人机工程案例分析

2024-11-02

人机工程案例分析（精选8篇）

人机工程案例分析篇1

应用人机工程案例

摘要:人机工程的应用，研究的核心问题是不同的作业中人、机器及环境三者间的协调，研究方法和评价手段涉及心理学、生理学、医学、人体测量学、美学和工程技术的多个领域，研究的目的则是通过各学科知识的应用，来指导工作器具、工作方式和工作环境的设计和改造，使得作业在效率、安全、健康、舒适等几个方面的特性得以提高.关键词:

区别

改变

可识别度

需求

正文: 人机工程的应用就是人和一些机器、装置、工具、用具等为完成某项工作或生产任务所组成的系统。更确切地说，这种系统还应包括环境条件在内。所以，人机工程的应用实际上是指人—机—环境组成的一个不可分割的整体。

人机工程的应用的范围是很广阔的，有简单的，也有复杂的，如1.男女厕所的区别：颜色和造型，他的图标不能随便设置.2.音乐播放器的按钮，几百年都没太大的改变.3.打字的键盘，因为打字机的原因，键盘按钮的设置也一直沿用至今.人用铅笔书写，就是一个简单的人机工程的应用；又如船员驾驶轮船，飞行员驾驶飞机，司机开动汽车，就是一些较复杂的人机工程的应用。在人机工程的应用中，包括人、机器和环境三个组成部分，而每个组成部分可称为一个分系统或子系统。机器分系统具有控制器和显示器。

人，这一分系统在看到（或听到，触到）显示器的显示时，就要决定如何去控制，如何去操作。如果有必要调节时，即可通过人体的动作去进行操纵。整个人机工程的应用是在各种不同的环境里工作。而环境条件又不同程度地影响着各个分系统的工作。可见，在人机工程的应用中，人同机器、环境的关系总是相互作用，相互配合和相互制约的，但人始终起着主导作用。因此，为了能充分地发挥人和机器的作用，使整个人机工程的应用可靠、安全、高效，以及操作方便和舒适，设计人机工程的应用时就得充分考虑人和机器的特征与功能，使之相互协调配合，构成有机整体，达到生产和工作的最佳效果。

人机工程的应用是在实测法和实验法的基础上进行的。如要对人在操作机械时的动作进行分析时，首先需进行实测，即将人在操作过程中所完成的每个连续动作用仪器或摄影逐一纪录下来，然后进行分析研究，以便排除其中的无效动作，纠正不良姿势，从而有效地减轻人的劳动强度，提高工作效率。特别是对一种动作在一个作业班次内要重复成千上万次的时候，利用这种方法，即使只去掉或改进一个动作，都会对提高生产效率起着重要作用。在分析法中，通常要研究自变量和因变量两种变量。自变量就是实测的资料，如照度值，环境状况和重力等因素。因变量是随自变量而变化的因素，研究这两种变量的关系，以便找出其中的规律，为机器和装置的设计提供了可靠的依据和可识别度： 1.电梯的楼层的标志和按钮的相似性，会导致人不知道该按哪个上楼.2.apple nano的色彩鲜艳，与新鲜的蔬菜水果类似,符合安全需求,符合多样需求,符合用户环境和客户需求,符合人体的动态尺寸,符合应用高效原则,符合经验符合人的操作习惯.iPod nano是苹果电脑结合iPod shuffle与iPod mini特点于一身的第4代MP3播放器,iPod nano 比起 iPod shuffle 有更多快闪存储器，和相比起普通iPod更细小化的彩色屏幕和触控式转盘。它的屏幕拥有更高的像素，容许显示更多内容资讯。电池和其他内部零件亦重新配制。触控式转盘的外观略高于平面，令到它有着更佳的触觉反应.iPod nano使用闪存而不是硬盘，因此它不存在会震动的部件，这样它就不会因滑落而损坏，同时也比使用硬盘的播放器更坚固耐用。据著名技术发烧网站Ars Technica的测试，即使从车上将nano扔下两次，它仍能正常播放音乐，只是屏幕破损了。

iPod nano与iPod mini同价，但是nano的储存空间较小，而且它的可连接性也比较差。与早前的iPod系列相比，苹果公司没有提供一个可选的火线电缆（第五代iPod也没有提供）。在第三，第四代iPod和iPod mini上可以使用的遥控器也不能用在nano上。由于iPod主要产品线不再支持遥控装置，生产商不得不另觅新的途径，让产品支持iPod nano。它也不支持电视输出和录音功能。苹果公司这样说：由于nano不能像其他iPod产品可以储存照片，nano不会与任何一种iPod数码相机连接器或任何第三方数码相机连接器兼容。

等等的符合人机工程的应用的东西和事物,将会被社会保留,反之将淘汰.另外人性化社会是必然的,我们的设计追求更合理和完美.

人机工程案例分析篇2

在汽车驾驶室的设计中,对于驾驶员及成员的舒适度的考虑是非常重要的,在设计初期,将人机工程应用到设计中,对设计本身起到很好的辅助作用,通过RAMSIS对驾驶员及乘员的舒适度的分析,可以直观的体现设计的是否合理,同时也可对不足之处提供合理的解决意见,这就避免后期设计的许多麻烦。

2. 分析依据

2.1 技术核心----人体库

RAMSIS拥有国际化的人体库,考虑到人体身材、比例和体态从人体测量学的角度对人体进行分类。针对本车型,选取了2012年、中国籍、18-25岁的满足GB 10000-88中第95百分位、第80百分位、第70百分位、第50百分位的男性人体模型。

2.2 技术核心----姿态库

对于不同种类的汽车,驾驶员的姿态也是不一样的,RAMSIS包含了轿车、卡车、F1、摩托车和飞机等驾驶员的姿态,还包含了乘员站立及坐下时的姿态。

3. 分析准备

首先在CATIA中建立驾驶室三维模型,优化后转为igs格式,并将其导入RAMSIS中,作为分析所须的环境。然后将事先在RAMSIS人体库中选取的人体模型导入,作为分析的对象。在分析之前,先对人体模型的一些参数进行设定,即选取人体模型上所要用到的皮肤点。最后将人体模型摆放至分析项目所需的位置进行分析。

4. 分析结果

4.1 方向盘的分析

将建立的人体模型在驾驶室模型中摆放至正常驾驶姿态(如图3-1)。驾驶员在正常驾驶姿态时的H点位置见图3-2,图中蓝色区域为座椅H点的调节范围,由图可见4个百分位的人体模型的H点均在该范围内,经分析舒适度为优(如图3-3)

前视野的分析如图3-4,从图中可以看出,4个百分位的人体模型前视野良好。

经分析,当驾驶员处于正常驾驶姿态时,观看仪表无遮挡(如图3-5)。

在最初的设计中,通过分析驾驶员在正常驾驶姿态时握紧方向盘时,腕部的达到最大,而肩和肘的负荷只达到50%左右,舒适度差。通过分析,调整方向盘的角度可以改变舒适度,且增大方向盘与水平面的夹角舒适度会变好,当该角度达到79°时舒适度最优,根据整体的设计将原先的35°调整为40°。(如图3-6)。

4.2 踏板的分析

经过分析,设计布置的踏板的位置和角度舒适性优(见图3-7),踏板力如图3-8所示

4.3 换挡手柄的分析

通过应用RAMSIS的分析,当前设计的换挡手柄的位置在优化的区域,如图3-9所示。

4.4 空间可及性的分析

驾驶员在正常驾驶姿态的空间如图3-10所示。

经过分析,驾驶员在正常驾驶时对须在行车过程中操纵的翘板开关等均可正常操纵。

4.5 空间可及性的分析

驾驶员在正常驾驶姿态的空间如图3-11所示。

5. 结论

根据上述分析,可以得出以下基本结论:

1、驾驶室内部空间可以满足驾驶员在正常行车过程中的操纵不受影响;

2、驾驶员及乘员在乘坐中舒适度良好。

参考文献

人机工程案例分析篇3

关键词：绿色设计人机工程学闭合回路反作用

前言

绿色设计也称生态设计、环境设计等，它是利用生态学思维将物的设计纳入“人-机-环境”系统中，既满足人的需求，又以注重生态环境的保护与可持续发展为原则；既实现社会价值，又保护自然环境，促进人与环境的共同繁荣。传统设计只针对产品自身进行设计，而绿色设计则围绕产品与环境的关系进行系统的设计。文章首先分析传统人机工程学中人-机-环境的关系，其次将环境系统作为重要研究因素，研究环境对人与机器的反作用，阐述绿色人机工程学中人一机一环境的新型关系，最后通过案例具体诠释各要素之间的相互作用。

1、绿色人机工程学与传统人机工程学

人机工程学是“人体科学”与“工程技术”的结合。以人的因素为中心，在设计中为考虑“人的因素”提供人体尺度参数，如人体结构尺度、人体生理尺度和心理尺度等数据（如图1）。这些数据可有效地运用到设计中去，为设计中“产品”的功能合理性提供科学依据。其次，为设计中考虑“环境因素”提供设计准则。通过研究人体对环境中各种物理因素的反应和适应能力，分析声、光、热、振动、尘埃和有毒气体等环境因素对人体的生理、心理以及工作效率的影响程序，确定了人在生产和生活中所处的各种环境的舒适范围和安全限度，从而保证人体的健康、安全和工作效率。

