控制器的设置
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第 12 页
• 握把部位不宜太光滑或太粗糙，若过于光滑， 操纵时不易抓稳或握住，特别是手上有油或 水的情况下更加不利，易发生失手事故，或 因长时间过大的静力负荷而使手疲劳，故一 般选用无光泽的软纹皮包层为宜。 • 手柄的形状应尽量使手腕保持自然状态， 使手与小臂处于一条直线上，如果使手腕向 某一方向弯曲，就会使骨骼肌产生静力疲劳。 因此设计原则是“宁肯弯曲手柄也不要使手 臂弯曲”。对手动工具也是这样，更需要使 握力充分发挥出来。影响握力的主要因素是 手柄直径，手柄直径为 50mm 时欧洲人握力 最 大 ， 对 亚 洲 人 而 言 手 柄 直 径 可 取 40 ～ 50mm之间。
可作连续 控制
粘 滞 力
活 塞
造价高
宜作连续 控制
惯 性 力
摇 把
允许平滑移动;因 阻力由多级结 需较大作用力故 构的惯性产生， 减少了意外移动 一般较大 的可能
操作疲劳;移动准 确性差
可用于不 精确控制
第 8 页
控制器类型
手动按钮
所需最小阻力（N）
2.8
扳动开关
旋转选择开关
2.8
3.3
表 － 不 同 控 制 器 所 要 求 的 最 小 阻 力
所示。将按钮做成透明体，内设小灯，当按钮到位 时，按钮即发光。这样不仅可以表明操作控制器的 到位，还可以显示按钮的位置状态，提示操作者注 意。还可以在控制按钮以外的相应位置上用不同色 光的联动装置来表示操作控制器到位的情况。
第 5 页
• 2）振动变化。可以反映在控制器上，也 可反映在体觉上（如机动车辆）。振动也 常常转化来自百度文库噪声的形式传递给操作者。 • 3）音响显示。在控制器上设置到位音响装 置（如“卡嗒”声），这种音响常由控制 器定位机构中自动发出也可以装设专门的 联动音响装置。
摩 擦 力
闸 刀
开始时阻力大， 因阻力大可减少 开关滑动时阻 意外动作 力即下降 阻力随控制器 移动距离加长 而增大 阻力与控制器 移动速度相对 应 控制准确度高;控 制器能自动归回 空位 控制准确度高;运 动速度均匀;稳定 性好
控制准确度低
宜作连续 控制
弹力
弹 簧
控制器移到中间 位置要定位时， 需设定位装置
操作特征 用手操纵的转动机构 用手和前臂操纵的转动机构 用手和上肢操纵的转动机构 用手以最高速度旋转的机构 在精确安装时的转动工作 最大用力（N） < 10 19～38 78～98 8.8～19 19～29
第 4 页
• 2、设计控制器时应考虑的因素 • ⑴ 控制信息的反馈 • 来自人体自身反馈信息的部位：眼睛观察手 脚的位移；手、臂、肩或脚、腿、臀感受的 位移或压力信息。 • 来自机反馈的信息：仪表显示、音响显示、 振动变化及操纵阻力四种形式。 • 1）光显示。即在控制器上装有灯光显示，如图1
第 2 页
表5－16 常用操纵机构所允许的最大用力
操纵结构的形式 轻型按钮 重型按钮 脚踏按钮 轻型转换开关 重型转换开关 允许的最大用力（N） 5 30 20～90 4.5 20
前后动作的杠杆
左右动作的杠杆 手轮 方向盘
150
130 150 150 第 3 页
表5－17 平稳转动控制器的最大用力
第 6 页
• 4）操纵阻力主要有静摩擦力、弹性 力、粘滯力、惯性力四种形式。其特 点见表5-18。 • 阻力大小与控制器的类型、位置、移 动的距离、操作频率、力的方向等有 关。表5-19列出了不同控制器的最小 阻力。
第 7 页
表5－18 摩擦、弹性、粘滯性、惯性等 控制器的阻力特性
类型 举 例 特性 优点 缺点 用途
第 10 页
操 纵 控 制 与 系 统 反 应 的 对 应 方 向
第 11 页
• ⑶ 控制器上手或脚的使用部位的尺寸和结 构
• 手或脚操作的控制器尺寸，首先取决于控制器上 手或脚使用部位的尺寸，其次需根据操作时是否 戴手套，或作业时鞋的形式来决定放宽的尺寸。 显然对不同的控制器，由于压或握的用力方式不 同，操纵件尺寸和形状也不同。 • 手或脚使用的部位还决定于控制器的重量分配。 必须在保证空位时操纵者可以离开控制器自由活 动，工作位时，不会因负担控制器的重量而引起 疲劳。 • 如果是手用工具，又不是利用重力工作的，就应 尽量使工作的重心落在手握的部位上，以免手腕 肌肉承担较大的静力负荷而引起疲劳。
