人机工程学课件 操纵控制装置(CONTROLS)1
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2024年人机工程学培训课件(ppt)
要点二
智能化发展
针对不同用户群体提供个性化的人机工程学解决方案
利用人工智能、大数据等技术提升人机工程学应用水平
2024/2/29
36
未来发展趋势预测与挑战应对
• 跨学科融合：与心理学、生理学等多学科交叉融合，拓展应用 领域与深度
2024/2/29
37
未来发展趋势预测与挑战应对
技术更新迭代
紧跟技术发展趋势，持续更新人机工程学理论与方法
• 设备安装与调试：按照规划方案进行设备安装和调试，确 保设备正常运行
2024/2/29
24
设备布置与操作流程优化
操作流程分析
对现有的操作流程进行详细分析，找出存在的问题和瓶颈
2024/2/29
操作流程改进
针对存在的问题提出改进措施，如简化操作步骤、减少操作时间 等
操作流程标准化
将改进后的操作流程进行标准化，制定操作规范和标系
与人体工程学关系
与心理学关系
人体工程学是人机工程学的重要分支，主 要研究人体尺寸、力量、视觉等特征与机 器设计之间的关系。
心理学在人机工程学中发挥重要作用，通 过研究人的认知、情感、动机等心理过程 ，为机器设计提供科学依据。
与计算机科学关系
与工业设计关系
计算机科学为人机工程学提供了技术支持 ，如人机交互界面设计、虚拟现实技术等 。
用户需求变化
关注用户需求变化，及时调整设计策略以满足不断变化的市场需求
法规与标准遵循
遵守相关法规与标准，确保产品设计或工作流程改进符合规范要求
2024/2/29
38
THANKS
感谢观看
2024/2/29
39
2024/2/29
案例一
人机工程学课件 操纵控制装置
2.）触觉编码 要与人的触觉、动觉等认知活动特点相适应。控 制器的形状、位置和表纹等特征都可通过触摸所的信息加以 辨认。（意义相关设计） 3.）位置编码 位置编码既可通过视觉去辨别，也可依靠动觉加 以辨别。用动觉分辨位置时，控制器间须有足够的间距，而 且编码数目有限。 4.）操作方法编码 特殊场合适用。如文件柜的钥匙，保险箱的 密码锁等，每个控制器都必须有各自独特的操作方法。 3. 控制器操作的信息反馈 控制器操作过程的反馈信息来源于三个方面：操作器官、控制 器运动本身、显示器
§2 操纵装置的设计要求和人因学要素
三、控制器与显示器的相合性 1. 空间相合性（spatial compatibility） 是指两者空间排列上保持一致的关系。控制器最好安 放在对应的显示器旁边。 2. 运动关系相合性(compatibility of movement relationships) 3. 习惯兼容性(habitual compatibility) 4. 概念兼容性(conceptual compatibility)
§2 操纵装置的设计要求和人因学要素
二、控制器的位置安排
1. 控制器的位置选择 应在人的手足活动的功能区，并尽可能安放在最有利于操作的 位置上。
◆大约在身前从肘高至肩高、左右各45°的垂直面，以及与
肘高等高、左右各45°的水平面，是双手操作最有效的功 能区。
◆足控制器应安放在身体前方、高度不超过40cm双足能自然
§2 操纵装置的设计要求和人因学要素
表4. 几种手足控制器的间距要求(mm) 控制器名称 操作肢体 最小间距 最佳间距 20 50 按钮 手指 25 50 肘节开关 手指 25 50 旋钮或旋钮 手指 选择开关 50 100 手柄 单手 75 125 双手 75 125 手轮 双手 踏板 足 50 100
§2 操纵装置的设计要求和人因学要素
三、控制器与显示器的相合性 1. 空间相合性（spatial compatibility） 是指两者空间排列上保持一致的关系。控制器最好安 放在对应的显示器旁边。 2. 运动关系相合性(compatibility of movement relationships) 3. 习惯兼容性(habitual compatibility) 4. 概念兼容性(conceptual compatibility)
§2 操纵装置的设计要求和人因学要素
二、控制器的位置安排
1. 控制器的位置选择 应在人的手足活动的功能区，并尽可能安放在最有利于操作的 位置上。
◆大约在身前从肘高至肩高、左右各45°的垂直面，以及与
肘高等高、左右各45°的水平面，是双手操作最有效的功 能区。
◆足控制器应安放在身体前方、高度不超过40cm双足能自然
§2 操纵装置的设计要求和人因学要素