随着时代发展，人的世界观、价值观也在不断发生变化，追求更高更远的发展目标，绿色人机工程学也就应运而生了。人们现在不仅考虑自身的生存与发展，也开始考虑未来发展的可持续性，以及人类生存环境的改善、与自然的和谐共处。世界万物的发展特别是人类的发展进步，应以“人与自然和谐共处，共同发展”为原则，应将一切事物的发展纳入这个大原则中进行评价。因此，以“人为中心”的设计思想是有历史局限性的。上文提到人机工程学为设计中考虑“环境因素”提供设计准则，也只是单方面地以人为中心，考虑环境对人的影响，而未考虑人的活动将对环境所造成的影响，以及该影响会对人产生反作用这样一个循环往复的过程。人机工程学作为设计的科学依据，从主导思想上过于强调人的中心地位，却忽视了人类生存环境及自然的发展。尽管人在世界和自然中具有不可替代的地位，但人类的发展是离不开自然这一铁定的事实。所以绿色人机工程学的产生是人机工程学发展的—次飞跃，其意义在于将思想上改变设计者的观念。

所谓绿色人机工程学，是从更大的系统中，探讨人的因素与机器（产品）以及环境因素之间的相互作用和影响。包括人与机器交互过程中人与机器的相互关系；环境因素在交互过程中对人和机器的影响，反之对环境自身的影响；环境直接对人的影响和环境直接对机器的影响；人和机器分别对环境的影响；及以人的因素，机器与环境因素构成网络般的相互作用相互影响的闭合回路，“环境因素”不再只单纯的指向“人”（如图2）。

由此可见，绿色人机工程学是以人机工程学为核心，系统地考虑人、机器和环境之间的相互关系以及对自身的影响和作用。其不仅关注人的生理和心理、人机交互过程中人与机器的变化以及环境因素对人机交互的影响和作用，同时也研究人机交互对环境的影响及其反作用，为设计提供更科学化、生态化、系统化的设计方法和设计准则。2对设计学科的作用和影响

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，这些数据可有效地运用到设计中去。

研究人或机器所带来的能源损耗、生态环境变化以及噪声污染等问题。它将从设计思想和方法上要求设计者带有生态环保、万物共同和谐发展的意识开发产品。

研究环境因素的反作用。人类自从会制造工具以来，利用自身的发明不断地改造世界，总是按照人的意愿设计着本不只属于自己的大自然。这一切环境因素正是在人机交互中发生着变化。然而，人们却忽视了自己所造成的一切变化将直接影响着自己和自己所创造的机器。因此，对环境因素反作用的研究能够为人类和机器的发展路线提供科学的方法。

3、基于案例的分析

随着中国电器设备市场的不断发展，以及消费者在电器使用过种程中对环保概念的追求越来越明显，电磁炉逐渐走入现代家庭。电磁炉又称电磁灶，第一台家用电磁炉1957年诞生于德国。1972年，美国开始生产电磁炉，20世纪80年代初电磁炉在欧美及日本开始热销。电磁炉的原理是磁场感应涡流加热，即利用电流通过线圈产生磁场，当磁场内磁力线通过铁质锅的底部时，磁力线被切割，从而产生无数小涡流，使铁质锅自身的铁分子高速旋转并产生碰撞磨擦生热而直接加热于锅内的食物，从而达到煮食目的。由于电磁炉是依靠锅底直接感应磁场产生涡流发热的，它无需明火或传导式加热而让热直接在锅底产生，是一种高效节能厨具，完全区别于传统所有的有火或无火传导加热厨具，因此热效率得到了极大的提高。

尽管现在中国大部分家庭仍使用燃气灶作为烹饪的主要器具，但随着电磁炉的推广会有越来越多的人开始选择电磁炉作为厨房的主要工具，是环境影响的结果。燃气灶是社会发展到一定阶段的产物，一定时期内大大地方便了人们的生活。但随着环境的变化，大气温室效应的出现，海平面升高，极端气候的形成，各种环境因素逐步开始影响人们的正常生活，人们越来越意识到环境保护的重要性，开始选择更加清洁的能源。环境要求炉灶产品能够更高效，材料更环保，使用更清洁的能源，电磁炉对比燃气灶更符合以上的要求。而人在自然环境的影响下，有意识地选择电磁炉作为更环保的产品，去取代传统的燃气灶。拥有更加精确控制的电磁炉，能调节火力的大小，制定加热的时间等，避免烹饪过度，减少能源的浪费，这是环境意识对人操作炉灶提出的新功能要求，是环境影响人机交互的体现（如图3）。

同时，电磁炉简单易用，有不同的功能模式，可以满足使用者不同的烹饪需求；并且电磁炉带有量化的火力级别控制，方便使用者精确控制加热过程；其集成的小功能如定时、温度控制等都给予使用者良好的人机操控体验（图4）。而燃气灶点火则是通过燃烧天然气产生热量实现加热，一般只提供旋钮作为火力控制的开关，档位感较模糊。较电磁炉只使用电而言，燃气灶使用的天然气是非可再生能源，其燃烧又产生大量二氧化碳，而天然气需要管道输送，在城市中铺设大量的管道网，不仅浪费大量资源，又占用大量的空间，而且存在巨大的安全隐患，如天然气泄露、管道爆炸等。

通过以上分析可以看出，电磁炉是现代厨房革命的产物，更是绿色人机工程学应用的一个经典案例。

4、结论

人机工程案例分析篇4

课程编号：J6106333 学时数：32学时（不含实验及课程设计）学分数：2学分适用专业：安全工程

先修课程：高等数学、概率统计、安全学原理等

考核方式：闭卷考试占70%，平时作业和课堂考勤占30%。

一、课程的性质和任务

本课程是安全工程专业的专业基础平台课程之一，是安全工程专业的一门必修专业基础课。该课程从解决“人”与“物”之间界面关系的角度，研究导致活动者伤亡病害等不利的因素作用机理和预防与消除方法的依据等，同时为工程技术设计者提供人体的数据与要求，以这些数据和要求指导工程技术人员进行具体工程设计，从而在实现生产效率的同时确保劳动者的安全，培养学生进行安全人机系统设计、人机系统安全分析与评价的基本能力。这对于安全工程专业学生的学习具有不可替代的重要地位。

通过本课程的学习，使学生能掌握《安全人机工程学》的基本概念和基本理论，深刻领会人机结合面的内涵和人机匹配与安全、工效的辨证关系，掌握对人机系统隐患进行诊断、评价和防范的方法，具有进行安全人机系统设计、人机系统安全分析与评价的基本能力，具有运用安全人机工程原理解决人机系统安全问题的能力。

二、教学内容与要求

1.概论（4学时）

1）教学内容

（1）人机工程学（2）安全人机工程学

（3）安全人机工程学与相关学科的关系 2）教学要求

（1）了解：人机工程学的起源与发展，安全人机工程学的研究目的及范围；

（2）理解：“人机系统”的含义；

（3）掌握：人机工程学和安全人机工程学的定义，安全人机工程学研究的对象及其

含义（人、机和人机结合面）。

2.人体的人机学参数（4学时）

1）教学内容

（1）人体有关参数的测量（2）人体测量数据的应用 2）教学要求（1）了解：人体测量的基础知识，人体静态尺寸以及人体一些常用生理参数的基本

计算方法；（2）理解：五种常用的统计函数与人体测量数据的修正原则和运用原则；（3）掌握：人体特性参数、人的反应、人体疲劳的测量方法，人体尺寸在工程设计

中的应用。

3.人的生理心理因素及生物力学特性（8学时）

1）教学内容

（1）人的生理特性（2）人的心理特性（3）人体生物力学（4）疲劳与恢复 2）教学要求

（1）了解：人的视觉的基本参数，感觉和知觉的基本特征，人的感知反应的基本过

程，情绪与安全的关系，人的需要和动机以及群体的心理因素，人的作业特性，人体生物力学的一般知识；

（2）理解：常见的视觉现象（暗适应、明适应、眩光、视错觉等），人的个性心理

对安全生产的影响，人体活动范围对操纵器的布置的影响，手和脚的操纵力的

特点及对操纵器布置的影响，疲劳与事故的密切关系；

（3）掌握：视觉的运动规律，人的听觉特征，影响反应时间的因素以及减少反应时

间的途径，人的各种不安全的心理状态，预防不注意产生差错的方法，人体动

作速度、频率和准确性的规律，作业疲劳几种常见的测定方法，减轻疲劳、防

止疲劳的各种途径。

4.安全人机功能匹配（2学时）

1）教学内容

（1）人机系统的基本概念（2）机械的安全特性（3）人机功能分配 2）教学要求

（1）了解：人、机的不同特性；

（2）理解：人机系统的基本概念，人机功能匹配的不合理表现，人因失误的原因；

（3）掌握：人机功能的分配原则，机器的故障与时间的关系。

5.人机系统的安全设计与评价（8学时）

1）教学内容

（1）人机界面的安全设计（2）作业环境的设计

（3）安全防护装置人机学设计（4）人机系统的安全与可靠性 2）教学要求

（1）了解：人机系统安全设计的内容及原则，工作设计中安全设计的内容，指针式显示形式的选择，控制器的类型，温度环境对人体的影响与体温调节，照明对工效的影响，色彩与工效的关系，有毒环境、噪声、振动环境及其他环境的评价标准，安全防护装置的作用与分类。人、机可靠性度量指标；

（2）理解：显示器与控制器配置设计原则，安全色及安全标志的意义，安全防护装置的设计原则；

（3）掌握：显示器、控制器与作业环境的设计要求与设计方法，工作场所的照明设计与评价方法，安全防护装置的设计要求，人的可靠性分析方法，人机系统可靠度计算方法，人机系统可靠性的途径。