第 1 页
• 二、控制器设计的一般原则 • 1、控制器设计的一般要求 • ⑴ 控制器设计要适应人体运动的特征，考虑 操作者的人体尺寸和体力。(表5-16、17) • ⑵ 控制器操纵方向应与预期的功能方向和机 器设备的被控制方向一致。 • ⑶ 控制器要利于辨认和记忆。 • ⑷ 尽量利用控制器的结构特点进行控制（如 弹簧等）或借助操作者体位的重力（如脚踏 开关）进行控制。 • ⑸ 尽量设计多功能控制器，并把显示器与之 有机结合，如带指示灯按钮等。
5 19
旋钮
摇柄 手轮 手柄 脚动按钮
0~1.7
9~22 22 9 5.6 （如果脚停留在控制器上） 17.8（如果脚不停留在控制器上） 44.5（如果脚停留在控制器上） 17.8（如果脚不停留在控制器上）
脚踏板
第 9 页
• ⑵ 控制器的运动 • 由于控制器的主要目的是控制系统的 变化，因此，应尽量使控制器的操作 方向与系统过程的变化方向相一致， 这样可以使控制器的操作形象化，又 可使控制器的操作和系统的变化之间 产生一定的逻辑关系，有利于操作人 员记忆和辨认，提高操作效率。下图 给出几种操纵控制器与系统反应的对 应方向的关系。
• 一、控制器的类型与选择
• 1、按操纵的动力装置分，有三类：
• ⑴ 手控装置 如按钮、开关、旋钮、曲柄、杠杆及手轮。 • ⑵ 脚控装置 如脚踏板、脚踏钮、膝控制器等。 • ⑶ 其它 如声控、光控。
• 2、按控制器的功能分，有四类：
• ⑴ 开关控制器 用于简单的开或关，启动或停止的操纵 控制。常用的有按钮、踏板、手柄等。 • ⑵ 转换控制装置 用于系统当中不同状态之间的转换操 纵控制。如手柄、选择开关、转换开关、操纵盘。 • ⑶ 调整控制装置 用于调整系统中工作参数定量增加或 减少的操纵控制。如旋钮、手轮、操纵盘等。 • ⑷ 紧急停车控制装置 用于紧急状态下启动或停止的 操纵控制。如制动闸、操纵杆、手柄。
• 握把部位不宜太光滑或太粗糙，若过于光滑， 操纵时不易抓稳或握住，特别是手上有油或 水的情况下更加不利，易发生失手事故，或 因长时间过大的静力负荷而使手疲劳，故一 般选用无光泽的软纹皮包层为宜。 • 手柄的形状应尽量使手腕保持自然状态， 使手与小臂处于一条直线上，如果使手腕向 某一方向弯曲，就会使骨骼肌产生静力疲劳。 因此设计原则是“宁肯弯曲手柄也不要使手 臂弯曲”。对手动工具也是这样，更需要使 握力充分发挥出来。影响握力的主要因素是 手柄直径，手柄直径为 50mm 时欧洲人握力 最 大 ， 对 亚 洲 人 而 言 手 柄 直 径 可 取 40 ～ 50mm之间。
可作连续 控制
粘 滞 力
活 塞
造价高
宜作连续 控制
惯 性 力
摇 把
允许平滑移动;因 阻力由多级结 需较大作用力故 构的惯性产生， 减少了意外移动 一般较大 的可能
操作疲劳;移动准 确性差
可用于不 精确控制
第 8 页
控制器类型
手动按钮
所需最小阻力（N）
2.8
扳动开关
旋转选择开关
2.8
3.3
表 － 不 同 控 制 器 所 要 求 的 最 小 阻 力
所示。将按钮做成透明体，内设小灯，当按钮到位 时，按钮即发光。这样不仅可以表明操作控制器的 到位，还可以显示按钮的位置状态，提示操作者注 意。还可以在控制按钮以外的相应位置上用不同色 光的联动装置来表示操作控制器到位的情况。
第 5 页
• 2）振动变化。可以反映在控制器上，也 可反映在体觉上（如机动车辆）。振动也 常常转化来自百度文库噪声的形式传递给操作者。 • 3）音响显示。在控制器上设置到位音响装 置（如“卡嗒”声），这种音响常由控制 器定位机构中自动发出也可以装设专门的 联动音响装置。
摩 擦 力
闸 刀
开始时阻力大， 因阻力大可减少 开关滑动时阻 意外动作 力即下降 阻力随控制器 移动距离加长 而增大 阻力与控制器 移动速度相对 应 控制准确度高;控 制器能自动归回 空位 控制准确度高;运 动速度均匀;稳定 性好
控制准确度低
宜作连续 控制
弹力
弹 簧
控制器移到中间 位置要定位时， 需设定位装置
操作特征 用手操纵的转动机构 用手和前臂操纵的转动机构 用手和上肢操纵的转动机构 用手以最高速度旋转的机构 在精确安装时的转动工作 最大用力（N） < 10 19～38 78～98 8.8～19 19～29
