人体感知与运动特征
本体感觉与运动表现分析
本体感觉
• 牵张反射（stretch reflex）：人和动物的躯体运动和姿 势维持受神经系统调控，其基本机制之一就是牵张反射， 它是指骨骼肌在受到外力牵拉时引起受牵拉的同一肌肉收 缩的反射活动。牵张反射的反射弧为：感受器（肌梭、腱 梭）→传入神经→中枢（脊髓前角a运动神经元）→ 传出 神经→效应器（同一肌肉的梭外肌）。
• 四方阶训练
本体感觉训练
本体感觉训练
本体感觉训练
核心训练 震动训练
本体感觉训练
• 本体感觉训练器
训练方法
• 肌内效贴
• 人体的正常运动，是在大脑皮质运动区，皮质的基底核， 前庭迷路系统，深部感觉（本体感觉）、视觉等共同参与 下完成运动的平衡和协调，称为共济运动。
• 本体感觉传导通路 • 前庭系统传导通路 • 视觉传导通路本体感觉对平衡功能的影响 Nhomakorabea前庭
躯体 感觉
视觉
感觉 反 统合 馈
运动系 统协同 运动
静止时 维持姿 势
身体素质
力量
速度
身体
耐力
素质
柔韧
灵敏
身体素质
• 速度素质：是人体在单位时间内移动的距离快慢的一种能力； • 力量素质：是身体某些肌肉收缩时产生的力量； • 耐力素质：是指人体长时间进行肌肉活动和抵抗疲劳的能力； • 灵敏素质：是指迅速改变体位、转换动作和随机应变的能力； • 柔韧素质：指人体活动时各关节肌肉和韧带的弹性和伸展度。
躯干四肢本体感觉传导通路
大脑皮质
投射纤维 第三级N元
交叉 第二级N元
人体知觉与运动的研究
人体知觉与运动的研究人类的运动系统是有机体的一个基本部分，它通过感知和反应在复杂的动态环境中调节人体的姿势和运动。
本文将通过介绍人体知觉、运动的神经控制和相关的研究进展，探讨人体这一神奇系统的运作机制。
一、人体知觉人体感知系统是通过感受器来反映环境变化和体内情况，为适应环境的变化做出及时反应。
感知系统包括视觉、听觉、触觉、味觉和嗅觉等各种感觉系统，而运动系统正是通过整合这些感知信息进行反应的。
视觉是人类感知系统中最为基本的部分，在人体的视觉系统中，眼球中的视网膜便是感受视觉的器官。
视网膜接收光线，并将其转化为神经信号，传递到大脑的视觉皮层，经过复杂的神经处理后形成人类所看到的图像。
听觉系统是通过耳蜗中的毛细胞，将声音转化为脑内电信号，使我们能够听到声音并分辨它们的来源和强度。
触觉系统包括机械感觉、温度感觉和痛觉等多个方面。
触觉系统的感受器包含皮肤、关节和肌肉等组织。
它们散布在机体不同的位置，能够感受到外界机械刺激、冷热变化和痛感等信息。
味觉和嗅觉是生物体依靠感知环境中所存在的化学物质和某些基本生命需求，如食物、水和卫生等方面的感觉系统。
味觉通过舌和口腔中的味蕾进行感知，而嗅觉则是通过鼻子中的嗅觉细胞来实现。
二、人体运动神经控制人体运动系统通过和感知器相互作用，将神经信号传递到肌肉和关节，调节人的姿势与运动。
在人体运动系统中，与设备中的主控程序类似，神经系统将肌肉运动分解为许多基本的步骤，每一步都是由不同的神经元所控制的。
神经系统采用类似于“红绿灯”的系统完成这些任务。
每个肌肉和动作步骤都有一个特定的神经元群，在信号的传递过程中，这些神经元互相配合协同工作，以使肌肉精确地制造所需的动作和力。
肌肉的收缩需要依靠神经元的控制，肌肉中的感受器，感知肌肉长度和应力的变化，再通过神经元反馈到大脑和脊髓，从而控制肌肉的收缩和放松。
通过刺激交感神经系统，在运动时大量的能量可以被释放，同时，肌肉的收缩也不会导致过度损伤。
引导幼儿园探索身体的感知与运动技能
引导幼儿园探索身体的感知与运动技能身体的感知与运动技能是幼儿园教育中重要的一部分，对于幼儿的发展起着重要的作用。
通过引导幼儿园探索身体的感知与运动技能，可以帮助幼儿提高身体协调性、发展感官知觉以及培养运动技能。
本文将从感知发展、运动技能以及教育方法三个方面进行论述。
一、感知发展幼儿期是感知发展最为关键的时期，通过感知的发展，幼儿能够更好地理解和掌握自己的身体。
感知发展对幼儿的认知、语言以及社交能力的发展有着积极的影响。
所以，在幼儿园教育中，引导幼儿探索身体的感知是至关重要的。
1. 触觉感知：幼儿可以通过触摸不同质地的物品来感知触觉。
可以设置触摸盒，里面放置不同的材料，引导幼儿使用手部感知触觉。
2. 视觉感知：通过观察事物，幼儿可以提高视觉感知能力。
幼儿园可以提供各种丰富的视觉刺激，如动画片、绘本等，帮助幼儿开发视觉感知。
3. 听觉感知：幼儿可以通过听觉感知来提高听觉能力。
可以引导幼儿玩耳朵闭上然后听到声音来追踪声音的来源，提高听觉感知能力。
二、运动技能幼儿园是培养幼儿运动技能的重要场所。
通过运动技能的培养，可以促进幼儿的身体发展、协调性以及社交能力的提高。
1. 基础运动技能：如行走、跑步、跳跃等。
可以通过设置各种运动场所，如跑道、跳跃场所等，引导幼儿进行相应的运动，提高基础运动技能。
2. 手眼协调：通过进行各种简单的游戏，如接球、抛接物品等，帮助幼儿提高手眼协调能力。
3. 平衡能力：可以设置平衡木、秋千等器械，引导幼儿进行平衡的动作，提高平衡能力。
4. 社交运动：组织一些团体活动，如游戏、运动竞赛等，培养幼儿的团队合作意识和社交能力。
三、教育方法在引导幼儿园探索身体的感知与运动技能时，教育方法至关重要。
以下是几种有效的教育方法：1. 游戏化教育：通过设计有趣的游戏和活动来引导幼儿参与，提高他们的积极性和主动性。