6.人因事故分析与预防（2学时）

1）教学内容

（1）人因对系统安全的作用与影响（2）人因事故分析的基本方法（3）人因事故的预防

（4）人因事故分析面临的新问题与发展趋势 2）教学要求

（1）了解：人因事故对系统安全的影响，人因事故分析的基本概念；（2）掌握：人因事故分析与预防的基本方法。

7.安全人机工程学的实践与运用（4学时）

1）教学内容

（1）工作空间设计

（2）控制室的安全人机工程（3）办公室的安全人机工程（4）道路交通运输安全人机工程（5）煤矿矿井安全人机工程 2）教学要求

（1）了解：汽车的安全性设计，道路安全设施规定，现代办公室的特点及安全人机

工程要求；

（2）理解：引起驾驶人员疲劳的主要因素，汽车驾驶室人机学设计主要内容；

（3）掌握：各种作业姿势下作业空间的特点与布局设计，控制室设计的安全人机工

程学要求，驾驶员驾驶作业中的感知特性，汽车视野适宜的设计应注意的问题。

（二）实验

见安全工程专业基础实验指导书

(三)课程设计（2周）

1、课程设计的目的与任务

课程设计是理论和实践相结合的重要环节，也是培养学生实际动手能力的有效途径。通过本次课程设计，使学生能更加系统掌握安全人机工程学的原理、方法和内容，通过对某一具体的人机系统的分析评价和改进设计，提高人机工程学知识的应用能力，培养学生对人机实际问题的独立思考和解决的能力，形成较为系统和科学的思维体系，为以后专业工作和设计打下良好的基础。

2、教学内容与要求 1）课程设计的内容：

（1）调查课题的现状、呈现的特征、存在的问题并指出研究的意义和目的。（2）存在问题的原因分析以及评价过程与结论（运用人机工程有关理论，结合安全系统分析和评价的方法对问题的原因进行比较深入的分析，并就现状分析的结果作出评价，并得出结论等）。

（3）对存在问题的改进措施和设计（包括改进设计的依据、原理、思路、实施方案（内容）和步骤等）。

（4）本次设计的水平、存在的问题等总结。2）课程设计的要求

（1）要求每位学生单独完成一个课题，课题可从下面的参考课题选择（但是同一个课题原则上不允许4人以上同时选择），鼓励同学们自己做自选课题（自选课题要与本课程设计紧密相连，源自实际应用，且须经指导老师审核和确认方可有效）；

（2）课题原始资料必须来自实际，要经过现场测绘，准确和可靠。同学们可以通过现场实测、调查、问卷和查阅有关资料记录等形式来收集；

（3）课程设计的内容要求：立论有理有据，评价分析合理和透彻，结论可靠正确，设计大胆合理，充分体现以人为本的人机学原理。（4）课程设计格式要求：

① 课程设计的封面采用统一的格式，用A4纸打印出来

② 正文内容文字用小四宋体，一级标题用3号黑体加粗，以下各级标题每级字号减少一号，其他不变，大标题与内容必须分开（内容要另起行），段落之间要另起，章节之间要分页。

③ 图必须标注清楚并符合标注要求，图的序号用“图1-1”的形式标明，字用5号宋体，位于该图的下方，图和字均要居中；表格应标注表的名称和序号，形式和字体与图一样，所有的图表原则上不允许跨页（要分页的必须重新制作表头）。

④ 参考文献的格式按照《中国安全科学报》上的格式版书。

⑤ 页面设计采用A4横排的版本，左：3.0，右：2.0，上：3.0，下2.0，行间距选用“固定间距为30”，页码标在右下端，单页打印。

三、其它

授课采用多媒体教学形式。整个教学过程由课堂授课、实验、作业、自学和选听系列讲座五个环节组成。

人因可靠性系列讲座（课外自由选听，12学时）

讲座一人因分析面临的问题及发展趋势

讲座二人因事故分析的基本理论与方法

讲座三 HRA基本数据研究

讲座四 PSA中HRA基本概念与方法

讲座五核电站人因可靠性分析模型

讲座六核电厂人因及组织行政管理安全审查体系

四、教材和参考资料

1．教材：

《安全人机工程学》，张力廖可兵主编，中国劳动社会保障出版社，2007

2．参考资料：

[1]《安全人机工程学》，欧阳文昭、廖可兵主编，煤炭工业出版社，2002 [2]《工业系统中-人的可靠性分析：原理、方法与应用》，何旭洪黄祥瑞编著，清华大学出版社，2007 [3]《工业设计人机工程》，阮宝湘邵祥华编著，机械工业出版社，2005 [4]《安全人机工程学》，白恩远、杨硕等主编，兵器工业出版社，1996 [5]《人机工程学》，丁玉兰主编，北京理工大学出版社，2002 [6]《人机工程学》，赖维铁主编，华中工学院出版社，1983 [7]《人机工程设计》，曹琦主编，西南交通大学出版社，1988 [8]《工效学》，赵铁生主编，天津科技翻译出版社，1989 [9]《工程设计中的人因学（第7版）》(影印版)，Mark S.Sanders and Ernest J.McCormick，清华大学出版社，2002 [10]《安全人机工程学》，王保国等编著，机械工业出版社，2007

执笔人：张力教研室主任签字：系主任签字：

人机工程学篇5

人机工程学论文

一、人机工程学工程是一门寻求人际环境和谐的科学

人机工程学综合利用工程技术、人体科学、环境科学、心理学的理论、方法和手段，研究人机硬件界面、软件界面设计、人与环境的界面设计、人的劳动（体力和脑力）规律，以及人机工程学的总体设计。可用于但不局限于以下领域：机电产品的人-机器界面设计、显示装置与控制装置设计；电子产品造型设计、仪器仪表设计、控制台设计；人的作业绩效管理，安全管理；化工与化学领域实验室、工作场所设施布局设计与运行管理；建筑设计与施工作业管理；以及帮助人们在各种作业与生活中保持健康、安全、舒适和高效的身体姿势。

二、人机工程学对生活的应用

人机工程学首先是对人体，机器，环境的各个方面进行单项研究，对这几个大方面了解透彻，再寻求最适合人类生活的设计方式，实现人机环境系统和谐。人机环境系统中的环境因素有作业环境，微气候，照明环境等。以下所述的就是几项生活中运用人机工程学的实例。

工作工具中的人机工程学

人们在生活和工作时，离不开座椅，特别是以坐姿进行工作的人，每天都有1/3以上的时间在与座椅打交道，因此座椅设计除了材料运用得当及造型大方美观以外，更重要的是要符合人机工程学设计原则。根据人类工效学原理，座椅的功能、尺度与人体生理特点密切相关。由于座椅的用途不同,对座椅的功能要求也各异。这些功能要求是人们工作和休息的重要条件。不恰当的功能、尺度会影响人们的工作效率和身体健康。好的座椅可以减轻人的劳动，使人感到心情愉快，而好的座椅得益于正确地使用人机工程学。

我们可以先分析人体静态测量时的尺寸（图1），对其作业时坐姿的调整范围进行估算，再根据实际要求对座椅进行设计。

图1

图2 图3

从人机工程学原理出发考虑，一个性能优良的座椅应当符合的基本要求如下：为人们提供一个舒适的坐姿，符合舒适坐姿的生理特性，减轻人们的肌肉酸痛和疲劳。以上图2中的座椅符合人机工程学，图3中的为普通座椅。图2中符合人机工程学的座椅的结构和尺寸设计使人们的脊柱形态接近于正常自然状态，可以减少腰椎的负荷以及腰背部肌肉的负荷，座椅的设计符合压力分布不均匀原则，让不宜承受重压的大腿等部微微高于可以承受重压的坐骨结节处，可以防止人们的疲劳发生。图3中的普通座椅坐垫为平面的，长时间的坐着会使人感到疼痛，而靠椅不是人们的脊柱形态的正常状态，会使靠在上面的人感到肌肉酸痛。综上，符合人机工程学原理的座椅比普通更加舒适。

手工工具中的人机工程学

手工工具例如钳子、简单等是人们在日常生活和某些特定的工作中经常要用到的一些工具。它们的主要的作用区域是手腕臂以及上肢部分，如果设计不当，给使用者带来的累计损伤疾病是十分严重的。通过应用人机工程学原理对手工工具的使用方式，使用状态以及造成累计损伤疾病原因的分析，一方面可以提高工作效率和质量，另一方面可以提高安全性，减少疲劳和压力，增加工作的满意度和改善生活的质量。

图4：符合人机工程学图5：普通剪刀

在上图中左边的剪刀属于改进的人机工程学产品，它抬高了大拇指工作时的位置，使得大拇指的掌骨与腕骨之间的关节弯曲，减少了骨与骨之间的运动的摩擦，对保护手指关节是有利的，同时，它的下半部的施力处为一平面，这样也可以减少施力时手指部位的受力，对食指，中指，无名指也起到了保护作用。右图所示的剪刀是早期的样式。这种剪刀的手部作用空间比较打，除了大拇指的其余四只手指受力比较均匀，但是大拇指的受力比较明显。大拇指的远节指骨和中节指骨间的关节伸展，长时间地保持这一姿势对关节处的韧带不利。其次，受力部位由手指转移到了手掌内侧的部位，长时间作用或是高强度的作用都会对肌肉组织产生影响。

日常用品中的人机工程学

鞋子对于我们每个人都是不可或缺的东西，它的功能很多：作为代步工具，保护双脚,使其尽量不受运动损伤；可以搭配服饰,使我们更时尚前卫；对工人们来说,可以保护双脚不与地面摩擦而破损。鞋子的作用很多，但其中最为重要的就是穿在脚上时的舒适度。其次，还应该关注的就是鞋子的耐用程度。

鞋子不合脚会对身体造成如下的伤害：1.鞋子的能量缓冲作用弱；2.鞋子对足部的挤压与摩擦；3.令足部负重不合理。

因此在设计鞋子的时候应注意的要点：

1、理想的鞋跟高度在2-4厘米之间，最好不要超过6厘米。

2、鞋跟与足底凹陷处的弧度必须合脚，踝骨与脚尖不应该碰触到鞋子。前脚要有一定摆动的余地、而后跟不能摆动。

3、鞋的重量每增加1克，对足部造成的负担相当于在人的脊背上增加几十克的重量。因此，鞋子应尽可能轻巧。

4、由于走的路多了，鞋底的防滑花纹被磨损殆尽，变的滑或是进水。鞋底的花纹不仅要有防滑功能也要同时具备放磨损的作用。

5、鞋底要有适当的厚度

和软硬度，如果过软，鞋底不能支撑脚掌，易使人产生疲劳感。其实，鞋的舒适感除了来自合适的软硬度外，还取决于的鞋底的弯折部位，科学的弯折部位应位于脚前掌的跖趾关节处，这样才与行走时脚的弯折部位相符

