人机系统设计专题

第六章 人机系统的设计专题第一节 人机工程与安全设计保障系统安全是人机工程学追求的主要目标之一，因而安全设计也成为人机工程学研究的重要内容。

安全设计是通过采用安全装置或防护装置对一些危险进行预防的安全技术措施。

安全装置与防护装置的区别是：安全装置是通过其自身的结构功能限制或防止机器的某些危险运动，或限制其运动速度、压力等危险因素，以防止危险的产生或减小风险；防护装置是通过物体障碍方式防止人或人体部分进入危险区。

1． 安全装置安全装置是消除或减小风险的装置。

它可以是单一的安全装置，也可以是和联锁装置联用的装置。

常用的安全装置有：联锁装置、感应控制装置、自动停机装置、机器抑制装置等。

(1) 联锁装置当作业者要进入电源、动力源这类危险区时，必须确保先断开电源，以保证安全，这时可以运用联锁装置。

图6-1中,洗衣机的滚筒和门是互锁的,当门被打开时,电源自动切断,滚筒停止滚动；当门关上以后，电源才能接通。

(2) 利用感应控制安全距离在操作机床等大型机械的时候，若身体的任何部位经过感应区进入机床作业空间的危险区域时，光电传感器则发出停止机床动作的命令，保护作业者免受意外伤害。

还可以运用其它感应方式，如红外、超声、光电信号等。

但必须注意，当人体侵入危险区时，检测信号必须准确无误，以确保安全。

生活中，我们常见的自动门（图6-2）也是利用感应控制安全距离的实例。

(3) 自动停机装置自动停机装置是指当人或物体超越安全限度的时候，使机器或其零部件停止运行或保证别的安全状态的装置。

如触发线、可伸缩探头、压敏杠、压敏垫、光电传感装置、电容装置等。

图6-3为一种全自动环保除湿机，当水箱内水盛满时，就会启动水满停机的功能。

(4) 机械抑制装置机械抑制装置是在机器中设置的机械障碍物，如楔、支柱、撑杆、止转棒等。

依靠这些障碍物的自身强度防止某些危险运动。

图6-4所示在剪刀把手内侧设计的凸台即为机械抑制装置。

2． 防护装置图6-1 洗衣机联锁门图6-2 自动感应门图6-3 全自动除湿机图6-4 剪刀防护装置也是机器的一个构成部分，这一部分的功能是以物体障碍方式专门提供安全防护的。

如机壳、罩、屏、门、盖、封闭式装置等。

防护装置可以单独使用，也可以与联锁装置联合使用。

若单独使用时，只有当其关闭时，才能起防护作用；当其与联锁装置联合使用时，无论在任何位置都能起到防护作用。

防护装置一般分为固定式与活动式两种。

（1） 固定式防护装置固定式防护装置是指保持在所需位置(关闭)不动的防护装置。

其固定方式有两种，一种是永久固定(如焊接等)，另一种是用紧固件固定。

这两种固定不用工具均不可能将其打开或拆除。

图6-5所示的主机箱就属于固定式防护装置。

（2） 活动式防护装置 活动式防护装置一般是通过机械方法与机器的构架或邻近的固定元件相连接的，并且不用工具就能将其打开。

如图6-6所示的剃须刀刀头的网罩部分和手电筒外壳部分，即为活动式防护装置。

3． 其它安全措施除上述安全装置设计以外，在人机工程学中，还有其它的一些安全措施，如遗留风险的通知和警告、附加预防措施以及个体防护措施等。

（1）遗留风险的通知和警告对通过设计减小风险的各项技术措施和所采用的安全防护措施都无法解决的一些遗留风险，应通过使用信息的方式通知和警告用户及使用者，由他们在使用机器时采用相应的补救安全措施。

