第3章+人机工程学
人机工程学课程教案
人机工程学课程教案第一章:绪论1.1 课程简介介绍人机工程学的定义、研究对象和意义。
解释人机工程学在工程设计、产品开发和人类行为研究中的应用。
1.2 人的因素讨论人的生理、心理和行为特点对人机系统的影响。
分析人类感知、认知和操作过程的基本原理。
1.3 机器因素介绍机器的功能、性能和可靠性对人机系统的影响。
讨论机器的操作界面和控制系统的design principles。
1.4 人机系统解释人机系统的定义和组成部分。
探讨人机系统的分类、特点和应用领域。
第二章:人的因素工程2.1 人的生理特点分析人的身体结构和功能对作业效率和舒适性的影响。
讨论人的体力、耐力和疲劳特性。
2.2 人的心理特点介绍人的感知、认知、情绪和动机对作业表现的影响。
探讨人的注意力、记忆、决策和问题解决能力。
2.3 人的行为特点讨论人的习惯、学习能力和适应性对作业效果的影响。
解释人的行为模式和行为改变的原因。
第三章:机器因素工程3.1 机器的功能和性能分析机器的功能、性能和可靠性对操作效率和安全性的影响。
讨论机器的操作界面和控制系统的design principles。
3.2 机器的可靠性和维护介绍机器的可靠性、维修性和维护策略。
解释机器故障的原因和预防措施。
3.3 机器的安全性和环境适应性讨论机器的安全性、防护装置和环境适应性。
分析机器在不同环境条件下的作业效果和风险。
第四章:人机系统设计原则4.1 人的能力与需求分析人的能力、需求和限制在人机系统设计中的重要性。
解释人机系统设计中的“匹配原则”和“适应原则”。
4.2 系统整体优化介绍人机系统设计的整体优化方法和原则。
讨论系统各组成部分的协调和整合。
4.3 系统评价与反馈解释人机系统评价的目的、方法和指标。
讨论系统反馈的作用和重要性。
第五章:人机系统案例分析5.1 汽车驾驶舱设计分析汽车驾驶舱设计中的人机工程学原则。
讨论驾驶舱布局、控制器设计和驾驶辅助系统。
5.2 计算机界面设计介绍计算机界面设计中的人机工程学原则。
《人机工程学》第三章人体感觉与信息处理
浑然天成
会展中心一
红毯迎宾
l 生活之美,在于发现
人的感觉
一、引言
l 人机关系如图所示:
一、引言
l
一、引言
l 内容: l 感觉系统、神经系统、运动系统的功能限制和
技能特点 l 为人机工学设计和人体生理学、心理学打下基
础
二、感觉和知觉的特征
l 一)、感觉和知觉的定义 l 感觉:直接作用于感觉器官的客观事务个别属性的反
二、感觉和知觉的特征
l 同时对比》》有不同的颜色作的广告,
l
路边的警示牌等—学校西面的广告分析
l 继时对比》》冷热
l
一种坚持30秒后特别甜的糖,用了酸甜继
时对比的感念
l 6)余觉
l 刺激消失,记忆留一定的时间
l 》》电影
l 》》鬼影
l 》》》幻觉
l
二、感觉和知觉的特征
l 三、知觉的基本特征 l 定义:直接作用于感觉器官的客观事物和主观状况的整
体的反映 1、整体性 l 把许多的部分或多种的属性组成看作具有一定结构的
统一整体。 l 熟悉的物体 l 》》只要有主要特征和个别属性 l 不熟悉的物体 l 》》倾向于感知为一个整体。如: l 数码管 如图的体:
二、感觉和知觉的特征
l 影响知觉整体性的因素有: l 接近
二、感觉和知觉的特征
l 相似
l 二、视觉系统 l 》》眼睛、视神经、视觉中枢的共同活动完成 l 如图:
数字
左视野
文字
右视野
处理文字的能力较强
人的视觉系统
处理数字的能力较强
四、视觉技能及其特征
l 视网膜由三层神经细胞组成,最外层的最重要, 起着不同的作用。
人机工程学复习资料.
