人机工程仿真系统在生产工艺中的应用

薛圣淇 | 先进制造系统 | 2015年11月4日

工业工程1班20120310100123

人机工程仿真系统在生产工艺中的应用

数字化工厂以产品全生命周期的相关数据为基础，在计算机虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、评估和优化，并进一步扩展到整个产品生命周期的新型生产组织方式。数字化工厂主要解决产品设计和产品制造之间的“鸿沟”，实现产品生命周期中的设计、制造、装配、物流等各个方面的功能，降低设计到生产制造之间的不确定性，在虚拟环境下将生产制造过程压缩和提前，并得以评估与检验，从而缩短产品设计到生产的转化的时间，并且提高产品的可靠性与成功。

但是在人工操作的部分，往往因为没有进行先期的人机仿真，在验收过程中出现问题后，可能会出现无法解决或者因为解决成本太高而选择让操作人员进行克服的情况。从而大大影响操作效率并造成部分安全隐患。

现在国际汽车主流厂商使用 DELMI 软件作为数字化工厂的构建工具。而

DELMIA 的 Ergonomics design&analysis 模块就十分专业的为我们提供了此类服务。而 Ergonomics design&analysis 模块又分为 Human Builder 模块、human measurements editor 模块、humanposture analysis 模块、human actives analysis 模块和 Human tasksimulation 模块。

Human Builder 模块：建立人体模型。可以定义人体的负重，输出人体的信息报告，为人建立新的坐标标点。在 display 中选择人体的骨

骼，皮肤或者视线等。通过 IK 设置还可以选择人体活动的关节，视线等的活动。也可以对人体的姿势进行编辑并将定义好的人体模型保存到信息库中。

human measurements editor 模块：对人体的尺寸进行编辑。这个模块主要是对人得性别，种族，各部位尺寸进行编辑。一般用的比较少。

human posture analysis 模块：对人体的姿势进行分析。可以人为的设定人体关节每个自由度的摆动范围，设定角度范围内为舒适，不舒适或者不允许。并对该范围设定警告颜色。人体一旦在该范围内运动的话，会出现报警。甚至你可以直接将舒适角度范围为允许范围，人体只能在该角度内运动。

human actives analysis 模块：为动作的分析。可以用类似 DMU的方式对人体赋予任务。对人体的姿势进行打分。分析人体的舒适度和疲劳强度。可进行人体模型的快速移动。

Human task simulation 模块：人体任务仿真。这个是人机仿真的最重要模块，也是我们耗时最多的模块。我们可以在这个模块中为人体模型建立多种任务。

汽车整车制造往往有几百个工位,各工位状况都不尽相同,要准确地进行人机仿真,提高仿真的真实度及分析的准确性,避免仿真的不必要重复,必须在仿真之前获取工位信息。工位信息储存了本工位的基本信息以及各操作步骤的详细信息,主要包括三个方面:1)岗位信息: 车间及地面信息,工作台的高度,货架、料箱的高度,安装时有无定位销、导向柱、夹具等辅助工具,哪些部件在此工位之前必须安装,哪些部件可以调整安装顺序等;2)现场作业操作信息:操作时间,操作参考位置,操作类型,如人是否能进入车内操作,单手操作还是双手操作,是否可进行盲操作等;3)零/部件及工具的信息:零/部件的重量,工具所需扭矩,套筒长度、厚度等。

在虚拟环境下对汽车生产线进行人机模拟必须参照岗位信息将在此工位之前安装好的零/部件全部放入所建立的虚拟环境当中,因为已安装好的零/部件对后续安

装操作有很大影响,违反工位安装顺序而进行的人机模拟分析是没有实际意义的,这是建立汽车生产线虚拟工位环境的最显著特点。

人机仿真的时候我们的基本思路是，首先利用 human builder 建立人体模型（注意由于 DELMIA 环境下只识别 PRODUCT 文件，所以我们将人体模型建立

在 PRODUCT 中），然后用 human measurementseditor 模块，根据我们的

实际情况编辑人体模型的各种尺寸，然后利用 human posture analysis 模块设定关节各个自由度的旋转角度，并根据我们自己的标准对关节的旋转角度进行定义，比如说超过人体舒适度后让该关节显示红色等。并可以将人体模型以标准件的方式建立人体模型库。那么我们在以后的人机仿真中就可以方便的直接插入定义好的人体模型。然后我们开始用 Human task simulation 模块为人体模型建立任务，

比如说走路，携带物体等。这个时候我们就进入到了DELMIA 的 Process product resouce(PPR)环境中。最后我们就开始了我们的评分，出报告给出人体模型各个关节的疲劳度等一系列标准的结果，这个功能我们靠 human actives analysis 模块来实现。

目前大部分汽车公司都采用CATIA、UG、Pro/E等三维软件来建立零/部件

的数学模型,不论是哪个软件建立的实体模型都是非常地精细逼真,零/部件属性众多,数据量很大,这对操作的实时性有一定的影响,因此在不影响对操作进行人机分析的情况下应尽量减化导入的模型数量以及模型的内在特性。例如对于不需要细分的

零件个体,只须保留它与其他零/部件之间的装配条件和约束条件即可,零件设计时

的点、线和面及拓扑关系等几何信息可以不加载。

人体模型是人机工程分析与评价的基础。人体模型的建立除了要定义性别和身高百分比外,还要根据工作具体要求另行设定各关节的局部坐标系,明确各关节角度的约定。对于汽车装配作业来说人体模型的视野范围应设定成双眼系统模型。

当所有资源完全配置好以后,即以上三个步骤完成后,就可以在虚拟环境中对虚拟人进行调节和控制,用以执行特定的任务,实现人机工程仿真。人机仿真软件大都提供了许多运动命令,如人手自动抓取,自动跟踪物体运动路径等。对于一个完整的作业过程的仿真,通常要在虚拟环境下预先将人体模型在工作中的各种姿势或运动