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• 2、设计控制器时应考虑的因素 • ⑴ 控制信息的反馈 • 来自人体自身反馈信息的部位：眼睛观察手 脚的位移；手、臂、肩或脚、腿、臀感受的 位移或压力信息。 • 来自机反馈的信息：仪表显示、音响显示、 振动变化及操纵阻力四种形式。 • 1）光显示。即在控制器上装有灯光显示，如图1
第 2 页
表5－16 常用操纵机构所允许的最大用力
操纵结构的形式 轻型按钮 重型按钮 脚踏按钮 轻型转换开关 重型转换开关 允许的最大用力（N） 5 30 20～90 4.5 20
前后动作的杠杆
左右动作的杠杆 手轮 方向盘
150
130 150 150 第 3 页
表5－17 平稳转动控制器的最大用力
第 6 页
• 4）操纵阻力主要有静摩擦力、弹性 力、粘滯力、惯性力四种形式。其特 点见表5-18。 • 阻力大小与控制器的类型、位置、移 动的距离、操作频率、力的方向等有 关。表5-19列出了不同控制器的最小 阻力。
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表5－18 摩擦、弹性、粘滯性、惯性等 控制器的阻力特性
类型 举 例 特性 优点 缺点 用途
第 10 页
操 纵 控 制 与 系 统 反 应 的 对 应 方 向
第 11 页
• ⑶ 控制器上手或脚的使用部位的尺寸和结 构
• 手或脚操作的控制器尺寸，首先取决于控制器上 手或脚使用部位的尺寸，其次需根据操作时是否 戴手套，或作业时鞋的形式来决定放宽的尺寸。 显然对不同的控制器，由于压或握的用力方式不 同，操纵件尺寸和形状也不同。 • 手或脚使用的部位还决定于控制器的重量分配。 必须在保证空位时操纵者可以离开控制器自由活 动，工作位时，不会因负担控制器的重量而引起 疲劳。 • 如果是手用工具，又不是利用重力工作的，就应 尽量使工作的重心落在手握的部位上，以免手腕 肌肉承担较大的静力负荷而引起疲劳。
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• 二、控制器设计的一般原则 • 1、控制器设计的一般要求 • ⑴ 控制器设计要适应人体运动的特征，考虑 操作者的人体尺寸和体力。(表5-16、17) • ⑵ 控制器操纵方向应与预期的功能方向和机 器设备的被控制方向一致。 • ⑶ 控制器要利于辨认和记忆。 • ⑷ 尽量利用控制器的结构特点进行控制（如 弹簧等）或借助操作者体位的重力（如脚踏 开关）进行控制。 • ⑸ 尽量设计多功能控制器，并把显示器与之 有机结合，如带指示灯按钮等。
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旋钮
摇柄 手轮 手柄 脚动按钮
0~1.7
9~22 22 9 5.6 （如果脚停留在控制器上） 17.8（如果脚不停留在控制器上） 44.5（如果脚停留在控制器上） 17.8（如果脚不停留在控制器上）
脚踏板
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• ⑵ 控制器的运动 • 由于控制器的主要目的是控制系统的 变化，因此，应尽量使控制器的操作 方向与系统过程的变化方向相一致， 这样可以使控制器的操作形象化，又 可使控制器的操作和系统的变化之间 产生一定的逻辑关系，有利于操作人 员记忆和辨认，提高操作效率。下图 给出几种操纵控制器与系统反应的对 应方向的关系。
• 一、控制器的类型与选择
• 1、按操纵的动力装置分，有三类：
• ⑴ 手控装置 如按钮、开关、旋钮、曲柄、杠杆及手轮。 • ⑵ 脚控装置 如脚踏板、脚踏钮、膝控制器等。 • ⑶ 其它 如声控、光控。
• 2、按控制器的功能分，有四类：
• ⑴ 开关控制器 用于简单的开或关，启动或停止的操纵 控制。常用的有按钮、踏板、手柄等。 • ⑵ 转换控制装置 用于系统当中不同状态之间的转换操 纵控制。如手柄、选择开关、转换开关、操纵盘。 • ⑶ 调整控制装置 用于调整系统中工作参数定量增加或 减少的操纵控制。如旋钮、手轮、操纵盘等。 • ⑷ 紧急停车控制装置 用于紧急状态下启动或停止的 操纵控制。如制动闸、操纵杆、手柄。