6、脚后跟要有一定的支撑能力，由于人的骨骼、关节、韧带的影响，平衡及稳定能力的不同，鞋后帮如果太柔软，脚在鞋中得不到相应的支撑，会使脚左右摇摆，容易引起踝关节及韧带的损伤，还可能养成不良的走路姿势。

7、鞋面不能太软，如果鞋面（尤其是头部）太软，会难以抵抗硬物对脚趾的冲撞，加上我们可能会有走路有用脚踢东西玩的习惯，过软的鞋面既不结实，又不安全，就容易挫伤脚趾。

8、鞋垫应提高承托，加有后跟承托杯的鞋垫可以减低步行时后跟着地时之摆动，从而减低疲劳及减低创伤的机会。

图6 如图6所示的鞋子就符合人机工程学原理，考虑到双脚出汗，鞋子透气性和鞋子对双脚的保护作用等多方面因素。同时，鞋底也采用防滑和防磨材料，增强鞋子的耐用性，另外，承托也属于一个适中的范围。

三、人机工程学给予我的感悟

目前人机工程学的原理已经应用到很多工具中了，大大的提高了人们工作时的舒适性。人机工程学在各种工具（无论是座椅，手工工具，还是日常用品）的设计中，都有相当的应用，同时也趋于逐渐成熟的方向发展。利用人机工程学原理来进行各种生活工具的设计是社会发展的必然。符合人机工程学原理的人性化设计最实在，同时也是最前沿的潮流与趋势，是一种人文精神的体现，是人与工

具完美和谐的结合，使人性化的设计真正体现出对人的尊重与关怀。

人机工程学题库篇6

百分位：具有某一尺寸和小于该尺寸的人占统计对象的百分比。

临界视角：眼睛能分辨被看物体最近两点的视角。

视野：指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得见的空间范围，常以角度来表示。

听阈：在最佳的听闻频率范围内，一个听力正常的人刚刚能听到给定各频率的正弦式纯音的最低声强Imin，称为相应频率下的”听阈值“。

痛阈：对于感受给定各频率的正弦式纯音，开始产生疼痛感的极限声强Imax，称为相应频率下的“痛阈值”。

掩蔽效应：一个声音的听阈因另一个声音的掩蔽（一个声音被另一个声音所掩盖的现象）作用而提高的效应。痛觉：有机体受到伤害性刺激所产生的感觉。

适宜刺激：人体的各感觉器官都有各自最敏感的刺激形式，这种刺激形式称为相应感觉器的适宜刺激。

余觉：刺激取消后，感觉可以存在极短时间，这种现象叫“余觉”。

知觉：是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物和主观状况整体的反映。

感觉：是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物个别属性的反映。

感知觉：在生活和生产活动中，人都是以知觉的形式直接反映事物，而感觉只作为知觉的组成部分而存在于知觉之中，很少有孤立的感觉存在，在心理学中就把感觉和知觉统称为“感知觉”。

错觉：在特定条件下，人们对作用于感觉器官之外事物所产生的不正确的知觉。

反应时间：人从接受外界刺激到作出反应的时间。

坐高：从头顶点至椅面的垂距。

坐宽：臀部左右向外最凸出部位间的横向水平直线距离。坐深：从臀部后缘至腿窝的水平直线距离。个人空间：指存在于个体周围的最小空间范围。

等张收缩：是指肌肉在收缩过程中张力保持不变，但长度缩短，引起关节活动。

等长收缩：是指肌肉在收缩过程中肌肉长度不变，不产生关节运动，但肌肉内部的张力增加。

近身作业空间：指作业者在某一位置时，考虑身体的静态和动态尺寸，在坐姿或站姿状态下所能完成作业的空间范围。

照度：是指落在物体表面的光通量。

二．填空（15）：15

1、国际人类工效学会简称 IEA，会章中把人类工效学定义为：“这门学科是研究人在工作环境中的解剖学、生理学、心理学等诸方面的因素，研究系统中的相互作用着的各组成部分（效率、健康、安全、舒适等）在工作条件下，在家庭中、在休假的环境里，如何达到

最优化的问题。”

2、我国在1989年底公布了第一部人体尺寸的国家标准： GB 10000—88。它为我国人体工程学设计提供了基础数据。

3、对于确定柜台、梳妆台、厨房案台、工作台以及其他站着使用的工作表面的舒适高度时，立姿肘高是必不可少的数据。

4、人类在长期的生活和社会发展中，由于和环境的交互作用，逐步形成了许多适应环境的本能，称之为人的行为习性，它主要包括抄近路、识途性、左侧通行、优势半球和习惯用手（左转弯）、躲避行为、从众习性等行为习性。

5、商场里，顾客发出的声音往往比较喧闹嘈杂，这时可以利用音响系统来盖过嘈杂的声音，从而使商场声音环境得到调节，这是对人耳掩蔽效应的利用。

6、人站立时脊柱是最自然的姿势，脊柱基本上是呈S形，此时腰部脊柱处下凹，一般为 4～6 cm。当人处于仰卧姿势时睡眠质量较佳，此时保持腰部脊柱与床面 2 ～3 cm的空隙最好。

7、人体数据百分位的合理选择一般应遵循的三个原则：平均尺寸原则、极限设计原则、可调原则。

（1）平均尺寸原则：设计采用平均尺寸计算。(多数不主张按平均尺寸设计）（2）极限设计原则：确定设计的最大尺寸和最小尺寸时要参考人体的最高百分位数或低百分位数。

（3）可调原则：设计优先采用可调式结构。一般调节范围应从第5百分位到第95百分位。

8、我国人体工程学研究起步较晚，于1989年7月开始实施国家标准GB10000-88，这为我国人体工程学设计提供了基础数据。这个标准的名称为《中国成年人人体尺寸》。

9、来自环境的各种刺激通过人的主要感官产生视觉、听觉、肤觉、嗅觉和味觉，即“五觉”。在心理学上，感觉是指人脑对直接作用于感觉器官的事物个别属性的反映；知觉是人脑对直接作用于感觉器官的事物整体的反映，是对感觉信息的组织和解释过程。10、20世纪60年代后，人体工程学进入一个新的发展阶段，人—机—环境成为这个阶段主要的研究内容。

11、桌子往往是和椅子一同使用的，为获得合理的桌子高度，桌椅高差设计是关键。

12、如果在一种人工光源的照射下，物体呈现出的颜色比较接近日光(太阳光)下的颜色，那么该光源的显色性较好。

13、以人为本的室内环境设计主要从生态化、智能化和人性化三个方面来体现。

14、14．人体工程学是研究人、机和环境

之间的关系，以优化人和整个系统的效能的一门科学。

15．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反映。感觉的基本特性有适宜刺激、感觉阈限、适应、相互作用、对比和余觉。

16．听觉的适宜刺激是频率在 20Hz 至 20000Hz 范围的声音，其中，人耳最敏感的频率范围是 1000Hz至 3000Hz。

17.人在黑暗的环境中能看清物体的轮廓，这是因为视杆细胞有较高的光敏度。但黑暗中不能分辨物体的色彩，这是因为对色彩敏感的视锥细胞失去活力。

18.在为一个群体设计一种座面功能尺寸不可调的椅子时，座面深度尺寸应以人体臀部后缘至膝窝尺寸的第 95百分位为设计依据，座面的宽度尺寸应以人体的坐姿臀宽或肩宽尺寸的第 95百分位为设计依据，座面的高度尺寸应以人体的小腿加足高

尺寸的第 95 百分位为设计依据。

三．选择题（5）：10

1、人体工程学是一门交叉的边缘学科，其称谓也较多，以下除了______都是指同一学科范畴。（D）

A、HUMAN ENGINEERING B、人类工效学 C、ERGONOMICS D、工业心理学

该学科在美国称为Human Engineering（人类工程学）或Human Factors Engineering（人的因素工程学），在西欧国家多称为Ergonomics（人类工效学），而其他国家大多引用西欧的名称

2、国际人类工效学学会在哪一年成立？（B）

A、1950年 B、1961年 C、1970年 D、1989年

3、人体测量学中的百分位数是指：（C）

A、比平均数大的百分位数 B、比平均数小的百分位数 C、具有某一尺寸和小于该尺寸的人占统计对象的百分比 D、与平均值相差的百分比百分位的概念

第5百分位数表示“小”身材，指有5%的人群身材尺寸小于此值，而有95%的人群身材尺寸大于此值；

第50百分位数表示“中”身材，指大于和小于此值的人群身材尺寸各为50%；第95百分位数表示“大”身材，指有95%的人群身材尺寸小于此值，而有5%的人群身材尺寸大于此值。

第50百分位的数值可以说接近平均值，但绝不能理解为有“平均人”这样的尺寸。注意：（1）人体测量的每个百分位数值，只表示某项人体尺寸；（2）绝对没有一个各项人体尺寸同时处于同一百分位的人。

4、人们从较暗的环境进入较亮环境时，人眼的适应过程称为明适应。明适应过程一般需要多少时间？(A)A、1分钟 B、5分钟 C.10分钟 D、30分钟

5、由人体总高度、宽度决定的物体，诸如门、通道等，在尺寸设计时，其基准应选择(C)（95%）

A、中值 B、均值 C、大百分位数 D、小百分位数

6、色温是光源的固有颜色，色温指数越高，感觉越冷。下面哪种光源我们感觉最暖？(B)A、太阳光 B、蜡烛光 C、荧光灯 D、月光

7、商场里，顾客发出的声音往往比较喧闹嘈杂，这时可以利用音响系统来盖过嘈杂的声音，从而使商场声音环境得到调节，这是对人耳_______的利用。（C）A、双耳效应 B、混响 C、掩蔽效应