设计好,并存储在各仿真软件设有的姿态目录及运动目录中,之后通过运动过程模块编辑所有操作者的动作顺序及操作时间才能实现人体模型的运动仿真。不论对哪一款车型来说,有些零/部件的安装总是在车身的同一位置,大致需要同一姿势进行安装,如:车身线束、脚踏板和后盖锁等,因此在初次仿真后就可以将这些操作的姿势或者运动仿真过程保存并添加到共享目录中,以便后期分析相同工位操作时随时调用。人机工程仿真结束后即可以得到作业可行性分析报告。

当通过模拟仿真确定了整个操作的可行性后,就需要对该操作进行人机工程学

分析。大多人机分析软件本身都包含有多种高效的人机工程学分析工具和方法,可

以全面分析人机互动过程中的各种生物力学因素,如Delmia的人体行为分析(HAA)模块提供了脊椎骨关节处的受力分析;对提起与放下动作分析提供了

NIOSH 1981,NIOSH 1991,Snook与Ciriello1991分析工具;在对推/拉动作分析时给出了Snook与Ciri-ello1991分析工具;对搬运动作分析提供了Snook与Ciriello1991分析工具;对静态姿势采用RULA分析工具;另外还有体能消耗的计算分析。当然,还可以根据仿真过程中得到的详细人体操作姿势数据,选择其他人机工程分析工具进行更完善的分析。当上述人机仿真分析结束后,就可以判断零/部件的设计是否合格,其装配操作是否符合人机工程学,进而决定是否需要设计师对其进行重新设计。

耗费2000亿美元的F-35喷气式飞机或联合攻击战斗机是美国五角大楼有史以来最大的的采购物品。作为美国洛克西德.马丁公司的分包商，诺斯洛普格拉曼公司（NGC）的集成系统部门负责设计并制造位于座舱和机翼的尾端隔板之间的中央机身。

NGC生产人员的工作节奏必须是同步的，每天建造一个中央机身要求的精密度极高。工作站必须设计成能够保护维修人员免受如持续压力、行动迟缓或是伸展时疼痛和头部受撞击等的损伤。

NGC利用DELMIA解决方案来在工装以及制造流程完成前优化流程。据制造工程部经理Mike nort透露，一次性在数字化人机工程和制造上投资200000美元就可以使NGC在空战系统设施的花费上每年节省了一百万美元。

依据国内外的研究现状和实际情况,结合工业设计的思想,与实际应用相挂钩,对以虚拟人为中心的计算机辅助人机设计与检测技术进行了一定的研究和软件开发,

对设计师的人机设计与工程仿真分析具有一定的指导意义，完成的人机工程检测系统尚处于起步阶段,在程序的交互性方面存在一些不足。

在虚拟环境下对汽车制造过程进行人机问题评估,不仅能够发现零/部件设计上的缺陷,还能发现操作的可接受与否及其对工人的身体损伤,由于整个评估过程是在虚拟环境中,因此产品设计人员可以及时修改发现的问题,包括那些仅仅是引起操作姿势不佳的设计,克服了昂贵的实物车辆制造周期长,难以修改更新的不足,同时也有助于指导生产工艺的设计。总之在整车设计中同步进行人机仿真不仅节约整车开发周期和开发费用,而且可以保证工人的健康,提高生产效率,降低潜在的管理成本。

【1】JulianF,Matthew PR.Statisticsfordigitalhumanmo-

tionmodeling[J].ErgonomicsTechnometrics,2007,49(3):277- 301.

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报,2004,14(7):34- 37.

人体工程学设计及其应用

人体工程学设计与应用授课老师：汪海波安徽工业大学机械工程学院艺术设计 082班王宇田 089054483

第一部分：网页分析色彩分析：主要页面的背景色为白色，大体都是白色调。白色给人的心里感受有积极的也有消极的。积极方面；纯洁、干净、新鲜、未来派消极方面;医院的、冷冰冰的、无生趣的、中性的能与海军蓝、黑色或者红色等暗色调构成强烈的对比色，这种对比能产生权威感能紧紧吸引人的注意力，树立发展进步的形象页面的主体颜色为白色，根据人体工程学颜色的匹配的清晰程度很高。相对于白底黑字在视觉上还有一定保护视力的作用。此种搭配让访问者能集中注意力阅读观看主体文字。

板式分析：淘宝网是著名的大型交易网站，信息量大，内容比较繁多。制作者将每个版块都进行分类，可以在类型中寻找需要的相关信息，运用不同颜色的字体来区分各个种类，运用方块来区别类型。

二级菜单分栏较首页更简洁，基本风格相同，图片穿插文字编排合理，色彩轮廓明显。考虑到网站除自身的宣传外还有买卖交易的的基本服务，整体分为四大块，各个内容之间条理清晰，虽然信息量很大，但是可读性依然很高。

从整体形势上看，比较活泼，更具内容的变化性、实用性更强一些。商业网站伴随商业的利益，因此会有一些广告窗口的出现或者浮于表面，让人觉得有点乱。网站最下面有合作的网站链接还有附加的一些网站字体分析：主要字体为标准的宋体，高度为4mm,高宽比是1:1，字体成正方形。字的笔画与字高的比例是1:10符合人体工程学字符大小形状和设计规划。

其他辅助字体为西黑体，高度为4mm,高宽比是1:1，字体成正方形。字的笔画与字高的比例是1:10符合人体工程学字符大小形状和设计规划。配上暗色调的底色和醒目的字符颜色。能引起访问者的注意，方便访问者的浏览。活动窗口的艺术个性字，增加了该窗口的注意力，同事也协调了网页的气息。

