车辆人机工程学理论ppt课件(第7章).ppt

《车辆人机工程学理论ppt课件(第7章).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《车辆人机工程学理论ppt课件(第7章).ppt（142页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第第7 7章章 人机系统人机系统人机系统的功能分配2人机系统设计4人机系统的功能和类型3 1机械系统人机界面的优化匹配3 3人机系统的数学模型3 5返回总目录返回总目录第第 7 章目录章目录7.1 7.1 人机系统的功能和类型人机系统的功能和类型 将将将将人人人人和和和和机机机机器器器器联联联联系系系系起起起起来来来来，视视视视为为为为一一一一个个个个整整整整体体体体或或或或系系系系统统统统，称称称称为为为为人人人人机机机机系系系系统统统统。人人人人机机机机系系系系统统统统处处处处于于于于一一一一定定定定的的的的环环环环境境境境之之之之中中中中,并与周围环境发生相互作用。并与周围环境发生相互作

2、用。并与周围环境发生相互作用。并与周围环境发生相互作用。回到本章目录 人机系统的功能：信信息息接接受受、储储存存信信息息、处处理理信信息息、执执行行功功能能。人人机机系系统统与与周周围围环环境境的的相相互互作作用用，表表现现为为人人机机系系统的输入和输出。统的输入和输出。人机系统的类型人机系统的类型 按有、无反馈控制环节分类，人机系统可分按有、无反馈控制环节分类，人机系统可分按有、无反馈控制环节分类，人机系统可分按有、无反馈控制环节分类，人机系统可分为为为为闭环人机系统和开环人机系统闭环人机系统和开环人机系统闭环人机系统和开环人机系统闭环人机系统和开环人机系统两大类。两大类。两大类。两大类。闭

3、环人机系统的主要特征是系统的输出对控闭环人机系统的主要特征是系统的输出对控闭环人机系统的主要特征是系统的输出对控闭环人机系统的主要特征是系统的输出对控制作用有直接的影响制作用有直接的影响制作用有直接的影响制作用有直接的影响,驾驶员驾驶员驾驶员驾驶员-车辆车辆车辆车辆-道路系统的道路系统的道路系统的道路系统的方向操纵运动是一个人工闭环人机系统的典型实方向操纵运动是一个人工闭环人机系统的典型实方向操纵运动是一个人工闭环人机系统的典型实方向操纵运动是一个人工闭环人机系统的典型实例。例。例。例。开环人机系统的主要特征是系统的输出对控开环人机系统的主要特征是系统的输出对控开环人机系统的主要特征是系统的输

4、出对控开环人机系统的主要特征是系统的输出对控制作用没有影响。制作用没有影响。制作用没有影响。制作用没有影响。回到本章目录7.1 7.1 人机系统的功能和类型人机系统的功能和类型人机系统的功能和类型人机系统的功能和类型7.2 7.2 人机系统的功能分配人机系统的功能分配 人机系统中人机系统中人机系统中人机系统中“人人人人”与与与与“机机机机”的功能的功能的功能的功能分配是否合理，对于提高人机系统的总效能分配是否合理，对于提高人机系统的总效能分配是否合理，对于提高人机系统的总效能分配是否合理，对于提高人机系统的总效能,具有重要意义。这是人机工程学的核心问题具有重要意义。这是人机工程学的核心问题具有

5、重要意义。这是人机工程学的核心问题具有重要意义。这是人机工程学的核心问题之一，存在于机器发展的各个阶段中。之一，存在于机器发展的各个阶段中。之一，存在于机器发展的各个阶段中。之一，存在于机器发展的各个阶段中。回到本章目录1.1.1.1.感受能力感受能力感受能力感受能力 人可识别物体的大小、形状、位置和人可识别物体的大小、形状、位置和人可识别物体的大小、形状、位置和人可识别物体的大小、形状、位置和颜色等特征，并对不同音色和某些化学物质有一定颜色等特征，并对不同音色和某些化学物质有一定颜色等特征，并对不同音色和某些化学物质有一定颜色等特征，并对不同音色和某些化学物质有一定的分辨能力的分辨能力的分辨

6、能力的分辨能力;机可接受超声、辐射、徽波、电磁机可接受超声、辐射、徽波、电磁机可接受超声、辐射、徽波、电磁机可接受超声、辐射、徽波、电磁波、磁场等信号，超过人的感受能力。波、磁场等信号，超过人的感受能力。波、磁场等信号，超过人的感受能力。波、磁场等信号，超过人的感受能力。2.2.2.2.控制能力控制能力控制能力控制能力 人可进行各种控制，且在自由度、调人可进行各种控制，且在自由度、调人可进行各种控制，且在自由度、调人可进行各种控制，且在自由度、调节和联系能力等方面优于机器。同时，其动力源和节和联系能力等方面优于机器。同时，其动力源和节和联系能力等方面优于机器。同时，其动力源和节和联系能力等方面

