骨科人体生物力学与施力特征分析课件.ppt

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1、骨科人体生物力学与施力特征分析骨科人体生物力学与施力特征分析第1页，此课件共58页哦 根据支点，力点（动力点）、重点（阻力点）根据支点，力点（动力点）、重点（阻力点）三者不同的位置分布，分为：见图三者不同的位置分布，分为：见图5 5-1 1（1 1）平衡杠杆）平衡杠杆 （2 2）省力杠杆）省力杠杆（3 3）速度杠杆：用力大，但运动速度快）速度杠杆：用力大，但运动速度快v 由等功原理，得之于力则失之于幅度由等功原理，得之于力则失之于幅度，反之亦然。反之亦然。因此，最大的力量与最大的运动范围两者是相矛盾的，因此，最大的力量与最大的运动范围两者是相矛盾的，在设计操纵动作时，必须考虑这一原理。在设计操

2、纵动作时，必须考虑这一原理。2.2.2.2.骨杠杆骨杠杆骨杠杆骨杠杆第2页，此课件共58页哦图图图图5 5 5 5-1 1 1 1 人体骨杠杆人体骨杠杆人体骨杠杆人体骨杠杆 （a a a a）平衡杠杆（）平衡杠杆（）平衡杠杆（）平衡杠杆（b b b b）省力杠杆（）省力杠杆（）省力杠杆（）省力杠杆（c c c c）速度杠杆）速度杠杆）速度杠杆）速度杠杆返回返回第3页，此课件共58页哦5 5 5 5.2 2 2 2人体生物力学模型人体生物力学模型人体生物力学模型人体生物力学模型5.25.25.25.2.1 1 1 1 人体生物力学建模原理人体生物力学建模原理人体生物力学建模原理人体生物力学建模原

3、理 生物力学模型是用数学表达式表示人体机械组成各生物力学模型是用数学表达式表示人体机械组成各部分之间的关系。在这个模型中，肌肉骨骼系统被看部分之间的关系。在这个模型中，肌肉骨骼系统被看做机械系统中的联接，骨骼和肌肉是一系列功能不同做机械系统中的联接，骨骼和肌肉是一系列功能不同的杠杆。生物力学模型可以采用物理学和人体工程学的杠杆。生物力学模型可以采用物理学和人体工程学的方法来计算人体肌肉和骨骼所受的力，通过这样的的方法来计算人体肌肉和骨骼所受的力，通过这样的分析就能帮助设计者在设计时清楚工作环境中的危险分析就能帮助设计者在设计时清楚工作环境中的危险并尽量避免这些危险。并尽量避免这些危险。第4页，

4、此课件共58页哦生物力学模型的基本原理建立在牛顿的三大定律上：生物力学模型的基本原理建立在牛顿的三大定律上：（1）物体在无外力作用下会保持匀速直线运动或）物体在无外力作用下会保持匀速直线运动或 静止状态；静止状态；（2）物体的加速度跟所受的合外力大小成正比；）物体的加速度跟所受的合外力大小成正比；（3）两个物体之间的作用力和反作用力总是大小）两个物体之间的作用力和反作用力总是大小 相等，方向相反，作用在一条直线上。相等，方向相反，作用在一条直线上。第5页，此课件共58页哦 当身体及身体的各个部位没有运动时，可认为它们当身体及身体的各个部位没有运动时，可认为它们处于静止状态。必须满足以下条件：作

5、用在这个物体上处于静止状态。必须满足以下条件：作用在这个物体上的外力大小之和为零；作用在该物体上的外力的力矩之的外力大小之和为零；作用在该物体上的外力的力矩之和为零。和为零。单一部位的静止平面模型（又称为二维模型），单一部位的静止平面模型（又称为二维模型），通常指的是在一个平面上分析身体的受力情况。静止通常指的是在一个平面上分析身体的受力情况。静止模型认为身体或身体的各个部分如果没有运动就处于模型认为身体或身体的各个部分如果没有运动就处于静止状态。静止状态。单一物体的静止平面模型是最基础的模型，它体现单一物体的静止平面模型是最基础的模型，它体现了生物力学模型最基本的研究方法。复杂的三维模型和了