表4. 几种手足控制器的间距要求(mm) 控制器名称 操作肢体 最小间距 最佳间距 20 50 按钮 手指 25 50 肘节开关 手指 25 50 旋钮或旋钮 手指 选择开关 50 100 手柄 单手 75 125 双手 75 125 手轮 双手 踏板 足 50 100
人机工程学-操纵装置与手工具ppt课件
• 手动控制器应安排在容易接触到和易看到的空间。 • 按钮的间距应为15mm，各手控制器的间距不小于50mm。 • 手揿按钮、旋钮适用于费力小、移动幅度不大及高精度的阶 梯式或连续式调节。
• 长臂杆、手柄、手轮、踏板则适用于费力、幅度大和低精度 的操作。
整理版课件
26
第二节 操纵器的人机学原则
一、操纵器的类型与选用
整理版课件
42
第三节 常用操纵器的人机学要素
一、按压式操纵器
（一）按钮和按键 案例：键盘
操作尺侧偏与手腕伤害 键盘一字形横向排列，操作时手腕尺侧偏，易引起疾患。 克罗沫（Kroemer）于1972年提出了改进设计“K键盘” 。
图5-26 传统键盘与K键盘
/v_show/id_XMTI4N
表5-12 人体各部位的最高运动频率 （单位：次/s）
运动部位/形式
小指 /敲击 无名指 /敲击 中指 /敲击 食指 /敲击
最高 频率
3.7 4.1 4.6 4.7
运动部位/运动
手 /旋转 前臂 /伸屈 上臂 /前后摆动 脚/脚跟为支点蹬踩
最高 频率
4.8 4.7 3.7 5.7
手 /拍打
9.5 脚 /抬放
右手在水平面内8个方 向上运动时间的对比
整理版课件
18
第一节 人体施力与运动输出特性
三、肢体的运动输出特性
（一）运动速度与频率 3．运动轨迹与运动速度
①人手水平运动快于铅垂运动；前后运动快 于左右运动；往下快于往上；顺时针转快于逆时 针。
②人手向里拉准确度高于往外推。右利者右 手向右快于左手向左，左利者有对应的特性。
整理版课件
13
第一节 人体施力与运动输出特性
人机工程3版课件1
人机（及环境）系统的优化，人与机器应互相适应、人机之间应 合理分工。
人机学的理论至此趋于成熟。
24
4．反思工业文明与可持续发展：人机学的更高阶段 反思工业文明的负面后果，以可持续发展理论为统领，人机学正经历 着新的学科思想演进。绿色设计、生态设计、节能设计、再生设计等理念， 立足于人与自然保持持久和谐，回归到中国古代“天人合一”的设计伦理。
人机学里的“机”或“机器” 是广义的，指一切人造器物：大到飞机、 轮船、火车，小到钳子、笔、水杯；也包括建筑、环境及其中的设施等。
10
2. 人机工程学的多种学科名称 人机工程学简称人机学，常见的其他名称有： ﹡人类工效学，或工效学，英文Ergonomics。出现最早，欧洲各 国和世界其他地区通用。 ﹡人的因素（学），英文Human Factors。美国、东南亚、我国台 湾采用。派生名称：人因工程（学），英文Human Factors Engineering。 ﹡人类工程学，英文Human Engineering 。
（译文）
设计心理学应用的经典范例，令人叫绝！
19
工作、劳动 姿态都那么自然、 舒展，很好地把 握了工具、设备 a）分金炉清锈清底 与人体尺寸的适 应性问题！
b）铸钟、铸鼎
图 1-116 《天工开物》 插图选
c）扎桕子黑粒去壳取仁
d）琢玉
20
二、人机学的形成、发展和学科思想的演进
古代文明中科学思想萌芽，不等同于现代科学理论。
在产品、视觉传达、环境设计中都很重要。
身高2.5倍的蛇矛， 张爷耍得开吗？
图1-1 戏说张爷和他的蛇矛 7
想过感受过这些问题பைடு நூலகம்？
太高啦！！
左撇子、右撇子 都合适！
涂上黄色 “警示条”多好？
人机学的理论至此趋于成熟。
24
4．反思工业文明与可持续发展：人机学的更高阶段 反思工业文明的负面后果，以可持续发展理论为统领，人机学正经历 着新的学科思想演进。绿色设计、生态设计、节能设计、再生设计等理念， 立足于人与自然保持持久和谐，回归到中国古代“天人合一”的设计伦理。
人机学里的“机”或“机器” 是广义的，指一切人造器物：大到飞机、 轮船、火车，小到钳子、笔、水杯；也包括建筑、环境及其中的设施等。
10
2. 人机工程学的多种学科名称 人机工程学简称人机学，常见的其他名称有： ﹡人类工效学，或工效学，英文Ergonomics。出现最早，欧洲各 国和世界其他地区通用。 ﹡人的因素（学），英文Human Factors。美国、东南亚、我国台 湾采用。派生名称：人因工程（学），英文Human Factors Engineering。 ﹡人类工程学，英文Human Engineering 。
（译文）
设计心理学应用的经典范例，令人叫绝！
19