D、回声

8、人站立时脊柱是最自然的姿势，脊柱基本上是呈S形，此时腰部脊柱处下凹，一般为4~6cm。当人处于仰卧姿势时睡眠质量较佳，此时保持腰部脊柱与床面空隙多少为最好？（B）

A、4~6cm B、2~3 cm C、1~2cm（站立时人体脊柱是最自然的姿势,此时脊柱呈s形,睡眠感到舒适时的脊柱弯曲相当于它的1/2,即2cm~3cm。）

9、在书柜设计时，一般隔板间距（即层间高）常按什么尺寸来确定？（A）A、书本高度 B、手臂能触及的范围 C、肩部高度

10、工作椅最好能保证靠背倾角、座面倾角和座面高度的可调节，人长时间处于一种工作姿势时会导致肌肉迅速疲劳，因此工作椅设计的关键是：（D）A、座椅高度设计 B、设计一个好的靠背倾角 C、设计一个好的座背倾角 D、适应人频繁的变换身体姿势 11、20世纪60年代后，人体工程学进入一个新的发展阶段，______成为这个阶段主要的研究内容。（B）

A、人适应机器 B、人――机――环境互相协调 C、机器适应人 D、人与环境互相适应

12、国际人类工效学会（IEA）创建于______年，推动了该学科不断向更深的方向发展。（C）

A、1950 B、1954 C、1961 D、1989

13、我国在1989年7月开始实施了成年人人体尺寸国家标准，它为我国人体工程学设计提供了基础数据，这个标准为（B）。

A、GB10000-89 B、GB10000-88 C、GB3975-88 D、GB3975-89

14、人们从较亮的环境进入较暗环境时，人眼的适应过程称为暗适应。暗适应过程最长时间可达(D)。

A、1分钟 B、5分钟 C.10分钟 D、30分钟

15、在通道设计中，一般应参照__________的人体尺度进行设计。(D)A、第5百分位 B、第10百分位 C、第50百分位 D、第95百分位百分位的应用：

A.由人体总高度、宽度决定的物体，诸如门、通道、床等，其尺寸应以95%的百分位的数据为依据；

B.由人体某一部分的尺寸决定的物体，诸如臂长、腿长决定的坐平面高度和手所能触及的范围等，其尺寸应以5%的百分位为依据；

C.特殊情况下，如果以第5百分位和第95百分位这个范围为限制，会造成界限以外的人使用不仅不适应，而且有损健康和造成危险，尺寸界线应扩大到第1百分位和第99百分位，如紧急出口（第99百分位）和栏杆间距（第1百分位）； D.目的在于确定最佳范围，应以第95百分位为依据的适用于门铃、插座和电灯插座。

16、如果在一种人工光源的照射下，物体呈现出的颜色比较接近日光(太阳光)下的颜色，那么该光源的_______较好。(C)A、色温 B、色表 C、显色性 D、显色指数

（由光源所表现的物体色的性质称为光源的显色性。在显色性的比较中，一般是以日光或接近日光的人工光源作为标准光源，其显色性最优。）

17、休息椅的设计要能使骨骼、肌肉得到放松，让人获得一种真正的休息。靠背和坐面之间的夹角设计较为关键，一般轻度休息椅的这个角度设计成____为佳。(C)A、90° B、100° C、110° D、120°

（休息用椅的靠背角度较大，可达到105—110度，而安乐椅的靠背倾角会更甚，可达到110度以上，这种情况下一般要求设定有靠垫，但对于工作椅来讲，靠背角过大不利于高效率的工作，其角度一般在100度之内。）

18、桌子往往是和椅子一同使用的，为获得合理的桌子高度，以下哪个尺寸设计是关键：（C）。

A、椅子高度

B、坐高

C、桌椅高度差 D、桌子高度

19、确定大衣柜的深度尺寸时，其主要依据的是人体哪一部分尺寸？（C)A、臀部宽度 B、两肘宽度 C、肩部宽度 D、人体厚度

20、对有特殊要求的室内环境，采光系统设计时须进行一些特殊处理，以防眩光对视觉的影响。一般会使窗下的墙体对眼睛产生一个保护角，这个角度为：（B）

A、<14° B、>=60° C、<60° D、>=14°

21．人坐姿时的自然视线是（C)A.水平向下5° B.水平向下10° C.水平向下15° D.水平向下20°(实际上人的自然视线是低于标准视线的，在一般状态下，站立时自然视线低于水平线10°，坐着时低于水平线15°。）（在松弛的状态中，站着和坐着的自然视线偏离标准线分别为30°和38°；观看展示物的最佳视区在低于标准视线30°的区域里。）

22.眼睛左右最佳转动区域是，标准视线左右各（C）。A．5° B.10° C.15° D.20°

23.坐姿眼高与下列设计中的哪一项关系最少？（B)A.电视柜 B.办公桌 C.窗子D.黑板

24．立姿弯臂时，手臂施力最大的方向（手臂于头之间的夹角）是：（B）A．60° B.70° C.80° D 90°

25.人从明处进入暗处时，眼睛完全适应的时间至少需要（B）。A.15分钟 B.30分钟 C.60分钟 D.90分钟

26.适宜的视距与工作性质有关,精细作业的视距为（C）。A.<200 mm B.120-250 mm（最精细的工作：安装最小部件如表、电子元件）C.250-350 mm（精细工作：安装收音机、电视机）D.<500 mm（中等粗活：在印刷机、钻井机、钻床旁工作）（视距是指人在操作系统中正常的观察距离。

四．解答题（4）：20 简答及论述：

1、简述人机工程学的定义？

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因素（研究对象）；研究人和机器及环境的相互作用（研究内容）；研究在工作中、家庭生活中与闲暇时怎样考虑人的健康、安全、舒适和工作效率的学科（研究目的）。

2、举出我们日常生活中与人机工程学相关的例子？实例一火车座椅

坐垫与靠背成90度，长时间坐将会导致背部不适，对旅途造成困扰。桌子的长度太短，只有靠窗的乘客能使用，而不靠窗的乘客则只能保持一种坐姿，非常不便。实例二水龙头

水龙头太短，洗手非常不方便

实例三公交扶手

公交车的扶手是软质的，非常不安全，并且高度一致，不适合所有人群。

3、什么是百分位？列举在设计中应如何选择百分位？

百分位表示具有某一人体尺寸和小于该尺寸的人占统计对象总人数的百分比。百分位：具有某一人体尺寸和小于改尺寸的人占统计对象总人数的百分比。选择百分位：

（1）I型设计产品尺寸：需要两个人体百分位作为尺寸上限值和下限值的数据，双限值设计，如办公椅的可调度。

（2）II型设计产品尺寸：只需要一个百分位作为尺寸上限或下限值的依据，即单限值设计，如门的高度、坐面高度。

（3）III型设计产品尺寸：只需要第50百分位数作为产品尺寸设计的依据，即平均尺寸原则。

4、简述人体尺寸应用的原则？

（1）极限设计原则（最大最小原则）：主要内容包括设计的最大尺寸参考人体人体的低百分位；设计的最小尺寸参考人体的高百分位。

（2）可调原则：设计有限采用可调式结构，一般可调节范围应从第5百分位到第95百分位。（3）平均尺寸原则：设计中采用平均尺寸计算。

5、什么是产品功能尺寸？如何对产品功能尺寸进行设定？

（1）产品功能尺寸是指确保实现产品某一功能而设计时规定的产品尺寸。该尺寸通常是以设计界值确定的人体尺寸为依据，再加上为确保产品某项功能所需的修正量。

（2）设定：最小功能尺寸=人体尺寸百分位数+功能修正量

最佳功能尺寸=人体尺寸百分位数+功能修正量+心理修正量

6、试述视觉的机能与特性？

（1）视觉机能是指视觉器官对客观事物识别能力的总称，它包括：①视角和视力 ②视野和视距 ③中央视觉和周围视觉 ④双眼视觉和立体视觉 ⑤色觉和色视野 ⑥暗适应和明适应

（2）视觉特性P42：

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。

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。

③人眼对水平方向尺寸和比例的估计比垂直方向尺寸和比例估计要准确得多。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。⑤两眼的运动总是协调的，同步的。

⑥人眼对于直线轮廓比对曲线轮廓更易于接受。

⑦颜色对比与人眼辨色能力有一定关系。当人从远处辨认前方的多种不同颜色时，其易辨认的颜色顺序是红、绿、黄、白，即红色最先被看到。

7、什么是感觉？感觉的特性有哪些？

感觉：是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物个别属性的反映。感觉的特性：适宜刺激，适应，感觉阈限，相互作用，对比和余觉。

8、什么是知觉？知觉的基本特性有哪些？并举图例说明。

（1）知觉：是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物和主观状况整体的反映。（2）知觉的基本特性：整体性，选择性，理解性，恒常性，错觉。（3）书P60

9、例举错觉现象在设计中的应用？

（1）小巧轻便的产品涂着浅色，使产品显得更加轻便灵巧；（2）机器设备的基础部分则采用深色，可以使人产生稳固之感；

（3）从远处看，圆形比同等面积的三角形或者正方形要大出约1/10，交通上利用这种错觉规定圆形为表示“禁止”或“强制”的标志等。

10、人体运动系统由哪几部分组成，各部分作用是什么？（1）运动系统由三部分组成：骨、关节、肌肉。

（2）骨是运动杠杆，关节是运动枢纽，肌肉是运动的动力。

11、试述肢体的出力范围？

答：肢体的力量来自肌肉收缩，肌肉收缩时所产生的力称为肌力。肌力的大小取决于以下几个生理因素：单个肌纤维的收缩力；肌肉中肌纤维的数量与体积；肌肉收缩前的初长度；中枢神经系统的机能状态；肌肉对骨骼发生作用的机械条件。在操作活动中，肢体所能发挥的力量大小还与施力姿势、施力部位、施力方式和施力方向有密切关系。