6、生物力学模型最基本的研究方法。复杂的三维模型和全身模型都建立在这个基本模型上。全身模型都建立在这个基本模型上。第6页，此课件共58页哦5.25.25.25.2.2 2 2 2 前臂和手的生物力学模型前臂和手的生物力学模型前臂和手的生物力学模型前臂和手的生物力学模型图图图图5 5 5 5-2 2 2 2 抓捏物体时前臂和手的生物力学简化模型抓捏物体时前臂和手的生物力学简化模型抓捏物体时前臂和手的生物力学简化模型抓捏物体时前臂和手的生物力学简化模型（肘部受力）（肘部受力）=0 （5-3）（肘部总力矩）（肘部总力矩）=0（5-4）第7页，此课件共58页哦5.25.25.25.2.3 3 3 3 举物

7、时腰部生物力学模型举物时腰部生物力学模型举物时腰部生物力学模型举物时腰部生物力学模型图图图图5 5 5 5-3 3 3 3 举物时腰部的生物力学静止平面模型举物时腰部的生物力学静止平面模型举物时腰部的生物力学静止平面模型举物时腰部的生物力学静止平面模型（L5/S1腰骶间盘力矩）腰骶间盘力矩）=0 （5-7）（L5/S1腰骶间盘受力）腰骶间盘受力）=0 （5-8）解得腰骶间盘所受的压力达解得腰骶间盘所受的压力达到到5458N，大多数工人的腰，大多数工人的腰骶间盘都无法承受这个压骶间盘都无法承受这个压力水平。力水平。主要因素：主要因素：货物的重力货物的重力和和货物的货物的位置到脊柱重心的距离位置到

8、脊柱重心的距离。其它因。其它因素还有：素还有：躯体扭转的角度、货物的躯体扭转的角度、货物的大小和形状、货物移动的距离大小和形状、货物移动的距离等。等。第8页，此课件共58页哦 骨与骨之间除了由关节相连外，还由骨与骨之间除了由关节相连外，还由肌肉和韧带肌肉和韧带联接联接在一起。因韧带除了有联接两骨、增加关节的稳固性的在一起。因韧带除了有联接两骨、增加关节的稳固性的作用外，还有限制关节运动的作用。因此，人体各关节作用外，还有限制关节运动的作用。因此，人体各关节的活动有一定的限度，超过限度，将会造成损伤。的活动有一定的限度，超过限度，将会造成损伤。5 5.3 3.1 1 主要关节的活动范围主要关节的

9、活动范围5 5.3 3 人体的施力特征人体的施力特征 另外，人体处于舒适时，关节必然处在一定的舒适另外，人体处于舒适时，关节必然处在一定的舒适调节范围内。表调节范围内。表5-1为人体重要活动范围和身体各部姿势为人体重要活动范围和身体各部姿势调节范围，表中的身体部位及关节名称可参考相应的示调节范围，表中的身体部位及关节名称可参考相应的示意图意图5-4。第9页，此课件共58页哦 表表表表5-1 5-1 5-1 5-1 重要活动范围和身体各部舒适姿势的调节范围重要活动范围和身体各部舒适姿势的调节范围重要活动范围和身体各部舒适姿势的调节范围重要活动范围和身体各部舒适姿势的调节范围10.下摆、上摆下摆、

10、上摆第10页，此课件共58页哦 表表表表5-15-15-15-1（续）（续）（续）（续）重要活动范围和身体各部舒适姿势的调节范围重要活动范围和身体各部舒适姿势的调节范围第11页，此课件共58页哦 人体各部分的活动范围人体各部分的活动范围人体各部分的活动范围人体各部分的活动范围第12页，此课件共58页哦人人人人体体体体上上上上部部部部及及及及上上上上肢肢肢肢固固固固定定定定姿姿姿姿势势势势活活活活动动动动角角角角度度度度范范范范围围围围第13页，此课件共58页哦主要关节活动范围在设计中的应用实例主要关节活动范围在设计中的应用实例开渠机挖沟作业中操作手柄和座椅的设置开渠机挖沟作业中操作手柄和座椅的