使用信息是由文字、标志、信号、符号或图表等组成的通讯环节，它们可单独使用，也可以联合使用。

（2）附加预防措施附加预防措施是指除了一般通过设计减小风险，采用安全防护措施和提供各种使用信息外，对有些机器还需要另外采取的有关安全措施。

如：急停措施，当人们陷入危险时的躲避和援救措施，保证机器的可维修性措施，断开动力源与能量泄放措施，安全进入机器的措施，机器及其零部件的稳定性措施等。

（3）个体防护措施个体防护措施是作业者对事故的最后一道防线，它包含的范围极广，既可用于已有安全装置防止伤害的场合，也用在一些无法提供安全装置的危险作业场所。

常用的个体防护器具有防护衣、头盔、保护镜、安全靴、口罩面具和手套等。

第二节 视觉传达中的人机学图6-5 主机箱（a ）手电筒外壳 （b ）电动剃须刀 图6-6 活动式防护装置人机学的理论体系中包含着人的视觉机能、感觉和知觉特性，以及视觉心理的研究，而这些理论和方法被很多领域所采用，视觉传达中的人机关系就是其中之一。

视觉传达设计是一门实用的艺术，它包含人类生产、生活中的一切设计行为，小到让人们常常忽视的一个文字的设计、图形符号的设计；再到传统视觉传达的内容，如标志设计、广告设计、包装设计、展示设计等；以致到如今发展迅猛的信息化、数字化时代的多媒体设计。

在这些设计工作中无不时时处处相互渗透着一系列的人机关系。

一、文字设计文字在传递信息中具有重要的作用，其本身就是一种特殊的标志符号，同时又可作为图形标志符号中的一种信息编码。

文字设计包含的人机学因素主要有：文字的尺寸、字体的选择、文字与背景的色彩搭配等。

文字的合理尺寸涉及的因素很多，主要有观看距离（视距）的远近、光照度的高低、字符的清晰度、可辨性、识别速度快慢等；对于不同的视觉对象，字体的选择也有不同的要求，包括美感、动感、视觉冲击力、传统文化的内涵、象征性、隐喻性等；文字与背景色的搭配则主要包括文字与背景的明度差，以及光照对它的影响等，直接影响到字体的识别性和辨认速度，是设计者应该注意的一个问题。

例如：黑色背景白色字体一般在光线较暗的情况下使用，数字和字母直线笔画多的字体要比圆弧笔画多的字体易于辨认。

典型的应用如汽车和飞机上的仪表盘，参见图6-7汽车仪表盘的文字设计。

整个仪表盘给人的感觉简洁、醒目、易辨，有利于驾乘人员第一时间作出反应，以提高驾车的安全系数。

二、图形符号设计图形符号是直接提供信息的视觉显示之一，它作为语言与文字的替代物，以其直观、精炼、简明、易懂的形象表达一定的涵义，广泛应用于交通、工程、生产、服务、信息通信、公共场所及家庭生活等各个领域，如图6-8所示。

1、图形符号设计的一般原则：（1）图形符号含义的内涵不应过大，以免让人产生歧义；（2）图形符号的构形应当简洁，突出其表达对象的特性；（3）图形符号的设计应当醒目、清晰、易懂、易记、易辨、易制；（4）图形的边界应当明确、稳定；（5）应尽量考虑封闭轮廓的图形，有利于积聚目光。

、2、图形符号设计的应用领域：（1）在技术文件上标明，如制造或施工要求，设备（设施）图6-8 交通符号图6-7 汽车仪表盘所用的材料和配置、功能、原理、结构指示或制造、施工工艺过程等；（2） 在设备、仪表的操纵器、显示器、包装、连接插口上作操作指示；（3） 在标志上，表示公共信息、安全信息、交通规则、包装运输指示等。

如图6-9会展指示标志和图6- 10路标指示图，这些都是日常生活中常见的场景，传达着有关公共信息和系列交通规则等语义，除了遵循图形符号设计基本原则外，可以看出在公共设施中，字体尺寸要求较大、识别性要求很高，选择黑体为最佳。

所以说，以人机学原则为依据，科学地设计才能达到完美的视觉传达效果。

三、视觉传达设计其它形式1、标志设计标志是一种象征性的视觉传播符号，它以优美典型的艺术形象表达一定的理念，传达特定的信息，能给人鲜明的识别性、明确的记忆性和深刻的印象。

