人体感知

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K<1 △I/I=K 光觉范围内,K约为1/100; 声觉范围内,K约为1/10;
重量觉范围内,K约为3/100。
该公式适用于中等强度范围内的刺激,过弱或过强的刺激,k值会显著降低。
韦伯-费希纳定律
S = k log R
R,刺激强度;
S,感觉强度; K,常数

刺激强度增加10倍,感觉强度增加1倍;
周围神经系统(按功能分类):感觉(传入)
神经、运动(传出)神经、躯体运动神经(支配 骨骼肌);植物性神经(支配内脏器官:交感、 副交感神经)。
功 能:
统一控制和调节全身各器官、系统,保证机 体的整体统一及其与外界环境的相对平衡。
脑的工作特点:
左右脑半球与左右侧人体
交叉倒置关系。
小脑主管人体的运动平衡, 脑干和间脑也参与调解。 大脑上部管理人体下半身,
在设计过程中,不能单纯依靠增加环境的刺激来增加人的感觉强度,这是 不经济的; 与听觉相比,视觉的微小变化更容易被分辨,所以在设计中要重视视觉环 境的光和色彩的设计。
感觉类型 视觉
感觉器官 眼
适宜刺激 可见光 一定频率范围的 声波
刺激起源 外部
识别外界的特征 色彩、明暗、形状、 大小、位置、远近、 运动方向等 声音的强弱和高低, 声源的方向和位置等 香气、臭气等挥发物 酸、甜、苦、辣、咸 等 触觉、痛觉、温度觉 和压力等 撞击、重力和姿势等 放置运动、直线运动 和摆动
2.1.3 人体运动系统和人体力学
人体运动系统的生理特点,关系到人的姿势、人体的功能尺寸和人体活动的空间尺度, 从而影响家具、操作装置和支持物的设计。
1. 运动系统 骨骼、肌肉、关节和韧带 骨 骼
连接方式:韧带和软骨直接连接、关节间接连接。 分类:中轴骨、四肢骨。 作用:人体的支架,保护内脏、脑及骨髓造血。
(7) 颜色辨认 人能感觉到的光谱波长和频率与颜色相对应。
色光混合规则: a、人的视觉只能分辨颜色的三种特性:明度、色调、饱和度;
b、混合色中,如果一种成分连续变化,混合色的外貌也会连续变化;
c、颜色相同的光,无论它们的光谱组成是否相同,在颜色混合中具有相同的 效果; d、混合色的总亮度等于组成混合色的各颜色光亮度的总和。
体重压力分布 姿势与脊椎内力
5. 运动和疲劳 连续活动到一定限度之后,会引起人体的疲劳。 疲劳的主要特征:通过肌体的活动产生,通过休息可减轻或消失;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,疲劳的产生越快;疲劳程 度有一定限度,超过限度会损伤肌体。
测量疲劳的方法:通过心电图测量心率恢复期;通过肌电图测量肌力的消耗;通过能耗
同时对比:
继时对比:
来自百度文库
知觉特性 知觉是大脑两个半球对于一个具有某些特征的对象或现象所发生的(事物整体的)反 映,是对感觉信息的组织和解释过程。产生在感觉的基础上,受知识、经验、情绪、态度 等因素的制约和影响。知觉具有以下四个基本特征: 选择性:把某种对象从某背景中优先地区分出来的特征。人的主观因素对选择性有很 大影响。 整体性: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。与人们 的经验和阅历有很大关系。 理解性:用以往的知识和经验来理解当前的知觉对象的特征。 恒常性:在一定范围内发生变化,而知觉的印象却总是保持相对不变的特性。有大小 恒常性、形状恒常性、明度恒常性、颜色恒常性等。
在50-70dB时双耳效应取决于: 1)时差和响度差 2)头部掩蔽和反射效应
嗅 觉
构造: 外鼻、鼻腔与副鼻窦。 嗅觉中枢疲劳
味 觉
味蕾 儿童味蕾较成人多 舌尖——甜 舌侧——酸 舌两侧前部——咸 软腭和舌根——苦 20°~ 30°之间,味 觉敏感度最高