人机工程学在设计里的应用

人机工程学在设计里的应用班级：工业设计姓名：陈晓清学号：090602015 、椅子我们根据古籍资料开发了多款第一把交椅”，选用优质的鸡翅木做原料，充分体现了其木质肌理细密，紫褐色深浅相间成文，予人以羽毛璀璨闪耀之感的特点。还原了这款历史上最有名的椅子！这种椅子的特点是木头的双脚交叉，张开以后才能平稳，所以又称“交床”。大约在唐以后，人们才把带后背与扶手的坐具称为椅子。在宋元时已出现了带靠背的交椅，分为直背与圈背两大类。明代的交椅就是圈背交椅的延续与发展，而前者直后背交椅，《三才图会》名之曰“折叠椅”。明代交椅以造型优美流畅而著称，它的椅圈曲线弧度柔和自如，制作工艺考究，通常由三至五节榫接而成，后背椅板上方施以浮雕开光，座面多以麻索或皮革所制，前足底部安置脚踏板，装饰实用两相宜。扶手、靠背、腿足间，一般都配制雕刻牙子，另在交接之处也多用铜装饰件包裹镶嵌，不仅起到坚固作用，更具有点缀美化功能。交椅可折叠，搬运方便。在交椅进入厅堂时，它的交叉折叠的椅足已失去了原来野外使用的功能，于是有人将它改成常规椅子的四条直足，这便成了“圈椅”。现传世的明式交椅，以黄花梨最珍稀，而杂木交椅的存世量不少二、自行车 1886年，英国的约翰.k.斯塔利，是一位机械工程师，从机械学，运动学的角度设计出了新的自行车样式，为自行车装上了前叉和车闸，前后轮的大小相同，以保持平衡，并用钢管制成了菱形车架，还首次使用了橡胶的车轮。斯塔利不仅改进了自行车的结构，还改制了许多生产自行车部件用的机床，为自行车的大量生产利推广应用开辟了宽阔的前景，因此他被后人称为“自行车之父”。斯塔利所设计的自行车车型与今天自行车的样 1888年，爱尔兰的兽医邓洛普，从医治牛胃气膨胀中得到启示，他把家中花园里用来浇水的橡胶管粘成圆形，打足了气，装在自行车轮子上，前往参加骑自行车比赛，居然名列前茅，引起了人们极大的兴趣。充气轮胎是自行车发展史上一个划时代的创举，它增加了自行车的弹性，不会因

人机工程学的应用

机械设计中的人机工

程学 1 引言机械设计是一项极其复杂的工程,在设计过程中不仅需要设计人员考虑机械的材料、力学、温度、工作环境、工作强度和频率等因素外[ 1 ] ,还要求充分考虑人- 机- 环境之间的关系,也就是我们常说的人机工程学。机械简单地说仅是为减轻人的劳动强度而设计的一种机械装置,无论其自动化、智能化程度发展到什

么程度,它始终是一种为人类服务的工具。通过人- 机器和人- 组织和组织- 技术的接口技术,以技术为中心的设计系统逐渐转变为以人为中心的、人和计算机集成的系统。人在现代设计系统中的作用越来越重要。现代化生产要求工作人员在适应生理、心理的环境下工作,才能发挥最大的效能和减少差错,为了使工作人员减少差错,需要根据人的生理、心理特点设计机械,这就是人机工程。在实现现代机械设计的技术和社会目标的过程中,人机工程学发挥着重要的作用,并参与塑造未来设计模式。 2 人机工程学的应用技术人机工程学是一门新兴的边缘学科。它是运用人体测量学、生理学、心理学和生物力学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、心理以及力学等问题研究的学科[ 2 ]。它和我们的生活密

切相关,因为在任何设计和制造过程中,都必须把“人”的因素作为一个重要条件来考虑,才能体现和贯彻人性化设计理念。通过人机工程学的研究与应用[ 3 ] ,可为机械设计中考虑“人”的因素提供人体尺寸参数;为机械设计中考虑“物”的功能合理性提供科学依据;为机械设计中考虑“环境”因素提供设计准则;为进行人- 机-环境系统设计提供理论依据。 2.1 人机工程学发展过程人机工程学发展大致经历以下阶段:第1阶段,机器发展初期,机器设计只考虑物理原理,而忽视操作者的因素,造成许多差错和事故,因此,对机器改进和重新设计成为工程技术专家、生理学家和心理学者共同研究的课题。其特点是选择人和训练人,使它适应于机器。第2阶段,随着工业技术不断发展的需要,机器发展的品种越来越多,加工要求愈来愈高也越复杂,机械系

人机工程学应用

人机工程学在运输包装中的应用摘要：介绍了运输包装和人机工程等基本概念，分析了运输包装和人机工程之间的关系，并且列举了一些人机工程在运输包装中的应用例子。关键词：运输包装；人机工程；运输效率。 1、运输包装和人机工程的基本概念 1.1包装和运输包装根据我国国家标准（GB/ T4122. 1-1996），包装的定义为：为在流通过程中保护产品、方便储运、促进销售，按一定技术方法而采用的容器、材料及辅助物等的总体名称。也指为了达到上述目的而采用容器、材料和辅助物的过程中施加一定技术方法的操作活动。包装的基本功能主要有：保护产品、方便储运、促进销售。运输包装（ Transport package ），我国国家标准（GB/ T4122. 1-1996）将其定义为“以满足运输储存要求为目的的包装。它具有保障产品的安全、方便储运装卸、加速交接、点验等作用。但运输包装最主要的作用是保护产品和方便储运。运输包装需要实现保护产品这一功能，必须确保在产品装卸和储存时避免产品破坏；如何在装卸和储存中避免产品破坏，除了在保证包装具有足够的缓冲能力外，也需要考虑用人机工程原理来降低产品跌落的概率。 1.2 人机工程学首先，人机工程是通过改进设备、改善劳动环境，提高劳动者的基本技能，达到提高劳动效率，保护劳动者安全健康的目的。它应用人类学、生物学、心理学和工程技术的成就，研究劳动者和劳动之间怎样才能最适应，才能使劳动者消除劳动时的紧张状态，降低机器强度，安全、均衡而高效地进行劳动。在我国《辞海》（1989 年版）中，人机工程学定义为“一门新兴的综合性学科。以人体测量学、生理学、心理学和生物力学等作为研究手段和方法，综合地进行人体结构、功能、心理以及力学等问题研究的学科。用以设计使操作者能发挥最大效能的机械、仪器和控制装置，并研究控制台上各个仪表的最适位置。” 简言之，人机工程学是从人的生理和心理出发，研究人-机-环境相互关系和相互作用的规律，以优化人-机-环境系统的新兴边缘学科。 2、运输包装常出现的一些不符合人机工程原理的问题运输包装中，除了大型机器设备因体积庞大，重量重而采用机械装卸外(机械装卸一般很少跌