11、设置（a）挖沟作业示意图）挖沟作业示意图第14页，此课件共58页哦（b）开渠机驾驶舱（正视图）开渠机驾驶舱（正视图）第15页，此课件共58页哦（c）开挖沟渠作业时操作人员的姿势）开挖沟渠作业时操作人员的姿势（1）操作手柄的布置）操作手柄的布置要使人在操作时的各要使人在操作时的各个关节在舒适的调节个关节在舒适的调节范围内。范围内。（2）在机器的纵向布）在机器的纵向布置上，要方便操作者观置上，要方便操作者观察。减少颈部和腰部的察。减少颈部和腰部的疲劳。疲劳。第16页，此课件共58页哦5 5 5 5.3 3 3 3.2 2 2 2 肢体的出力范围肢体的出力范围肢体的出力范围肢体的出力范围vv1 1

12、1 1、肌力、肌力、肌力、肌力：肌肉的力量来自肌肉收缩，肌肉的力量来自肌肉收缩，肌肉收缩时产生的力肌肉收缩时产生的力称为肌肉力。称为肌肉力。人的一条肌纤维所发挥的力量约为人的一条肌纤维所发挥的力量约为0.010.010.020.02N N，肌力是多条肌纤维的收缩力总和。肌力是多条肌纤维的收缩力总和。人体肌肉的生理特征。人体肌肉的生理特征。见见表表5-25-2vv2 2 2 2、操作力、操作力、操作力、操作力：在作业中，为了达到操作效果，操作者有关在作业中，为了达到操作效果，操作者有关部位（手、脚、躯干等）所施出的一定大小的力。部位（手、脚、躯干等）所施出的一定大小的力。v决定因素：肌力、施力的

13、姿势、部位、方式和方向。只有决定因素：肌力、施力的姿势、部位、方式和方向。只有在这些综合条件下的肌肉出力的能力和限度才是操纵力设在这些综合条件下的肌肉出力的能力和限度才是操纵力设计的依据。计的依据。第17页，此课件共58页哦表表5 52 2 身体主要部位肌肉所产生的力（单位：身体主要部位肌肉所产生的力（单位：N N，20203030岁）岁）返回返回结论：女性的肌力比男性低结论：女性的肌力比男性低20%30%，右手比左手强，右手比左手强 10%，而习惯有左手的人，其左手的肌力比右手强，而习惯有左手的人，其左手的肌力比右手强 6%7%。第18页，此课件共58页哦v（）（）在直立姿势下弯臂时，不同角

14、度时的力量分布；在直立姿势下弯臂时，不同角度时的力量分布；如如图图5 5-5-5。v（）（）在直立姿势下臂伸直时，不同角度位置上拉力和推在直立姿势下臂伸直时，不同角度位置上拉力和推力的分布；如图力的分布；如图5-65-6。v（）（）在坐姿下手臂在不同角度和方向上的推力和拉力；如在坐姿下手臂在不同角度和方向上的推力和拉力；如图图T1T1，如表，如表5-35-3。v（）（）坐姿时，下肢不同位置上的蹬力大小。坐姿时，下肢不同位置上的蹬力大小。如图如图57(a)57(a)和和5-7(b5-7(b）。）。v注注:肢体所施力量的大小，与持续时间有关肢体所施力量的大小，与持续时间有关.如图如图T3T3和图和

15、图T4T4第19页，此课件共58页哦图5-5 立姿弯臂时的力量分布立姿弯臂时的力量分布180 可知大约在可知大约在7070处处可达最大值，即产生相当可达最大值，即产生相当于体重的力量。这正是许于体重的力量。这正是许多操纵机构（例如方向盘）多操纵机构（例如方向盘）至于人体正前上方的原因至于人体正前上方的原因所在。所在。返回返回第20页，此课件共58页哦 图图图图5-6 5-6 5-6 5-6 立姿直臂时拉力和推力分布立姿直臂时拉力和推力分布立姿直臂时拉力和推力分布立姿直臂时拉力和推力分布拉力拉力推力推力返回返回最大拉力产生在最大拉力产生在180位置上。位置上。最大推力产生在最大推力产生在0位置上