工作、劳动 姿态都那么自然、 舒展，很好地把 握了工具、设备 a）分金炉清锈清底 与人体尺寸的适 应性问题！
b）铸钟、铸鼎
图 1-116 《天工开物》 插图选
c）扎桕子黑粒去壳取仁
d）琢玉
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二、人机学的形成、发展和学科思想的演进
古代文明中科学思想萌芽，不等同于现代科学理论。
在产品、视觉传达、环境设计中都很重要。
身高2.5倍的蛇矛， 张爷耍得开吗？
图1-1 戏说张爷和他的蛇矛 7
想过感受过这些问题பைடு நூலகம்？
太高啦！！
左撇子、右撇子 都合适！
涂上黄色 “警示条”多好？
安全人机工程学课件：控制器装置
一、控制器的类型 按控制器运动的类别的不同
平移式控制器
旋转控制器： 如方向盘、旋钮。
一、控制器的类型 平移式控制器
摆动控制器如： 手动挡
按压控制器如： 按键
滑动控制器如： 拨钮
牵拉控制器如： 电锯Fra bibliotek二、操纵器的选用原则
操纵器选用原则依据《操纵器一般人类工效学要求》（GB/T 14775-1993）
一、控制器的类型
按操纵控制器所用的身体器官或行为分类 脚动控制器
一、控制器的类型 按操纵控制器所用的身体器官或行为分类 言语控制器
智能声控音响
一、控制器的类型
根据输入信息的特点分类
离散控制器 可调出有限的、确定的几种 状态，状态变化是跃变式的。
连续调节控制器 可在一个连续体上调节，状 态变化是平滑、跃进式的。
重力（如脚踏开关）进行控制。 5. 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。
《安全人机工程》
《操纵器一般人类工效学要求》 • 手控操作器适用于精细、快速调节，也可用于分级和连续调节。 • 脚控操纵器适用于动作简单、快速、需用较大操纵力的调节。
脚控操纵器一般在坐姿有靠背的条件下选用。
三、控制器设计原则
制器类型很多，从安全人机工程的角度提出以下几个共同要求： 1. 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。 2. 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。 3. 控制器要利于辨认和记忆。 4. 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
《安全人机工程》
主要内容
CONTENTS
1
控制器的类型
2
控制器的选用
工业设计人机工程之操纵装置设计PPT课件
启动要十分灵敏。它与开关控制器基本相同，但要与开关
控制器分开布置，以免紧急操作时混乱，造成事故。
6
3】按人体操作部位分 • 手动控制器：按键、开关、 旋钮、手柄及转轮等 • 脚动控制器：踏板 • 其它：？
6
每一类操纵装置的特点 描述的角度：使用功能、使用情况
觉
6
操纵装置的定义：
• 操纵控制装置则是起着执行信息传递的 作用。
适宜操作的旋钮尺寸
18
6
3.按键
•在设计中经常使用的按键以四角钝圆的四方 形最方便。不常用的可采用圆形。
•按键表面应稍有凹陷或纹理粗糙，以便揿时 手指不易滑脱。以手掌揿压的按键表面应为
蘑菇形，这样有利于手掌用力均匀。
a)操作手感不好,常用于轻 小型操作次数少的设备上； b)按键应凸出一定高度,低不易 感觉位置是否正确 c)按键间应有间距,否则容易同时接触两个键 d)按键以中凹的型为佳； e)适宜的尺寸可参考图 f)密集按键的形式
6
三、操纵控制装置的设计（一）手动控制器设计
23
6
4．操纵手把：操纵手把的外形、大小、长短、重量以及材料等，除应
满操作要求外，还应符合手的结构、尺度及触觉特性。
(a)(b)(c)为好 (d)(e)(f)为差
把手长度=>手幅宽 把手径向尺寸适中
手把与手掌的关系
24
6
便于触觉识别，特别市戴手套时。 把手表面光洁平滑，触觉舒适。
6
1.手动控制器设计考虑的因素
• 设计手的接触物时应避免将受力集中于 掌心和指骨肌，防止受压受震而引起难 于治愈的痉挛，至少也减少了手的疲劳 和操作不准。
• 形状应便于触觉对它进行识别。
• 尺寸应符合人手尺度的需要。
控制器分开布置，以免紧急操作时混乱，造成事故。
6
3】按人体操作部位分 • 手动控制器：按键、开关、 旋钮、手柄及转轮等 • 脚动控制器：踏板 • 其它：？
6
每一类操纵装置的特点 描述的角度：使用功能、使用情况
觉
6
操纵装置的定义：
• 操纵控制装置则是起着执行信息传递的 作用。
适宜操作的旋钮尺寸
18
6
3.按键
•在设计中经常使用的按键以四角钝圆的四方 形最方便。不常用的可采用圆形。