2. 观察引导：教师可以引导幼儿仔细观察身体动作，并给予肯定和鼓励，提高幼儿对自己身体的感知能力。
脑神经科学中的人体感知与运动控制
脑神经科学中的人体感知与运动控制人类的感知与运动控制是脑神经科学的研究重点之一。
本篇文章将按照不同的类别为读者介绍人体感知与运动控制的相关研究进展。
一、感觉神经生理学感觉神经生理学是脑神经科学领域中的一个分支，其研究重点在于如何通过感觉器官接收周围环境的信息，并将其转化为大脑可以处理的神经信号，最终形成我们的感知体验。
感觉器官分为视觉、听觉、触觉、味觉和嗅觉五种。
其中，视觉是我们最为重要的感觉，研究人员通过对视觉神经的电信号采集和分析，已经取得了一些重要的进展。
例如，他们发现，脑神经网络中的不同区域负责不同的视觉处理任务。
在视觉神经上游的初级视觉皮层中，神经元比较简单，主要负责一些低级别的视觉处理，例如对物体的边缘信息进行检测和辨认。
而在视觉神经下游的高级视觉皮层中，神经元对图像的处理更加复杂，能够进行物体的组成和结构分析等高级别的视觉处理。
此外，感觉神经生理学研究还对理解疼痛的本质有着重要的意义。
疼痛是一种非常复杂的感觉体验，需要我们对有害物质的存在做出反应。
当前，神经学家正通过分析人体神经网络的结构和功能，寻找能够有效缓解疼痛的治疗方法。
二、神经病理学神经病理学是研究神经和大脑疾病的学科，包括了从基础科学实验室到临床医疗实践的广阔领域。
神经病理学家可以通过观察和分析脑组织切片，研究人体感知与运动控制机制的异常、毁损或失去的情况。
神经系统疾病包括缺血性和出血性中风、阿尔兹海默病、帕金森病、多发性硬化症等病症。
许多病症会导致人体的感知与运动控制机制出现问题，并最终产生不同程度的身体残疾。
在神经病理学研究中，神经学家可以通过研究病患的脑部组织，找到神经病变和功能缺陷，从而探索可能的治疗方案。
例如，对于帕金森病的治疗，医生可以进行深部脑部刺激，通过对大脑区域进行电刺激，减轻疾病症状。
三、神经生物学神经生物学是研究神经系统和神经细胞的生命活动机制的学科，包括了分子水平到神经元群体的结构和功能的所有层次。
人体的感官和运动系统
人体的感官和运动系统人体是一个复杂而精密的系统，其感官和运动系统起着至关重要的作用。
感官系统使我们可以感知和理解周围的环境，而运动系统则使我们能够与环境进行交互并做出相应的动作。
本文将对人体的感官系统和运动系统进行详细的探讨。
一、感官系统感官系统是我们感知外部世界的关键系统，主要由视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉五个方面组成。
1. 视觉系统视觉是人类最重要的感官之一，通过眼睛感知光线的反射和折射，我们可以看到丰富多彩的世界。
眼睛是视觉系统的主要器官，它包括角膜、晶状体、视网膜等部分。
视觉系统的正常运作依赖于光线的透射、晶状体的调节和视网膜对光线的感应和传递。
2. 听觉系统听觉是我们感知声音和声音方向的能力，使我们能够与他人交流和理解语言。
耳朵是听觉系统的主要器官，它包括外耳、中耳和内耳三部分。
听觉系统的正常运作依赖于声音的传导、鼓膜的振动和内耳中感受到的声音信号的转化。
3. 嗅觉系统嗅觉是我们感知气味的能力，使我们能够辨别食物的味道和感受周围环境中的气味。
嗅觉系统主要由鼻腔和嗅觉神经组成。
嗅觉系统的正常运作依赖于嗅觉神经对气味分子的感应和传递。
4. 味觉系统味觉是我们感知食物味道的能力，使我们能够享受美食和判断食物的品质。
味觉主要通过舌头上的味蕾进行感知，味觉系统的正常运作依赖于味蕾对食物分子的感应和传递。
5. 触觉系统触觉是我们感知物体质地、温度和压力的能力，使我们能够与物体进行接触并获得触感反馈。
皮肤是触觉系统的主要器官，触觉系统的正常运作依赖于皮肤中的感受器对刺激的感应和传递。
二、运动系统运动系统是使我们能够进行各种动作和活动的关键系统，主要由肌肉、骨骼和神经系统组成。
1. 肌肉系统肌肉是人体运动的动力来源，通过收缩和放松实现各种运动。
肌肉分为骨骼肌、平滑肌和心肌，其中骨骼肌是我们主要进行主动运动的肌肉。
肌肉系统的正常运作依赖于神经系统发送的指令和肌肉纤维的收缩。
2. 骨骼系统骨骼是人体的支架结构，为肌肉提供支持和保护内脏器官。
人体感官与运动系统的结构
人体感官与运动系统的结构人体就像一部精密而复杂的机器，而感官和运动系统则是这部机器中至关重要的组成部分。
它们协同工作，使我们能够感知周围的世界，并做出相应的动作和反应。
首先，让我们来了解一下人体的感官系统。
感官系统包括视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉等。
视觉是我们获取信息最为重要的感官之一。
眼睛就像是一台高精度的相机，其结构复杂而精妙。
眼球由眼球壁和眼球内容物组成。
眼球壁分为外膜、中膜和内膜。
外膜的前部是透明的角膜，光线首先通过角膜进入眼球。
中膜含有丰富的血管和色素，包括虹膜、睫状体和脉络膜。
虹膜中央的瞳孔可以调节进入眼内的光线量。
内膜即视网膜，上面分布着大量的感光细胞，能将光信号转化为神经冲动，通过视神经传递到大脑，从而让我们看到五彩斑斓的世界。
听觉的实现依赖于耳朵。
耳朵分为外耳、中耳和内耳。
外耳包括耳廓和外耳道，主要负责收集声音。