1.在直立姿势下弯臂时，大约在70°可达到最大值，即产生相当于体重的力。

2.在直立姿势下臂伸直时，最大的拉力产生在180°位置上，而最大推力产生在0°位置上。

在坐姿下臂在不同的角度和方向上的推力上，实验表明向上用力大于向下用力，向内用力大于向外用力。

3.坐姿下肢不同位置上蹬力大小与体位和下肢离开人体中心对称向外偏转的角度大小有关，下肢向外偏转10°时蹬力最大。

12、试述静态肌肉施力的设计要点？（1）避免弯腰或其他不自然的身体姿势；

（2）避免长时间地抬手作业，抬手过高不仅引起疲劳，而且降低操作精度和影响人的技能的发挥；

（3）坐着工作比立着工作省力；

（4）双手同时操作时，手的运动方向相反或者对称运动；

（5）作业位置（座台的台面或作业的空间）高度应按工作者的眼睛和观察时所需的距离来设计；

（6）常用工具，如钳子、手柄、工具和其他零部件、材料等，都应按其使用的频率或操作频率安放在人的附近；

（7）当手不得不在较高位置作业时，应使用支撑物来托住肘关节、前臂或者手；（8）利用重力作用。当一个重物被举起时，肌肉必须举起手和臂本身的重量。

13、在人机系统中，信息显示的方式及特征？

①视觉显示：1）比较复杂、抽象的信息或含有科学技术术语的信息、文字、图表、公式等。

2）传递的信息很长或需要延迟者 3）需用方位、距离等空间状态说明的信息 4）以后有被引用的可能的信息 5）所处环境不适合听觉传递的信息 6）适合听觉传递，但听觉负荷已很重的场合 7）不需要急迫传递的信息

8）传递的信息通常需同时显示、监控

②听觉显示： 1）较短或无须延迟的消息 2）简单且要求快速传递的消息 3）适合视觉通道负荷过重的场合 4）所处环境不适合视觉传递的信息

③触觉显示： 1）视、听觉通道负荷过重的场合

2）使用视、听觉通道传递信息有困难的场合 3）简单并要求快速传递的消息

14、简述仪表的标数和指针的设计原则？仪表的标数设计原则：

①通常，最小刻度不标数，最大刻度必须标数。

②指针运动式仪表标数的数码应当垂直，表面运动的仪表数码应当按圆形排列。③若仪表表面的空间足够大，则数码应标在刻度记号外侧，以避免它被指针挡住；若表面空间有限，应将数码标在刻度内侧，以扩大刻度间距。指针处于仪表表面外侧的仪表，数码应一律标在刻度内侧。

④开窗式仪表窗口的大小至少应能显示被指示数字及上下两侧的两个数，以便观察指示运动的方向和趋势。

⑤对于表面运动的小开窗仪表，其数码应按顺时针排列。当窗口垂直时，安排在刻度的右侧；当窗口水平时，安排在刻度的下方，并且使字头向上。⑥对于圆形仪表，不论表面运动式或指针运动式，均应使数码按顺时针方向一次增大。数值有正负时，0位设在始终12时位置上，顺时针方向表示“正值”，逆时针方向表示“负值”。对于长条形仪表，应使数码按向上或向右顺序增大。⑦不做多圈使用的圆形仪表，最好在刻度全程的头和尾之间断开，其首尾的间距以相当于一个大可度艰巨为宜。

指针的设计原则：

①指针的性状应以头部尖、尾部平、中间等宽或狭长三角形为好。指针与刻度线的间隔宜取0.1~0.2cm。指针的针尖应与最小刻度线等宽，指针应尽量贴近表面，以减少认读时的视差。

②仪表指针的零位一般设在时钟的12时或9时的位置上。

15、试述荧光屏的设计原则？

1.目标（在荧光屏上显示的视觉信息载体）亮度不应超过34cd/m方。为了在屏面上突出目标，屏面的亮度不宜调节到最亮，当调节为合适的亮度时，工作效率最优。

2.目标呈现时间为0.5s大体上已可满足视觉辨别的基本要求；呈现时间在2-3s可认为是最有利的数值。周围的灯光照度对余辉的视觉效应影响很大，周围照度太高或太低都对它有不利的影响，而以周围照度为1lx时最优。

3.限制目标的运动速度，不超过80°/s，否则很难看清目标，视觉工作效率剧烈下降。

4.对屏面上不同形状目标的辨认效率不同，其一般的优劣次序为：三角形、圆形、梯形、方形、长方形、椭圆形和十字形。当干扰光点强度较大时，方形目标优于圆形目标。目标采用红色或绿色时，视觉辨别效率与白色目标相似，但红色目标容易引起视觉疲劳，故微型计算机的荧光屏上绝大多数都用绿色作为目标。采用蓝色则视觉辨认效率稍差。一般常用字符的大小（字符的直径或方形字符的对角线长）规格为0.76,1.5,3.8,4.6,5.1,7.6,10,12.2,20,25.4mm等。

5.目标的亮度必须达到亮度对比度高于能见的阈值，68cd/m方可以视做背景(屏面)亮度的最优数值。屏面亮度与环境亮度相一致时，目标察觉、识别和追踪效率都达到最优。

6.屏面的大小与视距和要显示目标的大小有关。一般视距的范围为50-70cm，此时屏面的大小以在水平和垂直方向对人眼形成不小于30°的视角为宜。

16、操纵与显示的相合性设计应遵循哪些原则？

①操纵器右移或右旋时，水平式代表的指针应右移，垂直式代表的指针应朝上移动。

②操纵器右移或顺时针转动时，显示器指针必须朝上或向右移动。③操纵器右移或顺时针转动时，表示被控量增加，显示器应显示出增加。④如果采用指针固定式显示器，则操纵器右移时，表盘应左移，而显示刻度应从左至右表示数值增加，以保证操纵器右移时读书增加的相应关系。

⑤操纵器朝上、朝前和向右移动时，显示器应显示读数增加，或者开关进入“开”的位置，反之亦然。

17、论述工作座椅设计的主要依据？

1.坐姿生理学：（从坐姿生理学角度来说，设计应保持正腰弧曲线正常）①脊柱结构（正常姿势下，脊柱的腰椎部分前凸，而至骶骨时则后凹）②腰曲弧线③腰椎后突和前突

2.坐姿物力学：（从坐姿物力学角度来说，应保证肢体免受异常力作用）①肌肉活动度②体压分布（根据体压分布不均匀原则）③股骨受力分析（考虑地面对股骨的影响）④椎间盘受力分析。

18、论述工作座椅设计要点、结构形式和主要参数？简述工作座椅设计要点：

①工作座椅的结构形式应尽可能与坐姿工作的各种操作活动要求相适应，应能使操作者在工作过程中保持身体舒适，稳定并能进行准确地控制和操作。②工作座椅的坐高和腰靠必须是可调节的。

③工作座椅可调节部分的结构构造，必须易于调节，必须保证在椅子使用过程中不会改变已调节好的位置并不得松动。

④工作座椅各零部件的外露部分不得有易伤人的尖角锐边，各部结构不得存在可能造成挤压，剪钳伤人的部位。

⑤无论操作者坐在座椅前部，中部还是往后靠，工作座椅坐面和腰靠结构均应使其感到安全，舒适。

⑥工作座椅腰靠结构应具有一定的弹性和足够的刚性。

⑦工作座椅一般不设扶手。需设扶手的座椅必须保证操作人员作业活动的安全性。

⑧工作座椅的结构材料和装饰材料应耐用，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。

结构形式：

必须具有的构件：坐面，腰靠，支架。

主要参数：座高，座宽，座深，腰靠长，腰靠宽，腰靠厚，腰靠高，腰靠圆弧半径，倾覆半径，座面倾角，腰靠倾角。

19、论述手握式工具设计原则？（1）一般原则

①必须有效地实现预定的功能

②必须与操作者身体适当比例，使操作者发挥最大效率

③必须按照作业者的力度和作业能力设计，所以要适当地考虑到性别、训练程度和身体素质上的差异。

④工作要求的作业姿势不能引起过度疲劳（2）解剖学因素 ①避免经静肌负荷 ②保持手腕处于顺直状态 ③避免掌部组织受压力 ④避免手指重复动作（3）把手设计

直径：通常着力把握30-40mm,精密抓握8-16mm 长度：一般合适度为100-125mm 形状：使用途而定弯角：最佳为10度左右

20、简述作业面高度的设计原则和坐姿形态下桌台和坐具的关系？（1）作业面高度的设计原则：

①如果作业面高度可调节，则必须将高度调节至适合操作者身体尺寸及个人喜好的位置。

②应使臀部自然下垂，处于合适的放松状态，小臂一般应接近水平状态或略下斜；任何场合都不应使小臂上举过久。

③不应使脊椎过度屈曲。

④若在同一作业面内完成不同性质的作业，则作业高度应可调节。

（2）坐姿形态下桌台和坐具的关系：

桌台的高度是否合适，取决于坐具与桌台面的高度差，即差尺和桌下的容腿空间。桌台类设计中最重要的尺寸就是差尺。差尺过大容易引起耸肩、低头和肘地域桌面等弊病；差尺过小会引起驼背和副部受压而导致肌肉紧张，容易疲劳。桌台面高度等于坐骨节点桌面的距离（及差尺）与该点到地面的距离（坐高）之和。