•按键表面应稍有凹陷或纹理粗糙，以便揿时 手指不易滑脱。以手掌揿压的按键表面应为
蘑菇形，这样有利于手掌用力均匀。
a)操作手感不好,常用于轻 小型操作次数少的设备上； b)按键应凸出一定高度,低不易 感觉位置是否正确 c)按键间应有间距,否则容易同时接触两个键 d)按键以中凹的型为佳； e)适宜的尺寸可参考图 f)密集按键的形式
6
三、操纵控制装置的设计（一）手动控制器设计
23
6
4．操纵手把：操纵手把的外形、大小、长短、重量以及材料等，除应
满操作要求外，还应符合手的结构、尺度及触觉特性。
(a)(b)(c)为好 (d)(e)(f)为差
把手长度=>手幅宽 把手径向尺寸适中
手把与手掌的关系
24
6
便于触觉识别，特别市戴手套时。 把手表面光洁平滑，触觉舒适。
6
1.手动控制器设计考虑的因素
• 设计手的接触物时应避免将受力集中于 掌心和指骨肌，防止受压受震而引起难 于治愈的痉挛，至少也减少了手的疲劳 和操作不准。
• 形状应便于触觉对它进行识别。
• 尺寸应符合人手尺度的需要。
第七章操纵装置设计【设计人机工程学】精品PPT课件
第七章 操纵装置设计
操纵装置的特征编码与识别 旋纽、手柄、按纽、按键设计
工作椅设计的主要依据 手握式工具的设计
操纵装置的特征编码与识别
形
状 编 码
大 小
编
码
颜
色
标
编
志
码
编
码
形 状 编 码
形象化的飞机操纵器
形状与功能有直接的联系，如轮形的操纵器可用来 操纵飞机的起落架，翼形操纵器则用于副翼或襟翼 的操纵，这种形象化的操纵器有利于减少飞行事故。
按 键 的 形 体 设 计 键盘的设计应考虑人手指按压键盘的力度、
回弹时间及使用频度、手指移动距离等因素。 人们使用键盘的最高击键速度可以达到15次 /s,一个熟练的使用者平均击键速度为5次/s.
旋纽、手柄、按纽、按键设计
按
键
的
形
体
设
计
按键的形式和尺寸
电话数字键盘与计算器数字键盘为什么不一样？
工作椅设计主要依据
3、椅坐面和腰靠结构应使其感到安全、舒适。
4、腰靠结构应具有一定的弹性和足够的刚性，腰靠倾角 不得超过115度。
5、工作坐椅一般不设扶手，需设扶手的必须保证操作人 员作业活动的安全。
6、其结构材料应耐用、阻燃、无毒。坐垫、腰靠、扶手 的覆盖层应使用柔软、防滑、透气性好、吸汗的不导电材 料制造。
工作椅设计主要依据
分时，可采用标志编码，即在操纵器
颜 标 色 志
上刻以适当的符号以示区别，符号的 设计应只靠触觉就能清楚地识别。因 此，符号应当简明易辨，有很强的外
编 形特征。如下列所示：
码
可用触觉辨别的标志编码
旋纽、手柄、按纽、按键设计
旋 纽 的 形 体 设 计
操纵装置的特征编码与识别 旋纽、手柄、按纽、按键设计
工作椅设计的主要依据 手握式工具的设计
操纵装置的特征编码与识别
形
状 编 码
大 小
编
码
颜
色
标
编
志
码
编
码
形 状 编 码
形象化的飞机操纵器
形状与功能有直接的联系，如轮形的操纵器可用来 操纵飞机的起落架，翼形操纵器则用于副翼或襟翼 的操纵，这种形象化的操纵器有利于减少飞行事故。
按 键 的 形 体 设 计 键盘的设计应考虑人手指按压键盘的力度、
回弹时间及使用频度、手指移动距离等因素。 人们使用键盘的最高击键速度可以达到15次 /s,一个熟练的使用者平均击键速度为5次/s.
旋纽、手柄、按纽、按键设计
按
键
的
形
体
设
计
按键的形式和尺寸
电话数字键盘与计算器数字键盘为什么不一样？
工作椅设计主要依据
3、椅坐面和腰靠结构应使其感到安全、舒适。
4、腰靠结构应具有一定的弹性和足够的刚性，腰靠倾角 不得超过115度。
5、工作坐椅一般不设扶手，需设扶手的必须保证操作人 员作业活动的安全。
6、其结构材料应耐用、阻燃、无毒。坐垫、腰靠、扶手 的覆盖层应使用柔软、防滑、透气性好、吸汗的不导电材 料制造。
工作椅设计主要依据
分时，可采用标志编码，即在操纵器
颜 标 色 志
上刻以适当的符号以示区别，符号的 设计应只靠触觉就能清楚地识别。因 此，符号应当简明易辨，有很强的外
编 形特征。如下列所示：
码
可用触觉辨别的标志编码
旋纽、手柄、按纽、按键设计
旋 纽 的 形 体 设 计
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
2024版《人机工程学》PPT课件
《人机工程学》PPT 课件•人机工程学概述•人体生理与心理特征•人机界面设计原理•工作场所人机工程学应用目录•办公环境人机工程学应用•交通运输领域人机工程学应用•总结与展望CHAPTER人机工程学概述定义与发展历程定义发展历程人机工程学起源于20世纪初的工业生产领域，随着计算机技术的发展，逐渐拓展到信息技术、航空航天、医疗等领域。