表皮、真皮、皮下组织等三个主要的层
皮肤的组成
的测量。
2.2 心理学知识
心理学是研究人的心理现象及其活动规律的科学。 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。
1. 心理和行为
心理——内部活动; 行为——外部活动。 人的心理活动受到年龄、性别、职业、道德、伦理、文化、修养、气质、爱好等不 同的影响。 人的心理活动分为三大类型:一是人的认识活动;二是人的情绪活动;三是人的意 志活动。 心理学中描述心理活动的三种维度:一是心理活动的过程;二是心理活动状态;三是个 性心理。
(1)握力 (2)背肌力 伸膝半弯腰姿势时,两 手垂直向上的最大拉力。 取决于背部、臂部、大 腿部的肌群力量。
(3)作业和肌力 立姿时,力量与手臂之 间的关系,70°左右时力量 最大。 坐姿时,向上用力大于 向下用力,向内用力大于向 外用力。
关节和韧带
作用:人体杠杆的重要连接方式和联结结构。 主要结构:关节面、关节囊、关节腔。 关节内外的韧带(帮助维持关节的稳定性和防止关节异常活动)。
2.1.1 人体感觉系统
感觉系统由神经系统和感觉器官组成。 感觉是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物的个别属性的反映。
感觉器官(耳、眼、鼻、舌、皮肤)
视觉、听觉、味觉、嗅觉、触觉。
向心神经
大脑
产生感觉
另外还有平衡系统产生的运动觉、平衡觉等。
1.神经系统
组 成: 分为中枢神经系统和周围神经系统。 中枢神经系统包括脑(大脑、小脑、间脑和 脑干)和脊髓。 周围神经系统包括由脑干发出的12对脑神经 和脊髓发出的31对脊神经组成。
报警 鉴别
鉴别 报警 调整 调整
人体主要感觉器官的适宜刺激及其识别特征
感觉特性 感觉适应:由于感觉器官不断地接受同一种刺激物的刺激而产生的。如明适应和 暗适应;空调房间的温觉适应等。 感觉疲劳:同一种刺激物的刺激时间过长所产生。如视疲劳、嗅觉疲劳等。 感觉对比:同一感觉器官接受不同刺激物的刺激产生的比较。 感觉补偿:当某种感觉丧失后,其他感觉可在一定程度上进行补偿。如无障碍设 计等。
(1)触 觉 指能辨别物体的大小、形状、硬度、光滑度等的触感。 压觉或触压觉:被动触觉、主动触觉; 两点阈限:手指为4-5mm,脸部为5-10mm,肩与背部为45-50mm。
(2)痛觉 存在的主要意义是导致机体产生一系列保护性反应来回避刺激物,动员人的机能进行防 卫或改变本身的活动来适应新的情况。 (3)温度觉 保持机体内部温度的稳定与维持正常的生理过程。 冷觉和热觉 温度觉适应
平衡觉
人对自己头部位置的各种变化及身体平衡状态的感觉。
运动觉
人对自己身体各部位的位置及其运动状态的一种内部感觉; 感受器:肌梭、腱梭、关节小体;
运动觉未必完全受意识支配。
本体感觉
操作系统中的位置编码;汽车的换档和刹车等的设计。
2.1.2
血液循环系统
血液循环系统由心脏和血管组成。整个血液系统可以分为三个部分:
作用 鉴别 报警 联络
听觉

外部
嗅觉 味觉 肤觉感受 深部感觉 平衡感觉
鼻腔顶部嗅细胞 舌头上的味蕾 皮肤及皮下组织 肌体神经和关节 半规管
挥发的和飞散的 物质
被唾液溶解的物 质 物理和化学物质 对皮肤的作用 物质对肌体的作 用 运动刺激和位置 变化
外部 接触表面 直接或间接 接触 外部和内部 外部和内部
2. 感觉和知觉
感觉的类型和作用 感觉是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物的个别属性的反映。 感觉分为两大类: 第一类,外部感觉。反映外界各种事物个别特性的感觉。如视觉、听觉、味觉、
嗅觉、肤觉。
第二类,内部感觉。反映自身各个部分内在现象的感觉。如运动觉、平衡觉等。
感受性和感受阈(刺激阈) 感受性:能够反映有关事物的个别特性的能力。 分两种,绝对感受性和差别感受性。 感受阈:凡是足以被分析器所感受从而能够引起 我们的感觉动因的刺激所必须达到的那种限度。 韦伯定理
应当注意的是: 反应时间很难测得准确值,干扰因素太多。 在人体工程学领域内,往往在设计时参考平均值或最大值再加上一定的安全系数。
4.人体力学 人体骨骼力学模型
骨骼——钢筋; 肌肉——混凝土。
足弓重力线
人体姿势
立姿
力的传递
坐姿