人机工程学应用(ergonomics)

人机工程学应用( ergonomics ) The application of ergonomics in transport packaging Abstract: this paper introduces the basic concept of transport packaging and man-machine engineering, analyses the transport packaging and man-machine engineering, the relationship between the and lists some man-machine engineering application examples in transport packaging. Key words: transport packaging; Man-machine engineering; Transport efficiency. 1.Basic concepts of transport packaging and ergonomics Packing and shipping packing According to the national standard (GB/T4122. 1-1996), the packaging is defined as: for protection products, convenient storage and transportation in the process of circulation, promote sales, according to certain technical methods and use of containers, the overall name of material and auxiliary material, etc. Also refers to the operation of a certain technical method in the process of the use of containers, materials and auxiliaries for the purposes of the above purposes. The basic functions of packaging include: protection of products, convenient storage and transportation, and promotion of sales. Transport packing (Transport package), China's national standard (GB/T4122. 1-1996) defines it as "to satisfy the transportation storage requirements for the purpose of packaging. It is easy to guarantee the safety of the products, storage and transportation loading and unloading, and accelerate the transfer, check, etc. But the most main function of the Transport packaging is to protect

人体工程学在生活中的应用

人体工程学论文人体工程学在生活中的应用学院：艺术设计学院班级：环艺121 学号：4106 姓名：张,, 摘要：随着科技发展，社会开始向“以人为本”发展。如今，我们的生活与人体工程学的联系也越来越紧密。人们日常生活中的衣、食、住、行，无处不在体现着人体工程学在应用中给我们带来的便利与舒适。而作为一名环境艺术设计专业的学生，在日常的课程学习中，已经深深体会出自身专业的特点—“以人为本”的设计理念。并且在我们的设计中，也必须依据、满足人体工程学的要求。所以说人体工程学对于环境艺术设计而言，是一门极其重要的课程。我们必须对人体工程学有一些初步的认识之后才能做出更加符合人体的设计。关键词：人体工程学以人为本重要作用正文：人体工程学，诞生于第二次世界大战之后，起源于欧美，原先是在工业社会中，开始大量生产和使用机械的情况下，探求人与机械之间的协调关系而产生的学科，作为独立科学有40年左右的历史。最开始，在第二次世界大战期间，设计者们为了能让人在坦克、飞机等器械的驾驶舱内更加有效地操作和战斗，开始使用了人体工程学的原理。二战结束之后，这项原理开始被更多地运用到了生活中，来使得人们的衣食住行更加地方便，舒适。现在，人体工程学也不光是要符合物理上的规则，同时也要满足一定的心理上的规则，这样也就涉及到了人的心理学。随着科技发展，社会开始向“以人为本”发展。所以说，人体工程学并不是一门简单普通的理论科学，更是一项与生活紧密联系的科学体系。人们日常生活中的衣、食、住、行，无处不在体现着人体工程学在应用中给我们带来的便利与舒适。小到桌椅，大到空间环境，人体工程学无一不联系着我们的生活。桌椅的高度，公交车的扶手设计，空间环境中的视觉效果……都被人体工程学包含其中。而从中我们可以发现，人体工程学对于人的影响是两个方面进行的：一个是物理方面，一个是心理方面。物理方面，就是影响以人体构造、人体尺度以及人体的动作域等有关数据为基本确定的人体活动时的舒适度；而心理方面，则是通过视觉，嗅觉等人的感官以及人的其所涉及的主观意识对人的心理活动作出影响。