研究对象与范围研究对象研究范围学科特点及意义CHAPTER人体生理与心理特征人体生理结构简介肌肉系统循环系统通过收缩和舒张产生运动，维持姿势。
输送氧气和营养物质，排除废物。
骨骼系统神经系统呼吸系统构成人体基本框架，支持体重，保护内脏。
传递和处理信息，控制人体各种活动。
吸入氧气，排出二氧化碳，维持生命活动。
感觉知觉感觉与知觉的关系030201感觉与知觉特性分析认知过程及影响因素认知过程01影响因素02认知负荷03CHAPTER人机界面设计原理清晰易读色彩搭配手机屏幕汽车仪表盘符合人体工学控制器的形状、大小和位置应符合人体工学原理，方便用户操作并减少误操作的可能性。
功能明确控制器的功能应明确、直观，避免使用过于复杂或混淆的操作方式。
•反馈及时：控制器应提供及时的操作反馈，如声音、灯光等提示，帮助用户确认操作是否成功。
电脑鼠标游戏手柄界面一致性减少认知负荷个性化定制多通道交互人机界面优化方法探讨CHAPTER工作场所人机工程学应用1 2 3基于工艺流程的布局规划基于人体工效学的布局规划基于环境因素的布局规划工作场所布局规划方法论述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。
设备配置策略根据工艺流程、设备功能、空间布局等因素，合理规划设备的布局和配置，提高设备使用效率和工作效率。
设备维护与保养建立完善的设备维护和保养制度，确保设备处于良好状态，延长设备使用寿命。
劳动强度评价方法采用主观评价、客观测量等方法，对员工的劳动强度进行全面、准确的评价。
人机工程学--第五章PPT课件
第5章 产品操纵装置设计
李维立 曹祥哲 编著
2021
1
• 使用者在使用产品的过程中，离不开产品的操纵装置，也可称作产品操纵设置，使用 者通过对其控制，可完成对产品的使用。工业产品设计中的操纵装置的类型有很多种， 其设计也要遵照科学的设计原则，才能科学安全的实现人机操作的过程
• 产品操纵装置的类型及特点 • 1 产品操纵装置的类型 • （1）旋转式操纵器
按压式操纵器设计 按压式操纵器主要有两大类：按钮和按键。它们一般有多 种工作状态：接通和断开以及控制参数等功能。这种操纵 器因操作方便、灵活小巧、结构紧凑、效率高并成本低廉， 因而应用范围很广泛。
2021
8
按钮
按键 按键的用途极为广泛，如电脑键盘、打字机、传真机、电话机、家用电器等，都大 量使用了按键。它具有节省空间，便于操作，便于记忆等特点。按键的形状与尺寸应按 人手指的尺寸和指端弧度进行设计，方能操作舒适。
2021
11
2021
2
移动式操纵器 移动式操纵器包括操纵杆、手柄、拨动开关等，可用来把系统的一个工作状态转换到另一个 工作状态或紧急制动之用。具有操纵灵活、动作可靠的特点。
2021
3
• 按压式操纵器： • 按压式操纵器主要有各种按钮、按键、键盘、钢丝脱扣器等，具有占空间小，方便灵活的
特征 。一般只有两个工作位置，接通和断开，其特点是面积小，排列紧凑。
2021
9
触摸控制操纵 1触控屏形式及特点 触控屏又称为触控面板，是可接收触头等输入讯号的感应式液晶显示装置，当接触了 屏幕上的图形按钮时，屏幕上的触觉反馈系统可根据预先编程的程式驱动各种连结装 置，可用以取代机械式的按钮面板，并凭借液晶显示画面制造出生动的影音效果。它 是一个使多媒体信息或控制改头换面的设备。很多使用触摸屏的系统设计师，都十分 钟爱使用此种操纵形式。
李维立 曹祥哲 编著
2021
1
• 使用者在使用产品的过程中，离不开产品的操纵装置，也可称作产品操纵设置，使用 者通过对其控制，可完成对产品的使用。工业产品设计中的操纵装置的类型有很多种， 其设计也要遵照科学的设计原则，才能科学安全的实现人机操作的过程
• 产品操纵装置的类型及特点 • 1 产品操纵装置的类型 • （1）旋转式操纵器
按压式操纵器设计 按压式操纵器主要有两大类：按钮和按键。它们一般有多 种工作状态：接通和断开以及控制参数等功能。这种操纵 器因操作方便、灵活小巧、结构紧凑、效率高并成本低廉， 因而应用范围很广泛。
2021
8
按钮
按键 按键的用途极为广泛，如电脑键盘、打字机、传真机、电话机、家用电器等，都大 量使用了按键。它具有节省空间，便于操作，便于记忆等特点。按键的形状与尺寸应按 人手指的尺寸和指端弧度进行设计，方能操作舒适。
2021
11
2021
2
移动式操纵器 移动式操纵器包括操纵杆、手柄、拨动开关等，可用来把系统的一个工作状态转换到另一个 工作状态或紧急制动之用。具有操纵灵活、动作可靠的特点。
2021
3
