人机工程学 操纵装置设计
人因工程 操纵控制器设计要求
1第十五讲 操纵控制器设计 通过本讲的学习，应能够： 1． 说明控制器及其分类； 2． 阐述控制器选择与设计的一般原则； 3． 解释控制器的编码方式； 4． 说明最佳的控制显示比； 5． 阐述常用的控制器设计的基本要求； 6． 说明键盘设计中所考虑的人因工程学因素； 7． 阐述控制器和显示器布置原则 一、控制器概述 1．定义： 控制器是人用以将信息传递给机器，使之执行控制功能，实现调整、改变机器运行状态的装置，以及人通过自身感觉从控制器接收到完成操作所需要的某些反馈信息。是人机系统的又一人机界面。 2．合理设计控制器的目的：提高人机系统的工作效率；提高操作者操作的准确、迅速、安全性；减少紧张和疲劳。 3．控制器设计要考虑的因素：操作者的生理、心理、人体解剖和用力等特性。 4．控制器的分类 （1）按操纵的身体部位不同，可分为手动控制器、脚动控制器和声音控制器等； （2）按控制器的运动方式不同，可分为旋转控制器、摆动控制器、按压控制器、滑动控制器和牵拉控制器，如表18，1所示。 中国工业工程管理咨询网收集整理 2 二、控制器选用与设计的一般原则 1．人们在使用控制器时常发生的主要错误： ①辨别错误。对不同的控制器分辨不清而发生操作失误； ②调节错误。把开关等活动部分移动到错误的位置，或忘记检查、未加固定，触动了处于正确位置的控制器； ③逆转错误。把控制器移动到与要求相反的方向上去； ④无意识引发。没加小心或或不注意造成的操作； ⑤难以触及。控制器位置不合理，操作时需要大幅度改变身体姿势，影响控制速度和准确性。因此，在设计与选择控制器时，不仅要考虑其本身的功能、转速、能耗、耐久性及外观等，还必须考虑与操作者有关的人的因素方面的一些基本原则。 2．控制器选用与设计时所要考虑的一般原则 ①控制器要有利于操作，尽量减少或避免不必要的操作动作，以保证系统工作效率。 ②控制器的运动方向应与预期的功能方向相一致。 ③控制器操纵部分的大小、形状及指向，必须便于把握和移动，其外形应符合人手等部位的解剖学特征。 ④控制器的移动范围，要根据操作者的身体部位、活动范围和人体尺寸来确定。 ⑤控制器的阻力、惯性和转矩要适当，应在人的体力适宜范围内，并确保安全。 ⑥在控制器较多的情况下，要根据系统的运行程序、作用的顺序来配置，以保证安全、准确和迅速地进行操作。 ⑦控制器的材质应符合卫生学要求，使触摸时安全和舒适。 ⑧要能避免无意识的操作而引起的危险。 ⑨利用编码提高对控制器的辨别效率，避免发生混同，减少操作失误。一般采用形状、位置、大小、操作方法、颜色和标记等方式进行控制器编码。 三、按制器的编码 在具有多个控制器的系统中，为了提高操作者辨别控制器的效果，应对控制中国工业工程管理咨询网收集整理 3器进行编码。编码方式主要有:形状、位置、大小、操作方法、颜色和标记等。每一种编码方式都有优点和弊端，往往把它们组合起来使用，以弥补各自的不足之处。 1．形状编码 定义：形状编码是将不同功能的控制器，设计成不同的形状及表纹，便于操作者辨认，不易发生混淆。它是一种容易被视觉特别是触觉辨识的编码方式。 2．采用形状编码时的注意事项： z 控制器的形状与它的功能有逻辑上的联系，以便于形象记忆； z 控制器的形状应能在不用视觉或有必要戴手套的情况下，凭触觉也可分辨清楚。 表纹编码主要依赖于触觉反馈识别。 .图18.2中可以看出控制器形状与其功能联系紧密、如起落架控制器形状如着陆的轮子，副翼开关则像飞机翅膀。 形状独特，易于识别，能够减少误操作。 2．位置编码 定义：位置编码是通过位置安排不同来识别控制器的一种方式。 注意事项： z 控制器可按视觉定位，也可盲视定位，后者是指操作者即使不直接注视控制器也能正确操作，控制器之间需有更大的间距。 z 控制器位置分布，可按其功能组合排列； z 同一种控制器放在相同位置上，各区之间用位置、形状、颜色、标记等加以区分； 中国工业工程管理咨询网收集整理 4 z 尽可能使控制器与显示器具有相对应的位置； z 重要的控制器放在人肢体最佳活动范围内。 3．大小编码 定义：大小编码是通过控制器的尺寸大小不同来识别控制器的一种方式。 作用：这种编码可以为视觉和触觉提供信息。 缺点：人仅凭触觉识别大小的能力很低。如对圆形旋钮，若作相对辨认，大旋钮的直径至少比小旋钮大20%。若作绝对辨认，一般只用2至3种大小不同的控制器。因此，大小编码往往与形状编码等组合使用。大小编码可用于指示控制器的相对重要性。 