人机工程学复习资料第一章:人机工程学概论Man-Machine Engineering1.人机工程学的命名:美Human Engineering(人类工程学)/Human Factors Engineering(人的因素工程学)西欧Ergonomics(人类功效学)2.学科的定义:人机工程学是研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的各种因素;研究人和机器及环境的相互作用;研究在工作中、家庭生活中和休假时怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒适等问题的学科。
它是运用人体测量学、生理学、心理学和生物力学以及工程学等学科的研究方法和手段,综合地进行人体结构、功能、心里以及力学等问题研究的学科。
3.人机工程学发展有哪三个阶段?每个阶段的特点是什么?1.经验人机工程学特点:人适应于机器;2.科学人机工程学特点:机器适应于人;3.现代人机工程学特点:人机互适。
4.人机工程学的研究内容是什么?研究方法?1.内容:1.人的特性研究;2.机器特性的研究;3.环境特性研究;4.人、机关系的研究;人、环境关系的研究;6.机、环境关系的研究;7.人、机、环境系统特性的研究。
2.研究方法:1.观察分析:a.瞬时操作分析法b.知觉与运动信息分析法c.动作负荷分析法 d.频率分析法 e.危象分析法f.相关分析法2.实测法3.实验法4.模拟和模型实验法5.计算机数值仿真发。
5.人机工程学对工业设计的作用有几个方面?1.为工业设计中考虑‘人的因素’提供人体尺度参数;2.为工业设计中‘物’的功能合理性提供科学依据;3.为工业设计中考虑‘环境因素’提供设计准则;4.为进行人、机、环境系统设计提供理论依据;5.为坚持以‘人’为核心的设计思想提供工作程序;第二章:人体测量与数据应用6.人体测量的主要方法有哪些?1.普通测量法;2.摄像法;3.三维数字化人体测量法:a.手动接触式三维数字化测量仪b.非接触式三维数字化测量仪7.人体测量的基本术语,被测者姿势有哪些,测量的基准面有哪些,1.被测者姿势:a.立姿b.坐姿2.测量基准面:a.矢状面b.正中矢状面c.冠状面d.横断面e.眼耳平面3.测量方向:a.足侧端b.外侧c.远位e.尺侧f.腓侧4.支承面和衣着5.基本测点及测量项目8.人体测量中的主要统计函数,重点看百分位数,百分位数以及它的运算方式,上课做过练习,小尺寸,大尺寸的计算方式是不一样的9.常用的人体测量数据,看一下几个人体尺寸,会查表,数据1.人体主要尺寸2.立姿人体尺寸3.坐姿人体尺寸4.人体水平尺寸10.人在工作位置上的活动空间尺度有哪些1.立姿的活动空间2.坐姿的活动空间3.单腿跪姿的活动空间4.仰卧的活动空间11.主要人体尺寸的应用原则,看表2-912.人体尺寸应用方法流程是什么,看大标题1.确定所设计产品的类型;2.选择人体尺寸百分位数;3.确定功能修正量;4.确定心里修正量;5.产品功能尺寸的设定第三章:人体感知与信息处理13.视觉机能及其特征,视觉系统的构成,视觉机能有哪些,还有水平面视野,垂直面里的视野,重点看39页这两段视觉系统的构成:眼睛、视神经和视觉中枢1.视觉机能:a.视角与视力b.视野与视距c.中央视觉和周围视觉d.双眼视觉和立体视觉e.色觉与色视野f.暗适应和明适应水平视野:双眼视区大约在左右60°以内的区域,在这个区域里还包括字、字母和颜色的辨别范围垂直视野:假定标准视线是水平的,定为0°,则最大视区为视平线以上50°和视平线一下70°。
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
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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。