中耳有鼓膜、听小骨等结构，鼓膜能将声波的振动传递给听小骨，听小骨进一步放大振动并传递到内耳。
内耳中的耳蜗是听觉的关键部位，里面的毛细胞能够感知不同频率的声音，并将其转化为神经信号传递给大脑。
嗅觉则是通过鼻子来感知。
鼻腔上部的嗅黏膜内含有嗅细胞，当空气中的气味分子与嗅细胞接触时，会产生神经冲动，传入大脑的嗅球，从而让我们分辨出各种不同的气味。
味觉主要由舌头来承担。
舌头上分布着许多味蕾，能够感受酸、甜、苦、咸、鲜等不同的味道。
味蕾中的味觉细胞与神经相连，将味觉信息传递给大脑。
触觉是通过遍布全身皮肤的感受器来实现的。
这些感受器能够感知压力、温度、疼痛等刺激，并将信息传递给大脑，让我们对周围环境有直接的感知。
接下来，再看看人体的运动系统。
运动系统主要由骨、骨连结和骨骼肌三部分组成。
骨骼是人体的支架，支撑着身体的重量，并保护着内部的器官。
不同部位的骨骼具有不同的形状和功能。
例如，颅骨保护着大脑，脊柱支撑着身体并容纳着脊髓，四肢骨则帮助我们进行移动和动作。
骨连结将骨骼连接在一起，有的骨连结是固定不动的，如颅骨之间的连结；有的则具有一定的活动度，如关节。
人体的感官和运动系统
人体的感官和运动系统人体是一个复杂而精密的系统，由诸多器官和系统组成，其中感官和运动系统是人体最为重要的两个系统之一。
感官系统让我们能够感知外界的信息，而运动系统则使我们能够作出相应的反应并执行各种动作。
本文将以生物学的角度，探讨人体的感官和运动系统。
一、感官系统感官系统是人体与外界环境进行互动的重要途径，它主要由视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉五个感觉器官组成。
这些感觉器官位于不同的部位，具有不同的结构和功能。
视觉是我们最常用的感觉之一，它通过我们的眼睛和视觉神经系统进行。
眼睛中的角膜、晶状体和视网膜等结构协同工作，将光线转化为电信号，并传递到大脑的视觉皮层，从而形成我们所见的图像。
视觉不仅让我们看到物体的形状、颜色和运动，还能帮助我们辨认物体和了解周围的环境。
听觉则是通过耳朵和听觉神经系统实现的。
耳朵中的外耳、中耳和内耳构成了一个复杂的听觉系统。
当声波通过外耳进入耳道时，中耳的鼓膜会受到震动，并将其传递到内耳的耳蜗中。
耳蜗中的感觉细胞将声波转化为电信号，然后传递到大脑的听觉皮层，从而让我们能够听到声音并辨别声音的来源和特征。
嗅觉和味觉是我们对化学物质的感知能力。
嗅觉主要由我们的鼻子和嗅觉神经系统完成，而味觉则通过我们的舌头和味蕾实现。
当嗅觉和味觉器官接触到特定的化学物质时，它们会产生特定的感觉和味道，从而让我们能够辨别食物的香味和味道。
触觉是我们对物体接触和压力的感知能力，它主要由我们的皮肤、神经末梢和大脑皮层组成。
当我们的皮肤接触到物体时，感觉细胞会发送信号到大脑，从而让我们感知到物体的温度、质地和形状。
触觉不仅帮助我们保护身体免受伤害，还让我们能够感受到亲密接触和身体的快感。
二、运动系统运动系统是人体执行运动和动作的重要组成部分，它主要由骨骼系统、肌肉系统和神经系统三个部分组成。
骨骼系统是人体的支架和保护机构，它由206块骨头组成，可以提供支撑和保护身体内部器官的功能。
骨骼不仅使我们能够保持身体的形状和稳定性，还是肌肉的附着点，通过肌肉的收缩和伸展来实现身体的运动。
人体有哪些功能
人体有哪些功能人体具有多种功能，以下列举了其中的一些主要功能。
1. 运动功能：人体通过骨骼肌肉系统实现运动。
骨骼肌使我们能够进行各种运动，如行走、跑步、跳跃、举重等。
此外，人体还有其他特殊的器官和机制，如呼吸系统使我们能够进行呼吸，心脏系统使我们能够进行心跳等。
2. 感知功能：人体能感知外界刺激，包括视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉。
感觉器官如眼睛、耳朵、皮肤、鼻子和舌头使我们能够感知世界，认识到周围事物的存在和特征。
3. 消化功能：人体具有消化食物的能力。
消化系统包括口腔、食道、胃和肠道等器官，通过消化食物，将其分解成可吸收的营养物质，并排除废物。
4. 循环功能：心脏和血管系统使血液能够循环于全身。
血液携带氧气和营养物质供应给身体各部分，并将废物和二氧化碳运送到肺和肾等器官进行处理和排除。
5. 呼吸功能：呼吸系统使人体能够进行呼吸。
通过吸入氧气，人体的细胞可以进行氧化作用，产生能量并释放二氧化碳。
呼吸系统包括鼻腔、气管和肺等器官。
6. 生殖功能：生殖系统使人类能够繁殖后代。
男性生殖系统包括睾丸、附睾、输精管等，女性生殖系统包括卵巢、子宫和阴道等。
7. 排泄功能：排泄系统帮助人体排除废物和过剩的物质。
主要的器官包括肾脏、膀胱和尿道等，通过尿液排出体内废物和多余的水分。
8. 免疫功能：免疫系统能够识别和抵抗外来物质，如病菌和病毒，保护人体免受感染和疾病侵害。
免疫系统由淋巴器官、淋巴细胞和抗体等组成。
9. 激素调节功能：内分泌系统通过释放激素来调节人体的生理活动。
激素可以调节生长发育、代谢、心血管等方面的功能，并维持机体内部环境的稳定。
10. 神经功能：人体的神经系统负责接收和传递信息，控制人体的各种活动和功能。
大脑、脊髓和神经元构成了神经系统的主要部分。
人体具有众多复杂的功能，以上列举的只是其中的一部分。
这些功能相互配合，使我们能够生活和适应环境。