16、。位置上。第21页，此课件共58页哦图图图图T1 T1 坐姿时手臂的操纵力的测试方位坐姿时手臂的操纵力的测试方位坐姿时手臂的操纵力的测试方位坐姿时手臂的操纵力的测试方位返回返回第22页，此课件共58页哦 表表表表5 5 5 53 3 3 3 手臂在坐姿下对不同角度和方向的操纵力（单位：手臂在坐姿下对不同角度和方向的操纵力（单位：N N）返回返回结论：左手弱于右手；向下用力大于向上用力；向内用力大于向外结论：左手弱于右手；向下用力大于向上用力；向内用力大于向外用力。用力。第23页，此课件共58页哦图图图图5-7 5-7 5-7 5-7 不同体位下的蹬力不同体位下的蹬力不同体位下的蹬力不同体位下的

17、蹬力返回返回 最大蹬力一最大蹬力一般在膝部屈曲般在膝部屈曲160时产生。时产生。下肢向外下肢向外偏转约偏转约10时时的蹬力最大。的蹬力最大。第24页，此课件共58页哦图图T3T3图图T4T4结论：由最大值衰减到结论：由最大值衰减到1/4，只需要，只需要min，操作力最大肌力的操作力最大肌力的20，不容易疲劳不容易疲劳,操作力最大肌力的操作力最大肌力的15,操作可无限持续。操作可无限持续。返回返回第25页，此课件共58页哦5.3.3 5.3.3 人体不同姿势的施力人体不同姿势的施力v肌力的大小因人而异，男性的力量比女性平均大肌力的大小因人而异，男性的力量比女性平均大30%35%30%35%。年龄

18、是影响肌力的显著因素，男性的力量在年龄是影响肌力的显著因素，男性的力量在2020岁之前是不岁之前是不断增长的，断增长的，2020岁左右达到顶峰，这种状态大约可以保持岁左右达到顶峰，这种状态大约可以保持10151015年，随后开始下降。年，随后开始下降。v此外，人体所处的姿势是影响施力的重要因素，作业姿此外，人体所处的姿势是影响施力的重要因素，作业姿势设计时，必须考虑这一要素。图势设计时，必须考虑这一要素。图5-85-8表示人体在不同姿表示人体在不同姿势下的施力状态，图中（势下的施力状态，图中（a a）为常见的操作姿态，其对应的施）为常见的操作姿态，其对应的施力数值见表力数值见表5-45-4，施

19、力时对应的移动距离见表，施力时对应的移动距离见表5-5.5-5.第26页，此课件共58页哦图图图图5-85-85-85-8 人体在不同姿势下的实力状态人体在不同姿势下的实力状态人体在不同姿势下的实力状态人体在不同姿势下的实力状态 （a a a a）操作姿态）操作姿态）操作姿态）操作姿态第27页，此课件共58页哦第28页，此课件共58页哦第29页，此课件共58页哦图图图图5-85-85-85-8 人体在不同姿势下的实力状态人体在不同姿势下的实力状态人体在不同姿势下的实力状态人体在不同姿势下的实力状态 （b b b b）活动姿态）活动姿态）活动姿态）活动姿态 图图5-8（b）为常见的活动姿态，其对

20、应的实）为常见的活动姿态，其对应的实力大小见表力大小见表5-6，施力时相应的移动距离已标注在该，施力时相应的移动距离已标注在该图中。图中。第30页，此课件共58页哦第31页，此课件共58页哦 图图T5 T5 影响人体能的因素影响人体能的因素影响人体能的因素影响人体能的因素补充材料补充材料1：影响人体能的因素：影响人体能的因素第32页，此课件共58页哦2 2 2 2：肢体的动作速度与频率肢体的动作速度与频率肢体的动作速度与频率肢体的动作速度与频率2.2.、动作速度、动作速度 (1)(1)肢体肌肉收缩的速度：不同的肌肉，肌力、肢体肌肉收缩的速度：不同的肌肉，肌力、阻力；阻力；(2)(2)动作方向和

21、动作轨迹等特征动作方向和动作轨迹等特征(动作特征）动作特征）2.2.、动作频率、动作频率 取决于动作部位和动作方式。取决于动作部位和动作方式。参阅表参阅表B B-1 1。2.32.3、人体动作的灵活性、人体动作的灵活性：是指操作时动作速度和频率，由人体的生物是指操作时动作速度和频率，由人体的生物力学特性所决定。人体重量轻的部位比重的部位、短的部位比长的部位、肢体力学特性所决定。人体重量轻的部位比重的部位、短的部位比长的部位、肢体末端比主干部位的动作更灵活。因此，设计机器及其操纵装置时，应当充分考末端比主干部位的动作更灵活。因此，设计机器及其操纵装置时，应当充分考虑人体动作灵活性的特点。参阅表虑