4．操作方法编码 定义：操作方法编码是通过来自不同操作方法产生的运动觉差异来识别控制器的一种方式。这种编码很少单独使用，而是作为与其他编码组合使用时的一种备用方式，以证实控制器最初的选择是否正确。它不能用于时间紧迫或准确度高的控制场合。为了有效地使用这种编码，需要使每个控制器的动作方向、移动量和阻力 等有明显区别。 5．颜色编码 定义：颜色编码是利用颜色不同来识别控制器的一种方式。 颜色编码特别有利于视觉搜索作业。但人对颜色的识别能力有限，一般 不过10余种，颜色过多容易混淆，不利于识别。常用的颜色有红、橙、黄、绿、蓝等。颜色编码一般不单独使用，往往与形状、位置、大小编码组合使用。同时应考虑与照明条件相匹配;色调、明度与彩度三者的关系;还要遵守颜色标准。 6．标记编码 定义：标记编码是通过标注图形符号或文字来识别控制器的一种方式。 在控制器的上面或旁边，用符号或文字标明其功能，有助于提高识别效率。 注意： z 若标注图形符号，应采用常规通用的标志符号，简明易辨； z 若标注文字，应通俗易懂，简单明了，尽量避免用难懂的专业术语。 z 使用标记编码，需要一定的空间位置和良好的照明条件，标记必须清晰可辨。 中国工业工程管理咨询网收集整理 5四、控制器的操作方向和用力 1．控制器与指针移动的组合关系 “常规”与“习惯定型”：是指控制器操作与相关显示器的指针移动方向之间存在的固定的方向一致性关系。 控制器转动与指针移动方向的关系如图18.4所示。对8种组合，通过测定被试平均读取误差进行评价，其中(b})误差最小，其次按(a)，(f)，(e)，(d)，(g)，(c)和(h)的次序增大。 图18.5为操纵杆、旋钮的操作方向与指针移动方向相一致的几种组合示例。 2．手轮的操作方向与功能（图18.6） 3．一般控制器的操作常规 中国工业工程管理咨询网收集整理 6 4．控制器的操作用力 (1)操作反馈 操作反馈是指操作者在操纵控制器的过程中，从环境和本身获得的信息，其作用在于协助操作者判定自身或身体一部分的空间位置、姿势及操作的情况。 在手动控制中，操作者可以从眼睛、肩、手臂、手腕以及手指的活动过程得到反馈，告知操作者动作的距离、位置等。 反馈来源：第一是控制器的操作阻力;第二是肌肉的运动觉反馈。 控制器都有不同的内设阻力，操作时需要经常对其施力。操作者根据阻力的性质和大小，控制感觉的变化，可以保证操作的正确位置和平稳性;改变控制操作的精确度和速度;改变控制器对意外情况的敏感性等。 （2）控制器的阻力 控制器的操作阻力主要有静摩擦力、弹性阻力、黔滞阻尼和惯性等类刑，其特性和优缺点如表18.4所示。从表中可以看出， 五、控制量与显示量的比率 1．基本概念： 控制/显示比C/D是指控制器的移动距离与显示器的运动部分动程的比率。 控制/反应比C/R是指在没有显示器装置的系统中，控制器的动程与系统输出量的比率。 例如，方向盘的转动与车身转弯程度。 高的C/D比，即控制器较大的移动引起显示元素较小的移动，表示控制器灵敏度较低。反之，则表示灵敏度较高。 中国工业工程管理咨询网收集整理 7 通过连续调节控制，把显示元素移动到某个目标位置，往往包括两段操作过程。首先大幅度地移动控制器，将显示元素移到目标位置附近;然后仔细调节控制器，让显示元素对准日标位置。一般将前一段操作称为粗调，而后一段操作称为精凋。 最佳的C/D比，应该是使显示元素移到目标位置所需要的操作时间最短，也就是粗调与精调的时间之和为最少，如图18.8所示。 影响最佳C/D比选择的因素。如显示器的大小，控制器的类型、观测距离以及允许误差范围等。一般应根据设备的特性和要求，通过实验确定最佳的C/D比。旋钮的最佳控制/显示比与旋钮的直径无关，一般是0.2一0.8，操纵杆或手柄的最佳C/D：2.5-4.0。 六、控制器的选用与设计 1．手动控制器 控制器的操纵大多都是由手来完成的。手动控制器的设计应符合手的人体测量学、生物力学和生理学等方面的特性。选用和设计手动控制器可引用国家标准G13/T 14775一93，即《操纵器一般人类工效学要求》。 (1)旋钮 旋钮是一种圆柱形控制器，用拇指和食指进行操作，使其转动到一定位置，可作精调、连续调节或旋转选择开关。 设计要求： z 直径一般以5cm为宜，太小不易捏紧和旋转，过大又浪费时间。 z 如果在一个同心轴上安装三种组合旋钮，中间旋钮直径为5cm，则前一个直径应小于2.5cm，后一个直径应在8cm左右。