人体工程学在生活中的应用

人体工程学在生活中的应用 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

人机工程学的起源、应用和发展前景

我们看到有越来越多的厂商将“以人为本”、“人体工学的设计”作为产品的特点来进行广告宣传，特别是计算机和家具等与人体直接接触的产品更为突出。实际上，让机器及工作和生活环境的设计适合人的生理心理特点，使得人能够在舒适和便捷的条件下工作和生活，人机工程学就是为了解决这样的问题而产生的一门工程化的科学。这里向大家介绍人机工程学的起源、应用和发展前景。 1．电话机的设计是人机工程学的发端提起人机工程学首先要介绍一个人物--------- 亨利德雷夫斯(Henry Dreyfess , 1903-1972 )，他是人机工程学的奠基者和创始人。德雷夫斯起初是做舞台设计工作的，1929 年他建立了自己的工业设计事务所。他1930 年开始与贝尔公司合作，德雷夫斯坚持设计工业产品应该考虑的是高度舒适的功能性，提出了“从内到外( from the inside out )”的设计原则，贝尔公司开始认为这种方式会使电话看来过于机械化，但经过他的反复论证，公司同意按照他的方式设计电话机。这以后德雷夫斯的一生都与贝尔电话公司有结缘，他是影响现代电话形式的最重要设计师。大家知道自从贝尔先生发明电话机以来的相当长时间，贝尔公司是美国具有垄断地位的最大的电话公司和电话生产厂家，基本不受竞争的威胁。因而，德雷夫斯可以比较少的考虑外型设计在市场上的竞争效果，而更多地集中在电话机的完美功能性设计方面。贝尔公司1927 年首次引进横放电话筒，改变了以往纵放电话筒的设计，1937 年德雷夫斯提出了从功能出发，听筒与话筒合一的设计。德雷夫斯设计的300 型电话机，今天看起来虽然老式，但这一设计首次把过去分为两部分、体积很大的电话机缩小为一个整体。由于这个设计的成功，使贝尔公司与德雷夫斯签订了长期的设计咨询合约。五十年代初期，制作电话机的材料由金属转为塑料，从而基本确定了现代电话机的造型基础。到五十年代末，德雷夫斯已经设计出一百多种电话机。德雷夫斯的电话机因此进入了美国和世界的千家万户，成为现代家庭的基本设施。德雷夫斯的人机工程学的其它研究成果是在1955年以来他为约翰迪尔公司开发的一系列农用机械中，这些设计围绕建立舒适的、以人机学计算为基础的驾驶工作条件这一中心，特点是外型简练，其中与人相关的部件设计合乎人体舒适的基本要求，这是工业设计的一个非常重要的进步与发展。德雷夫斯的设计信念是设计必须符合人体的基本要求，他认为适应于人的机器才是最有效率的机器。他经过多年研究，总结出有关人体的数据以及人体的比例及功能，1955 年出版了专著《为人的设计》，该书收集了大量的人体工程学资料，1961 年他又出版了著作《人体度量》( the Measure of Man )，从而为工业设计领域奠定了人机工程学这门学科，德雷夫斯成为最早把人机工程学系统运用在设计过程中的一个设计家。 2．人机工程学的研究方向人机工程学现在已发展为一门多学科交叉的工业设计学科，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。人机工程学从不同的学科、不同的领域发源，又面向更广泛领域的研究和应用，是因为人机环境问题是人类生产和生活中普遍性的问题。其发源学科和地域的不同，也引起了学科名称长期的多样并存，在英语中，主要有Ergonomics （欧洲的提法）、Human Engineering （美国的提法）等，在汉语中，则还有“人类工效学”、“人类工程学”和“人体工学”等表述。我国一般把“人类工效学”作为这个学科的标准名称，而“人机工程学”的叫法更为普遍。总之，人类和工效的研究和人机关系是这个学科的核心内容。人机工程学的各个分支学科的研究，在第二次世界大战期间获得了突破性的进展，因为战争中复杂武器的发展，使得人机协调问题的突然激化。例如空战和歼击机

人机工程学在汽车设计中的应用

人机工程学在汽车设计中的应用【文章摘要】随着人们生活水平的不断提高，生活节奏的不断加快，我们不得不承认汽车正在悄然改变着我们的生活方式。私人汽车在我们的日常生活中已经变得非常普遍，汽车也与我们的日常生活变得越来越密切。但是，随着一起起交通事故的发生，致使我们不得不关注这种既给我们的生活带来便利，同时又给我们的生命带来危险的交通工具——汽车。本文着重从人体测量与数据应用)坐姿生物力学)作业空间的布置)视觉机能)视觉信息显示)操纵装置)人与声环境)人与光环境)用户)汽车色彩以及汽车安全性等方面来着手分析人机工程学在汽车设计中的应用。 With the continuous improvement of living standards, accelerating the pace of life, we have to admit that cars are quietly changing our way of life. Private cars in our daily life has become very common, cars and our daily lives become more and more closer. However, as with the occurrence of traffic accidents, leading to concerns that we have not only brought convenience to our life, and gave our lives at risk of transport - cars. This article focuses on measurement and data applications from the human body biomechanical sitting position ,visual layout of the operating room visual information

人机工程学在工程机械设计中的应用

人机工程学在工程机械设计中的应用人机工程学是一门研究人、机和环境的新兴学科，它与人体科学、劳动科学和工程技术等科学相互交叉。人机工程学充分运用人的行动方式、活动能力等特征，科学合理地设计机器、工具、任务和系统等，它能促进生产率的提高，提高舒适性。随着近年来经济社会的快速发展和科学技术的不断进步，人机工程学也得到迅速发展，并广泛应用于工程机械领域中。本文主要论述了人机工程学的运用，人机工程在机械设计中的运用，人体机能对机械设计的作用以及环境对机械设计的影响。随着社会不断发展进步，人机工程学已作为新兴的学科被广泛用于工程机械设计中。在环境-操作者-工程机械的整个系统中,操作者可以说是研究的核心对象。伴随工程机械的种类不断增多,工程机械的用途也渐渐扩大,作业的效率也不断得到提高,因为施工现场和工作场地都很复杂,现场施工难度也越来越高，使得机械操作工作变得更加复杂。所以，有必要改善机械操纵者的劳动条件,构建安全舒适的工作环境，进而使人机工程学在机械设计领域的作用更加突出。人机工程学的运用人体工程学从人的心理特点与生理特点角度出发，探索研究人、机和环境三者之间的关系和互相作用规律，它运用人体力学、测量学、劳动生理学等学科的研究方式，分析研究人体基本结构特点及机能特征，给出人体各个身体部分重量、尺寸、比重以及各部分在运动时的相互作用关系，提供各部分活动范围、出力范围、动作速度及重心变化等机能特征的参数，分析人听觉、视觉和触觉等感官特性，研

究人在进行不同活动时的不同能量消耗、生理变化及疲劳机理;探讨影响人心理的各种因素。人机工程在机械设计领域的应用机械设计工程很复杂，设计人员在设计时不但要考虑力学知识、机械材料、周围温度等，还要参照人一机一环境的关系，所以，人机工程学对机械工程来说非常重要。设计的机械产品会根据设计空间的不同，从不同的角度考虑颜色、亮度，因为对作业效率的要求不同，就促使同一机械产品在不同的工作环境中有不同的作用效果。要充分考虑人、机、环境三者的关系，注重工作效率、作业人员特征及周围环境。 2.1.设计的操纵性。人通过操纵把信息传递给机器，操作机构要根据人输出信息的部位不同，制定不同的操作需要。设计中要充分考虑机器运作方向、安全和阻力等因素。操纵机构要和控制对象保持同步，才能使人的操作流程更加准确，才能更简化培训过程，进而不断提高速度与精度，减少事故的发生。因为操纵方向的改变直接影响机械的操纵性能，操纵器形状和尺寸要与安装位置相匹配，考虑人机工程角度，机械设备与人的生理特征相适应，器件的操作方向需要和机器运行方向相一致，所有操作标识醒目简单，符合自然操纵的各项要求。 2.2.操作的舒适度。人机工程学重视以人为本，注意人机有效结合原则，它充分考虑人和机器两方面的因素，改变了以往只顾及机械性能的陈旧思想，力争把技术效果融进机械设计。人体动作具有协调对称的特点，操作动作应尽可能简单、协调。机械操作设计与设备的人机界面有效结合到一起，共同控制装置是否方便管理，人机信息的