• 按压式操纵器： • 按压式操纵器主要有各种按钮、按键、键盘、钢丝脱扣器等，具有占空间小，方便灵活的
特征 。一般只有两个工作位置，接通和断开，其特点是面积小，排列紧凑。
2021
9
触摸控制操纵 1触控屏形式及特点 触控屏又称为触控面板，是可接收触头等输入讯号的感应式液晶显示装置，当接触了 屏幕上的图形按钮时，屏幕上的触觉反馈系统可根据预先编程的程式驱动各种连结装 置，可用以取代机械式的按钮面板，并凭借液晶显示画面制造出生动的影音效果。它 是一个使多媒体信息或控制改头换面的设备。很多使用触摸屏的系统设计师，都十分 钟爱使用此种操纵形式。
人机工程学第五章 操纵装置
图5-4和表5-6为对于中等体力的男子（右利者），坐姿下手臂在不 同角度、不同指向上的操纵力。
12
3．立姿的手臂操纵力
a）前后方向的推拉 b）左右方向的推拉
图5-5 立姿屈臂操纵力的分布 图5-6 立姿、前臂水平方向上的推拉力
4．握力
男子优势手的握力约为自身体重的47﹪～58﹪； 女子约为自身体重的40﹪～48﹪。 所有肌力均随施力持续时间加长而逐渐减小。 例如某些肌力持续4分钟，会衰减到1/4左右； 肌力衰减到1/2所持续时间，对多数人是基本相同 的。
4
表5-3 男子、女子手部控制部位尺寸的回归方程（单位：mm）
5
例 试求：1、女子5百分位数的掌厚， 2、男子95百分位数的掌厚， 3、男子95百分位数的掌围。
解 1、由表5-3，女子掌厚的回归方程为 Y ＝9.23＋0.21X2 ，
式中 自变量 X2——女子手宽 由表5-1：女子5百分位数的手宽为 X2 ＝70mm， 代入上式，即得到女子5百分位数的掌厚为
第五章 操纵装置
1
图5-33 手柄的形状及其解剖学分析
• 第一节 手足尺寸与人体关节活动
一、人体手足尺寸 （GB/T 10000—1988）
图5-1 人体手部尺寸 表5-2 人体足部尺寸
图5-2 人体足部尺寸 （单位：mm）
表5-1 人体手部尺寸
（单位：mm）
2、手部控制部位的尺寸 除手长、手宽外的其他手部尺寸称为手部控制部位尺寸。 GB/T 16252—1996《成年人手部号型》中，以手长和手宽两个 参数回归方程的形式，给出了20个手部控制部位尺寸的计算公式。 其中长度类尺寸均以手长为回归方程的自变量； 宽度、围度类尺寸均以手宽为回归方程的自变量。
13
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3．立姿的手臂操纵力
a）前后方向的推拉 b）左右方向的推拉
图5-5 立姿屈臂操纵力的分布 图5-6 立姿、前臂水平方向上的推拉力
4．握力
男子优势手的握力约为自身体重的47﹪～58﹪； 女子约为自身体重的40﹪～48﹪。 所有肌力均随施力持续时间加长而逐渐减小。 例如某些肌力持续4分钟，会衰减到1/4左右； 肌力衰减到1/2所持续时间，对多数人是基本相同 的。
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表5-3 男子、女子手部控制部位尺寸的回归方程（单位：mm）
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例 试求：1、女子5百分位数的掌厚， 2、男子95百分位数的掌厚， 3、男子95百分位数的掌围。
解 1、由表5-3，女子掌厚的回归方程为 Y ＝9.23＋0.21X2 ，
式中 自变量 X2——女子手宽 由表5-1：女子5百分位数的手宽为 X2 ＝70mm， 代入上式，即得到女子5百分位数的掌厚为
第五章 操纵装置
1
图5-33 手柄的形状及其解剖学分析
• 第一节 手足尺寸与人体关节活动
一、人体手足尺寸 （GB/T 10000—1988）
图5-1 人体手部尺寸 表5-2 人体足部尺寸
图5-2 人体足部尺寸 （单位：mm）
表5-1 人体手部尺寸
（单位：mm）
2、手部控制部位的尺寸 除手长、手宽外的其他手部尺寸称为手部控制部位尺寸。 GB/T 16252—1996《成年人手部号型》中，以手长和手宽两个 参数回归方程的形式，给出了20个手部控制部位尺寸的计算公式。 其中长度类尺寸均以手长为回归方程的自变量； 宽度、围度类尺寸均以手宽为回归方程的自变量。
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如编码的意义
§2 操纵装置的设计要求和人因学要素
图4示：Chapanis实验中 煤气灶开关与煤气头的 空间排列关系 排列(a)的效果最好，在 1200次实验中没有操作错 误，其原因就是这种排列 关系最符合控制器与显示 器空间排列的一致性原则