中间和前面的旋钮厚度最好为0.8cm，而后部的则应小于0 .6cm。 中国工业工程管理咨询网收集整理 8 z 转轴要有足够大的摩擦力以防止无意触动。 (2)按钮 按钮是在一个方向操作的控制器。。按钮有三种类型：闭锁式(按一开，断一开)；瞬时式(按一开，断一关)；间歇式(按一开，按一关)。 按钮尺寸的大小，主要限制因素是手指的大小，一般食指按钮直径为10一20mm;拇指按钮为30rnm;手掌按钮为50mm。按钮的阻力不应太小，以防止无意触动;但也不应太大，避免连续使用会产生疲劳。一般食指按钮阻力不小于2N;手掌按钮则不大于50N。 (3))开关 开关一般有两种:旋转开关和扳动开关。旋转开关可有多种分挡，使用挡次可设置3一24种。 (4)操纵杆 操纵杆是一种用较大的力操纵的控制器。其运动多为前后或左右推拉。适用于在较小范围内快速精确调节。操纵杆的长度根据设定的位移量和操纵力决定。操纵角度在300一600之间，不宜超过900。 操纵杆在任何方向上都应有一定的阻力。 操纵杆的支点应在手腕处，这样可使操作时手腕得到休息 对于需要用力较大的操纵杆，为便于施力，手把的位置，对于立姿作业应与肩同高;对于坐姿作业应与肘同高，并应在操作者的臀部和脚部设置支撑，如图18.10所示。 中国工业工程管理咨询网收集整理 9 2．脚动控制器 脚动控制器的推荐尺寸，见图18.11及表18.6和表18.7 七、键盘的选用与设计 1．字母键盘 作为字母键盘，日前普遍使用的是QWERTY(柯蒂)键盘。 （1）键盘分布格式的基木依据： z 确定字母和所需的键数;； z 根据使用频率安排按键； z 遵循已有的习惯和标准(如19世纪的英文打字机键盘)； z 常用键布置在手停留时所处的部位，以便能凭触觉确定其位置； z 根据重要性和使用顺序决定位置。 QWERTY键盘的缺点：主要是操作时双手负荷不平衡，很多常用词都只能用左手键入，使负荷主要集中在左手，另外无名指及小指负荷较重，易造成疲劳。这些都影响到键盘输入效率。 改进型键盘之一：美国德沃夏克(Dvorak )研究的新键盘， Dvorak键盘布局中国工业工程管理咨询网收集整理 10 如图18.13所示。 主要特点： 根据英文字母在词语中出现的频次统筹设计的； 右手的负荷比左手略重； 经常同时出现的字母分配给不同的手指； 合理发挥手指的功能，即不同手指的击键频率与各自的功能相配合； 使用概率70 %的字母(AOEUIDHTNS)布置在中行。 2．数字键盘 在键盘布局设计中，除字母键之外，还有数字键等，其布局也影响输入效率。常用的数字键主要是为了数据输入，由10个键组成，每个键表示一个数字。其布局除单一横排之外，主要有两种，即电话机布局和计算器布局，如图18.14所示。 八、控制器与显示器的组合 1．监控板设计的一般注意事项 ①监控板按不同功能分区，各区按位置、颜色、形状和图示等方法加以区别。 ②重要的显示器和控制器设置在附近显眼的位置，以方便寻找、观察和操作。 ③监控板布置要考虑操作频率和使用时间。 ④控制器操作方向与显示器移动方向应具有一致性。 ⑤按操作的顺序配置装置。 ⑥信号灯多时，应采用集中式布局。 中国工业工程管理咨询网收集整理
安全人机工程学拓展阅读：控制器装置
6.2控制器装置
操纵装置（控制器）是将人的信息输送给机器，用以调整、改变机器状态的装置，是联系人和机的重要部件之一，生产中的许多事故都是因控制器的设计未能充分考虑人的因素所致。那控制装置有哪些类型，在设计中应该如何选用，以及采用什么设计原则才能保证其安全性。这就是今天我们要学习的知识点：控制器装置
控制器装置的主要内容有：控制器的类型、控制器的选用、控制器设计原则
一、控制器的类型
1、按操纵控制器所用的身体器官或行为分为：手动控制器，如图所示旋转开关即为手动控制器、脚动控制器，如图所示缝纫机即为脚动控制器、言语控制器 ，如图所示的智能声控音箱即为言语控制器。
2、根据输入信息的特点分为：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。
3. 按控制器运动的类别的不同分为：旋转控制器：如方向盘、旋钮。平移式控制器如：摆动控制器如汽车手动挡 、按压控制器如图所示的按键 、滑动控制器如图所示的拨钮 、牵拉控制器如图所示的电锯 。
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）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