人机工程学的应用与发展

构的磨损程度与减小结构尺寸是一对矛盾，笔者在设计具有斜滑槽、联结销组合的内抽芯脱模机构的吸尘器外壳注塑模时，以减小驱动力和结构尺寸为主要因素，构造一个按权求和的新函数Ｔ：（１３）其中，λ为加权因子，取λ＞１。对Ｔ求最小值即可求得合适的斜槽角度：（１４）由本节前叙的分析可得，内抽芯模具中斜滑槽传动结构斜槽角度的可选择范围在１０°￣２７°之间，加权因子λ的数值区域为５．１３～１．５８。考虑到内抽芯脱模的运动距离较小，模具内部受设置尺寸的限制，以及摩擦力的综合影响，故取λ＝２．３３，代入式（１４），求得斜槽角度α≈２０°。这样，机构的驱动距离Ｌ与运动距离Ｈ的比值不大于３（驱动距离Ｌ为运动距离Ｈ的２．７５倍）；驱动力比值Ｑ／Ｗ在０．８左右（驱动力为传动阻力的７８％），摩擦力比值亦比较适中，从而兼顾到机构省力的要求。本例的传动阻力数值不是太大，驱动力比值取较高也是适宜的，实际应用后取得了较好的效果。４结论通过文中的分析和实例可以看出，一方面，从既能减小驱动力，又能减轻机构的磨损程度的角度出发，应选用较小的斜槽角度；但从另一方面考虑，为缩短驱动距离，减小结构的尺寸，斜槽角度则应选择较大值。在设计中，应根据具体的设计结构的特点来处理这对矛盾。一般来说，由于与驱动力比和距离比相比，斜槽角度变化引起摩擦力比的变化较小，故着重考虑斜槽角度对驱动力比和距离比的影响，在距离比能满足要求的前提下，应尽可能减小斜槽角度，这对减小驱动力和摩擦力都是有利的。笔者从实践和理论分析中感到：当机构的受力（传动阻力Ｗ）较小、机构的尺寸受到限制时，应选用该角度范围（１０°￣２７°）内的较大值；而当机构的受力（传动阻力Ｗ）较大，且机构的尺寸允许较大时，则选用该角度范围内的较小值。参考文献１陈海燕．活动斜楔斜滑块联合侧抽芯机构设计．模具工业，２００５，（７）：４１￣４２．２张今渡，刘有毅，谈理．注射模内抽芯机构的研制．机械设计与制造，２００６（１０．）１５７￣１５８．３王鹏驹．塑料模具技术手册［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００４，２￣１１．４李鸿，杨丽红，周博．工程力学理论与仿真［Ｍ］．北京：国防工业出版社，２００５，５９￣６２．＊来稿日期：２００６－０６－１２人机工程学的应用与发展王秀玲（河北科技大学机械电子工程学院，石家庄０５００５４）Ｈｕｍａｎｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＇ｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＷＡＮＸｉｕ－ｌｉｎｇ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃ＆ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５００５４，Ｃｈｉｎａ） ####################################################$ %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%& %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%& %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%& 【摘要】随着现代化工业的发展，人机工程学的应用越来越广泛，它的应用主要体现在改善设备、改善工作条件、设计防护设施和调节人机之间的匹配关系等几方面。现代人机工程学研究的方向是把人－机－环境系统作为一个统一的整体来研究，以创造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。关键词：人机工程学；应用；人－机－环境系统协调【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ａｌｏｎｇｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｍｏｄｅｒｎ，ｈｕｍａｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＇ｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｇｅｔｏｖｅｒａｂｒｏａｄ，ｍｏｓｔｌｙｉｎｃａｍａｔｅｄｏｎａｍｅｎｄｐｒｅｐａｒｅｓ，ｒｅｆｏｒｍｗｏｒｋｅｎｖｉｒｍｅｎｔ，ｄｅｓｉｇｎｓａｆｅｇｕａｒｄａｎｄａｄｊｕｓｔｔｈｅｍａｔｃｈｉｎｇｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｈｕｍａｎａｎｄｍａｃｈｉｎｅ．ＴｈｅｗａｙｏｆｍｏｒｄｅｎＨｕｍａｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｉｓｌｏｏｋｉｎｇｈｕｍａｎ－ｍａｃｈｉｎｅ－ｅｎｖｉｒｍｅｎｔａｓｏｎｅｗｈｏｌｅ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｃｒｅａｔｅｄｔｈｅｍａｃｈｉｎｅａｎｄｗｏｒｋｅｎｖｉｒｍｅｎｔｂｅｆｉｔｔｉｎｇｆｏｒｈｕｍａｎ＇ｓｏｐｅｒａｔｅ．Ｔｈｅｒｅｂｙｗｅｃａｎｏｂｔａｉｎｅｄｔｈｅｂｅｓｔｃｏｍｐｏｓｉｔｉｖｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｓｙｓｔｅｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＨｕｍａｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ；Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｏｆｈｕｍａｎ－ｍａｃｈｉｎｅ－ｅｎｖｉｒｍｅｎｔ＇ｓｓｙｓｔｅｍ中图分类号：ＴＢ１８文献标识码：Ａ随着现代化工业的发展和新技术的应用，人的工作性质发生着相应的变化。随之，原来不被人重视的、与人机工程有关的伤（病）越来越明显地显现出来。例如，当前在世界药业生产系 ’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’ 文章编号：１００１－３９９７（２００７）０１－０１５１－０２综述 ((() ((((((() ((() ((((((() 第１期２００７年１月－１５１－ＭａｃｈｉｎｅｒｙＤｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ机械设计与制造