22、人体动作灵活性的特点。参阅表B-5第33页，此课件共58页哦 表表B B1 1 人体各部位动作速度与频率限度人体各部位动作速度与频率限度返回返回第34页，此课件共58页哦表表表表B-2 B-2 B-2 B-2 人体各部分的最大运动频率人体各部分的最大运动频率人体各部分的最大运动频率人体各部分的最大运动频率返回返回第35页，此课件共58页哦3 3 3 3：人的运动输出：人的运动输出人的信息输出方式人的信息输出方式：语言输出、运动输出。语言输出、运动输出。运动输出的质量指标运动输出的质量指标：反应时间、运动速度和准确性反应时间、运动速度和准确性。第36页，此课件共58页哦3.1 3.1 3.1 3

23、.1 反应时间反应时间反应时间反应时间v反应时间（反应时间（RTRT）:又称为反应潜伏期，它是指刺激和反应的时间又称为反应潜伏期，它是指刺激和反应的时间间间隔隔。它由反应知觉时间（。它由反应知觉时间（t tz z）和动作时间（和动作时间（t td d）组成。组成。即即 RT=tRT=tz z+t+td d简单反应时间、选择反应时间、析取反应时间简单反应时间、选择反应时间、析取反应时间第37页，此课件共58页哦1.1.1.1.不同的感觉器官（不同性质的刺激）不同的感觉器官（不同性质的刺激）不同的感觉器官（不同性质的刺激）不同的感觉器官（不同性质的刺激）（1 1）不同的感觉器官简单反应的时间不同；

24、）不同的感觉器官简单反应的时间不同；以触觉与听觉最优，视觉次之。参阅表以触觉与听觉最优，视觉次之。参阅表3-3-1 1。（2 2）同一感觉器官接受的刺激不同，反应时间不同；）同一感觉器官接受的刺激不同，反应时间不同；（3 3）相同感觉器官接受相同的刺激，不同部位反应时间）相同感觉器官接受相同的刺激，不同部位反应时间不同。不同。影响反应时间的主要因素影响反应时间的主要因素影响反应时间的主要因素影响反应时间的主要因素第38页，此课件共58页哦 人对各种不同性质刺激的反应时间是不同的，见表人对各种不同性质刺激的反应时间是不同的，见表3-23-2。2.2.2.2.刺激信号的性质和强度刺激信号的性质和强

25、度刺激信号的性质和强度刺激信号的性质和强度 对于同一种性质的刺激来说，一般情况是对弱刺激对于同一种性质的刺激来说，一般情况是对弱刺激的反应时间较长，刺激增加到中等强度与极强时，反应的反应时间较长，刺激增加到中等强度与极强时，反应时间短。时间短。刺激方式影响反应时间。参阅表刺激方式影响反应时间。参阅表3-3-3 3。“不可减的最少限不可减的最少限”：反应时间不再减少的刺激强度增：反应时间不再减少的刺激强度增量的上限值。量的上限值。第39页，此课件共58页哦3.3.3.3.刺激的清晰度和可辩性（环境影响）刺激的清晰度和可辩性（环境影响）刺激的清晰度和可辩性（环境影响）刺激的清晰度和可辩性（环境影响

26、）（1 1）信号与背景的亮度、颜色、信噪比及频率的对比）信号与背景的亮度、颜色、信噪比及频率的对比程度越强，反应时间越短；程度越强，反应时间越短；（2 2）刺激信号的刺激时间；参阅表）刺激信号的刺激时间；参阅表3-3-4 4 （3 3）刺激的数目、颜色；）刺激的数目、颜色；表表3-3-5 5 B B （4 4）显示器及操纵器的设计。）显示器及操纵器的设计。第40页，此课件共58页哦 习俗、个体差异（性别、年龄）、疲劳等个人生理、心习俗、个体差异（性别、年龄）、疲劳等个人生理、心理状况。理状况。年年 龄龄202030304040505060反应时间相对值反应时间相对值10010010410411