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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。
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6
CHAPTER 02
人体生理与心理特征
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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。
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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
人机工程学3
中国地质大学安全工程系
2.1.2
静力作业特征
人机工程学
当肌肉的等张力收缩的肌张力在最大随意收缩的 15%~20%以下时,不管此时参与的肌肉有多少,只 要收缩的张力是相对稳定的,这种静力作业就可以维 持较长的时间。 坐位的腰部肌肉和立位的腰、腿部肌肉的收缩, 即属于上述作业状态。 这时,虽然心血管反应加强,但不能维持收缩肌 肉中被压迫血管的稳定血流,而使局部肌肉缺氧、乳 酸堆积并引起疼痛。静力作业的特征是能耗水平不高, 但却容易疲劳。
中国地质大学安全工程系
人机工程学
第二节
劳动强度及其分级
本节大纲
一、劳动强度 二、劳动强度的分级
中国地质大学安全工程系
2.1
作业分类
人机工程学
劳动强度可以理解为,作业中人在单位时间内作 功和机体代谢能力之比。
作业分类:
1.静力作业
2. 动力作业
中国地质大学安全工程系
2.1.1
静力作业
人机工程学
对于脑力劳动、计算机操作人员、仪器监控者等 所从事的作业都可归纳为静力作业,或叫静态作业 (Static work)。 这种作业主要是依靠肌肉的等长收缩来维持一定 的体位,即身体和四肢关节保持不动时所进行的作业。 体力劳动中也包含静力作业,如坐位或立位观察 仪表、支持重物、把握工具、压紧加工物件等。
中国地质大学安全工程系
1.7.1
开放式测定法
人机工程学
仪器设备:储气袋、气量计和气体分析器。 方法:受试者通过面罩吸入空气,呼气时将呼出 的气体收集在贮气袋里,并用气体流量计测量呼出的 气量。 然后从气袋中采取呼出的气样,测定其中的氧和 二氧化碳的浓度(体积百分比)。根据入气体和呼 出气中氧和CO2含量之差及呼气总量,就可以计算出 单位时间内的氧耗量和二氧化碳排出量。
人机工程学重点
第一章要点1、人机工程学的定义及发展历程,各个阶段的代表人物。
定义: IEA:人机工程学是研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的各种因素;研究人和机器及环境的相互作用;研究在工作中、家庭生活中和休假时怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全、舒适等问题的学科。
(BCPE职业人机工程师认证委员会):人机工程学是关于与设计有关的人的能力、人的极限、人的特性等的知识体系。
人机工程学设计就是运用这种知识体系来设计工具、机器、系统、任务、工作以及安全、舒适、有利于提高人的效率的环境等。
人机工程学的发展以及特点:a、19世纪未到20世纪30年代经验人机工程学:机械设计的是主要着眼点在于力学、电学、热力学等工程技术方面的原理计上,在人机关系上是以选择和培训操作者为主,使人适应于机器。
代表人物:F.W.Taylor(泰勒)。
吉尔布雷斯夫妇b、20世纪30年代到60年代科学人机工程学:重视工业与工程设计中“人的因素”,力求使机器适应于人。
设计师亨利·德雷夫斯出版的《人的尺度》为工业设计师提供了依据。
麦克考米克“人类工程学”被做为大学教科书C. 20世纪60年代至今现代人机工程学:研究方向:把人-机-环境系统作为一个统一的整体来研究,以创造最适合于人操作的机械设备和作业环境,使人-机-环境系统相协调,从而获得系统的最高综合效能。