7、优于机器。同时，其动力源和响应运动完全合为一体，能响应运动完全合为一体，能响应运动完全合为一体，能响应运动完全合为一体，能“独立自足独立自足独立自足独立自足”；机在；机在；机在；机在操纵力、速度、精确度、操作数量等方面都超过人操纵力、速度、精确度、操作数量等方面都超过人操纵力、速度、精确度、操作数量等方面都超过人操纵力、速度、精确度、操作数量等方面都超过人的能力，但不能的能力，但不能的能力，但不能的能力，但不能“独立自足独立自足独立自足独立自足”，必须外加动力源才，必须外加动力源才，必须外加动力源才，必须外加动力源才能发挥作用。能发挥作用。能发挥作用。能发挥作用。7.2 7.2 人机系统的功能

8、分配人机系统的功能分配人机系统的功能分配人机系统的功能分配3.3.3.3.工作效能工作效能工作效能工作效能 人可依次完成多种功能作业，但不能进行人可依次完成多种功能作业，但不能进行人可依次完成多种功能作业，但不能进行人可依次完成多种功能作业，但不能进行高阶运算，不能同时完成多种操纵，不能在恶劣环境条高阶运算，不能同时完成多种操纵，不能在恶劣环境条高阶运算，不能同时完成多种操纵，不能在恶劣环境条高阶运算，不能同时完成多种操纵，不能在恶劣环境条件下作业；机能在恶劣环境条件下工作，可进行高阶运件下作业；机能在恶劣环境条件下工作，可进行高阶运件下作业；机能在恶劣环境条件下工作，可进行高阶运件下作业；机

9、能在恶劣环境条件下工作，可进行高阶运算和同时完成多种操纵控制，执行单调、重复的工作也算和同时完成多种操纵控制，执行单调、重复的工作也算和同时完成多种操纵控制，执行单调、重复的工作也算和同时完成多种操纵控制，执行单调、重复的工作也不降低效率。不降低效率。不降低效率。不降低效率。4.4.4.4.信息处理信息处理信息处理信息处理 人的信息传递率一般为人的信息传递率一般为人的信息传递率一般为人的信息传递率一般为 6bit/s 6bit/s 6bit/s 6bit/s 左右，接左右，接左右，接左右，接受信息的速度约每秒受信息的速度约每秒受信息的速度约每秒受信息的速度约每秒 20 20 20 20 个，短

10、时内能同时记住信息个，短时内能同时记住信息个，短时内能同时记住信息个，短时内能同时记住信息约约约约 10 10 10 10 个，每次只能处理一个信息个，每次只能处理一个信息个，每次只能处理一个信息个，每次只能处理一个信息;机能储存信息和迅机能储存信息和迅机能储存信息和迅机能储存信息和迅速取出信息，能长期储存，也能一次废除，信息传递能速取出信息，能长期储存，也能一次废除，信息传递能速取出信息，能长期储存，也能一次废除，信息传递能速取出信息，能长期储存，也能一次废除，信息传递能力、记忆速度和保持能力都比人高得多，在作决策之前力、记忆速度和保持能力都比人高得多，在作决策之前力、记忆速度和保持能力都比

11、人高得多，在作决策之前力、记忆速度和保持能力都比人高得多，在作决策之前,能将所存储的全部有关条件周密能将所存储的全部有关条件周密能将所存储的全部有关条件周密能将所存储的全部有关条件周密“考虑考虑考虑考虑”一遍。一遍。一遍。一遍。7.2 7.2 人机系统的功能分配人机系统的功能分配人机系统的功能分配人机系统的功能分配5.5.5.5.可靠性可靠性可靠性可靠性 就人脑而言就人脑而言就人脑而言就人脑而言,可靠性和自动结合能力都远可靠性和自动结合能力都远可靠性和自动结合能力都远可靠性和自动结合能力都远远超过机器远超过机器远超过机器远超过机器,(,(,(,(但工作过程中但工作过程中但工作过程中但工作过程中

12、,人的技术高低、生理人的技术高低、生理人的技术高低、生理人的技术高低、生理和心理状况等因素对可靠性都有影响），能处理意外和心理状况等因素对可靠性都有影响），能处理意外和心理状况等因素对可靠性都有影响），能处理意外和心理状况等因素对可靠性都有影响），能处理意外的紧急事态；经可靠性设计后，机的可靠性高，且质的紧急事态；经可靠性设计后，机的可靠性高，且质的紧急事态；经可靠性设计后，机的可靠性高，且质的紧急事态；经可靠性设计后，机的可靠性高，且质量保持不变，但不能处理意外的紧急事态。量保持不变，但不能处理意外的紧急事态。量保持不变，但不能处理意外的紧急事态。量保持不变，但不能处理意外的紧急事态。6.6