人机工程学应用(ergonomics)

人机工程学应用（ergonomics） The application of ergonomics in transport packaging Abstract: this paper introduces the basic concept of transport packaging and man-machine engineering, analyses the transport packaging and man-machine engineering, the relationship between the and lists some man-machine engineering application examples in transport packaging. Key words: transport packaging; Man-machine engineering; Transport efficiency. 1. Basic concepts of transport packaging and ergonomics Packing and shipping packing According to the national standard (GB/T4122. 1-1996), the packaging is defined as: for protection products, convenient storage and transportation in the process of circulation, promote sales, according to certain technical methods and use of containers, the overall name of material and auxiliary material, etc. Also refers to the operation of a certain technical method in the process of the use of containers, materials and auxiliaries for the purposes of the above purposes. The basic functions of packaging include: protection of products, convenient storage and transportation, and promotion of sales. Transport packing (Transport package), China's national standard (GB/T4122. 1-1996) defines it as "to satisfy the transportation storage requirements for the purpose of

人机工程学在生活中的应用

人机工程学在生活中的应用大学生活环境中的人机学问题比比皆是:床柜转椅、寝室水房、电脑手机、超市网吧、实习工厂、银行邮局、实验市、图书馆、运动场….. 总之日常生活中的人机学问题无处不在。 1、把我国火车硬卧车厢的三层铺改为两层铺，或者把所有硬座都改为卧铺，安全、舒适方面就可大为改善，岂不简单?但是现在并没有这么做，因为还有其他种种条件的约束。 2、城市里有的家庭买了大沙发，豪华气派，可是坐不多久腰部就难受酸疼了，不得不在腰后面垫上一个“腰靠”。为什么? 大沙发座面进深大，无论怎么后靠，腰椎后面总是空着，使脊柱腰椎段向后的弯曲度加大，形成了不正常的腰椎形态，不符合坐姿解剖学要求。这就是产品设计中的解剖学问题。 4、一些“上档次”的宾馆里，单人床常配有两个同样的枕头。本意是让习惯低枕头的人用一个枕头，习惯高枕头的人两个枕头叠起来用。但这真是一个愚不可及的“高招”、“损招”!一般人们对枕头高度要求的差别，哪有一倍之多呢?其结果是：用一个枕头绝大多数人嫌低，而两个摞起来绝大多数人又嫌高，很少有人能获得“正常待遇”。其实只要采用一个稍许高一点的“主枕头”、再配一个较薄的“附枕头”，岂不就能满足多数人的需要了吗?并不难解决。问题出在哪里?缺乏“产品应与生理条件相适应”的考究。 6、车厢外表面为墨绿色的旧式旅客列车，其硬座车厢窗户的高度，正与坐着乘客的胸、肩、头部齐平。打开窗户，行驶中每小时风速达六、七十或七、八十千米，即使最闷热的夏季，迎风被吹的乘客也经不住多久，而背风一侧乘客却依然热不可挡. 其实改进一点也不难，把窗户提升到比站立者身高略高一点即可，而且这样做也并不增加生产成本。现在的新式客车已经这么改了，即使多个窗户同时打开，风也不会直吹乘客，却能在车厢上部形成新鲜空气的“顺流”，效果甚佳。 7、公共卫生间里水箱拉绳边上贴着醒目的提示“便后冲水”，但是不冲水的现象司空见惯。公众素质有待提高固然是一方面，但另一方面，水箱拉绳把手不干净是人人皆知、也人人腻味的，可见拉绳水箱本身就存在宜人性的问题，应该从设计角度来寻求解决办法。现在大城市的公厕里脚踏钮(或脚踏杆)冲水正在推广，效果显然可见。 8、“节约用电人走关灯”的条子随处可见，人走楼空后楼道里的照明灯还是彻夜长明。这种大家都熟悉的现象，也需要从设计的角度来寻找原因和改进措施。开关都安置在楼道照明灯的就近位置，关了灯，楼道一抹黑，怎么下楼、拐弯、出门呢? 现在声光控延时开关价格已相当便宜，用声光控延时开关，人来灯亮，人走灯灭，可解决问题。另外，也可以从合理安排开关位置方面寻找解决办法。 9、双肩背书包和单肩背书包从人机学看，双肩背书包在使用解剖学和心理学方面优势明显。背双肩背书包，脊柱两侧受力均衡，能保持正直形态(图l-2a)；而单肩斜挎或手提书包，脊柱都因单侧受力而形成侧向弯曲(图1.2b、c)，使椎间盘受压均匀分