21、人的行为习性有哪些？什么是无障碍设计？

①人的行为习性有：抄近路、识途性、左侧通行、从众性、左转弯和聚集效应。②无障碍设计：1）无障碍设计始于1974年，是联合国组织提出的设计新主张。2）无障碍设计强度，在科学技术高度发展的现代社会，一切有关于人类衣食住行的公共空间环境以及各类建筑设施、设备的规划设计，都必须充分考虑具有不同程度生理伤残缺陷者和正常活动能力衰退者（如老年人、残疾人）的使用需求，配备能够应答、满足这些需求的服务功能与装置，营造一个充满爱与关怀、切实保障人类安全、方便、舒适的现代生活环境。

22、论述常用计算机键盘鼠标设计的时候要注意的人机因素。（自己分析p101手控操纵器的设计）

人手的结构中，与鼠标相关的部分向上包括前臂，而向下则有手腕、手掌、手指等结构。

①对于上臂来说，它的自然形态应该是使尺骨和桡骨接近平行的状态，这种状态，也就是当上臂和手掌平放桌上的时候，上臂和手掌呈接近垂直的倾斜状态，使用掌外侧触及桌面的形态。

②对于手腕来说，当人的手腕呈“仰起”状态时，则“仰起”的夹角在15度－30度之间的时候，是最舒适的状态。因而设计应注意。

③对于手掌来说，它最自然的形态就是半握拳状态。而鼠标的造型设计，实际上就是要尽量贴合这个形态。分解开来，它包括三个概念——

1、要使鼠标外壳紧密贴紧人手掌的两个主要肌群——拇指肌群和小指肌群。使它们能够贴紧而又不受压迫。受压迫会导致手掌处于疲劳状态，而贴不紧又有握不住的感觉。

2、要使鼠标外壳紧贴掌弓而又不压迫它。也就是鼠标外壳要贴紧手掌中间的那条“沟”。如果它不能贴紧，那么手心就会有“悬空”的感觉，而如果压迫了它，因为下面是手主要动脉和神经的必经之地，时间长了以后会导致手缺氧。

3、鼠标的最高点应该位于手心而不是后部的掌浅动脉弓，否则会造成手掌产生压迫感。

④对于手指来说，手指的自然形态应该是五个手指都不悬空，而且处于呈150度左右的自然伸展状态。而对于鼠标设计来说，手指部分的一个特别要求，就是当手指自然伸展时，第三指节的指肚应该正好处于鼠标按键的微动开关上，这样才能获得最佳的按键手感。

五．分析题（2)：30

六．计算题（1）：10

1、设计计算公共汽车顶棚扶手的高度，并对比“抓得住”与“不碰头”两个要求是否相容？不相容如何解决？（本题选用百分位可从下面两组数据中选择：手功能上举高百分位：P10女=1766mm，P50女=1860mm，P90女=1952mm；身高百分位：P1男=1543mm，P50男mm =1678mm，P99男=1814mm。）解：①按乘客“抓得住”的要求计算：应该取小尺寸，设由“抓得住”要求确定的横杆中心高度为G即得：

G≤P10女+XX1（女子的穿鞋修正量，设XX1=20mm）将数据带入式子得： G≤1766mm+20mm=1786mm ②按乘客“不碰头”的要求计算：应该取大尺寸，设由“不碰头”要求确定的横杆中心高度为G1即得：

G1≥R（横杆的半径，设为15mm）+XX2（男子的穿鞋修正量设为25mm）+P99男

将数据带入式子得：

G1≥15mm+25mm+1814mm=1854mm 答：由①要求横杆中心要低于1786mm由②要求它高于1854mm，所以解决问题的方案应该为：横杆可比1854mm高一点确保高个子的安全，然后在每隔半米左右挂一条坠有手环的带子，手环可比1786mm在略低一点，确保小个子可以抓得着。

2、教室里男同学平均身高=1686mm，标准差S=55.2mm ,求95%的同学都高于多少？解：题意求第五个百分位的数值，查表换系数K=1.645 Pv=X（平均值）±S*K =1686-（55.2*1.645）=1595.2mm 答：身高在1595.2mm以上的男同学占整个教室男同学总数的95%

人机工程案例分析篇7

虚拟制造技术是使用感官组织以及仿真设备或者虚幻环境的动态模型, 从而创造出人类可以感受到的真实环境或现实境域, 使人类能够凭着自己的感觉感受出计算机产生的三维仿真模型环境。那么简单点的理解, 就是“虚拟制造”是在产品的设计环节对产品制造的全过程进行实施模拟创造, 从而找出全过程中有可能出现的问题, 然后通过最优秀的设计达到产品一次性成功的概率。可以说它是现代制造技术与系统发展的新阶段, 新篇章。

1 虚拟制造在产品开发中的作用

虚拟企业的特点是企业在功能上的不完整、地域上的分散性和组织结构上的短暂性。同样, 它也可以对想象中的生产活动进行技术仿真, 它有着不消耗现实成本的优势, 所进行的过程全部属于虚拟行动, 进而对节约资源起到一定的作用。其中虚拟现实技术也就是在一项艺术产品成型之前, 首先需要在虚拟制造的环境中生成艺术产品模型, 这样可以同现实产品进行同类对比, 在产品的性能以及产品的价值进行有效的评估与预测, 从而在空间上缩小产品在制作过程中的制造周期, 达到降低产品的投资成本, 提高系统响应市场变化能力的目的。

虚拟企业也是为了快速响应现实市场的需求, 通过发达的信息传递, 将艺术产品所涉及到的一些企业形成一种不受任何制约, 任何拘束的模式, 只靠互联网网络连接、并统一指挥的合作经济体质。虚拟制造技术的应用将会对未来企业生产的开发产生深刻影响, 它的重大作用主要表现为以下几个方面:

(1) 应用的软件会对虚拟制造系统中的任务、组织、物流、信息、能量等五方面进行全方位仿真, 使其能够达到前所未有的高度集合, 为科学发展制造技术的发展提供了更加广阔的空间, 同时也推动了相关技术部门的成绩和进步。

(2) 可从心理上加深我们对生产过程和操作系统中的认知和理解, 有利于对其进行理论升华, 从而更好的指导操作生产, 即对生产过程、操作系统的整体进行优化, 推动生产力。

(3) 在现实制造与虚拟制造的相互作用和相互影响的过程当中, 可以全面有效的改进企业的组织管理质量, 而且对生产过程中正确做出确定有着不可忽视的作用。例如:可以对产品的制作计划、成品交货期、生产质量等等作出准确的预测, 以便及时发现漏洞, 进而改进现实制造过程。

(4) 虚拟制造可以加快一些企业对人才的培养质量。例如模拟汽车对驾驶司机、驾驶员的培养起到了一定作用, 虚拟制造也会产生类似的作用, 也一样可以对生产人员进行操作训练、异常情况的应急处理办法等等。

2 人机工程在虚拟制造中的应用

人机工程是在不同的学科, 不同的发展以及不同的领域当中, 又直接面向更为广泛领域的研究与应用。人机工程作为一种综合的交叉式学科, 其目的就是在不同于其他任何学科的引导下, 对工作的环境, 机械的设备进行科学有效的创新和发展, 从而达到提高工作质量和工作效率的目的。所以, 在对一些机械设备进行研究和设计的同时, 要适量的考虑人的身体机能和心理因素, 在操机械设备时候, 达到一种较为舒适的环境, 久而久之, 对工作质量和效率就会有进一步提升。

在人机工程中, 人—机系统应用的是比较广泛并尤为重要的一项, 顾名思义人—机系统就是人类和一些机器、设备、操作工具等为完成某项生产任务的组成。简单的理解就是这种系统还应包括外在的环境条件, 他们会自然而然形成一种密不可分的整体。人—机系统范围相当广阔, 有单一的, 也有比较复杂的。人—机系统中的人、机械和生产状态会根据生产环境的不同, 采取不同的人一机系统来操作各自任务。所以, 为了能充分有效的实现人和机械设备的配合作用, 使整个人—机系统运行的更加安全可靠、操作更加简单方便, 设计人—机系统时就要充分考虑人和机器的特点和功能, 使人和机器之间相互配合的更加协调, 从而达到生产和工作的最优成绩。

3 虚拟制造的应用方法

目前生产过程中企业使用的比较广泛的人机工程分析软件要属于class jack5.1, 这种软件的优势是将产品的三位模型呈现出来, 同事还可以模拟人体3D动作对产品进行操作。整个软件在运用过程当中, 采用了动画的输出形式, 对每一个动作的节点进行准确描述。虚拟制造是在计算机仿真与虚拟的现实的背景下, 对生产的产品进行创造和设计。在虚拟设计的空间里, 有效的实现了对生产产品的最优化。并预测产品的使用性能和生产成本, 从而让产品在创造的过程当中能够一次性准确的满足企业的生产需求。虚拟制造系统中最重要的一点就是人机工程软件对产品的分析作用。

虚拟制造技术涉及到仿真系统、可视系统、虚拟现实系统、系统优化等领域。然而在生产经营的过程当中还逐渐发现一些不足之处, 其中比较重要的就是缺乏从产品生产全过程的高度开展对虚拟制造的系统研究。这主要表现在一下几个方面:

(1) 虚拟制造的基础是产品、产品规划和生产系统的信息模型。尽管社会的标准化组织花费了很大时间开发产品的信息模型, 但一些开发者依然尚未采用它们;尽管工艺规划模型的研究已获得了一些科学进展和有效应用, 但是仍然没有一种可以集成于虚拟制造平台的工艺规划模型;并且动态模型的研究和开发仍然需要进一步增强。

(2) 现有可制造性评价方法主要是针对系统零件制造全过程, 因而面向产品生产过程的可制造性评价方法需要研究探索, 包括各种产品开发制造步骤的处理时间, 投资本钱的估计等等。