2、什么是人机环境系统,能熟练地画出人机系统图。
人—机—环境系统,指由共处于同一时间和空间的人与其所使用的机以及它们所处的周围环境所构成的系统。
简称人机系统。
人—指操作者或使用者;机—泛指人操作或使用的物。
可以是机器。
也可以是用具、工具或设施、设备等;环境—是指人、机所处的周围环境。
如作业场所和空间、物理化学环境和社会环境等3、人机工程学的学科体系及研究内容研究内容:1.人体特性的研究:在设计中与人与有关的方面,包括生理与心理两方面。
目的是使机(机器、设施、工具和工作环境等)更适合于人的生理及心理特性。
(完整版)人机工程学讲义3
人体感知与信息处理感觉是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物的反映,因此既具客观性又具主观性。
人的主要感觉器官包括眼、耳、鼻、舌、皮肤,对应的感觉分别是视觉、听觉、嗅觉、味觉和肤觉。
此外,人对自身也有感觉、称为内部感觉。
光作用于视觉器官,使其感受细胞兴奋,其信息经视觉神经系统加工后便产生视觉。
其形成过程为:光线一角膜一瞳孔一晶状体(折射光线)—玻璃体(固定眼球)—视网膜(形成物像)--视神经(传导视觉信息一大脑视觉中枢(形成视觉)。
通过视觉,人可以感知外界事物的大小、形状、明暗、颜色、动静。
视觉是人最重要的感觉,至少有80%以上的外界信息经视觉获得。
视觉的优势是:可在短时间内获取大量信息;可利用颜色和形状传递性质不同的信息;对信息敏感,反应速度快;感试范围广,分辨率高;不容易残留以前刺激的影响。
但也存在容易发生错视和容易疲劳等缺点。
视觉机能是视觉器官毒客观事物识in能力的总称·包括视角、视力、视野、对比感度、颜色辨认等视角是观察物体时。
从物体两端(上、下或左、右)引出的光线在射入眼球时的相交角度,视角a的大小与观察距离L和被看物体上两端点的直线距离D有关。
眼睛能分辨被看物体最近两点的视角,称为临界视角,正常眼的临界视角约为1'。
说明视力越好。
应用国际标准视力表远视力表检测,司际正常视力标准规定为1.0(用标准对数视力表检查时为5.0),即临界视角为1'。
视力随着照度、背景亮度和物体与背景的对比度的增加而增大,随年龄的增加而下降。
注视野和动视野3类。
静视野是指在头部固定、眼球静止不动的状态下自然可见的范围。
注视野是指在头部固定、而转动眼球注视某一中心点时所见的范围。
动视野是指头部固定而自由转动眼球时的可见范围。
在人的3种视野中,注视野范围最小,以减少人眼的疲劳。
不同颜色对眼的刺激能引起感觉的范围也不同,称为颜色视野,白色的视野最大,其次是黄、蓝、红、绿等(图2.14)。
(小字)在垂直平面的视野是:假定标准视线是水平的,定为0°,则最大视区为视平线以上50°和视平线以下70°。
人机工程学讲义
作业面太高:人在工作中不得不太高手臂,这有会使肩膀疼。
第三章 动作与姿态问题
第一节 动作研究 人机关系体现在人对物的使用过程中,而使用过程是由人的一系列动作和 姿态构成的。从这个意思上说,动作姿态是联系人、机两个方面的纽带,是人 机界面中最实质性的因素。设计师必须对人的动作姿态特性有所了解,才能处
理好系统中的人机关系。
一、运动生理 1、肌肉系统 人的运动能力和肌肉类型有关。
块收缩纤维(快肌) 慢收缩纤维(慢肌) 人体肌肉
快肌:收缩幅度大,速度快,力量大,但容易疲劳,耐力能力差;(适合完成短期运动 型的动作) 慢肌: 收缩幅度小,速度慢,力量小,但消耗能量少,不容易疲劳。(适合完成长时间 耐力型的动作)
目的:
规划和利用人力、制定培养方案,使人力得到最有效的发挥。 研究最优良的工作条件,研究最好的管理组织形式, 研究工作动机
二、科学人机工程学 (第二次世界大战 之间)
二战期间,由于战争的需要,许多国家大力发展效能高、威力大的新式武器和 装备。由于片面注重新式武器和装备的功能研究,而忽视了其中“人的因素”(由 于操作失误导致失败的教训屡见不鲜)。 例如:由于战斗机中座舱与仪表的位置设计不当,造成分行员误读仪表和误用操纵 器导致意外事故;由于操作复杂、不灵活和不符合人的生理尺寸而造成战斗命中率 低等现象经常发生。