图4：Chapanis实验中 煤气灶开关与煤气头的空间排列关系
伸及的范围内。
§2 操纵装置的设计要求和人因学要素
图3：控制器与显示器的最佳布置范围
§2 操纵装置的设计要求和人因学要素
2. 控制器的排列 1.）重要性原则 2.）使用频率原则 3.）功能原则 4.）使用顺序原则 除遵照以上原则外，也可采用链分析法(link-analysis method) 进行设计（位置安排）。在人机系统设计评价一章我们将介绍。 3. 控制器的间距 主要取决于操作的肢体部位和控制器的特点。
启动 不连续调节 定量调节 连续控制 输入数据
○
○
○
曲柄 手轮
操纵杆 键盘
○ ○
○
○ ○
○ ○
表2. 各种控制器的使用情况比较
控制器 使用情况
按 钮 小 好 可
旋 钮 小 好 好
踏 钮 小 差 差
旋转 钮子 选择开 开关 关 中 好 好 小 较好 好
手摇 把 中大 较好 可
操纵 杆 中大 好 好
手轮
手轮、踏板、杠杆
大曲柄
§2 操纵装置的设计要求和人因学要素
引言： ◆控制器的质量对人的工作效率和生产安全具有十分 重要的意义。 ◆劣质控制器不仅操作费力费时，降低工作效率，而 且容易造成操作差错，导致人身伤亡事故。 ◆质量优良的控制器，必须具有两方面的特点： 1.）材质优良，功能完备； 2.）适合于操作者的使用特点，方便、省力、有效、 安全。
踏板
需要空间 编码 视觉辨别 位置
大 较好 较好
大 差 差
触觉辨别 位置
一排检查 用 一排操作 用 合并控制
差
差 好 好
可
好 差 好
可
差 差 差
好
好 差 较好
好
好 好 好
可
差 差 差
较好
好 好 好
较好
差 差 好
较好
差 差 差
表3. 用于各种不同工作情况的控制器建议
工作情况 操纵力 较小 情况 2个分开的装置 4个分开的装置 4～24个分开的 装置 25个以上分开的 装置 小区域的连续装 置 建议使用的控制器
6
13 13 150 50 25
6
拇指或多指
19 大功率 19 车用按钮 13 计算机按键 13 打字键 13
3 6 6 3 0.75
38 38 13
283 283 283 100 4.75 26
2272 25
2272 25 1133 13 200 152
3 6
§3 手动控制器的人因学设计 （hand controls) 二、旋钮(rotation knobs)
§2 操纵装置的设计要求和人因学要素
二、控制器的位置安排
1. 控制器的位置选择 应在人的手足活动的功能区，并尽可能安放在最有利于操作的 位置上。
◆大约在身前从肘高至肩高、左右各45°的垂直面，以及与
肘高等高、左右各45°的水平面，是双手操作最有效的功 能区。
◆足控制器应安放在身体前方、高度不超过40cm双足能自然
表5. 按钮设计参数（采自Moore, 1975）
按钮类型 (操作方式) 食指尖随机 最小 直径 位移(mm) 最小 最大 阻力(g) 最小 间距(mm) 最大 最小 最大 1133 13 50
13 食指尖次序 13 四指指尖随3 140
1133 6
562
2.）触觉编码 要与人的触觉、动觉等认知活动特点相适应。控 制器的形状、位置和表纹等特征都可通过触摸所的信息加以 辨认。（意义相关设计） 3.）位置编码 位置编码既可通过视觉去辨别，也可依靠动觉加 以辨别。用动觉分辨位置时，控制器间须有足够的间距，而 且编码数目有限。 4.）操作方法编码 特殊场合适用。如文件柜的钥匙，保险箱的 密码锁等，每个控制器都必须有各自独特的操作方法。 3. 控制器操作的信息反馈 控制器操作过程的反馈信息来源于三个方面：操作器官、控制 器运动本身、显示器
操纵控制装置（CONTROLS)的设计
§1 操纵装置的类型及其特点 §2 操纵装置的设计要求和人因学要素
§3 手动控制器的人因学设计 §4 脚动控制器的人因学设计
§1 操纵装置的类型及其特点
一、概述－人的控制活动和控制器的作用 自我控制和对外控制 人对机器的控制分为直接控制和间接控制两种方式。 各种形式的控制器(controls)都是人们藉以控制机 器的中介物。 直接控制一般多用于以人力为动力源的手工机具。例 如使用剪刀、钳子、手摇钻、手动或脚动缝衣机等 过程。 使用电力或其他非人力为动力源的机器，人们一般依 靠间接的方式去控制，即通过中介物控制机器的运 动。
§2 操纵装置的设计要求和人因学要素
表4. 几种手足控制器的间距要求(mm) 控制器名称 操作肢体 最小间距 最佳间距 20 50 按钮 手指 25 50 肘节开关 手指 25 50 旋钮或旋钮 手指 选择开关 50 100 手柄 单手 75 125 双手 75 125 手轮 双手 踏板 足 50 100
