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人机工程学作业人机工程学作业不良设计（2）第1页/共68页不良设计（3）第2页/共68页3.1 反应时间 从获得信息到发出指令至运动器官执行动从获得信息到发出指令至运动器官执行动作完毕所需的时间。作完毕所需的时间。影响反应时间的因素影响反应时间的因素:1 1、感觉通道的种类感觉通道的种类2 2、效应器官的特点效应器官的特点3 3、刺激的强度和刺激的性质、刺激的强度和刺激的性质4 4、刺激出现时间的不确定性、刺激出现时间的不确定性5 5、反应的复杂性反应的复杂性6 6、人的生理和心理需求、人的生理和心理需求7 7、训练程度、训练程度第3页/共68页第4页/共68页效应器官的特点：反应的运动器官感知时间（ms）右手左手右脚左脚147144174179第5页/共68页反应的复杂性：可供选择的反应数目12345678910反应时间（s）0.20.350.400.450.500.550.600.600.650.65第6页/共68页3.2 感觉和知觉的特征1 1、感觉和知觉、感觉和知觉（1 1）感觉：）感觉：人脑对直接作用于感觉器官的客观事物个别属人脑对直接作用于感觉器官的客观事物个别属性的反映；还反映人体本身的活动状况。性的反映；还反映人体本身的活动状况。（2 2）知觉：）知觉：人脑对直接作用于感觉器官的客观事物和主观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应。状况整体的反应。感觉感觉个别属性个别属性知觉知觉整体，在感觉的基础上产生整体，在感觉的基础上产生第7页/共68页2.感觉的基本特性（1）适宜刺激（2）刺激阈（3）适应（4）相互作用（5）对比（6）余觉第8页/共68页3.知觉的基本特性1.整体性2.选择性3.理解性4.恒常性5.错觉第9页/共68页（1）整体性 在知觉时，把有许多部分或多种属性组成在知觉时，把有许多部分或多种属性组成的对象看作具有一定结构的统一整体的对象看作具有一定结构的统一整体l l感知熟悉对象感知熟悉对象经验经验l l感知陌生对象感知陌生对象感知为具有一定结构的有意义的感知为具有一定结构的有意义的整体整体 第10页/共68页影响整体性因素：接近、相似、封闭、连续、美的形态第11页/共68页（2）选择性 把某些对象从某背景中优先地区分出来，把某些对象从某背景中优先地区分出来，并予以清晰反应的特性并予以清晰反应的特性取决条件：取决条件：1 1）对象和背景的差别）对象和背景的差别2 2）对象的运动）对象的运动3 3）主观因素）主观因素对象和背景可以相互转换对象和背景可以相互转换第12页/共68页（3）理解性 用以往所获得的知识经验来理解当前的感知对象。语言的指导能唤起人们已有的知识和过去的经验，是人对知觉对象的理解更迅速、完整。不确切的语言指导会产生弯曲的知觉。第13页/共68页第14页/共68页（4）恒常性 知觉的条件在一定范围内发生变化，而知觉的印象却保持相对不变的特性。l l大小恒常性大小恒常性l l形状恒常性形状恒常性l l明度恒常性明度恒常性l l颜色恒常性颜色恒常性第15页/共68页（5）错觉对外界不正确的知觉，是恒常性的颠倒。第16页/共68页3.3 视觉机能1.视觉光：宇宙射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、雷达、无线电波、交流电 可见光：380780nm2.视觉系统第17页/共68页第18页/共68页3.视觉机能（1）视角与视力 临界视角：眼睛能分辨被看物体最近两点的视角眼睛能分辨被看物体最近两点的视角 视力1临界视角第19页/共68页（2）视野与视距视野：头和眼球固定不动，眼睛能看清前方物体时能看得见的空头和眼球固定不动，眼睛能看清前方物体时能看得见的空间范围，以角度来表示。间范围，以角度来表示。水平面内视野：水平面内视野：垂直面内视野：垂直面内视野：第20页/共68页水平面内视野第21页/共68页垂直面内视野5070第22页/共68页视距：人在操作系统中正常的观察距离。人在操作系统中正常的观察距离。