整体。人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 存在于知觉中。
应用原则：注意选择应用条件，百分位的 选择和一些注意事项 应用方法：
确定所设计产品的类型 选择人体尺寸百分位 确定功能修正量 确定心理修正量 产品功能尺寸的设定
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人体测量数据的应用准则 最大，最小准则 可调节准则 平均准则 选择最新准则 地域性准则 功能修正与心理修正准则 标准化准则 姿势与身材相关联准则 合理选择百分位和适用度准则
眩光是所有耀眼和刺眼的强烈光线。它会 使人视力下降，注意力分散，干扰视线， 可见度降低，使眼睛疲劳、不舒服。一般 应尽量限制和避免眩光。
视错觉是人观察外界物体形象或图形所得 到的印象与实际形状或图形不一致。主要 由生理和心理原因导致。一般应避免，但 运用得当也会取得满意的效果。
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6. 设计用人体模板
坐姿人体模板 (GB/T14779-1993) 人体外形模板 (GB/T15759-1995) 人体模板的应用
适用范围 使用要求 百分位选择 应用实例
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第二节 人体动态测量尺寸
1. 人的肢体活动范围
1.头、肩胛骨、手、臂、大腿、小腿、足等 各有相应的活动范围。
视觉运动规律 眼睛水平运动比垂直运动快
视线习惯从左到右和从上到下运动，看圆 形内物体总是沿顺时针方向看
眼睛垂直运动比水平运动容易疲劳
眼睛观察左上最好，其次右上，再次左下， 最差右下
眼睛有惰性，容易接受简单直线轮廓，看 单纯的形态比看复杂形态顺眼和舒适
两眼协调、同步运动 眼睛对颜色分辨依次是：红-绿-黄-白
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感觉的基本特性 适应刺激（刺激形式和感觉反应表） 感觉阈值（感觉阈上限，感觉阈下限） 感觉的适应性（如嗅觉适应） 感觉的相互作用性（互相作用，互相影 响） 感觉的对比性（同时对比，继时对比） 感觉的余觉
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知觉的基本特性
整体性（由许多部分或多种属性组成的 对象具有一定结构的统一性）
1
人体测量术语：，被测者姿势：立姿、坐姿； 测量基准面：矢状面，正中矢状面，冠状面， 水平面，眼耳平面；测量方向：头侧端、足侧 端，内侧、外侧，近位、远位，挠侧、尺侧， 胫侧、腓侧；支承面和衣着；基本侧点及测量 项目。 （具体定义参见GB3975-1983和 GB5703-1985有关规定）
测量主要工具：人体测高仪，直角规，弯脚规
统计函数：均值，方差，标准差，抽样误差， 百分位数
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2. 人体尺寸测量
有关数据参见GB10000-1988《中国成年人 人体尺寸》
3. 中国成年人体功能尺寸（具体数据参见 GB10000-1988和GB/T13547-1992）
立姿
坐姿
单腿跪姿
仰卧
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4. 用经验公式计算人体参数
选择性（决定条件：对象与背景的差别， 对象的运动和主观因素）
理解性
恒常性（主要包括：大小恒常，形状恒 常，明度恒常，颜色恒常）
错觉
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2. 视觉特性
视觉刺激：人眼能感觉到的波长范围是 380nm到780nm（接受信息的最主要方式） 视觉系统（眼睛的解剖结构）
基本规律如下：
手臂伸出和收回动作的准确性：短距离（100mm内） 有运动过多趋势，误差大，对较长距离（100-400mm） 有动作过小趋势，误差显著减少。向外伸出比向内收 回准确。动作方向最准确是正前方手臂部水平下侧， 最部准确在侧面；右侧比左侧准确，下部比中部准确， 上部最不准确；双手同时均匀地操作时，双手直接在 身前活动的准确性最高。
2. 肢体的出力范围
立姿时手臂的操作力 坐姿时手臂的操作力（一般右手强于左手， 向上力大于向下力，向内用力大于向外用 力） 双臂的扭力
坐姿时的足蹬力（一般右足大于左足，男 大于女）
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3. 人体动作的灵活性与准确性
人体动作的灵活性（包括动作速度和动作 频率）
人体动作的准确性（主要从动作形式（包 括方向和动作量），速度和力量三个方面）
第二章 人-机系统中人的因素
第一节 人体静态参数测量
1. 人体测量基本知识
定义：人体测量是通过测量人体各部位尺 寸来确定个体之间和群体之间在人体尺寸 上的差别，用来研究人的形态特征，从而 为工业设计和工程设计提供人体测量尺寸。 分类：人体构造尺寸（静态尺寸）和功能 尺寸（动态尺寸）
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用身高计算人体各部位尺寸 用体重计算人体的体积和表面积