人体工程学2人体感知
人
是视觉器官对客观事物识别能力的总称，包括视角、
体
视力、视野、对比感度和视觉适应。
工
2.2.1 视 角
程
学
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)
2.2.2 视 力
视力是眼睛分辨物体细节能力的一个生理尺度
人
视力=1/临界视角
两点阈限：手指为4-5mm，脸部为5-10mm，肩与背部为 45-50mm。（图2-18）
人 体 工 程 学
人
4.1.2 痛 觉
体
4.1.3 温觉和冷觉
工
4.2 平衡觉
程
人对自己头部位置的各种变化及身体平衡状态的感觉。
学
4.3 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;
学
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。
2.2.8 视觉特征
人
观察方向；
体
偏离视觉中心时，在相同的偏离条件下的优先顺序；
工
程
双眼协调动作；
学
获得视觉印象的最短时间为0.07-0.3s，平均0.17s；
1.2 知觉及其基本特征
人
体
1.2.1 知 觉
工
人脑对直接作用于感觉器官的客观事物和主观状况的整
体反映。
程
产生在感觉的基础上，受知识、经验、情绪、态度等因
学
素的制约和影响。
1.2.2 知觉的基本特性
第3章人体感知与运动系统
听觉的适宜刺激是声音，声音的声源是振动的物体，
人的听感范围：20~20000HZ。
听觉通道适用的场合
传递比较简单简短的信息
反应时运 动时实验
传递要求立即作出快速响应的信息
作业情况要求操作者不断走动的场合
所处环境不适合使用视觉通道的场合
虽适合视觉传递，但视觉通道已过载的场合
……
Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology
不同分贝水准声音示例
24
3.3 听觉机能及其特征
3.3.3 听觉的物理特性
课堂 测试实验
Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology
25
3.3 听觉机能及其特征
1. 动态范围
听觉声强的动态范围=正好可忍
受的声强 / 正好能听见的声强。
Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology
2
3.1 人在系统中的功能
3.1.1 人是系统中的重要“环节”
把操作者 作为人机系统 中的一个“环 节”来研究， 人与外界发生 联系的主要是 三个子系统， 即感觉系统、 神经系统、运 动系统，如右 图所示。
15
Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology
16
6. 暗适应和明适应。暗适应与明适应曲线如下图所示。
Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology
人因工程学第三章人的生理、心理及行为特征
图3-22 立姿弯臂时的力量分布
图3-23 立姿直臂时的拉力与推力分布
3-24
①照明 ②运动速度ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ③年龄
（2）视野与视距
视野是指在人的头部和眼球固定不动的情况下，眼睛观看正 前方物体时所能看见的空间范围，常以角度来表示。
视距是识别对象与操作者眼睛之间的距离或距离范围，能正 确地识别观察对象的视距称为识别视距。
实际上，能否正确识别观察对象的决定条件是视角。当观察 距离增大时，应增大相应字符的尺寸。一般来说，设计视距 在560mm处较为适宜，小于380mm会发生目眩，超过760mm时会 看不清细节。
（3）中央视觉与周围视觉 （4）双眼视觉与立体视觉 （5）色觉与色视野 （6）暗适应和明适应
4．视觉特征
①眼睛沿水平方向运动比沿垂直方向运动快而且不易疲劳；一 般先看到水平方向的物体，后看到垂直方向的物体。因此， 很多仪表外形都设计成横向长方形。
②视线的变化习惯于从左到右、从上到下和顺时针方向运动。 所以，仪表的刻度方向设计应遵循这一规律。
②人眼对水平方向尺寸和比例的估计比对垂直方向尺寸和比例 的估计要准确得多，因而水平式仪表的误读率（28％）比垂 直式仪表的误读率（35％）低。
④当眼睛偏离视中心时，在偏离距离相等的情况下，人眼对左 上限的观察最优，依次为右上限、左下限，而右下限最差。 视区内的仪表布置必须考虑这一特点。
⑤两眼的运动总是协调的、同步的，正常情况下不可能一只眼 睛转动而另一只眼睛不动；在一般操作中，不可能一只眼睛 视物，而另一只眼睛不视物。因而通常都以双眼视野为设计 依据。
人体感知与运动特征课件
大小，然后调整步伐和行走路径以避开障碍物。
03
技能学习与发展
感知与运动的协同作用在技能学习和发展过程中具有重要意义。通过反
复实践和感知反馈，人体能够逐渐熟练掌握各种运动技能，提高运动表
现。
04
人体感知与运动特征在实践中的 应用
体育运动中的感知与运动特征
运动员的感知能力
在体育运动中，运动员需要具备敏锐的感知能力，包括视觉、听觉和触觉等。例如，篮球运动员需要准确感知队 友和对手的位置和动作，以便做出快速而准确的决策。