一般操作视距：一般操作视距：383876cm76cm第23页/共68页（3）中央视觉和周围视觉中央视觉：能清晰的分辨物体周围视觉：l l分比物体的能力差分比物体的能力差l l视野范围广：观察空间范围和正在运动的物体视野范围广：观察空间范围和正在运动的物体第24页/共68页（4）双眼视觉和立体视觉（5）色觉与色视野 RGB：红、绿、蓝第25页/共68页（6）暗适应和明适应暗适应：30分钟明适应：30秒缓和、1分钟完成明暗急剧变化，会使视力下降第26页/共68页4.视觉特征（1 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）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。先看到水平方向的物体，后看到垂直方向的物体。很多仪表设计很多仪表设计成横向长方形。成横向长方形。（2 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。）视线的变化习惯于从左到右，从上到下和顺时针方向运动。仪仪表的刻度方向设计应遵循这一规律。表的刻度方向设计应遵循这一规律。（3 3）人沿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）人沿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计要准确得多。水平式仪表的误读率（。水平式仪表的误读率（2828）比垂直式仪表的误）比垂直式仪表的误读率（读率（3535）低。）低。第27页/共68页（4 4）当眼睛偏离视中心时，在偏离距离相等的情况下，）当眼睛偏离视中心时，在偏离距离相等的情况下，观察的优劣：观察的优劣：左上限左上限右上限右上限左下限左下限右下限右下限 视区内的仪表布置必须考虑这一特点视区内的仪表布置必须考虑这一特点（5 5）两眼总是协调的、同步的工作。所以，）两眼总是协调的、同步的工作。所以，通常都以通常都以双眼视线为设计依据。双眼视线为设计依据。（6 6）人眼对直线轮廓比对曲线轮廓更易于接受）人眼对直线轮廓比对曲线轮廓更易于接受（7 7）颜色对比与人眼辨色能力有一定关系。）颜色对比与人眼辨色能力有一定关系。辨认顺序：辨认顺序：红红绿绿黄黄白白两色相配：两色相配：黄底黑字黄底黑字黑底白字黑底白字蓝底白字蓝底白字白底黑白底黑字字第28页/共68页3.4 其他感觉机能1.听觉2.肤觉（1 1）触觉）触觉（2 2）温度觉）温度觉（3 3）痛觉）痛觉3.本体感觉人在进行各种操作时的同时能给出身体及四肢所在位置的信息。l l耳前庭系统：保持身体的姿势及平衡。耳前庭系统：保持身体的姿势及平衡。l l动觉系统：感受并指出四肢和身体不同部分的相动觉系统：感受并指出四肢和身体不同部分的相对位置对位置第29页/共68页不良设计（1）第30页/共68页不良设计（2）第31页/共68页不良设计（3）第32页/共68页第33页/共68页3.5人体尺寸与测量一、人体尺度一、人体尺度（一）人体尺度概念（一）人体尺度概念（二）人体测量的基本术语（二）人体测量的基本术语（三）人体测量种类（三）人体测量种类（四）测量内容（四）测量内容（五）测量方法（五）测量方法（六）测量项目（六）测量项目（七）我国常用人体尺寸（七）我国常用人体尺寸二、人体测量数据的使用二、人体测量数据的使用（一）人体测量尺寸的修正（一）人体测量尺寸的修正（二）人体尺寸的应用原则（二）人体尺寸的应用原则（三）人体身高在设计中的应用方法（三）人体身高在设计中的应用方法（四）设计用人体模型（四）设计用人体模型第34页/共68页一、人体尺度（一）人体尺度概念（一）人体尺度概念1.1.人体尺度人体尺度高度、宽度、胸廓前后径、各部分肢体的大小高度、宽度、胸廓前后径、各部分肢体的大小2.2.人体尺度的影响因素人体尺度的影响因素（1 1）年龄）年龄（2 2）性别）性别（3 3）年代）年代（4 4）地区性差异）地区性差异（5 5）种族）种族（6 6）职业）职业第35页/共68页（二）人体测量的基本术语1、被测者姿势2、标准形体3、测量基准面和基准轴4、测量方向说明：l l支撑面须为水平、稳固、不可压缩的平面支撑面须为水平、稳固、不可压缩的平面l l被测者裸体或尽量少穿内衣被测者裸体或尽量少穿内衣l l读数精度：线性项目：读数精度：线性项目：1mm1mm，体重：，体重：0.5kg0.5kg第36页/共68页1、被测者姿势两种：立姿、坐姿。