13、.6.6.耐久性耐久性耐久性耐久性 人容易产生疲劳，不能长时间连续工作，且人容易产生疲劳，不能长时间连续工作，且人容易产生疲劳，不能长时间连续工作，且人容易产生疲劳，不能长时间连续工作，且受年龄、性别与健康情况等因素的影响；机的耐久性受年龄、性别与健康情况等因素的影响；机的耐久性受年龄、性别与健康情况等因素的影响；机的耐久性受年龄、性别与健康情况等因素的影响；机的耐久性高，能长期连续工作，并大大超过人的能力。高，能长期连续工作，并大大超过人的能力。高，能长期连续工作，并大大超过人的能力。高，能长期连续工作，并大大超过人的能力。7.2 7.2 人机系统的功能分配人机系统的功能分配人机系统的功能分

14、配人机系统的功能分配7.7.7.7.适应性适应性适应性适应性 人具有随机应变的能力，具有很强的学人具有随机应变的能力，具有很强的学人具有随机应变的能力，具有很强的学人具有随机应变的能力，具有很强的学习能力，对特定的环境能很快适应；机没有随机应习能力，对特定的环境能很快适应；机没有随机应习能力，对特定的环境能很快适应；机没有随机应习能力，对特定的环境能很快适应；机没有随机应变的能力，只有很低的学习能力，只能适应事先设变的能力，只有很低的学习能力，只能适应事先设变的能力，只有很低的学习能力，只能适应事先设变的能力，只有很低的学习能力，只能适应事先设定的环境。定的环境。定的环境。定的环境。8.8.8

15、.8.创造性创造性创造性创造性 人具有创造性和能动性，具有思维能力、人具有创造性和能动性，具有思维能力、人具有创造性和能动性，具有思维能力、人具有创造性和能动性，具有思维能力、预测能力和归纳总结能力，会自己总结经验；机只预测能力和归纳总结能力，会自己总结经验；机只预测能力和归纳总结能力，会自己总结经验；机只预测能力和归纳总结能力，会自己总结经验；机只能在人所设计的程序功能范围内进行一定程度的创能在人所设计的程序功能范围内进行一定程度的创能在人所设计的程序功能范围内进行一定程度的创能在人所设计的程序功能范围内进行一定程度的创造性工作造性工作造性工作造性工作,达到一定程度的智能化。达到一定程度的智

16、能化。达到一定程度的智能化。达到一定程度的智能化。7.2 7.2 人机系统的功能分配人机系统的功能分配人机系统的功能分配人机系统的功能分配 机器优于人的特点机器优于人的特点机器优于人的特点机器优于人的特点:操作速度快操作速度快操作速度快操作速度快,能量大能量大能量大能量大,精确度精确度精确度精确度高高高高,能同时完成多项操作能同时完成多项操作能同时完成多项操作能同时完成多项操作,能实现高阶运算和高倍放能实现高阶运算和高倍放能实现高阶运算和高倍放能实现高阶运算和高倍放大大大大,不会因单调重复和疲劳而降低工作效率不会因单调重复和疲劳而降低工作效率不会因单调重复和疲劳而降低工作效率不会因单调重复和疲

17、劳而降低工作效率,对不利对不利对不利对不利环境条件的抵抗能力强环境条件的抵抗能力强环境条件的抵抗能力强环境条件的抵抗能力强,信息传递能力高信息传递能力高信息传递能力高信息传递能力高,记忆速度记忆速度记忆速度记忆速度和保持能力高和保持能力高和保持能力高和保持能力高,能长期储存和一次废除信息能长期储存和一次废除信息能长期储存和一次废除信息能长期储存和一次废除信息,感受和感受和感受和感受和反应能力强反应能力强反应能力强反应能力强,可靠性好可靠性好可靠性好可靠性好,耐久性高。耐久性高。耐久性高。耐久性高。人优于机器的特点人优于机器的特点人优于机器的特点人优于机器的特点:具有创造性和能动性具有创造性和能

18、动性具有创造性和能动性具有创造性和能动性,能灵活能灵活能灵活能灵活处理意外的紧急事态，人脑的神经联系复杂、元件数处理意外的紧急事态，人脑的神经联系复杂、元件数处理意外的紧急事态，人脑的神经联系复杂、元件数处理意外的紧急事态，人脑的神经联系复杂、元件数量多、体积小、能量消耗少、记忆容量大、可靠度高、量多、体积小、能量消耗少、记忆容量大、可靠度高、量多、体积小、能量消耗少、记忆容量大、可靠度高、量多、体积小、能量消耗少、记忆容量大、可靠度高、自维修功能强自维修功能强自维修功能强自维修功能强,某些感觉器官的感受性为目前的机器某些感觉器官的感受性为目前的机器某些感觉器官的感受性为目前的机器某些感觉器官

19、的感受性为目前的机器传感装置所不及。传感装置所不及。传感装置所不及。传感装置所不及。7.2 7.2 人机系统的功能分配人机系统的功能分配人机系统的功能分配人机系统的功能分配 “人人人人”、“机机机机”功能分配的原则功能分配的原则功能分配的原则功能分配的原则 快速、精细、笨重、危险、规律性、单调重复、高阶快速、精细、笨重、危险、规律性、单调重复、高阶快速、精细、笨重、危险、规律性、单调重复、高阶快速、精细、笨重、危险、规律性、单调重复、高阶运算、操作复杂的工作，宜分配给机器去做；运算、操作复杂的工作，宜分配给机器去做；运算、操作复杂的工作，宜分配给机器去做；运算、操作复杂的工作，宜分配给机器去做