运动特征与康复效果
根据患者的具体情况和需求，制定个 性化的康复训练计划，结合特定的运 动特征，如柔韧性、协调性等，有助 于加快康复进程，提高康复效果。
虚拟现实技术中的感知与运动特征应用
虚拟现实中的感知体验
虚拟现实技术能够模拟真实或虚构的环境，为用户提供沉浸式的感知体验。通过视觉、听觉、触觉等 多感官的交互，增强用户在虚拟环境中的感知能力。
平衡性运动：以提高身体平衡能 力和协调性为主要目标，如太极 拳、单脚站立、平衡木等。
有氧运动：以提高心肺功能为主 要目标，如慢跑、游泳、骑自行 车等。
柔韧性运动：以改善关节灵活性 和肌肉伸展性为主要目标，如瑜 伽、舞蹈、体操等。
这些分类和内容有助于我们更全 面地了解人体运动特征，为后续 的学习和实践打下坚实基础。
02
人体运动特征概述
人体运动的研究意义
深化对人体运动规律的认识
研究人体运动特征有助于我们更深入地理解人体运动的规律，进 一步揭示人体运动的本质。
提高运动表现与健康水平
通过掌握人体运动特征，可以更有针对性地指导运动训练，提高运 动表现，同时促为体育、医疗、康复等相关产业提供科学依 据和技术支持。
第3章 人体感知与运动系统
5
4、感知的产生
6
5、感受器（感觉器官）
传统上将眼、耳、鼻、舌、肤、平衡等有 关的器官称之为感觉器官。 人生活在不断变化的外部条件中，故能够 被机体感受的外界变化称之为刺激
7
3.1.2 感觉的基本特性
1、刺激 （1）刺激三要素：
刺激强度、作用时间、强度－时间变化率 （2）适宜刺激： 感觉器官对外界刺激最敏感的能量形式。
3.4 其他感觉机能及其特征
3.4.1 肤觉
肤觉是仅仅次于听觉的一种感觉，可感受多种外界 刺激，形成各种感觉。皮肤觉又分为： 1. 触觉 触觉是微弱的机械刺激触及了皮肤浅层的触觉感受 器而引起的。通过触觉人可以辨别物体的大小、形状、 硬度、光滑度及表面机理等机械性质。 对皮肤施以适当的刺激，将引起皮肤表面下的组 织产生位移（小到0.001mm），激发触的感觉。 触觉感受器在体表的各处有所不同，舌尖、唇部 和指尖等处较为敏感，背部、腿和手背等处较差。
3.方向敏感度（双耳效应） （1）时差：∆t=声源到两耳的时间差。人耳可觉察到的声 信号入射的最小偏角为3°。 （2）人耳对不同频率、不同方向的声音的感受能力不同， 见图3-12。由于头部的掩蔽效应，造成声音频谱的改变。 4.掩蔽效应 掩蔽：一个声音被另一个声音所掩盖的现象。 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。
同时输入两个相等强度的听觉信息，对其中一个 信息的辨别能力将降低50%；不同感觉器官的影响是 不同的，听觉信息对视觉信息的干扰比较大。
相互作用对交通信息设计的效果有着重要作用。
11
5、对比
同一感觉器官接受两种完全不同但属同一类的刺 激物的作用，而使感受性发生变化的现象被称为 对比。
例如，同样是灰色，在白色背景上看起来显 得颜色深一些，而在黑色背景上则显得颜色浅一 些；左手放入热水，右手放入冰水，然后双手同 时放入温水中，左手感觉凉，而右手感觉热。 6、余觉 刺激消失以后，感觉仍然可以存在较短短的时间， 这种现象叫余觉。
人体感知与运动特征
物体表面产生的刺眼和耀眼的强烈光线，称为眩光。
26
3.2.3 视觉机能
8、对比感度
Cp
Lp Lp
Lp Lo Lb
Sc
1 Cp
式中：CP ——临界对比度 △Lp——临界亮度差 Lp——背景亮度 Lo ——物体的亮度 SC——对比感度
目标与背景有一定的对比度 时，人眼才能看清其形状。 这种对比可以用颜色（背景 与物体具有不同的颜色）， 也可以用亮度（背景与物体 在亮度上有一定的差别）。
人眼刚刚能看辨别到物体时， 背景与物体之间的最小亮度 差称为临界亮度差。临界亮 度差与背景亮度之比称为临 界对比度；临界对比的倒数 称为对比感度。
28
对比感度与照度、物体尺寸、视距、和眼的适应情况等 因素有关。在理想情况下，视力好的人，其临界对比度 约为0.01，也就是其对比感度达到100。
要使闭环系统有效运行，需要人体 结构中许多部位协同发挥作用。首 先是感觉器官，其次是传入、传出 神经通过大脑和肌肉的传递过程， 最后是身体的运动器官执行操作动 作。本章为安全人机工程设计提供 有关人体生理学和心理学的基础。
2
3.1.2 人的感知与反应机能（感知响应）
1. 反射弧（反射的生理结构基础） 反射是神经系统调节肌体活动的一种形式，是对内、外环
按 标 准 规 定 ， 人 站 在 离 视 力 检 查 表 5m 远 处 观 看 表 中 第 十 行 “E”字，若能分辨清楚，视力为1.0即视力正常，此时的临界 视角=1´(1分)。
（3）视力：眼睛分辨物体细微结构能力的一个生理尺度，以 临界视角的倒数来表示。
视力=1/能够分辨的最小物体的视角
17
3.2.3 视觉机能
第三章人体感知与运动特征讲解
第三章人体感知与运动特征讲解人类具有复杂、精细的感觉系统和协调的运动系统，这种感知与运动的能力是我们进行日常生活和社交交往所必需的。
在本章中，我们将探讨人类的感知系统和运动系统的特征和机制。
人类感知系统人类的感知系统包括五种基本感官：视觉、听觉、触觉、味觉和嗅觉。
这些感官系统负责接收外界刺激，将它们转化为神经信号，然后传递到大脑中接受后续处理。