控制器类型很多，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。所有设计都应考虑人体的生物力学特性，按操作人员的中下限能力进行设计，使控制器能适合大多数人的操作能力。
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。从功能角度认为，向上扳或顺时针方向转动意味着向上或加强；从被控设备角度则认为设备运动方向将向上运动或向右运动。如，铲车的升降控制器是上下操纵的，如果是左右操纵，就容易发生差错。
人机工程学在轿车驾驶室设计中的应用
第２９卷第１８期 Ｖｏ１．２９ Ｎｏ．１８ 企业技术开发 ＴＥＣＨＮ０ＬＯＣＩＣＡＬ ＤＥＶＥＬ０ＰＮＥＮＴ ＯＦ ＥＮＴＥＲＰＲＩＳＥ ２０１０年９月 Ｓｅｐ．２０１０ 人机工程学在轿车驾驶室设计中的应用 王恒，刘晓春，王伟涛，文灵芝 （襄樊学院机械与汽车工程学院，湖北襄樊４４１０５３） 摘要：文章从人机工程学的观点出发，以人体参数为基础对国产轿车驾驶室的设计原则进行了较为详细 的阐述，为轿车驾驶室设计提供了一定的参考依据。 关键词：人机工程学；人体参数；驾驶室设计 中图分类号：Ｕ４６３．８１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—８９３７（２０１０）１８—００４２—０１ 随着轿车在人们生活中的普及、高速公路的发展，汽 车速度的提高，驾驶室设计如何适应人体机构的要求，确 保人一车系统的高效和安全、乘坐的舒适等已经成为目 前汽车驾驶室设计中的一个突出问题。从人一机一环境 的关系对轿车驾驶室进行设计分析，人不再是被动地去 适应汽车，而是使其与汽车融合共同完成一个目标。充分 考虑人的因素对轿车的设计理念予以更新确保轿车更舒 适、更安全，更大限度满足驾驶者的需要，从而使轿车驾 驶室的人一机一环境系统总体性能达到最优。 １国内外研究现状 国外在应用人机工程学研究轿车的驾驶室以及附件 的设计方面已经进行了长期而卓有成效的工作，但是研 究的成果主要集中在提高轿车驾驶舒适度方面。进入２０ 世纪９０年代以来，美国，日本和欧洲各大汽车公司按照 以人为本的设计理念比以往更加注重人机工程学的研究 成果，其原理不仅用于提高汽车的操作便捷性和乘坐舒 适性，而且越来越多的被引入安全车身的结构设计中，中 国在这一方面的设计与发达国家差距还很大。 中国人机工程学研究从上纪３０年代开始，但是系统 的和深入的研究则在改革开放以后，目前人机工程学在 我国不仅需要研究和提高，更需要大力的宣传和善及，尤 其是在轿车车身与驾驶室设计方面与国外发达国家有很 大的距离。随着我国科技和经济的发展，对产品的人机工 程特征也日益重视，我国的９７３，￥８６３，十五和十一五计 划均将人机交互列为主要内容。 ２驾驶人体特性的研究 人机工程学要求人一机一环境能形成一个和谐统一的 整体，更加方便、舒适、安全、高效的为人类服务，人体特 性参数是驾驶室设计的基础。由于群体中的个体与个体 之间存在着差异，使用统一的尺寸作为标准则会显得不 太妥当。一般来说，某一不具有代表性的特殊个体的尺寸 是不能作为驾驶室设计依据的。为使设计的驾驶室适合 于一个群体的使用，设计中需要的是能代表一个群体的 测量尺寸。然而，对群体中的每个个体的尺寸一一进行测 量又是不现实的。根据统计学的知识通常是通过测量群 体中较少量的取样个体尺寸，经数据整理分析后获得较 为精准的所需群体尺寸。ＧＢ１００００－－８８根据人机工程学 作者简介：王恒，襄樊学院机械与汽车工程学院。 基金项目：襄樊学院大学生科研项目（２００９ＤＸＳ０２６）。 的要求提供了我国人体主要尺寸，坐姿人体尺寸，人体水 平尺寸。坐姿是驾驶的主要姿势，以坐姿人体尺寸作为驾 驶室设计的研究基础。 ３人机工程在驾驶室设计中的应用 ３．１座椅的设计中的应用 座椅作为驾驶者的主要载体，舒适和便捷是设计得 终极目标。舒适性通常包括震动舒适性、坐姿舒适性和操 作舒适性。而便捷则必须考虑到司机的一些具体动作，比 如伸腿，胸至方向盘的距离等问题。 通过对人体特性参数的研究，利用生物力学和人体 工学等知识对这些特性参数进行分析，明显的可以看出 驾驶坐椅的靠背与座面的夹角及座面与水平面的夹角是 影响司机驾驶作业的关键，研究表明最舒适的坐姿是臀 部稍离靠背向前移，使上体略向上后倾斜，保持上体与大 腿间角在９０。～１１５。。