20、；机器系统的监督、维修、故障处理，指令和程序的安机器系统的监督、维修、故障处理，指令和程序的安机器系统的监督、维修、故障处理，指令和程序的安机器系统的监督、维修、故障处理，指令和程序的安排，对意外事件的处理以及情况多变的工作，宜分配给人排，对意外事件的处理以及情况多变的工作，宜分配给人排，对意外事件的处理以及情况多变的工作，宜分配给人排，对意外事件的处理以及情况多变的工作，宜分配给人去做。去做。去做。去做。人机系统的总体设计，要考虑总的效能，不能单纯追人机系统的总体设计，要考虑总的效能，不能单纯追人机系统的总体设计，要考虑总的效能，不能单纯追人机系统的总体设计，要考虑总的效能，不能单纯追求自动

21、化程度，必须讲究系统的求自动化程度，必须讲究系统的求自动化程度，必须讲究系统的求自动化程度，必须讲究系统的生产率、初置成本、使用生产率、初置成本、使用生产率、初置成本、使用生产率、初置成本、使用经济性、可靠性经济性、可靠性经济性、可靠性经济性、可靠性四者之间的最优协调。四者之间的最优协调。四者之间的最优协调。四者之间的最优协调。7.2 7.2 人机系统的功能分配人机系统的功能分配人机系统的功能分配人机系统的功能分配 据研究资料介绍，一种无人驾驶飞机的最初据研究资料介绍，一种无人驾驶飞机的最初800800次次飞行，失事次数多达飞行，失事次数多达155155次次;而同类型的有人驾驶的飞而同类型的有

22、人驾驶的飞机，最初机，最初800800次飞行中，失事次数只有次飞行中，失事次数只有3 3次，前者是后次，前者是后者失事次数的者失事次数的5252倍。即使不用人直接驾驶，而仅仅用倍。即使不用人直接驾驶，而仅仅用人作监管和后备的飞机，也比完全自动化的无人驾驶人作监管和后备的飞机，也比完全自动化的无人驾驶飞机的可靠度高飞机的可靠度高 1 1 倍以上。倍以上。因此，可以认为因此，可以认为,有人参与的系统会比全自动系统有人参与的系统会比全自动系统更经济而可靠。更经济而可靠。回到本章目录7.2 7.2 人机系统的功能分配人机系统的功能分配人机系统的功能分配人机系统的功能分配7.3 机械系统人机界面的优化匹

23、配机械系统人机界面的优化匹配人机界面问题的提出人机界面优化匹配的目标人机界面匹配合理程度的评价指标匹配优度的试验评价方法评价的软件系统回到本章目录7.3.1 7.3.1 人机界面问题的提出人机界面问题的提出 机械系统的人机界面（机械系统的人机界面（机械系统的人机界面（机械系统的人机界面（Human-Machine Interface)Human-Machine Interface)Human-Machine Interface)Human-Machine Interface)指的是操作人员和机器之间相互作用的区域。指的是操作人员和机器之间相互作用的区域。指的是操作人员和机器之间相互作用的区域。

24、指的是操作人员和机器之间相互作用的区域。人机界面的问题自人机界面的问题自人机界面的问题自人机界面的问题自 20 20 20 20 世纪初就引起了人们的重视，世纪初就引起了人们的重视，世纪初就引起了人们的重视，世纪初就引起了人们的重视，在军事和大型工业领域，人们发现很多重大的事故均源于在军事和大型工业领域，人们发现很多重大的事故均源于在军事和大型工业领域，人们发现很多重大的事故均源于在军事和大型工业领域，人们发现很多重大的事故均源于人机界面匹配不当人机界面匹配不当人机界面匹配不当人机界面匹配不当,许多经验和教训都表明，人机界面设许多经验和教训都表明，人机界面设许多经验和教训都表明，人机界面设许多

25、经验和教训都表明，人机界面设计得不合理将导致操作人员的操作失误计得不合理将导致操作人员的操作失误计得不合理将导致操作人员的操作失误计得不合理将导致操作人员的操作失误,降低系统运行的降低系统运行的降低系统运行的降低系统运行的安全性安全性安全性安全性,甚至于造成重大事故甚至于造成重大事故甚至于造成重大事故甚至于造成重大事故,同时还会对操作人员造成同时还会对操作人员造成同时还会对操作人员造成同时还会对操作人员造成生理或心理上的伤害，许多职业病也都源于不合理的操作生理或心理上的伤害，许多职业病也都源于不合理的操作生理或心理上的伤害，许多职业病也都源于不合理的操作生理或心理上的伤害，许多职业病也都源于不