视觉系统视觉系统是人类最重要的感觉系统之一。
眼睛接收到光线，转换成神经信号，并通过视神经传输到大脑的视觉皮层进行处理和解释。
在视觉感受中，眼球通过调整焦距，使得物体被聚焦在视网膜上，视网膜上的感光细胞则将光能转换成电能，然后传递到大脑皮层进行处理。
视觉系统是复杂的，涉及许多脑区的相互协作。
视觉信息从视网膜进入视丘，随后到达视觉皮层，在这里进行两种不同的处理：一种是基于短时间内所接收到的信息形成的，另一种则是基于长时间内所形成的信息整体上所呈现的特征。
视觉特征如形状、颜色、运动、空间和深度知觉等，均与这些处理相关。
听觉系统听觉系统由耳朵负责感受声音，转换成神经信号并传输到大脑进行处理。
人耳主要由外耳、中耳和内耳三部分组成。
外耳捕捉到声音，并将其转换为中耳的振动。
中耳中的鼓膜通过上下摆动引起三个小骨头（锤骨、砧骨和剪刀骨）的振动，从而将声音信号传输到内耳。
其中，内耳由一系列液体和毛细胞组成，它们将声波转化为神经信号，然后通过听神经传输到大脑。
听觉信息在大脑中的处理十分复杂，涉及许多脑区。
人类听觉系统非常敏锐，能够接受极为低弱的声音信号，并能够将不同频率的声音区分开来。
触觉系统触觉系统由皮肤、周围神经和中枢神经系统所组成。
人类皮肤包含数十亿个感受器，能够感受到各种物理和化学刺激，如压力、温度、痛觉和触觉等。
这些信号被传输到周围神经系统，然后到达大脑中相应的皮层处理。
触觉信息的处理是复杂的，涉及多个脑区的相互协同作用。
触觉特征如压力、震动、纹理和形状等与这种处理相关。
人体的感官和运动系统
人体的感官和运动系统人体的感官是指通过感受外界刺激，使人体能够感知和认知周围环境的能力。
而人体的运动系统则是指通过肌肉和骨骼的协调运动，实现人体各种动作和姿态的能力。
本文将详细介绍人体的感官和运动系统。
一、视觉感知视觉是人类最重要的感官之一，通过视网膜中的视觉传导信号，大脑能够感知和识别周围的物体和景象。
人眼可以感知不同位置、大小、颜色和运动的物体。
视觉的重要性在于它让人类能够准确地捕捉到环境的各种信息，能够帮助我们做出正确的决策和行动。
比如，当我们开车时，视觉能够帮助我们识别前方的道路情况，并及时做出相应的驾驶动作。
二、听觉感知听觉是人体感官中的另一个重要组成部分。
通过耳蜗中的听觉传导信号，大脑能够感知和识别声音的频率、响度和方向。
听觉可以帮助我们分辨声音的来源和性质，是人类沟通和交流的重要手段之一。
比如，在交通信号中，听觉能够帮助我们听到汽车鸣笛的声音，提醒我们注意安全。
三、触觉感知触觉是一种通过皮肤感受外界物体性质和刺激的感官。
人体皮肤中的感受器可以感知触摸的压力、温度、疼痛和触觉等信息。
触觉能够帮助我们判断物体的硬度、光滑度，体验触觉的愉悦或不适等感受。
比如，当我们触摸到物体时，触觉能够帮助我们判断物体的温度和表面的粗糙程度。
四、嗅觉感知嗅觉是人体的另一个重要感官，是通过鼻腔中的嗅觉感受器感知气味的信息。
嗅觉能够让我们感知各种物质的气味和味道，对于食物选择、危险物质的辨别等方面起着重要作用。
比如，当我们闻到煮好的食物的香味时，嗅觉能够引起我们的食欲。
五、味觉感知味觉是一种通过舌头上的味蕾感知食物味道的感官。
人舌上的味觉感受器可以分辨出酸、甜、苦、咸等味道，帮助我们决定食物的口感和质量。
味觉能够让我们感受到食物的种类和味道，为我们提供多样化的饮食体验。
六、运动系统人体的运动系统包括肌肉、骨骼和神经系统。
肌肉和骨骼通过协调运动，使人体能够进行各种动作和姿态。
运动系统能够帮助我们行走、奔跑、跳跃等各种日常活动，并参与到更复杂的动作和运动中，如运动员的专业运动技能。
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物体表面产生的刺眼和耀眼的强烈光线，称为眩光。
26
8、对比感度
Cp
L p Lp
Lp Lo Lb
1 Sc Cp
式中：CP ——临界对比度 △Lp——临界亮度差 Lp——背景亮度 Lo ——物体的亮度 SC——对比感度
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等响曲线
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47
响度与响度级的关系
48
3.3.3 听觉的物理特性 • （声音：音调、强度、音色） 1 .频率响应（感受性） • 人耳能听闻的频率比为fmin/fmax=1：1000； • 频率感受的上限随着年龄的增长而逐年连续下降，见图3-10； • 听觉的频率响应特性对听觉传示装置的设计是很重要的。
6
图3-2反射弧和信息链
7
2. 信息链 人机系统的信息在人的神经系统中的循环过程形成信
息链。见图3-2（b）。
8
3.1.3 感觉通道与适用的信息 人机系统中的最常用的感觉通道是视觉通道（80%）、听觉通道（
14%）和触觉和其他通道（6%）。其适用场合参阅表3-1。
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3.2 视觉机能及其特征
一般应根据观察目标的大小和形
状以及工作要求确定视距，普通 操作的视距范围在38～76cm之间 ，在56cm处最为适宜。