肘高以下5-10cm 电脑人群的坐姿作业,需考虑键盘和鼠标垫高度, 所以桌面高度比一般作业面略低一些。
站坐交替 从人体生理的角度来讲,能够交替站着和坐着进 行工作的工作台上比较好的,因为长期站着,腿部
负荷过重,容易感到疲劳,而总是坐着运动太少,
不利于身体健康。 站和坐会导致不同肌肉的疲劳和酸痛,久站久坐 会促使一些职业病的发生。 作业面高度:以站立时作业面高度为准,为坐着工 作时提供较高的椅子即可。 椅子高:75-95cm,同时提供脚踏板,以便更加舒服
安全人机工程学教材
安全人机工程学教材第一章:人机工程学概述1.1 人机工程学的定义和目标1.2 人机交互的重要性1.3 人机工程学的基本原理和方法第二章:人机界面设计2.1 人机界面的定义和功能2.2 人机界面设计的基本原则2.3 人机界面设计的常见方法和工具第三章:用户认知与信息处理3.1 用户认知过程与心理模型3.2 用户信息处理的特点和限制3.3 如何优化人机交互过程中的信息传递与理解第四章:任务分析与用户建模4.1 任务分析的基本概念和方法4.2 用户建模的目的和步骤4.3 如何运用任务分析与用户建模提高系统安全性第五章:人机交互设计原则5.1 可用性与可控性的平衡5.2 反馈与确认的重要性5.3 设计易于学习与记忆的界面第六章:界面评估与测试6.1 界面评估的目的和基本原则6.2 如何进行用户测试和可用性测试6.3 如何根据测试结果改进人机界面设计第七章:安全人机工程学7.1 安全人机工程学的概述和意义7.2 安全人机界面设计的要求7.3 安全人机工程学在系统安全性方面的应用第八章:用户认证与授权8.1 用户认证与授权的概念和目的8.2 常见的用户认证与授权技术8.3 如何设计安全可靠的用户认证与授权系统第九章:错误处理与紧急情况响应9.1 错误处理的重要性与原则9.2 如何设计有效的错误提示与解决方案9.3 环境监测与紧急情况响应的设计考虑第十章:人机界面的可持续发展10.1 人机界面的可持续发展的概念和挑战10.2 设计绿色人机界面的方法与原则10.3 可持续发展对人机工程学的影响和意义附录:人机工程学案例分析通过对实际案例的分析,探讨人机工程学在安全设计、用户体验和系统可靠性方面的应用。
参考资料提供相关的学术文献、经典著作和实践案例,供读者深入了解和学习人机工程学的相关知识和技术。
该教材将介绍人机工程学的基本概念、设计方法和应用技术,并特别关注安全人机工程学的理论和实践。
读者将通过学习本教材,了解如何将人机交互过程中的安全性纳入设计考虑,并掌握评估与测试人机界面安全性的方法。
人机工程学课程教案
人机工程学课程教案第一章:绪论1.1 课程介绍解释人机工程学的定义和研究领域强调人机工程学在现代工程设计中的重要性1.2 人机工程学的历史和发展介绍人机工程学的发展历程和重要里程碑讨论人机工程学的发展趋势和未来展望第二章:人的因素2.1 人的能力与限制讨论人的感知、认知、运动和情绪能力分析人的生理和心理限制2.2 人机交互介绍人机交互的基本原理和方法探讨人与计算机、的交互方式和技术第三章:机器和人机系统设计3.1 系统设计原理介绍系统设计的基本原则和方法强调人机系统的整体性和兼容性3.2 界面设计讨论界面设计的目标和要求分析不同类型界面的设计方法和实例第四章:人机工程学应用案例分析4.1 汽车人机工程学分析汽车驾驶舱设计和操作界面的人机工程学应用讨论汽车安全系统和智能驾驶技术4.2 工业与人机协作介绍工业的基本原理和应用领域探讨工业与人机的协作模式和安全性第五章:评估与改进5.1 人机工程学评估方法介绍人机工程学评估的方法和技术强调评估过程中的数据收集和分析方法5.2 人机工程学改进策略讨论根据评估结果进行人机工程学改进的策略和方法强调持续改进和人机工程学的实践应用第六章:环境因素与人机工程学6.1 环境对人的影响分析温度、噪声、振动等环境因素对人的影响讨论人在不同环境下的工作能力和舒适度6.2 