27、2112116116161161年龄与反应时间的关系年龄与反应时间的关系年龄与反应时间的关系年龄与反应时间的关系 4.4.4.4.人的主体因素人的主体因素人的主体因素人的主体因素第41页，此课件共58页哦 表表表表3-3-3-3-1 1 1 1 不同感觉器官的反应时间不同感觉器官的反应时间不同感觉器官的反应时间不同感觉器官的反应时间感觉器官反应时间（ms）触觉110-160听觉120-160视觉150-200冷觉150-230温觉180-240嗅觉210-390痛觉400-1000味觉330-1100返回返回第42页，此课件共58页哦刺 激反应时间（ms）光电 击声 音光 和 电击光 和 声音

28、声音和电击光、声和电击176143142142142131127表表表表3-2 3-2 3-2 3-2 对各种刺激的反应时间对各种刺激的反应时间对各种刺激的反应时间对各种刺激的反应时间返回返回第43页，此课件共58页哦表表3-3-3 3 不同强度刺激的反应时间不同强度刺激的反应时间返回返回第44页，此课件共58页哦表表表表3-3-3-3-4 4 4 4 光刺激时间对反应时间的影响光刺激时间对反应时间的影响光刺激时间对反应时间的影响光刺激时间对反应时间的影响表表表表3-3-3-3-5 5 5 5 可选择的刺激数目对反应时间的影响可选择的刺激数目对反应时间的影响可选择的刺激数目对反应时间的影响可选

29、择的刺激数目对反应时间的影响光刺激持续时间36122448反 应 时 间191189187184184刺激选择数目反应时间（ms）11872316336444345485653275708603961910622返回返回第45页，此课件共58页哦要要辨辨别别的刺激的刺激白和黑白和黑红和绿红和绿红和黄红和黄红和橙红和橙红红和和橙橙（加加25%25%红）红）红红和和橙橙（加加50%红）红）红红和和橙橙（加加75%红）红）10和和13mm线段线段10和和12.5mm线段线段平平均均反反应应时时间间（ms）197208217246252260271296298要要辨辨别别的刺激的刺激10和和12mm线

30、段线段10和和11.5mm线段线段10和和11mm线段线段10和和10.5mm线段线段相相 差差16Hz纯纯音音相相 差差12Hz纯纯音音相相 差差8Hz纯纯音音相相 差差4Hz纯纯音音平平均均反反应应时时间间（ms）305313324345290299311334 B B 刺激的辨别难度对反应时间的影响刺激的辨别难度对反应时间的影响返回返回第46页，此课件共58页哦 1.1.动作特点动作特点 表表3-3-6 6 2.2.目标距离目标距离：距离增加距离增加，T Td d增长，宽度增加，增长，宽度增加，T Td d缩短。缩短。3.3.运动方向运动方向 图图3-3-1 1 图图3-23-2 4.4

31、.动作轨迹特征动作轨迹特征 5.5.负荷重量负荷重量：最大运动速度与负荷重量成反比。：最大运动速度与负荷重量成反比。3.2 3.2 3.2 3.2 运动速度运动速度运动速度运动速度用完成动作的时间来评定（用完成动作的时间来评定（T Td d）第47页，此课件共58页哦1其他其他功能功能23456 人体躯人体躯干和肢干和肢体在水体在水平面的平面的运动比运动比在垂直在垂直面的运面的运动速度动速度快快。垂直方向垂直方向的操纵动的操纵动作，从上作，从上往下的运往下的运动速度比动速度比从下往上从下往上的运动速的运动速度快。度快。水平方向水平方向的操纵动的操纵动作，前后作，前后运动速度运动速度比左右运比左

32、右运动速度快，动速度快，旋转运动旋转运动比直线运比直线运动更灵活。动更灵活。顺顺 时时 针针方方 向向 的的操操 作作 动动作作 比比 逆逆时时 针针 方方向向 的的 操操作作动动作作，速速 度度 更更快快，更更加加习习惯惯。一般人的一般人的手操纵动手操纵动作，右手作，右手比左手快，比左手快，而右手的而右手的动作，向动作，向右运动比右运动比向左运动向左运动快。快。向身体方向身体方向的运动向的运动比离开身比离开身体方向的体方向的运动，速运动，速度更快，度更快，但后者的但后者的准确性高。准确性高。返回返回第48页，此课件共58页哦表表表表3-3-3-3-6 6 6 6 人体各部位动作一次的最少平均