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图3-6 人的垂直视野
在垂直面内，标准视线为水平视线 ，最大固定视野为115°，标准视 线上方50°，下方70°，扩大的视 野为150°，站立时的自然视线低 于水平线10°，坐着时自然视线代 于水平视线15°；人在很低松驰的 状态中，站着和坐着时的自然视线 偏离标准视线分别是30°和38°。 因此，人在轻松的时刻观看展览时 ，展示物的位置在低于标准视线 30°的区域里。
• 目标与背景有一定的对比度时， 人眼才能看清其形状。这种对 比可以用颜色（背景与物体具 有不同的颜色），也可以用亮 度（背景与物体在亮度上有一 定的差别）。
• 人眼刚刚能看辨别到物体时， 背景与物体之间的最小亮度差 称为临界亮度差。临界亮度差 与背景亮度之比称为临界对比 度；临界对比的倒数称为对比 感度。
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3、照度
照度是用来表示被照面（点）上光的强弱。投射到被照面上的 光通量与被照面的面积之比称为该面的照度，用符号E表示。定义 式为：
E=φ /S 式中：φ ——被照面上接受的光通量(lm)
S——被照面的面积(m2)，与光线垂直。 照度的单位为勒克斯(lx), 表示1流明的光通量均匀分布在1平 方米的被照面上，即：
图3-9 （a）人耳的基本结构 （b）耳蜗
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声学常识
一 、声功率（W） 声功率是指单位时间内，声波通过垂直于传播方向某指定面积的 声能量。在噪声监测中，声功率是指声源总声功率。单位为瓦W。
二、声强（I） 声强是指单位时间内，声波通过垂直于传播方向单位面积的
声能量。单位为 W/m2。 三、声压（P）
图3-6 人的水平视野
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3. 中央视觉和周围视觉 中央视觉（明视觉）—视锥细胞（感色能力强、能清晰分辨物 体）。 周围视觉（暗视觉）—视杆细胞（观察空间范围和正在运动的物 体）。
操作者在进行作业时，除要注视操作对象外，还要求看 到周围情况。如果视野很小或缺损，将会对工作效率产生影 响，甚至造成工作事故。因而，在选择车பைடு நூலகம்船驾驶员时，必 须检查其正常视野范围。如果各方面的视野都缩小10°以内 者称为工业盲。
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响度级(LN)： • 响度级是建立在两个声音主观比较的基础上，选择1000Hz的纯
音作基准音，若某一声音听起来与该纯音一样响，则该声音的 响度级在数值上就等于这个纯音的声压级（dB）。响度级用LN 表示，单位是“方”。 • 如果某声音听起来与声压级为80dB，频率为1000Hz的纯音一样 响，则该声音的响度级就是80方。 • 不同声音的响度级可从ISO等响曲线上查出来。
人体感知与运动特征
1
主要内容
1.人在系统中的功能 2.视觉机能及其特征 3.听觉机能及其特征 4.其他感觉机能及其特征 5.人的信息处理系统
2
3.1 人在系统中的功能
3.1.1 人是系统中的重要“环节” 把操作者作为人机系统中的一个“环节”来研究，人与外界
发生联系的主要是三个子系统，即感觉系统、神经系统、运动 系统见图3-1。
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3.3 听觉机能及其特征
3.3.1 听觉刺激 听觉的适宜刺激是声音，声音的声源是振动的物体，人的听感范
围：20～20000Hz。感受性最高的频率范围 :1000～4000Hz 3.3.2 听觉系统
起主要作用的部位：内耳耳蜗 起辅助作用的部位：外耳、中耳、内耳的其它部分，见图3-9。
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人耳的构造
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图3-3 全部电磁波中的光谱可见
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数字
左视野
文字
右视野
处理文字的能力较强
处理数字的能力较强
图3-4 人的视觉系统
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图3-5 眼睛结构示意图
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表B1
视网膜的视杆细胞和视锥细胞的不同性质
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3.2.3 视觉机能 1.视角与视力
视角：由瞳孔中心到观察对象两端所张开的角度。（如图3-5） α =2arctg(D/2L)
感知响应系统 感知响应过程
3
图3-1 人机系统示意图
4
3.1.2 人的感知与反应机能（感知响应）
1. 反射弧（反射的生理结构基础）
反射是神经系统调节肌体活动的一种基本形成.