26、合理的操作环境或作业姿势。环境或作业姿势。环境或作业姿势。环境或作业姿势。7.3 7.3 机械系统人机界面的优化匹配机械系统人机界面的优化匹配机械系统人机界面的优化匹配机械系统人机界面的优化匹配回到本节目录 一个机械系统的人机界面是由许多不同类型、不一个机械系统的人机界面是由许多不同类型、不一个机械系统的人机界面是由许多不同类型、不一个机械系统的人机界面是由许多不同类型、不同结构型式的元件构成的同结构型式的元件构成的同结构型式的元件构成的同结构型式的元件构成的,通常将每一个不同的元件通常将每一个不同的元件通常将每一个不同的元件通常将每一个不同的元件称为一个因素，人机界面总体是由许多因素通过某种

27、称为一个因素，人机界面总体是由许多因素通过某种称为一个因素，人机界面总体是由许多因素通过某种称为一个因素，人机界面总体是由许多因素通过某种方式组合而成的。方式组合而成的。方式组合而成的。方式组合而成的。单因素评价是对系统总体评价的基础。单因素评价是对系统总体评价的基础。单因素评价是对系统总体评价的基础。单因素评价是对系统总体评价的基础。在这方面在这方面在这方面在这方面的研究开展得很多，也很深入。这些单因素研究有手的研究开展得很多，也很深入。这些单因素研究有手的研究开展得很多，也很深入。这些单因素研究有手的研究开展得很多，也很深入。这些单因素研究有手控操纵器、脚控操纵器、座椅、工作台、视觉类元件

28、、控操纵器、脚控操纵器、座椅、工作台、视觉类元件、控操纵器、脚控操纵器、座椅、工作台、视觉类元件、控操纵器、脚控操纵器、座椅、工作台、视觉类元件、面板类元件、人体舒适姿势、人体测量、人体动作分面板类元件、人体舒适姿势、人体测量、人体动作分面板类元件、人体舒适姿势、人体测量、人体动作分面板类元件、人体舒适姿势、人体测量、人体动作分析、人的失误等方面。析、人的失误等方面。析、人的失误等方面。析、人的失误等方面。7.3 7.3 机械系统人机界面的优化匹配机械系统人机界面的优化匹配机械系统人机界面的优化匹配机械系统人机界面的优化匹配 当前处理机械系统人机界面的几何位置关系当前处理机械系统人机界面的几何

29、位置关系当前处理机械系统人机界面的几何位置关系当前处理机械系统人机界面的几何位置关系,主要依主要依主要依主要依靠设计人员的经验靠设计人员的经验靠设计人员的经验靠设计人员的经验,或者参考类似机械系统的人机界面参或者参考类似机械系统的人机界面参或者参考类似机械系统的人机界面参或者参考类似机械系统的人机界面参数数数数,采用静态匹配的方法采用静态匹配的方法采用静态匹配的方法采用静态匹配的方法,设计的目的以满足系统功能为设计的目的以满足系统功能为设计的目的以满足系统功能为设计的目的以满足系统功能为主主主主,对机器的宜人性考虑较少。对机器的宜人性考虑较少。对机器的宜人性考虑较少。对机器的宜人性考虑较少。造

30、成机械系统人机界面只能采用经验设计的基本原因造成机械系统人机界面只能采用经验设计的基本原因造成机械系统人机界面只能采用经验设计的基本原因造成机械系统人机界面只能采用经验设计的基本原因在于对人机界面还没有合适的、可操作的、定量的评价指在于对人机界面还没有合适的、可操作的、定量的评价指在于对人机界面还没有合适的、可操作的、定量的评价指在于对人机界面还没有合适的、可操作的、定量的评价指标和评价方法。由于机械系统人机界面牵涉的范围很大，标和评价方法。由于机械系统人机界面牵涉的范围很大，标和评价方法。由于机械系统人机界面牵涉的范围很大，标和评价方法。由于机械系统人机界面牵涉的范围很大，需要考虑的因素很多

31、，有些因素对评价结果的影响可能是需要考虑的因素很多，有些因素对评价结果的影响可能是需要考虑的因素很多，有些因素对评价结果的影响可能是需要考虑的因素很多，有些因素对评价结果的影响可能是相反的，致使设计人员难以权衡，同时，在设计和评价过相反的，致使设计人员难以权衡，同时，在设计和评价过相反的，致使设计人员难以权衡，同时，在设计和评价过相反的，致使设计人员难以权衡，同时，在设计和评价过程中，需要查询大量的标准数据，繁琐复杂，造成现有的程中，需要查询大量的标准数据，繁琐复杂，造成现有的程中，需要查询大量的标准数据，繁琐复杂，造成现有的程中，需要查询大量的标准数据，繁琐复杂，造成现有的一些理论工具很难在