(3) 制造系统的布局, 产品的生产计划是一个非常复杂的任务, 它需要丰富的知识累积, 合理的生产计划, 以及规则的虚拟生产平台。

(4) 分布式环境, 比较适合一些较灵敏的制作公司合作, 信息共享, 信息安全性等方法和技术需要进一步研究开发, 同时在经营和治理的过程当中要重构方法。

4 结语

通过以上的分析不难理解, 虚拟制造技术是由许多先进科学和先进的知识累积形成的综合性系统技术, 其本质是以虚拟现实和计算机仿真能力为前提, 对制作、设计, 开发等一系列的生产过程进行统一规模, 实时并行地模拟产品的制造全过程及其对产品设计的深度影响, 提供正面的设计和管理政策是企业生产投资成本、产品生产周期和产品质量的影响信息, 以便正确处理产品质量与投资本钱、生产周期与经营风险之间的平衡, 作出正确的决策, 从而更加有效灵活的组织生产制作, 合理配置企业工厂和车间之间的有限资源。

摘要：在当前社会中, 世界各地的企业之间竞争意识在增强, 决定制造企业全球竞争能力的主要指标之一就是产品的开发时间、产品成本、产品质量以及产品应用。目前使用相对于广泛的就是“虚拟制造”技术, 而人机工程分析则是虚拟制造”技术其中的一部分。为了适应目前市场的多变性质, 减少企业成本和制作周期, “虚拟制造”技术逐渐成为最突出的一种。它能够在产品设计初期和开发的各个阶段有效的把握制造过程各个阶段的实际情况, 同事也能有效的协调设计与制造各阶段之间的关系, 以便使企业整体全局达到最优益。

关键词：人机工程,虚拟制造,工程软件

参考文献

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[2]刘宁, 付群, 曹岩.虚拟制造系统实施的相互影响[A].第三届中国CAE工程分析技术年会论文集[C].2007年

[3]李祥文, 王君秋.虚拟技术在产品设计中的应用[A].2006年全国体育仪器器材与体育系统仿真学术报告会论文集[C].2006年

[4]郭前建.人机协同机械手及其接口技术研究[D].吉林大学.2004年

[5]杨灿军, 陈鹰.基于人机一体化思想的集成制造系统研究[J].计算机集成制造系统-CIMS.2000年02期

[6]李蕊.虚拟制造技术在汽车覆盖件模具中的应用与开发[J].民营科技.2011年08期

人机工程案例分析篇8

关键词：工程机械人机工程学实验

一、工程机械定义与分类

机械工业出版社出版的《工程机械》一书对“工程机械”的定义是：工程机械是为城乡建设、铁路、公路、港口码头、农田水利、电力、冶金、矿山等各项基本建设工程施工服务的机械；凡是土方工程、石方工程、混凝土工程及各种建筑安装工程在综合机械化施工中，所必需的作业机械设备，统称为工程机械。

按主要用途分类，工程机械可以大致分为九个类别。

二、国内外研究现状及研究意义：

国际工程机械驾驶室，主流市场和制造商主要分布在欧洲、北美和亚洲三大地域。由于文化背景和的地域环境差异，不同地域的驾驶室具有独特的地域特点和鲜明的技术特征。目前欧洲顶级的工程机械驾驶室代表了当今世界最高的设计水平。其应用了世界上最先进的技术，追求舒适性和安全性，模块化和系列化设计程度高。

如果能有效改善工程机械操作者工作条件恶劣的情况，增强其工作的舒适度，减少劳动者的疲劳损伤，减少机械的人为故障，保证操作者长时间集中注意力，降低安全事故发生率，提高工作效率。国外新型工程机械不但达到了人机布置的科学性，还普遍采用全封闭式驾驶室，而且十分注意调节驾驶室内的温度、湿度和气流速度，不论在什么样的气候条件下作业，驾驶员在驾驶室内始终感到舒适。美国工程机械研究推荐的驾驶室内舒适的微气候参数为：空气相对湿度为30%～70%，驾驶室温度为18～24℃，空气流速为0.1～0.3m/s，通风量为0.37～0.57m³/min。

因此，选择该课题有以下目的和意义：

1 可以提高工程机械驾驶室人机工程学应用水平，扩展人机工程学的应用领域；

2 可以将人机工程学的实验方法引用到工程机械的驾驶室设计中，提高国内工程机械驾驶室人机设计水平；

3 可以提高工程机械的驾驶舒适度，降低操作人员的疲劳度；

4 进一步提高设计的工作效率，设计适合中国人体形的机械设备，改进常规的落后设计手段。

总之，对于国内学术而言，许多工程机械设计缺乏人机工程的相关理论，在人机工程学方面的研究也不多（有的相关研究还停留在经验人机工程学的基础上），所以在该课题上进行研究，就是只对其中一个人机项目（如操作舒适区域）进行研究就可以取得比较有意义的成果。

由于工程机械的范围很广，笔者无法对每种机械的驾驶室进行细致的实验研究。在经过大量调查分析发现，在工程机械中，挖掘机是使用范围最广并且操作具有一定代表性，所以在本文中笔者仅以挖掘机为主要研究对象进行研究。在挖掘机驾驶室中，座椅的人机工程学方面可以借鉴汽车座椅，而且国内学者也进行了一些研究，但对操作方面的人机工程学研究还比较少。挖掘机的操作主要依靠位于座椅两侧的操作杆来实现的，所以这个操作杆是人机工程学参数，直接影响操作人员的舒适度以及工作效率等。所以笔者将在本文中通过人机工程学实验对挖掘机的操作杆进行细致的人机工程学分析。利用美国BIOPACMP150生理多导仪，进行实验分析，得出结论，为以后的研究人员提供一种更有说服力的研究方法，使对工程机械驾驶室的人机工程学研究不仅仅停留在经验的基础上。

三实验概述

通过美国BIOPAC MP150生理多导仪，对被试者使用挖掘机操纵杆完成规定任务时的生理参数（主要是肌电图，前臂与手腕的弯曲等）以及被试者的主观评价，经过分析得出最符合人机工程学的挖掘机操作杆的外观。

实验测评指标及影响各指标的因子

1 舒适度

（1）握杆的直径

（2）握杆的弯曲度

（3）握杆的长度

（4）握杆的高度

（5）握杆的材质

（6）握杆的摩擦力

2 疲劳度：连续工作而致使肌体能量消耗的生理疲劳程度。

（1）握杆的摆放位置

（2）握杆的操作范围

3 工作效率

（1）完成同一任务时的工作时间

（2）单位时间能完成的工作任务

4 安全性能

完成工作过程中的误操作率

5 心理感受（主观评价）：操作过程中对被试者心理的影响。

（1）舒适程度

（2）简单程度

（3）美观程度

（4）轻巧程度

肌电图（electromyography），应用电子学仪器记录肌肉静止或收缩时的电活动，及应用电刺激检查神经、肌肉兴奋及传导功能的方法。英文简称EMG。通过此检查可以确定周围神经、神经元、神经肌肉接头及肌肉本身的功能状态。实验将采集实验过程中被试者有效的肌电图、弯曲角度并通过统计学软件进行统计分析，得出哪种操纵杆更符合人机工程学。

实验设备：

美国BIOPAC公司MP150系统

这套系统可以用普通个人电脑工作，可将生理信号存入计算机，无需连续纸记录仪，系统维护简便。可以在办公室或家中用个人电脑装入ACK软件分析实验室内MP150系统记录的生理信号。

用来放大常规的和骨骼的肌电活动。EMG100C可以用来监测单个纤维的、运动部位的和外周神经的电活动，因为它可以快速反应和定时。AcqKnowledge软件可以执行实时EMG测量。可以匹配所有的2mm电极插头，包括用于高灵敏测量带屏蔽的电极插头。

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TSD109C三轴角加速度换能器

TSD109C与HLT100C相连提供三个输出，同时测量XYZ三个轴线方向的加速度。TSD109C可以用于身体上的各个部位。TSD109C适于测量慢速动作，例如走动。TSD109C适于测量快速动作，例如打网球时摆臂。

挖掘机模拟软件一套

挖掘机模拟器一套

被试者：经调查99%以上的挖掘机驾驶员为男性，且年龄在20岁以上，所以被试者选择为8名健康男性，年龄22岁以上。

当工程机械驾驶人员在利用操纵杆完成工作的时候，其三角肌、肱二头肌、前臂屈肌群会在大脑的支配下做出动作，最容易疲劳的也正是这些肌肉，所以肌电图的采集将主要集中在这三组肌肉上。操作时手腕需要经常转动，所以将三轴角加速度换能器安装在被试者的手腕部，用以采集工作时手腕弯曲程度，从而分析其疲劳状况。肌电采集点如上图所示：

实验前期准备工作：

1 安装调试实验设备。将操作杆固定在仿真座椅两侧，模拟真实挖掘机驾驶环境，打开电脑中的模拟软件；

2 将BIOPAC MP150生理多导仪主机与放大器按照使用说明安装好，打开数据采集软件，进行调试，连接电极采集线；

3 对被试者进行简单讲解，使其了解在实验过程中，被试者应该完成的工作。但对实验要采集的数据与结果要对被试者保密，以免在实验过程中，被试者的主观意识影响实验数据的准确性；

4 根据事先选好的采集点，在被试者身上安装贴片电极，并将生理多导仪的电极线与其连接；

5 实验人员将计时秒表归零。

实验过程：

1 被试者按实验要求利用操纵杆控制模拟软件中的挖掘机，从地点A移动至地点B，并在地点B处，用挖掘机的铲斗将右侧土堆的土移动至左侧（需要重复5次操作）。同时实验人员进行计时，记录每个被试者完成同样操作所利用的时间。

2 更换形状的操作杆进行同一实验，为避免被试者由于多次反复操作，对操作的熟练程度而影响实验结果，操作杆的使用排序采用随机排列。

3 操作完成后，秒表计时完毕，实验人员进行数据记录，将设备采集出来的肌电图等进行存储。

4 让被试者填写主观评价表

5 整理实验设备