1）立姿：挺胸直立、肩部松弛、上肢自然下垂、手伸直并轻贴躯干、膝部自然伸直、左右挺胸直立、肩部松弛、上肢自然下垂、手伸直并轻贴躯干、膝部自然伸直、左右足根并拢而两端分开，呈足根并拢而两端分开，呈4545度夹角。被测者足后跟、臀部、后背部必须在同度夹角。被测者足后跟、臀部、后背部必须在同一铅垂面上。一铅垂面上。2）坐姿：挺胸坐于腓骨头高度的平面上，双眼平视前方，左右大腿基本平行，膝弯成直角，挺胸坐于腓骨头高度的平面上，双眼平视前方，左右大腿基本平行，膝弯成直角，足平放在地面上，手轻放在大腿上。被测者臀部、后背应在同一铅垂面上。足平放在地面上，手轻放在大腿上。被测者臀部、后背应在同一铅垂面上。第37页/共68页2、标准形体人体测量学分类：肥胖形、瘦长形、标准形服装业分类：正常、挺胸、驼背、挺肚第38页/共68页3、基准面轴基准面：矢状面正中矢状面 冠状面 水平面基准轴：横轴 纵轴 垂直轴第39页/共68页4、测量方向1）上下方向：头侧端、足侧端2）左右方向：内侧、外侧3）在四肢上：近位、远位4）在上肢上：挠侧、尺侧5）在下肢上：胫侧、腓侧第40页/共68页（三）人体测量种类1、静态人体测量使用场合：设计工作区间的大小、室内空间范围、使用场合：设计工作区间的大小、室内空间范围、服装纸样大小等。服装纸样大小等。不同姿势下的静态尺寸不同。不同姿势下的静态尺寸不同。2、动态人体测量对人体各部分所及的范围及运动角度进行测量。对人体各部分所及的范围及运动角度进行测量。第41页/共68页（四）测量内容1、形态测量内容：内容：人体长度、体形、体积、重人体长度、体形、体积、重量、表面积量、表面积2、生理测定内容：内容：人体出力测定、触觉反应测人体出力测定、触觉反应测定、疲劳测定定、疲劳测定指标：指标：皮肤温度、出汗量、血压、皮肤温度、出汗量、血压、心率、耗氧量心率、耗氧量3、运动测定先对人体在静态下用形态测量的方先对人体在静态下用形态测量的方式进行测量，式进行测量，然后测量人体的活动过程和可能活然后测量人体的活动过程和可能活动的范围大小。动的范围大小。内容：内容：动作范围测定、动作过程测动作范围测定、动作过程测定、体形变化测定、皮肤变化测定、体形变化测定、皮肤变化测定定第42页/共68页（五）测量方法1 1、接触测量方法、接触测量方法手工测量方法。手工测量方法。工具：软尺、测距仪、角度计、截面测量仪等工具：软尺、测距仪、角度计、截面测量仪等2 2、非接触测量方法、非接触测量方法1 1）穿透式图像重建系统：）穿透式图像重建系统：X X光、光、CTCT、核磁共振、核磁共振2 2）投影式图像重建系统：）投影式图像重建系统：3 3）反射测距技术）反射测距技术4 4）三角测量技术）三角测量技术5 5）莫尔条纹法）莫尔条纹法6 6）“四步移相四步移相”干涉相位测量法：中国解放军后勤部干涉相位测量法：中国解放军后勤部7 7）TCTC2 2分层轮廓测量法：美国分层轮廓测量法：美国8 8）新的非接触测量法：利用）新的非接触测量法：利用CCDCCD、CMOSCMOS第43页/共68页（六）测量项目1、立姿第44页/共68页2、坐姿第45页/共68页3、头部第46页/共68页4、手与足第47页/共68页（七）我国常用人体尺寸19891989年实施的年实施的GB10000GB100008888中国成年人人体尺寸中国成年人人体尺寸注意：注意：1 1、数据为裸体测量结果，应用时要体察着衣量、数据为裸体测量结果，应用时要体察着衣量2 2、标准立、坐姿下测得，对于其他的立、坐姿要进行适当的修正、标准立、坐姿下测得，对于其他的立、坐姿要进行适当的修正3 3、不同地区人体尺寸差异较大、不同地区人体尺寸差异较大第48页/共68页第49页/共68页第50页/共68页二、人体测量数据的使用（一）人体测量尺寸的修正（二）人体尺寸的应用原则（三）人体身高在设计中的应用方法（四）设计用人体模型第51页/共68页（一）人体测量尺寸的修正由于人体尺寸数据是在裸体或穿单薄内衣的条件下测得的，测量时不穿鞋，所以在具体应用的时候，要加以修正。