杠杆电键 m 拨动开关 n
摆动式 开关
按钮 按键 键盘
拉环 拉手
o
§1 操纵装置的类型及其特点
三、控制器的选择 表1.各种控制器的使用功能
控制器 名称 按钮 钮子开关 使用功能 启动 不连续调节 定量调节 连续控制 输入数据
○ ○
旋钮选择 开关
○ ○
表1.各种控制器的使用功能（续表）
名称 旋钮 踏钮 踏板 ○ ○ ○
§2 操纵装置的设计要求和人因学要素
◆要满足后一要求，就必须把控制器的大小、控制力 量、位置安排、形状特点、操作方法等设计成与人 的身心行为特点相适应。 ◆因此控制器的设计必须以人体尺寸、人体力量和人 的信息输出特性等有关数据为依据。这些数据在前 面的章节已有介绍。 我们分别介绍控制器设计的一般要求和人因学要素 一、控制器设计的一般要求 1. 控制器的空间特性与人体数据匹配
§2 操纵装置的设计要求和人因学要素
1.）形体尺寸与人体形体尺寸相匹配 2.）位置安排与人体可及范围相匹配 2. 控制器的编码与人的认知相匹配 1.）视觉编码 颜色、符号、标记编码需要较好的照明 条件； 数字或文字编码方法简单，是控制器数量较多时最常 用的编码 方式。
§2 操纵装置的设计要求和人因学要素
§2 操纵装置的设计要求和人因学要素
◆在连续调节的定位 控制运动中，往往 包含粗调和细调。 ◆粗调要求快，C/D 要求小，即控制器 有高灵敏度； ◆细（微）调要求精 确，需要控制器的 灵敏度低，C/D大。 ◆最佳C/D为两条线 的交点，即总的调 节时间最少。
图8：粗调时间和微调时间与C/D的关系
§2 操纵装置的设计要求和人因学要素
按钮、踏钮、扳动开关、摇动开关 按钮、扳动开关、旋钮选择开关 同心成层旋钮、键盘、扳动开关、 旋钮选择开关
键盘 旋钮
较大区域的连续 装置
曲柄
表3. 用于各种不同工作情况的控制器建议（续表） 操纵力 较大 情况 2个分开的装置 3～24个分开的 装置 小区域的连续装 置 大区域的连续装 置 扳手、杠杆、大按钮、踏 钮 扳手、杠杆
图8：粗调时间和微调时间
§3 手动控制器的人因学设计 （hand controls)
引言： ◆人机系统中使用的控制器绝大多数是用手操作的手 （动）控制器（hand controls)，其种类很多。仅 少数使用足部操作，此类控制器称为足（脚动）控 制器(foot controls),其种类很少，主要是踏板和 踏钮。 ◆各种手、足控制器的设计除了要满足前面提到的控 制器设计一般要求外，还要考虑各自独特的操作要 求，根据操作的肢体部位运动输出特点进行设计。
§2 操纵装置的设计要求和人因学要素
控制器主要通过阻力向操作者提供操作力度的反馈信息。控制 器一般有四种阻力： 静摩擦力（对初始运动的阻力） 库仑摩擦力（对滑动运动的阻力，它与位移、速度等无关） 粘滞阻力（与控制运动的速度成正比，但不能对操作力度提反 馈信息） 弹性阻力（其大小与控制器的位移距离成正比，控制器的位移 量越长，弹性阻力越大） 人可以从弹性阻力的感受中得到控制器位移量的大小，因此， 可通过控制器弹性阻力的设计，提高人们操作控制器的准确 度。参图1和图2
§3 手动控制器的人因学设计 （hand controls)
§3 手动控制器的人因学设计 （hand controls)
下面我们以常用的手、足控制器为例，对它们的设计 要求进行讨论。 一、按钮(push-button) 按钮一般有食指操作和拇指操作两种，其主要功能是 实现开关控制。两种按钮的参数有一定的区别。 按钮设计参数： 按钮形状、尺寸大小、阻力、位移、间距 于下页 表5所示：
§1 操纵装置的类型及其特点
二、控制器的分类 常见的分类： 1.）按人的操作器官分类－手动和足动式等 2.）旋转式(rotation controls)与平移式(translation controls)— 均适应连续调节 3.）离散式(discrete controls)与连续式(continuous controls)— 跃变式和渐进式 前者控制状态较少，或用数字、文字、言语输入控制信息时需 采用离散式控制器，其形式有：拨动开关、波段开关、按键 开关以及各种用于分档分级调节的控制器。
§2 操纵装置的设计要求和人因学要素
三、控制器与显示器的相合性 1. 空间相合性（spatial compatibility） 是指两者空间排列上保持一致的关系。控制器最好安 放在对应的显示器旁边。 2. 运动关系相合性(compatibility of movement relationships) 3. 习惯兼容性(habitual compatibility) 4. 概念兼容性(conceptual compatibility)