环境设计与人机工程学介绍环境设计的基本原则和方法探讨环境设计在提高人机系统性能方面的作用第七章:人机工程学在产品设计中的应用7.1 产品设计原则介绍产品设计中的人机工程学原则强调产品设计应以人为中心7.2 产品设计案例分析分析生活中常见产品的人机工程学设计案例讨论产品设计中的创新与实践第八章:人机工程学在工程管理中的应用8.1 工程管理与人机工程学介绍工程管理中的人机工程学应用强调人机工程学在提高工程管理效率和安全性方面的作用8.2 工程管理案例分析分析工程管理中人机工程学应用的案例讨论工程管理中的挑战与解决方案第九章:人机工程学在安全与健康中的应用9.1 安全与健康中人机工程学的作用分析人机工程学在安全与健康领域的作用强调人机工程学在预防事故和提高工作舒适度方面的意义9.2 安全与健康案例分析分析人机工程学在安全与健康领域应用的案例讨论如何通过人机工程学提高工作场所的安全性和健康性第十章:未来挑战与发展方向10.1 技术发展对人机工程学的影响讨论新兴技术如、虚拟现实等对人机工程学的影响分析技术发展对人的能力、限制和需求的改变10.2 人机工程学的未来发展展望人机工程学的未来发展趋势和挑战强调人机工程学在推动可持续发展和创新中的重要作用重点和难点解析重点环节:1. 第一章绪论中的课程介绍和人机工程学的历史和发展。
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时一ห้องสมุดไป่ตู้小小的提醒,可以免去许多麻烦。
25
3.2 人机系统及其界面设计
3.3.1 人机系统的组成和人机系统基本框架
完整的人机系统包括人、机、人机之间的
界面以及人机系统所处的环境,如下图所
示。
26
环境
人子系统
人机界面
机子系统
27
29
3.2.2 人机比较及分工
人机工程学的研究目的是根据人类的各 种特性,对与人类直接相关的各种机具进 行设计与改进,使人机系统以最优方式协
调运行,达到最佳的效率和总体功能。这
里首先对人与机的特性做一比较,如下表
所示。
30
比较项目
机的特性
人的特性
物理方面的功率 (能)
能输出极大和极小的功率,但不 能像人手那样精细地调整
图中,人子系统包括感觉器官、中枢神 经系统及运动器官三大部分;机子系统包 括操作器(又名控制器)、机具本体及显
示器三大部分;人机界面负责人机子系统
之间的信息传递;环境是人机系统运行的
外界条件。
28
在进行人机界面设计时,不应单纯设计
显示与控制,还必须站在系统的高度上,
整体考虑人-机-环境系统,进行系统设计。
动作速度、频率、重心变化以及动作时的
惯性等动态参数;
分析人的视觉、听觉、触觉、嗅觉以及
肢体感觉器官的机能特征;
分析人在劳动时的生理变化、能量消耗、
疲劳程度以及对各种劳动负荷的适应能力,
13
探讨人在工作中影响心理状态的因素,
以及心理因素对工作效率的影响等。
人体工程学的研究,为工业设计全面考
虑“人的因素”提供了人体结构尺度、人 体生理尺度和人的心理尺度等数据。
2
从科学性和技术性方面,人机工程学可 以这样定义:人机工程学是研究“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能、健康问题 提供理论与方法的科学。
3
人机工程学着重研究以下问题:
(1)研究人与机器之间的分工与配合。 任何一个系统都离不开人的参与,人机系 统中人与机具相互作用、相互配合、相互 制约、协同工作,完成确定的工作。因为 机是从属于人的,由人来控制和使用的,
同一个总的显示区域内显示。在窗口
(Window)环境中,CUA, Macintosh,
Windows, Motif等都制定了各自的标准。
22
(3)简化复杂的功能,减少输入命令,尽
可能采用功能键。有些功能可以通过功能
键来实现,如F1~F12,开始、帮助、退出 或者终止、打印、保存或者增加、删除等。
23
耗费能源小,但要吃饭,需要教育 和训练,必须采取绝对的安全措施
图形识别
图形识别能力差
图形识别能力强
成本
需要购置费,运转、保养费; 机械不使用仅失去机械本身的价 值