32、实践中得到应用。随着计算机技术的一些理论工具很难在实践中得到应用。随着计算机技术的一些理论工具很难在实践中得到应用。随着计算机技术的一些理论工具很难在实践中得到应用。随着计算机技术的发展，静态匹配的设计方法在某些设计领域已经被打破，发展，静态匹配的设计方法在某些设计领域已经被打破，发展，静态匹配的设计方法在某些设计领域已经被打破，发展，静态匹配的设计方法在某些设计领域已经被打破，但是这些方法多局限于某一特殊的领域，评价手段和过程但是这些方法多局限于某一特殊的领域，评价手段和过程但是这些方法多局限于某一特殊的领域，评价手段和过程但是这些方法多局限于某一特殊的领域，评价手段和过程不具有通用性。不具

33、有通用性。不具有通用性。不具有通用性。7.3 7.3 机械系统人机界面的优化匹配机械系统人机界面的优化匹配机械系统人机界面的优化匹配机械系统人机界面的优化匹配 开展开展开展开展“机械系统人机界面动态优化匹配方法机械系统人机界面动态优化匹配方法机械系统人机界面动态优化匹配方法机械系统人机界面动态优化匹配方法”的的的的研究，其主要目的是要提出一个客观的、科学的、可操研究，其主要目的是要提出一个客观的、科学的、可操研究，其主要目的是要提出一个客观的、科学的、可操研究，其主要目的是要提出一个客观的、科学的、可操作的评价方法和评价指标，将机械系统人机界面的评价作的评价方法和评价指标，将机械系统人机界面的

34、评价作的评价方法和评价指标，将机械系统人机界面的评价作的评价方法和评价指标，将机械系统人机界面的评价定量化，使不同的设计方案具有可比性，以指导机械系定量化，使不同的设计方案具有可比性，以指导机械系定量化，使不同的设计方案具有可比性，以指导机械系定量化，使不同的设计方案具有可比性，以指导机械系统人机界面的设计。保证所设计系统的运行安全性，提统人机界面的设计。保证所设计系统的运行安全性，提统人机界面的设计。保证所设计系统的运行安全性，提统人机界面的设计。保证所设计系统的运行安全性，提高系统工效及操作人员的舒适性，使人与机器设备、工高系统工效及操作人员的舒适性，使人与机器设备、工高系统工效及操作人员

35、的舒适性，使人与机器设备、工高系统工效及操作人员的舒适性，使人与机器设备、工作环境更好地配合、协调一致，充分保障劳动者的身心作环境更好地配合、协调一致，充分保障劳动者的身心作环境更好地配合、协调一致，充分保障劳动者的身心作环境更好地配合、协调一致，充分保障劳动者的身心健康，最大程度地防止职业病的发生。健康，最大程度地防止职业病的发生。健康，最大程度地防止职业病的发生。健康，最大程度地防止职业病的发生。回到本节目录7.3 7.3 机械系统人机界面的优化匹配机械系统人机界面的优化匹配机械系统人机界面的优化匹配机械系统人机界面的优化匹配7.3.2 7.3.2 人机界面优化匹配的目标人机界面优化匹配的

36、目标(1)(1)保证系统运行的安全性保证系统运行的安全性(2)(2)主要是指组成人机界面的各元件的布置位置，确主要是指组成人机界面的各元件的布置位置，确保保 (3)(3)不存在引发事故的潜在危险源。不存在引发事故的潜在危险源。(4)(4)(2)(2)提高系统的工效提高系统的工效 主要是指组成人机界面的各元件的布置位置主要是指组成人机界面的各元件的布置位置,总体总体布局合理布局合理,层次清楚层次清楚,各元件相对于操作人员的位置各元件相对于操作人员的位置,符合人机工程设计原理和原则符合人机工程设计原理和原则,使操作人员能够高效率使操作人员能够高效率地认知、识别及响应、操作。地认知、识别及响应、操作

37、。7.3 7.3 机械系统人机界面的优化匹配机械系统人机界面的优化匹配机械系统人机界面的优化匹配机械系统人机界面的优化匹配回到本节目录(3)(3)改善操作人员的舒适性改善操作人员的舒适性 主要是指组成人机界面的各元件的布置位置主要是指组成人机界面的各元件的布置位置,总体布总体布局非常合理局非常合理,层次非常清楚层次非常清楚,各元件相对于操作人员的位各元件相对于操作人员的位置置,很好地符合人机工程设计原理和原则，使操作人员能很好地符合人机工程设计原理和原则，使操作人员能够舒适而高效率地认知、识别及响应、操作。够舒适而高效率地认知、识别及响应、操作。(4)(4)保证操作人员的健康，最大程度地防止职

38、业病的发生保证操作人员的健康，最大程度地防止职业病的发生 主要是指组成人机界面的各元件的布置位置主要是指组成人机界面的各元件的布置位置,确保不确保不存在可能引发操作人员产生职业病的潜在危险源。存在可能引发操作人员产生职业病的潜在危险源。回到本节目录7.3 7.3 机械系统人机界面的优化匹配机械系统人机界面的优化匹配机械系统人机界面的优化匹配机械系统人机界面的优化匹配7.3.3 7.3.3 人机界面匹配合理程度的评价指标人机界面匹配合理程度的评价指标 (1)(1)(1)(1)机械系统人机界面匹配优度的概念机械系统人机界面匹配优度的概念机械系统人机界面匹配优度的概念机械系统人机界面匹配优度的概念