同时，小腿向前伸，大腿与小腿、 小腿与脚掌之间也达到一定角度。汽车坐椅设计中，考虑 到不同体形驾驶员作业的需要，座椅一般设计成可调活 动式，即坐椅可前后左右调节，靠背可角度调节。座椅的 尺寸结构参数可参考驾驶或乘坐姿势下人体尺寸的测量 值加以确定，使座椅的设计最大限度的满足驾驶过程中 的便捷性需要。 ３．２操纵装置设计中的应用 操纵装置设计中需要考虑的人机工程问题主要是： 操纵器的形状大小口 装位置口荣纵力日桑纵位移［运动方 向［显示一操纵比及操纵器编码等。操纵器的形状同它的 功能之间最好有逻辑上的联系，以利于辨认和记忆。操纵 装置的式样应便于使用，要有利于操作者用力。操纵器的 大小应适合于人的手或脚进行协调操作，尺寸应符合 ＧＢＩＯ０００—８８中有关操作者动作肢体的人体测量学指标。 常用操纵器的尺寸范围及优先选用规范，可查阅 ＧＢ／Ｔ１４７７５—９３《操纵器一般人类工效学要求》中的５．２节 及相应图表数据。一般推荐最优操纵力的范围为：手操纵 ５～２０Ｎ；手指操纵２～５ Ｎ；脚尖操纵２０～４５ Ｎ。 ３．３视野和显示装置设计中的应用 视野是轿车行驶安全中一个十分重要的因素，驾驶 员在驾驶过程中８０％以上的信息要靠视觉得到，听觉及 其他感觉仅接受不到２０％的信息，视野的盲区造成了无 以数计的交通事故。驾驶室在设计上必须充分考虑到视 觉区的范围划分，将能反应最重要信息的机构放置在最 佳视觉区，能反应次重要的信息构件放（下转第５１页）
人机工程操作装置设计
人机工程操作装置设计
1. 简介
人机工程操作装置是指通过人与机器之间的交互，实现对机器进行控制和操作的设备。它在各个领域中起到了重要的作用，如工业自动化、航空航天、医疗设备等。本文将详细介绍人机工程操作装置的设计原则、常见的设计方法以及未来发展趋势。
2. 设计原则
人机工程操作装置的设计应遵循以下原则：
2.1 人因工程原则
人因工程是研究如何使人与系统更好地适应和协调的学科。在设计人机工程操作装置时，需要考虑用户的特点、能力和需求，确保操作界面符合用户习惯，减少使用者的认知负担。
2.2 易学易用原则
操作装置应具备直观易懂的界面设计和简单方便的操作方式，以降低用户学习成本，并提高使用效率。在设计过程中要考虑到不同用户群体的差异性，尽量减少对用户的认知负荷。
2.3 安全可靠原则
在设计过程中要考虑到安全性和可靠性的要求。操作装置应该具备防误操作和防误触发的功能，避免对用户和设备造成伤害。在设计中要考虑到故障诊断和容错能力，确保系统能够在故障情况下仍然正常运行。
2.4 人机协同原则
人机工程操作装置应该与用户形成良好的互动关系，实现人机协同工作。通过合理的反馈机制和交互方式，使用户能够准确地感知系统状态，并及时做出相应的操作。
3. 设计方法
在人机工程操作装置的设计过程中，可以采用以下方法：
3.1 用户需求分析
通过深入了解用户的需求和使用场景，分析用户特点和行为习惯，确定设计目标。可以通过问卷调查、访谈等方式获取用户反馈，并结合实际使用情况进行分析。 3.2 原型设计
通过绘制草图、制作原型等方式，将设计思路可视化。可以使用虚拟现实技术进行交互模拟，评估不同设计方案的优劣，并及时修改和改进。
3.3 用户测试
在设计完成后，进行用户测试以评估其可用性和满意度。可以通过观察用户的操作行为、采集用户的反馈意见等方式，收集数据并进行分析，从而进一步改进设计。
4. 未来发展趋势
随着科技的不断进步和人们对智能化生活的需求增加，人机工程操作装置也在不断发展。以下是一些未来的发展趋势：
人机工程学在动车组操纵台设计中的应用
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人机工程学在动车组操纵台设计中的应用
作者：陶林
来源：《沿海企业与科技》2013年第01期
[摘 要] 随着国内经济和教育的快速发展，人机工程学在工业工程领域起着越来越重要的作用。操作台是动车组重要的人机操作界面之一，文章主要探讨如何将人机工程学的研究方法和成果应用在操纵台设计中，提高司机的操作便利性和工作舒适度。
[关键词] 人机工程学；动车组；操纵台
[作者简介] 陶林，南车青岛四方机车车辆股份有限公司工程师，山东 青岛，266611
[中图分类号] U264.91 [文献标识码] A [文章编号] 1007-7723（2013）01-0034-0004