需要人工费用、工资等;如果发生 意外,会危及生命
33
了解了人机系统各自特点后,再按照系
统的效率、可靠性、成本等原则在人、机
之间进行合理的分工。在经济合理的前提 下,总是尽可能让机去更多地取代人的工 作强度。一般以下工作可由机来完成:
10s内输出1.5kW,以0.15kW的输出 能连续工作一天,并能作精细的调 整
检测
物理量检测范围广,可正确检测 像电磁波这样人不易检测的物理 量
具有与认知直接联系的高级检测能 力,缺少标准,会出偏差,具有味 觉、嗅觉、触觉
操作
在速度、精度、力度、操作范围、 手空间自由度高,协调性好,可在 耐久性等方面比人优越,能处理 三维空间进行多种运动 液体、气体、粉状体等物
16
4.为进行人-机-环境系统设计提供理论依 据 人机工程的显著特点是,在认真研究人、 机、环境三个要素本身特性的基础上,不
单纯着眼于个别要素的优良与否,而是将
使用“机”的人和所设计的“机”,以及
“机”所共处的环境作为一个系统来研究。
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同样,人机工程学原理在计算机人机界 面中无处不在。对于一个系统来说,有许 多人机工程因素需要考虑,例如: (1)系统用户应该始终知道下一步该做什 么。 系统要始终提供如何继续下去、后退、 退出等命令的说明,例如: ·告诉用户系统下一步应对系统进行什么 操作,这一点可以通过准备(Ready)、输 入命令(Enter Command)、输入选择 (Enter Choice)或者输入数据(Enter Data) 18 等来实现。
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2.为人机界面设计中“机”的功能合理性 提供科学依据 如何解决“机”与人相关的各种功能的 最优化,创造出与人的生理和心理机能相 协调的“界面”,这将是人机界面在功能 问题上的新课题。如信息显示装置、操纵 控制装置、工作台和控制室等部件的形状、 大小、色彩及其布局等都是以人体工程学 提供的参数和要求为设计依据。
1.为人机界面设计中考虑“人的因素”提
供人体尺度参数
应用人体测量学、人体力学、生理学、
心理学等学科的研究方法,对人体结构特
征和机能特征进行研究。
提供人体各部分的尺寸、体重、体表面
积、比重、重心,以及人体各部分在活动
时相互关系和可及范围等人体结构特征参 数;
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提供人体各部分的发力范围、活动范围、
第3章 人机工程学
与认知心理学相比,人机工程学
(Ergonomics)更多地从人本身和系统的 角度出发,研究人机关系。它是人机界面 学的初期发展阶段的主要研究内容,并对 人机界面学以后的发展产生了重大的影响。 从这个意义上说,它与用户认知心理学起 着异曲同工的作用。
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2000年8月,国际人机工程学会 (International Ergonomics Association)对 本学科所下的定义为:人机工程学是研究 人与系统中其他因素之间的相互作用,以 及应用相关理论、原理、数据和方法来设 计以达到优化人类和系统效能的学科。人 机工程学专家旨在设计和优化任务、工作、 产品、环境和系统,使之满足人们的需要、 能力和限度。
地工作;
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(3)提供输入和输出功能,并具备调节功
能;
(4)考虑环境因素影响;例如厂房结构、
照明、温度、湿度、噪声等;
(5)充分适应人的特性,容易学习、操作
和使用,充分发挥系统效能。
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2.人机系统设计应考虑的问题 (1)为满足系统设计目标必须的输入和输 出是什么?