它通常是图形符号、文字、边框等视觉符号的组合，以图像为主要特征，用以表达特定的信息。

以下是标志设计原则：（1）满足醒目清晰与通俗易懂两个基本要求；（2）图形只包含所传达信息的主要特征，减少图形要素，避免不必要的细节；（3）标志图形不宜采用复杂多变和凌乱的轮廓界限，即应注意控制和减小图形周长与面积之比；（4）优先采用对称图形和实心图形。

图6-11为世界名车标志，其生动的形象、独具匠心的设计，符合功能性和实用性的要求，并赋予一定的内涵和意义，传承下来沿用至今，代表着公司悠久的历史和文化。

图6-10 路标指示图图6-9 会展指示标志图6-11 世界名车标志2、广告设计广告设计，是多层次展现企业或产品形象的最有力手段，为促进销售所做的专门设计。

最早的广告设计是早期报纸的小小布告栏，也就是以平面设计的形式出现的。

随着数字时代的到来，媒体的变革给全球的广告业带来了更大的发展空间，如电子杂志、数字电视、移动电视、楼宇电视、电梯电视和手机电视等，既为广大受众提供了更加丰富的资讯，也给广告商带来了更大的商机。

“视觉语言”是广告创意的载体，是渲染主题的主要形式，其中包含的文字、图形符号、色彩等元素，给人们带来的心理与生理上的感受，与人机学息息相关，将直接影响广告的宣传力度。

例如，广告、招贴、海报上的文字，都要求醒目，引人注意，但不是以尺寸设计为唯一标准，还应该具备一定的艺术气息和创造性，视情况而灵活应用。

参见图6-12北京奥运会的招贴设计。

3、包装设计包装设计是传达商品信息的媒介，其主要功能包括识别和推销，应当能反应商品的牌号、生产厂家、内容特点、成份、使用方法以及有效保存期等等，以博取消费者的信任。

在进行包装设计时应遵循以下原则：传达信息内容要精，不要杂，视觉信息传递方式应符合人的视觉特性，提图6-12 北京奥运会招贴设计图6-13 环保包装-包袱布倡绿色包装，使用无害、少污染、符合环境的包装材料，在包装设计阶段就应对其生命周期进行考虑，以促进社会的可持续发展，只有这样才能最大限度地提高人—机—环境的协调发展。

图6-13所示，为日本设计师为呼吁环保而设计的包袱布，包装新颖、独特、环保，采用一整块方布，可以包装任何形状的物品，在扩展了包装功能的同时也节约了资源，避免浪费。

4、展示设计展示设计是通过在展示空间环境中采用一定的视觉传达手段，借助一定的展具设施，将一定的信息和内容展示在公众面前，并以此对观众的心理、思想和行为产生一定影响的创造性设计活动。

展示设计的人机学因素：展板上的文字、展板布置的高度、展示空间的布局和参观路线、灯光照明对于展示空间气氛与情调的渲染、动态展示的交互性等。

图6-14、图6-15、图6-16是展示设计中所包含的不同展示形式，其目的都是通过一定的环境和氛围，更好的向人们传达产品的信息，刺激消费。

前三种形式较为常见，图6-17拟展示设计，是一种动态的展示手段，能极大地调动参观者的参与意识，使展示活动更具参与性和趣味性，并取得较好的展示效果。

5、多媒体设计信息时代的到来掀起了一场深刻的社会变革，改变了人们的生活、工作及消费方式，并为各行各业的发展带来了无限的生机与挑战。

多媒体以传统方式无法抗衡的交互性、综合性和娱乐性，更符合信息时代人们的阅读方式，深受各界人士的喜爱。

它包含编排（版式）设计、数码新媒体技术、网页设计、动画设计、虚拟现实技术等。

多媒体设计中的文字、声音、图像、动画、交互性、人机界面等要素都是人机学研究的重要课题，具有一定的规律可循，图6-14 橱窗展示设计图6-15 展厅展示设计图6-16展示设计图6-17 虚拟展示设计是科学与艺术的完美结合。