人机工程学是运用人体测量学、生理学、心理学和生物力学以及工程学等学科的研究方法和手段，综合进行人机结构、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。操纵台是司机室内司机控制动车组，行使驾驶职能的装置。在动车组操纵台设计中， 研究各仪表、开关的最佳布局，使司机在驾驶过程中能够发挥最大效能，最大限度提高操纵台的人机操作合理性。
一、人机工程学的主要研究内容和方法
人机工程学的主要研究内容包括：
（一）人体特性的研究
主要研究在工业设计中与人体有关的问题。例如，人的感知特性、人的反应特性以及人在劳动中的心理特征等。
（二）人机系统的总体设计
人机系统设计的基本问题是人与机器之间的分工以及人与机器之间如何有效地交流信息等问题。充分考虑人与机器的各自特点，合理分工，提高人机系统总体设计的人机合理性。
（三）工作场所和信息传递装置的设计
工作场所设计的合理与否，对人的工作效率产生直接的影响。此项设计需要应用人体测量学和生物力学等知识和数据，目的是保证物质环境适合于人体的特点，使人以无害于健康的姿势从事劳动，既能高效地完成工作，又感到舒适和不至过早产生疲劳。对于操纵台设计，主要龙源期刊网
工业设计中人机工程学的应用
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工业设计中人机工程学的应用
作者：茹方婷
来源：《现代装饰·理论》2013年第03期
摘 要：人机工程学是一门新兴的边缘科学，自起源后在设计中的作用越来越凸显。工业设计中融入人机工程学，以人为本，更好地在人与产品之间合理地分配功能，使人、产品有机结合，有效地发挥人的作用、最大限度地为人提供安全卫生和舒适的环境，达到保障人的健康、舒适、愉快地活动的日的，同时提高活动效率。
关键词：人机工程学；工业设计；应用
一 人机工程学的起源及发展
人机工程学的发展历史并不长，其正式成为一门学科是从二次大战以来，虽然人机工程学是现代新兴的学科，但有证据表明人机工程学原理在远古2500年前就已经为人所知并保存了下来。在现今设计中所关注的人机工程学主题几乎都能找到它的萌芽。考古发现的不同领域人机工程学设计的例子证明了人类祖先对实用性和提高生活、改善工作条件的关注。种种征兆显示在古代已经拥有很好的关于人的因素的知识，并借此实现以人为中心的设计目标。英国是世界上开展人机工程学研究最早的国家，但其奠基性工作实际上是在美国完成的。故，人机工程学有“起源于欧洲，形成于美国之说”。
人机工程学的发展概括为萌芽时期（20世纪初期）、兴起时期（1910—1940年）、成长时期（1940—1960年）、发展时期（1960年以后）四个主要时期。英国 1950年成立英国人机学研究会，1957年创办会刊《Ergonomics》；美国 1957年成立人因工程学会，发行会刊《Human Factors》；日本于1963年成立日本人间工学研究会；1960年成立国际人机学协会；我国进入80年代以后，开始人机工程学的研究。总的来说人机工程学研究侧重理论、应用，学科研究主体方向，随各国科学和工业基础不同，侧重点也不同。美国侧重于工程和人际关系；法国侧重于劳动生理学；前苏联注重工程心理学；保加利亚偏重人体测量；捷克、印度则注重劳动卫生学。
人机工程学教案
教 案
2011 ～2012 学年第 一 学期
院( 系、部 ) 艺术设计学院
教 研 室
主 讲 教 师 王涛
课 程 名 称 人机工程学
专 业 班 级
安阳工学院教务处制 课程名称 人机工程学 总计： 学时
讲课： 学时
实验： 学时
上机： 学时 课程类别 学分
授课对象 层次：本科 专业年级班：09艺术设计（产品一班）
总人数：34
任课教师 王涛 职 称 助教 学历/学位 硕士
课程教学目的与基本要求 本课程是工业设计专业一门重要的专业基础课。通过对人机工程学的学习，使学生掌握人机工程的理论以及相关研究方法，能够独立进行人机工程设计、研究，以及将人机工程应用于系统设计、产品设计之中。
课程教学重点与难点 重点：使学生掌握人机工程的理论以及相关研究方法。
难点：能够独立进行人机工程设计、研究，以及将人机工程应用于系统设计、产品设计之中。
主要教学方法与手段 讲授与演示 注：课程类别填公共基础课或专业基础课或专业必修课或公共选修课或专业选修课或实验（上机）课或集中实践环节。 教材和主要参考资料 《人机工程学》 王龙
《人机工程学》 丁玉兰
授课时间 第 1 次课，第 1 周 星期 二 第 7-8 节 课时 2