人体工程学的应用

内容摘要：人体工程学的含义和发展人体工程学（humanengineering），也称人类工程学、人间工学或工效学（ergonomics）。工效学ergonomis原出希腊文“ergo”，即“工作、劳动”和“nomos”即“规律、效果”，也即探讨人们劳动、工作效果、效能的规律性。人体工程学的含义和发展人体工程学（humanengineering），也称人类工程学、人间工学或工效学（ergonomics）。工效学ergonomis原出希腊文“ergo”，即“工作、劳动”和“nomos”即“规律、效果”，也即探讨人们劳动、工作效果、效能的规律性。及至当今，社会发展向后工业社会、信息社会过渡，重视“以人为本”，为人服务，人体工程学强调从人自身出发，在以人为主体的前提下研究人们衣、食、住、行以及一切生活、生产活动中综合分析的新思路。日本千叶大学小原教授认为：人体工程学是探知人体的工作能力及其极限，从而使人们所从事的工作趋向适应人体解剖学、生理学、心理学的各种特征。其实人—物—环境是密切地联系在一起的一个系统，今后“可望运用人体工程学主动地、高效率地支配生活环境”。人体工程学联系到室内设计，其含义为：以人为主体，运用人体计测、生理、心理计测等手段和方法，研究人体结构功能、心理、力学等方面与室内环境之间的合理协调关系，以适合人的身心活动要求，取得最佳的使用效能，其目标应是安全、健康、高效能和舒适。人体工程学与有关学科以及人体工程学中人、室内环境和设施的相互关系。人体工程学的基础数据和计测手段一、人体基础数据人体基础数据主要有下列三个方面，即有关人体构造、人体尺度以及人体的动作域等的有关数据。 1、人体构造与人体工程学关系最紧密的是运动系统中的骨骼、关节和肌肉，这三部分在神经系统支配下，使人体各部分完成一系列的运动。骨骼由颅骨、躯干骨、四肢骨三部分组成，脊柱可完成多种运动，是人体的支柱，关节起骨间连接且能活动的作用，肌肉中的骨骼肌受神经系统指挥收缩或舒张，使人体各部分协调动作。 2、人体尺度人体尺度是人体工程学研究的最基本的数据之一。 3、人体动作域人们在室内各种工作和生活活动范围的大小，即动作域，它是确定室内空间尺度的重要依据因素之一。以各种计测方法测定的人体动作域，也是人体工程学研究的基础数据。如果说人体尺度是静态的、相对固定的数据，人体动作域的尺度则为动态的，其动态尺度与活动情景状态有关。室内设计时人体尺度具体数据尺寸的选用，应考虑在不同空间与围护的状态下，人们动作和活动的安全，以及对大多数人的适宜尺寸，并强调其中以安全为前提。例如：对门洞高度、楼梯通行净高、栏杆扶手高度等，应取男性人体高度的上限，并适当加以人体动态时的余量进行设计；对踏步高度、上搁板或挂构高度等，应按女性人体的平均高度进行设计。二、人体生理计测根据人体在进行各种活动时，有关生理状态变化的情况，通过计测手段，予以客观的、科学的测定，以分析人在活动时的能量和负荷大小。

人机工程学及其应用

人机工程学及其应用一、人机工程学的定义人机工程学是从人的生理和心理出发，研究人－机－环境相互关系和相互作用的规律，以优化人－机－环境系统的新兴学科。人机工程学研究在设计人机系统时如何考虑人的特性和能力，以及人受机器、作业和环境条件的限制。人机工程学还研究人的训练，人机系统设计和开发，以及同人机系统有关的生物学或医学问题。二、人机工程学的应用领域人机工程的应用领域是十分广泛的，几乎涉及人类工作和生活的各个方面。下面列出几大类主要应用方向：（1）人体工作行为解剖学和人体测量；工作事故，健康与安全包括人体测量和工作空间设计；姿势和生物力学负荷研究；与工作有关的骨骼、肌肉管理问题；健康人机工程；安全文化与安全管理；安全文化评价与改进；（2）认知工效学和复杂任务；环境人机工程认知技能和决策研究；环境状况和因素分析；工作环境人机工程；（3）计算机人机工程；显示与控制布局设计；人机界面设计与评价软件人机工程；计算机产品和外设的设计与布局；办公环境人机工程研究；人机界面形式；（4）专家论证：多工作环境；人的可靠性专家论证调查研究；法律人机工程；伤害原因；人的失误和可靠性研究；诉讼支持；（5）工业设计应用医疗设备；坐的设计与舒适性研究；家具分类与选择；工作负荷分析；（6）管理与人机工程人力资源管理；工作程序；人机规则和实践；手工操作负荷；（7）办公室人机工程与设计；医学人机工程办公室和办公设备设计；心理生理学；行为标准；三维人体模型；

（8）系统分析；产品设计与顾客；军队系统；组织心理学；产品可靠性与安全性；服装人机工程；三维人体模型；军队人机工程；自动语音识别；（9）人机工程战略；社会技术系统；暴力评估与动机；（10）可用性评估与测试；可用性审核；可用性评估；可用性培训；试验与验证；仿真与试验；仿真研究；仿真与原型；三、人机工程学的设计原理人机工程设计基本原则主要是： (1) 以人为中心；(2) 合理的人、机功能分配；(3) 防错容错设计；(4) 评价，再设计。设计时把与人有关的诸因素统一、协调地加以考虑。机器和环境的设计要考虑人的特性，不能超过人的能力限度，而且要力求人操作时最省力、最方便、最舒适，使机器和环境宜人。使人适应机器和环境。评价一件产品是否符合人机工程学的规范，主要标准为：（1）产品与人体的尺寸、形状及用力是否配合；（2）产品是否顺手和好使用；（3）是否防止了使用操作时意外伤害和错用时产生的危险；（4）各操作单元是否实用，各元件在安置上能否使其意义毫无疑问的被辨认；（5）产品是否便于清洗、保养及修理。在人机工程学中，产品的设计重点是放在操作者方面。一般来说，有反复性或持久性的使用动作，都会受到人体尺寸的影响，这包括静态和动态两种人体测量尺寸数据的影响。一般在产品的设计中，许多问题并不都能得到充足的人机工程学方面的数据，此时设计者就要采取假设、验证、综合等方法加以解决。人的因素对工业产品设计的影响。有些，如人体测量尺寸、人的肌力、运动特性、生理特性等是可以测量的，是理性方面的；有些，如心理变化、环境作用等则不易直接测量，有些属于情感方面的，还难找出一套标准作为依据。因此，人机工程学的设计，不能以机械的态度对待。人的需求分为7个方面：生理的需求，指人类免于饥饿、口渴、寒冷等的基本要求；安全的需求：指人免于危险的要求；归属需求：指人免于孤独的需求；