39、机械系统人机界面的匹配优度，简称匹配优度，指机械系统人机界面的匹配优度，简称匹配优度，指机械系统人机界面的匹配优度，简称匹配优度，指机械系统人机界面的匹配优度，简称匹配优度，指的是机械系统的显示、操作界面与操作人员之间匹配的的是机械系统的显示、操作界面与操作人员之间匹配的的是机械系统的显示、操作界面与操作人员之间匹配的的是机械系统的显示、操作界面与操作人员之间匹配的合理程度，它是合理程度，它是合理程度，它是合理程度，它是 0 0 0 0 1 1 1 1 之间的一个数值，越接近于之间的一个数值，越接近于之间的一个数值，越接近于之间的一个数值，越接近于 1 1 1 1，就表示人与机器的几何界面匹配

40、得越好。就表示人与机器的几何界面匹配得越好。就表示人与机器的几何界面匹配得越好。就表示人与机器的几何界面匹配得越好。7.3 7.3 机械系统人机界面的优化匹配机械系统人机界面的优化匹配机械系统人机界面的优化匹配机械系统人机界面的优化匹配回到本节目录(2)(2)(2)(2)有关机械系统人机界面匹配评价的基本术语有关机械系统人机界面匹配评价的基本术语有关机械系统人机界面匹配评价的基本术语有关机械系统人机界面匹配评价的基本术语 a.a.a.a.工况工况工况工况 指在机械系统人机界面匹配评价仿真实验中组成人指在机械系统人机界面匹配评价仿真实验中组成人指在机械系统人机界面匹配评价仿真实验中组成人指在机械

41、系统人机界面匹配评价仿真实验中组成人机界面的元件的某一种布置方式。机界面的元件的某一种布置方式。机界面的元件的某一种布置方式。机界面的元件的某一种布置方式。b.b.b.b.重要性重要性重要性重要性 表示待评价的元件的作用在人机系统中的地位，包表示待评价的元件的作用在人机系统中的地位，包表示待评价的元件的作用在人机系统中的地位，包表示待评价的元件的作用在人机系统中的地位，包括该元件所显示的信息或被操作而产生的功能上的后果，括该元件所显示的信息或被操作而产生的功能上的后果，括该元件所显示的信息或被操作而产生的功能上的后果，括该元件所显示的信息或被操作而产生的功能上的后果，以及该元件对其它元件的影响

42、。以及该元件对其它元件的影响。以及该元件对其它元件的影响。以及该元件对其它元件的影响。c.c.c.c.使用频率使用频率使用频率使用频率 指的是待评价的元件在工作过程中显示信息或被操指的是待评价的元件在工作过程中显示信息或被操指的是待评价的元件在工作过程中显示信息或被操指的是待评价的元件在工作过程中显示信息或被操作的频繁程度。作的频繁程度。作的频繁程度。作的频繁程度。7.3 7.3 机械系统人机界面的优化匹配机械系统人机界面的优化匹配机械系统人机界面的优化匹配机械系统人机界面的优化匹配 d.d.d.d.最优区域最优区域最优区域最优区域 指的是适合于某一百分位人体的几何区域，在此区指的是适合于某一

43、百分位人体的几何区域，在此区指的是适合于某一百分位人体的几何区域，在此区指的是适合于某一百分位人体的几何区域，在此区域中，人体感知信息或人体的操纵动作最有效、最舒适、域中，人体感知信息或人体的操纵动作最有效、最舒适、域中，人体感知信息或人体的操纵动作最有效、最舒适、域中，人体感知信息或人体的操纵动作最有效、最舒适、最不易产生疲劳。最不易产生疲劳。最不易产生疲劳。最不易产生疲劳。e.e.e.e.一般区域一般区域一般区域一般区域 指的是某一百分位的人体所能够感知信息或操作操指的是某一百分位的人体所能够感知信息或操作操指的是某一百分位的人体所能够感知信息或操作操指的是某一百分位的人体所能够感知信息或

44、操作操纵装置的区域。纵装置的区域。纵装置的区域。纵装置的区域。f.f.f.f.功能限制区域功能限制区域功能限制区域功能限制区域 指的是因机械系统功能或结构上的需要，使其人机指的是因机械系统功能或结构上的需要，使其人机指的是因机械系统功能或结构上的需要，使其人机指的是因机械系统功能或结构上的需要，使其人机界面中某一元件必须布置在某区域界面中某一元件必须布置在某区域界面中某一元件必须布置在某区域界面中某一元件必须布置在某区域,此区域并非按人机此区域并非按人机此区域并非按人机此区域并非按人机工程设计原理或原则所确定。工程设计原理或原则所确定。工程设计原理或原则所确定。工程设计原理或原则所确定。7.3