反射活动的全部结构组成反射弧；反射弧具有五个基
本环节，即感受器
传入神经元 中间神经元
传出神经元
放应器。见图3-2（a）。
5
反 射 弧
1(lx)=1(lm)/m2
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4、亮度 发光体在视线方向单位投影面上的发光强度称为该物体表面
的亮度，用符号L来表示，表达式为： L=Iθ /Scosθ
式中 Iθ ----发光体在视线方向上的光强(cd)； Scosθ ----发光体在视线方向上的投影面积m2；
θ ----视线方向与发光面法线（垂线）的夹角。 L的单位为坎德拉每平方米（cd/m2）
声压级：LP = 20lg(P/P0) 式中：LP＿＿ 声压级（dB）； P ＿＿ 实测声压（Pa）； P0＿＿ 基准声压，为2×10-5Pa，该值是对1000HZ的纯 音，人耳刚能听到的最低声压。
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五、响度和响度级 响度（N）：
响度是人耳判别声音由轻到响的强度等级概念，它不仅取 决于声音的强度(如声压级)，还与它的频率及波形有关。响度 的单位为“宋”，1宋的定义为声压级为40dB,频率为1000Hz， 且来自听者正前方的平面波形的强度。 如果另一个声音听起来比1宋的声音大n倍，即该声音的响度为 n宋。
视力=1/能够分辨的最小物体的视角
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2. 视野与视距 视野：眼睛观看正前方物体时所能看得见的空间范围,常以角度来 表示。(静视野、注视视野、动视野 ) 动视野:见图3-6。 水平视野（单视野/双视野）:
1.5º—3.0º——特优视区；（物象落在黄斑上） 10º以内——最优视区； 10º—20º——瞬息视区；（能在很短的时间内看清物体） 20º—30º——有效视区；（需集中注意力看） 其余：良好视区。
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4. 双眼视觉和立体视觉 双眼视觉：视野范围较大；具有分辨物体深浅、远近等相对位置 的能力；能形成立体视觉。
5. 色觉和色视野 色视野是指颜色对眼的刺激能引起感觉的范围。(见图3-7)
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6. 暗适应和明适应(视觉的适应) 人眼随视觉环境中光亮度的变化而感受性发生变化的过程，有
暗适应和明适应两种。 见图3-8 根据视觉的明暗适应特征，要求在设计工作面照明时，需使其
备注
20～40
完全坐着，部分地依 靠视觉辅助手段（小 型放大镜、显微镜）
40～60
坐着或站着
至80
30～ 250 250…
坐或站
多为站着
坐或站
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在水平面内最大固 定 双 眼 视 野 为 180° ， 扩 大 的 视 野 为 190° ， 在标准视线左右各 10° ～ 20° 视 野 内 可 以辨别字。在标准视 线 左 右 各 5° ～ 30° 视野内可以辨别字母， 在标准视线右30°～ 60°范围是颜色视野， 人最敏锐的视力是在 标准视线两侧各10° 的视野内。
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表B3 最小可辩角度和分辨颜色的情况
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照明的基本概念
1、光通量 光源在单位时间内向周围空间辐射并引起视觉的能量，称
为光通量，用符号φ 表示，单位为流明（lm）。光通量是光 源的一个重要参数，是照明设计的必备数据。
当波长为555nm的黄、绿光的辐射功率为1W时，人眼感觉量 为680lm，所以1lm就相当于波长为555nm的单色光辐射功率为 （1/680）W时的光通量。
白底黑字、白底红字。 • 8、物体的颜色在有色光源的照射下会产生变化，显现的颜色与物
体本色，照射光线的颜色之间的关系有一定规律性。如表B2。 • 9、眼睛在直视方向的最小分辨角和分辨颜色的情况。如表B3。 • 10、视觉损伤 • 11、视觉疲劳
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左上限
右上限
左下限
右下限
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表B2 显现的颜色与物体本色、照射光的颜色之间的关系
的
运 • 3. 准确性：水平方向上对尺寸和比例的估计更准确。
动
规 • 4. 观察情况的优先性：左上—右上—左下—右下视区,仪表
律
的布置必须考虑这一点。
• 5. 设计依据：以双眼视野为设计依据。