授课方式 理论课□ 讨论课□ 习题课□ 实验课□ 上机课□ 技能课□ 其他□
授课题目 第一章 概述
目的与要求 了解人机工程学的起源、发展、研究内容与方法；了解人机工程学的体系及对工业设计的作用；掌握人机工程学的定义。
重点与难点 重点：人机工程学的定义，人机工程学对工业设计的作用。
难点：人机工程学对工业设计的作用。
《人机工程学》复习提纲
1 《人机工程学》复习提纲
（10机31班）
第1章 人机工程学概论
（填空）
1、人机工程学的概念
答：人机工程学是研究人、机械及其工作环境之间相互作用的学科。
2、人机工程学的三个发展阶段：名称、特点
答：①经验人机工程学。特点：机械设计的主要着眼点在于力学、电学、热等工程技术方面的原理设计上，在人机关系上是以选择和培训操作者为主，使人适应于机器。
②科学人机工程学。特点：重视工业与工程中“人的因素”，力求使机器适应于人。
③现代人机工程学。特点：着眼于机械装备的设计，使机器的操作不越出人类能力界限之外；密切与实际应用相结合；各学科研究人员共同努力密切合作
3、人机工程学的学科体系
4、人机工程学设计的主导思想
(简答或论述)
1、人机工程学研究的内容对工业设计的作用是什么？
第2章 人体测量与数据应用
（填空）
1、人体测量学的概念
2、人体测量数据的分类
3、人体测量中的数理统计函数的概念
4、满足度的概念
（选择）
1、百分位数的灵活应用
2、每个人体尺寸的含义及其应用实例
(简答或综合)
1、人体测量对产品设计的意义？
2、产品最小功能尺寸和最佳功能尺寸公式？
3、人体测量数据的应用步骤?
第3章 人体感知与信息处理
（填空）
1、人与外界发生联系的三个系统
2、人最常用的感觉通道
3、视觉的适宜刺激
4、人眼所能感觉到的光波范围
5、明适应与暗适应
6、颜色对比与辨色能力
7、人的听觉系统
8、人的最佳听闻频率范围
9、触觉在产品设计中的应用 2 10、人体触点分布密度较高的部位
11、两点阈限最低的部位
（选择）
1、视距的应用
2、视觉特征
(简答)
1、触觉的生理意义及其在人机系统设计中的应用？
第4章 人的心理与行为特征
（填空）
1、感觉与知觉的概念及其区别
2、感觉的基本特性
3、知觉的基本特性
（选择）
人机工程学复习资料
第一章
定义：研究人、机器和环境的相互作用及其结合，使设计的机器和环境系统适合人的生理，心理等特点，达到在生产中提高效率，安全，健康和舒适的目的。
目的：
一、使人工作更有效；
二、使人工作更安全；
三、使人工作更舒适
阶段：
萌芽期、初兴期、成长期、发展成熟期
人机工程学的作用：优化人机环境系统、改善环境、提高工效、增强舒适性。
第二章
感觉：人脑对直接作用于感觉器官的客观事物的个别属性的反映被称为感觉。
知觉：对感觉性质的识别称为知觉。
认知：识别出被知觉的事物称为认知。
（一）、知觉及基本特性
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的反映。这一在头脑中形成的总体印象是由各种感觉综合而成的。
知觉是在感觉基础上形成的，它即取决于个人的相关经验、也取决于对事物属性感觉的完整性。
基本特性：
1、整体性
2、选择性
3、理解性
4、恒常性
5、错觉
在人的错觉现象中，错视觉最为明显。
多数情况下，错觉在有规则的图形中表现得最为明显。
（二）、感觉的基本特性
1、适宜刺激：感觉器官只对相应的刺激起反应。
2、适应：感觉器官接受刺激后，若刺激强度不变，则经过一段时间后，感觉逐渐变弱，这种现象叫适应。
3、特殊感觉和投射：各种感觉刺激所到达的感觉中枢部位都不同，因而能产生各种不同性质的感觉，这叫特殊感觉。
4、余觉
人能感觉到其变化的最小变化量△Ｉ称为辨别域。
（三）、视觉 视觉是由眼睛、视神经及视觉中枢共同完成的。
瞳孔的大小由有色的虹膜控制，眼睛的焦距是由眼周肌肉调整晶状体的曲率来实现的。
产生视感的视细胞分为“视杆细胞”和“视锥细胞”两类。
人眼所能感受的光线波长为380～780nm，对小于380nm的紫外线和大于780nm的红外线都不能引起视觉反应。
视野：以绿、红、蓝、黄、白的顺序依次变宽
明适应和暗适应是人对外界刺激的两种适应形式。明适应比暗适应的速度快。明适应一般1分钟左右即可完成，而暗适应可长达30分钟左右。
人机工程学在防暴车设计中的应用
■窭圜ＴＥＣＨＮＩＣ ＦＯＲＵＭ
人机工程学在防暴车设计中的应用
Ａｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｒｇｏｎｏｍｉｃｓ ０１１ ｔｈｅ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ａｎｔｉ－ｒｉｏｔ Ｖｅｈｉｃｌｅ
刘禄胜 胡清远
ＬＩＵ Ｌｕ－ｓｈｅｎｇ ｅｔ ａｌ
１．武警工程学院科研部陕西西安７１００８６
２．驻１０７厂军代室 重庆４０１３２０
搐要：防暴车是警察处置规模性暴乱、骚乱时使用的特种车辆，配置多种特种装备。为了使操作
者能迅速、准确地操纵这些装备，减少或避免操作差错和事故发生，提高工作效率和战斗力，对人
一机一环界面设计提出了不同于民用乘坐车辆的要求。因此，从人体感知与运动特性出发，结合人的
心理与行为特征，科学的应用人体测量数据，构造了良好的人一机一环界面。从车辆内部空间布局、
控制台及操纵装置的设计、车辆内部照明等环节给出了设计参考数据。
关键词：人机工程学防暴车操纵器光环境人体尺寸
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ａｎｔｉ—ｒｉｏｔ ｖｅｈｉｃｌｅ ｉｓ ａ ｓｐｅｃｉａｌ ｐｕｒｐｏｓｅ ｖｅｈｉｃｌｅ ｆｏｒ ｐｏｌｉｃｅ ｗｈｉｌｅ ｄｅａｌｉｎｇ ｗｉｔｈ ｒｅｂｅｌｌｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ
ｅｑｕｉｐｐｅｄ ｗｉｔｈ ｖａｒｉｏｕｓ ｓｐｅｃｉａｌ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｍａｎｉｐｕｌａｔｅ ｔｈｅｓｅ ｅ￣ｉｐｍｅｎｔｓ ｓｗｉｆｔｌｙ ａｎｄ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ，
ｄｅｃｒｅａｓｅ ｏｒ ａｖｏｉｄ ｍｉｓｔａｋｅｓ ａｎｄ ａｃｃｉｄｅｎｔｓ ｈａｐｐｅｎｉｎｇ，ｐｒｏｍｏｔｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｃｏｍｂａｔ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ， ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｗｈｉｃｈ ａｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｒｏｍ ｃｉｖｉｌ ｖｅｈｉｃｌｅｓ ｉｎ ｈｕｍａｎ—－ｍａｃｈｉｎｅ・－ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｄｅｓｉｇｎ ｗｅｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ．Ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ ｔｈｅ ａｎｔｈｒｏｐｏｍｅｔｒｙ ｄａｔａ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃａｌｌｙ，ｂａｓｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ｂｏｄｙ ｓｅｎｓｅ ａｎｄ ｍｏｔｉｏｎ，ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ｈｕｍａｎ ｐｓｙｃｈｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｂｅｈａｖｉｏｒ，ａ ｆｒｉｅｎｄｌｙ ｈｕｍａｎ－ｍａｃｈｉｎｅ－ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｗａｓ ｂｕｉｌｔ．Ｄｅｓｉｇｎ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｄａｔａ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄｓ ｏｆ ｉｎｎｅｒ ｓｐａｃｅ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ，ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