主要对衣服、鞋、帽等增加一定的余量。第52页/共68页（二）人体尺寸的应用原则1、身高：2、立姿眼高：第53页/共68页不良设计（一）第54页/共68页不良设计（二）第55页/共68页（三）人体测量数据的应用（三）人体测量数据的应用1、立姿人体尺寸数据的应用2、坐姿人体尺寸数据的应用3、头、手、足的尺寸数据的应用第56页/共68页1、立姿人体尺寸数据的应用立姿身高立姿身高：该数据用常用来确定建筑物高度，设备高度，车厢、机舱、船舱高度。立姿该数据用常用来确定建筑物高度，设备高度，车厢、机舱、船舱高度。立姿使用的用具高度，危区防护栏杆高度（也可用脐高来确定），床的长度，服装的长度。立姿使用的用具高度，危区防护栏杆高度（也可用脐高来确定），床的长度，服装的长度。立姿身高也是计算人体各部分相关尺寸与设备高度的基础。身高也是计算人体各部分相关尺寸与设备高度的基础。立姿眼高立姿眼高：该数据常用来确定立姿操作时机械仪表的高度，数控机床显示屏幕的高度和该数据常用来确定立姿操作时机械仪表的高度，数控机床显示屏幕的高度和需要被观看对象（如艺术展品）的高度。需要被观看对象（如艺术展品）的高度。立姿肩高、肘高、挠骨点高、中指指尖高、手工能高、中指指尖立姿肩高、肘高、挠骨点高、中指指尖高、手工能高、中指指尖举高、肩宽、最大肩宽，上肢长、全臂长、上臂长、两臂展开宽、举高、肩宽、最大肩宽，上肢长、全臂长、上臂长、两臂展开宽、两臂功能展开宽和两臂肘展开宽等尺寸数据两臂功能展开宽和两臂肘展开宽等尺寸数据：主要用来确定作业空间的最主要用来确定作业空间的最大范围、正常范围、最佳范围以及各种操纵控制器、各种显示器、各种操作控制台、精密操大范围、正常范围、最佳范围以及各种操纵控制器、各种显示器、各种操作控制台、精密操作平台、机床工作面高度，操作手柄、手轮的高度，车床的中心高度，物料放置位置，床宽，作平台、机床工作面高度，操作手柄、手轮的高度，车床的中心高度，物料放置位置，床宽，桌高，方桌边长和圆桌直径及服装相关尺寸等。桌高，方桌边长和圆桌直径及服装相关尺寸等。第57页/共68页2、坐姿人体尺寸数据的应用坐高、坐姿上肢最大前伸长、坐姿肩宽、坐姿肘高、坐姿下肢长等：主要用来确定坐姿作业所需主要用来确定坐姿作业所需的作业空间，作业最大范围、正常范围、最佳范围，设备、控制器的分布位的作业空间，作业最大范围、正常范围、最佳范围，设备、控制器的分布位置，精密作业平台，各种操纵控制台和放物料的位置等。置，精密作业平台，各种操纵控制台和放物料的位置等。坐姿眼高：常用来确定坐姿操作时各种机械仪表的高度和需要被观常用来确定坐姿操作时各种机械仪表的高度和需要被观看对象（如教室黑板）的位置。看对象（如教室黑板）的位置。坐姿膝高、坐姿大腿厚等尺寸数据：常用来确定常用来确定设备、控制台、工作台、桌子等的容膝空间。设备、控制台、工作台、桌子等的容膝空间。小腿加足高、坐深、坐姿臀宽等尺寸：主要用主要用来设计各种工作椅、沙发、床铺等的有关尺寸。来设计各种工作椅、沙发、床铺等的有关尺寸。第58页/共68页3、头、手、足的尺寸数据的应用人体头围，手长、手宽、手握围，足长、足宽、足围的尺寸数据：常用来设计头盔、各种手柄、杠常用来设计头盔、各种手柄、杠杆、脚踏板、楼梯梯级深度、帽子、手套、袜子、靴子等。杆、脚踏板、楼梯梯级深度、帽子、手套、袜子、靴子等。第59页/共68页（四）人体身高在设计中的应用方法（四）人体身高在设计中的应用方法以各种设备的高度和身高的比例为依据第60页/共68页第61页/共68页第62页/共68页第63页/共68页第64页/共68页（五）设计用人体模型1、二维人体模板2、人体模板的应用第65页/共68页1、二维人体模板侧视模型按人体测量数据进行处理和选择而得到的标准人体尺寸利用塑料板材或密实纤维板制作腰区关节结构（P5），没有反应这一区域的全不生理作用，因此，背部的外形和人体实际的腰区弧线也不完全相符，故不宜用作座椅靠背曲线的设计。第66页/共68页2、人体模板的应用第67页/共68页感谢您的观看！感谢您的观看！第68页/共68页