❖人的密度：a=W/V ❖人的体积：V=1.015W-4.937 ❖人的表面积：A=0.0016H+0.0128W-
0.1529 人的生物力学参数
▪ 最大耗氧量 ▪ 最大心跳速率 ▪ 最大心脏排血量
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5. 人体测量尺寸的应用
视觉机能
视角：被观察物体两端光线进入眼球的 夹角
视力：人眼对物体细部的分辨能力
静视野：人的头部和眼球固定时能看到 的空间范围
动视野：人的头部固定，眼球自由转动 能看到的空间范围
视距：人眼观察操作装置的正常距离
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几种常见的视觉现象
明暗适应：暗适应是人从明亮处突然进入 黑暗处，经过5~7分才能看见物体，30分后 才完全看清。明适应与暗适应情况相反， 适应时间约1分钟。人眼还存在色彩适应。
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3. 听觉特征
听觉刺激：人耳能听到的声音频率一般为2020000Hz（接受信息仅次于视觉）
听觉系统
听觉特性
绝对阈值与可听范围
能辨别声音的方向和距离（双耳接受刺激的时 间差，强度差以及经验）
听觉的适应与听觉疲劳或残留（适应时间比视 觉适应时间短得多，疲劳后的恢复时间较长）
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第三节 人的感知特性
1. 概述
感觉：人脑对于直接作用于感觉器官的客 观事物个别属性的反映。（最简单，最基 本的心理过程）
知觉：人脑直接作用于感觉器官的客观事 物和主观状况整体的反映。
感觉反映客观事物的个别属性，知觉反映 客观事物的整体。人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 存在于知觉中。
应用原则：注意选择应用条件，百分位的 选择和一些注意事项 应用方法：
确定所设计产品的类型 选择人体尺寸百分位 确定功能修正量 确定心理修正量 产品功能尺寸的设定
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人体测量数据的应用准则 最大，最小准则 可调节准则 平均准则 选择最新准则 地域性准则 功能修正与心理修正准则 标准化准则 姿势与身材相关联准则 合理选择百分位和适用度准则
眩光是所有耀眼和刺眼的强烈光线。它会 使人视力下降，注意力分散，干扰视线， 可见度降低，使眼睛疲劳、不舒服。一般 应尽量限制和避免眩光。
视错觉是人观察外界物体形象或图形所得 到的印象与实际形状或图形不一致。主要 由生理和心理原因导致。一般应避免，但 运用得当也会取得满意的效果。
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6. 设计用人体模板
坐姿人体模板 (GB/T14779-1993) 人体外形模板 (GB/T15759-1995) 人体模板的应用
适用范围 使用要求 百分位选择 应用实例
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第二节 人体动态测量尺寸
1. 人的肢体活动范围
1.头、肩胛骨、手、臂、大腿、小腿、足等 各有相应的活动范围。
视觉运动规律 眼睛水平运动比垂直运动快
视线习惯从左到右和从上到下运动，看圆 形内物体总是沿顺时针方向看
眼睛垂直运动比水平运动容易疲劳
眼睛观察左上最好，其次右上，再次左下， 最差右下
眼睛有惰性，容易接受简单直线轮廓，看 单纯的形态比看复杂形态顺眼和舒适
两眼协调、同步运动 眼睛对颜色分辨依次是：红-绿-黄-白
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感觉的基本特性 适应刺激（刺激形式和感觉反应表） 感觉阈值（感觉阈上限，感觉阈下限） 感觉的适应性（如嗅觉适应） 感觉的相互作用性（互相作用，互相影 响） 感觉的对比性（同时对比，继时对比） 感觉的余觉
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知觉的基本特性
整体性（由许多部分或多种属性组成的 对象具有一定结构的统一性）
1
人体测量术语：，被测者姿势：立姿、坐姿； 测量基准面：矢状面，正中矢状面，冠状面， 水平面，眼耳平面；测量方向：头侧端、足侧 端，内侧、外侧，近位、远位，挠侧、尺侧， 胫侧、腓侧；支承面和衣着；基本侧点及测量 项目。 （具体定义参见GB3975-1983和 GB5703-1985有关规定）
测量主要工具：人体测高仪，直角规，弯脚规
统计函数：均值，方差，标准差，抽样误差， 百分位数
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2. 人体尺寸测量
有关数据参见GB10000-1988《中国成年人 人体尺寸》
3. 中国成年人体功能尺寸（具体数据参见 GB10000-1988和GB/T13547-1992）
立姿
坐姿
单腿跪姿
仰卧
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4. 用经验公式计算人体参数