33、时间人体各部位动作一次的最少平均时间人体各部位动作一次的最少平均时间人体各部位动作一次的最少平均时间动作部位动作特点最少平均时间/s手抓取直线的曲线的0.070.070.220.22旋转克服阻力不克服阻力0.720.720.220.22脚直 线 的克服阻力的0.360.360.720.72腿直 线 的脚 向侧 面0.360.360.720.721.461.46躯干弯 曲倾 斜0.720.721.621.621.261.26返回返回第49页，此课件共58页哦出手距离（cm）204060平 均 反 应 时 间（ms）525596670标准差（ms）507174反应动作距离与动作时间反应动作距离与动

34、作时间返回返回第50页，此课件共58页哦图图3-3-1 1 手向各方向运动时间差异手向各方向运动时间差异手向各方向运动时间差异手向各方向运动时间差异返回返回第51页，此课件共58页哦图图3-2 3-2 不同区域内手指敲击运动速度差异不同区域内手指敲击运动速度差异不同区域内手指敲击运动速度差异不同区域内手指敲击运动速度差异返回返回第52页，此课件共58页哦3.3 3.3 3.3 3.3 运动准确性运动准确性运动准确性运动准确性1234运动时间、运动类型、运动方向、操作方式运动时间、运动类型、运动方向、操作方式速度越慢，准速度越慢，准确性越高确性越高 见见图图3-3正前方盲目定位正前方盲目定位准确

35、性最高；右准确性最高；右方优于左方；同方优于左方；同一方位，下中方一方位，下中方优于上方。优于上方。水平方向，左水平方向，左右运动；右运动；垂直方向，上垂直方向，上下运动；下运动；见图见图3-6运动速运动速运动速运动速度与准度与准度与准度与准确性确性确性确性见图见图3-4盲目定位盲目定位盲目定位盲目定位的准确性的准确性的准确性的准确性见图见图3-5运动方向运动方向运动方向运动方向与准确性与准确性与准确性与准确性操作方式操作方式操作方式操作方式与准确性与准确性与准确性与准确性第53页，此课件共58页哦图图3-3-3 3 速度速度速度速度准确性特性曲线准确性特性曲线准确性特性曲线准确性特性曲线返回

36、返回第54页，此课件共58页哦图图3-3-4 4 不同方位盲目定位运动准确性不同方位盲目定位运动准确性不同方位盲目定位运动准确性不同方位盲目定位运动准确性返回返回第55页，此课件共58页哦图图图图3-3-3-3-5 5 5 5 手臂运动方向对连续控制运动准确性影响手臂运动方向对连续控制运动准确性影响手臂运动方向对连续控制运动准确性影响手臂运动方向对连续控制运动准确性影响返回返回第56页，此课件共58页哦图图3-3-6 6 不同控制操作方式对准确性影响不同控制操作方式对准确性影响不同控制操作方式对准确性影响不同控制操作方式对准确性影响返回返回第57页，此课件共58页哦v5.4.1 避免静态肌肉施

37、力避免静态肌肉施力5 5.4 4 合理施力的设计思路合理施力的设计思路 提高人体作业的效率，一方面要合理使用肌力，降低提高人体作业的效率，一方面要合理使用肌力，降低肌肉的实际负荷；另一方面要避免静态肌肉施力。无论是肌肉的实际负荷；另一方面要避免静态肌肉施力。无论是设计机器设备、仪器、工具，还是进行作业设计和工作空设计机器设备、仪器、工具，还是进行作业设计和工作空间设计，都应遵循避免静态肌肉施力这一人机工程学的基间设计，都应遵循避免静态肌肉施力这一人机工程学的基本设计原则。本设计原则。例如，应避免使操作者在控制机器时长时间地抓握物例如，应避免使操作者在控制机器时长时间地抓握物体。当静态施力无法避免时，肌肉施力的大小应低于该体。当静态施力无法避免时，肌肉施力的大小应低于该肌肉最大肌力的肌肉最大肌力的15%。第58页，此课件共58页哦