蹲姿 跪姿 姿
卧姿 人体静态姿势





骨盆
大腿
小腿

支撑面
人体重力传递简图
听觉特性 (1) 人对声音的分辨能力 频 率:听阈频率范围:20-20000Hz 感受性最高:1000-4000Hz; 声 强:两种声音声强相差26%或声压 相差12%才能被人识别; 音 调:基底膜长、短纤维的振动。 (2) 方向敏感性 “双耳效应”即立体声效应,对声源 方位的辨别。 (3) 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。 主要应用于心理医疗机构、大型商场 等地背景音乐。
2. 身体的工作速度与频率
3. 反应时间
外界刺激通过人体感觉器官、神经系统传至大脑中枢加工处理后,大脑发出指令再 由神经系统传至效果器,使肌肉收缩发出动作所需的时间之总和。
影响反应时间的因素: 感觉器官的影响; 刺激信号的性质及强度的影响; 刺激的清晰度和可辨性的影响; 动作方向.
行车间距:
(2) 视力 视力是眼睛分辨物体细节能力 的一个生理尺度
视力=1/临界视角
(3) 视野 当人的头部和眼球不动时,人 眼能观察到的空间范围。
(4) 视距 人在工作过程中正常的观察距离。 一般操作的视距范围在380-760mm之间,在560mm处最为适宜。
(5) 对比感度 (6) 视觉适应 人眼随视觉环境中光量的变化而感受性发生变化的过程,分暗适应和明适应。 暗适应与明适应曲线:
人眼的阅读习惯: a、视线的变化习惯从左到右,从上到下,顺时针方向运动;
b、当眼睛偏离视中心时,人眼对左上限的观察最优,对右下限的观察最差;
c、在观察事物时,两眼睛总是协调的,同步的; d、对直线轮廓比对曲线轮廓敏感。 e、辨别颜色时易辨认的顺序是:红色、绿色、黄色、和白色,红色最先被看 到。 f、眼睛沿水平方向运动比垂直方向运动快。
下半个大脑正好相反。
左半球偏重语言功能,右 半球偏重有关空间概念的功能。 大脑皮层的各个区管理各 种不同的功能。
2. 感觉器官及其功能 视觉系统
构造: 眼球、眼眶、结膜、泪器、
眼外肌等组成。
人眼成像的视觉过程: 视觉系统:眼睛和脑(生 理学);视觉和知识经验
(心理学);
视觉功能: 是视觉器官对客观事物识别能力的总称,包括视角、视力、视野、对比感度和视觉 适应。 (1) 视角 被看目标物的两点光线投入眼球时的夹角。眼睛能分辨被看目标物最近两点的视 角,称为临界视角。 α=2arc tg(D/2L)
和皮肤衍生物(汗腺、毛发、皮脂腺、指甲) 所组成。 功能
皮肤有散热和保温的作用,具有“呼吸”
的功能,感知室内热环境的质量(空气的湿 度和温度大小分布及流动情况;室内空间、 家具、设备等对人体的刺激程度等等);
皮肤内有丰富的神经末梢,是人体最大
的一个感觉器官,对人的情绪发展有重要作 用。可产生触、冷、温、痛等感觉。 对人体有防卫功能。
体循环(大循环):左心室里含有大量氧气的血液,经过主动脉、中动脉、小动脉,
不断分支流到全身的毛细血管中,将氧气和养料供给各个组织,收回废物和二氧化碳, 后又经过小静脉、中静脉和大静脉返回右心房和右心室。一圈约需20-25s。 肺循环(小循环):返回右心室的充满二氧化碳的血液从这里出发,经过肺动脉在 肺部的毛细血管里放出二氧化碳,吸收新鲜氧气,然后又通过肺静脉返回左心房和左 心室。一圈约需4-5s。 微循环:是血液在毛细血管里的流动循环,即末梢循环。
听觉系统
构造: 外耳由耳廓和外耳道组成。功能是收 集声波和传递。 中耳包括鼓膜、鼓室和听小骨。功能 是传递声波并放大。 内耳由耳蜗、前庭和半规管组成。耳 蜗主管听觉,前庭和半规管掌握位置 和平衡。 听觉过程: 第一阶段:将声波转变为机械振动; 第二阶段:将机械振动转变为液体波动; 第三阶段:将液体波动转变为神经冲动;
脊柱:32-39块(颈椎骨7块,胸椎7块,腰椎5块,骶椎5块,尾椎3-6块。) 骨杠杆: 平衡杠杆(a) 省力杠杆(b) 速度杠杆(c)
功率=力×速
人体骨杠杆


连接方式:通过肌腱越过关节与骨相连。 分类:按组织分为横纹肌(骨骼肌,心肌)、 平滑肌。 按机能分为快肌(FT)和慢肌(ST)。 按颜色分为白肌(快肌多)和赤肌(慢肌 多)。 肌力:由肌肉收缩而产生。其大小取决于肌 纤维的数量、体积、性质、收缩前的长度及 中枢神经的兴奋状态。人的肌肉纤维每平方 厘米能产生约60-100N的力。
第二章
人体工程学基础 人体感知
人体生理学知识 心理学知识
2.1 人体生理学知识
人的机能分为植物性机能和动物性机能。 植物性机能:生存所必须的机能,如营养吸收、排泄、生殖等; 植物性器官系统:消化系统、呼吸系统、循环系统、泌尿系统及生殖系统等。 动物性机能:感觉运动机能。 动物性器官系统:感觉系统、运动系统及进行两者之间信息交换的神经系统。
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