45、 7.3 机械系统人机界面的优化匹配机械系统人机界面的优化匹配机械系统人机界面的优化匹配机械系统人机界面的优化匹配 g.g.g.g.显示类元件显示类元件显示类元件显示类元件 指的是与视觉有关的元件，包括各种指示灯指的是与视觉有关的元件，包括各种指示灯指的是与视觉有关的元件，包括各种指示灯指的是与视觉有关的元件，包括各种指示灯和仪表。和仪表。和仪表。和仪表。h.h.h.h.手控操纵器手控操纵器手控操纵器手控操纵器 指的是用手操作的操纵元件。指的是用手操作的操纵元件。指的是用手操作的操纵元件。指的是用手操作的操纵元件。i.i.i.i.脚控操纵器脚控操纵器脚控操纵器脚控操纵器 指的是用脚操作的操纵元

46、件。指的是用脚操作的操纵元件。指的是用脚操作的操纵元件。指的是用脚操作的操纵元件。7.3 7.3 机械系统人机界面的优化匹配机械系统人机界面的优化匹配机械系统人机界面的优化匹配机械系统人机界面的优化匹配(3)(3)(3)(3)模糊综合评判模糊综合评判模糊综合评判模糊综合评判 a.a.a.a.模糊集合模糊集合模糊集合模糊集合 ZadehZadehZadehZadeh 提出了模糊集合的概念，定义提出了模糊集合的概念，定义提出了模糊集合的概念，定义提出了模糊集合的概念，定义:所谓给定了论所谓给定了论所谓给定了论所谓给定了论域域域域 U U 上的一个模糊集合上的一个模糊集合上的一个模糊集合上的一个模糊

47、集合 A A，是指对于任意，是指对于任意，是指对于任意，是指对于任意 u uU U，都指定，都指定，都指定，都指定了一个数了一个数了一个数了一个数 AA(u u)0 0，1 1 ，叫做，叫做，叫做，叫做 u u 对对对对 A A 的隶属度。的隶属度。的隶属度。的隶属度。映射映射映射映射 AA:U U 0,10,1 u u AA(u u)叫做叫做叫做叫做 A A A A 的隶属函数。的隶属函数。的隶属函数。的隶属函数。7.3 7.3 机械系统人机界面的优化匹配机械系统人机界面的优化匹配机械系统人机界面的优化匹配机械系统人机界面的优化匹配 简单地说，隶属度指的是某因素属于某一简单地说，隶属度指的是

48、某因素属于某一简单地说，隶属度指的是某因素属于某一简单地说，隶属度指的是某因素属于某一评价的程度。隶属函数就是精确性与模糊性连评价的程度。隶属函数就是精确性与模糊性连评价的程度。隶属函数就是精确性与模糊性连评价的程度。隶属函数就是精确性与模糊性连接的纽带。接的纽带。接的纽带。接的纽带。借助隶属函数才有可能对模糊集合进行量借助隶属函数才有可能对模糊集合进行量借助隶属函数才有可能对模糊集合进行量借助隶属函数才有可能对模糊集合进行量化，也才有可能利用精确的数学方法去分析和化，也才有可能利用精确的数学方法去分析和化，也才有可能利用精确的数学方法去分析和化，也才有可能利用精确的数学方法去分析和处理模糊信

49、息。隶属函数的构造并没有一个统处理模糊信息。隶属函数的构造并没有一个统处理模糊信息。隶属函数的构造并没有一个统处理模糊信息。隶属函数的构造并没有一个统一的、通用的定理或计算公式，通常是根据实一的、通用的定理或计算公式，通常是根据实一的、通用的定理或计算公式，通常是根据实一的、通用的定理或计算公式，通常是根据实际的经验或统计决定。际的经验或统计决定。际的经验或统计决定。际的经验或统计决定。7.3 7.3 机械系统人机界面的优化匹配机械系统人机界面的优化匹配机械系统人机界面的优化匹配机械系统人机界面的优化匹配 在实际应用中，隶属函数是通过不断在实际应用中，隶属函数是通过不断在实际应用中，隶属函数是

50、通过不断在实际应用中，隶属函数是通过不断“学习学习学习学习”逐步修改完善的。逐步修改完善的。逐步修改完善的。逐步修改完善的。由有限个元素构成的论域称为有限论域，有限论由有限个元素构成的论域称为有限论域，有限论由有限个元素构成的论域称为有限论域，有限论由有限个元素构成的论域称为有限论域，有限论域上的模糊子集可以用向量来表示。对人机界面的评域上的模糊子集可以用向量来表示。对人机界面的评域上的模糊子集可以用向量来表示。对人机界面的评域上的模糊子集可以用向量来表示。对人机界面的评价是对有限个因素进行的，评价的结果就是这有限个价是对有限个因素进行的，评价的结果就是这有限个价是对有限个因素进行的，评价的结