(2)为产生系统输出需要什么操作?
·告诉用户输入的数据是正确的,这一点
可以通过直接执行下一步命令或者弹出像
“输入正确”(Input OK)之类的对话框。
·提示用户输入的数据错误。简短的提示
是非常重要的,另外,也可以运用帮助功
能进行补充说明,以提醒用户。
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·告诉用户系统延迟的原因。有些命令需 要系统执行几秒钟甚至几分钟,此时就需 要向用户说明原因并提醒耐心等待,例如 分类、搜索、打印或者更新等。可以通过 语言提示,或者用图示化表示运行过程。
控制器和显示器的设计。人机界面负责人
机之间的信息传递,人通过控制器向机器
输入控制信息,而机通过显示器向人输出
运行结果。良好的显示器和控制器设计将
使操作者能够方便正确地操纵机器。
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(5)总的任务是人、机器、环境之间实现
最优配合,充分发挥人机的作用,使人尽
其力,机尽其用,环境尽可能舒适,使整
个人机系统安全、高效、可靠。
可靠性
由成本决定;对事先设计的作业 有高可靠性,对预料之外的事件 无能为力。一个零件的损坏,可 导致整机失灵;特性能保持不变
容易出差错;如果有时间和精力,可 以处理意外事件,自我维护力强
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通道
能够进行多通道的复杂动作
单通道
效率
需外加功率;简单作业速度快、 准确,新机械从设计、制造到运 转需要时间;即使坏了也不要紧
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(4)系统设计阶段 要考虑人文因素,保 证人与机具的一致性,并制定人机系统操 作步骤、方法及制定人员培训计划。
(5)测试阶段 通过测试和运行,评价系
统的安全性、可靠性、舒适性等。
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3.2.5 界面设计 主要包括三部分: (1)显示器与人的信息通道的界面; (2)操作器与人的运动器官的界面; (3)人机系统与环境之间的界面。
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(3)人机之间的功能如何分工? (4)人要完成操作需要什么样的训练和技 能?
(5)需要系统完成的任务能否与人的能力
相容?
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(6)人要完成作业需要什么样的设备接口?
这是考虑人的因素的最重要问题。需要有
最佳的显示设备和操作设备,以及操作规
程和信息诊断能力;
(7)人机子系统工作能否协调?是相互帮
(4)默认值和需要用户输入的值要说明清 楚。在许多情况下,有些值是缺省设置的, 如日期等,这样可以大大方便用户的使用。
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(5)告诉用户可能的错误操作,设置中间 或者最终提醒过程。哪怕是提供了清楚的
说明,用户也有可能出错误。如果用户在
执行危险命令时,最好给他们以提醒,例
如“你确实要删除此文件吗?”(Are You
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·提示用户任务已经完成或者尚未完成, 这一点尤其是在系统延迟运行中显得很重 要。例如“打印完成”(Printing Complete) 或者“打印机没有准备好,请检查后重试” (Printer Not Ready, Please Check and Try) 等。
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(2)所有类型的信息、说明、消息等都在
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信息处理能力
在事先编程的情况下可进行高级、 具有特征抽取、综合、归纳、模式识 准确的数据处理,记忆准确、持 别、联想、发明创造等高级思维能力 久,调出速度快 及丰富的经验