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人机工程

2016-11-02   总浏览:1343

人的特性

  主要内容:

  人的生理因素包括:感觉器官(视觉、听觉)、机能特性(反应时间)、形态特性(人体特征参数)、生理节奏、疲劳等;

  人的心理因素包括:心理过程(认识与情感意志)、个性心理(能力、性格、气质与需要、动机)

  人的生理因素与安全的关系

  (一)人的感觉与感觉器官

  1.视觉

  ⑴ 常见的几种视觉现象

  ⑵ 视觉损伤与视觉疲劳

  ⑶ 视觉的运动规律

  2.听觉

  听觉的功能有分辨声音的高低和强弱,还可以判断环境中声源的方向和远近。

  ⑴ 听觉特性

  ⑵ 听觉的掩蔽

  3.人的感觉反应

  人们在操纵机械或观察识别事物时,从开始操纵、观察、识别到采取动作,存在一个感知时间过程,即存在一段反应时间。

  反应时间

  反应时间是指人从机器或外界获得信息,经过大脑加工分析发出指令到运动器官开始执行动作所需的时间。反应时间是从包括感觉反应时间(从信息开始刺激到感觉器官有感觉所用时间)到开始动作所用时间(信息加工、决策、发令开始执行所用时间)的总和。

  由于人的生理心理因素的限制,人对刺激的反应速度是有限的。一般条件下,反应时问约为0.1~0.5 s.对于复杂的选择性反应时间达1~3 s,要进行复杂判断和认识的反应时间平均达3~5 s,具体的带有判别的反应时间t可用下式求得:

  式中,k为常数;n为等概率出现的选择对象数;(n+1)是考虑判明是否出现刺激。

  为了保证安全作业,一方面在机器设计中,应使操纵速度低于人的反应速度。另一方面应设法提高人的反应速度。

  减少反应时间的途径

  一般来说,机器设备的情况、信息的强弱和信息状况等外界条件是影响反映时间的重要因素;而机器的外观造型和操纵机构是否适宜于人的操作要求,以及操作者的生物力学特性等,则是直接影响动作时间的重要因素。

  ① 合理地选择感知类型。比较各类感觉的反应时间,发现听觉和知觉反应时间最短,约0.1~0.2s,其次是触觉和视觉。所以在设计各类机器时,应根据操纵控制情况,合理选择感觉通道,尽量选用反应时间短的通道去控制和调节机器。

  ② 适应人的生理心理要求,按人机工程学原则设计机器。

  ③ 操作者操作技术的熟练程度直接影响反应速度,应通过训练来提高人的反应速度。

  (二)人体的特性参数

  与产品设计和操纵机器有关的人体特性参数很多,归纳起来有如下4类:

  ⑴ 静态参数

  静态参数是指人体在静止状态下测得的形态参数,也称人体的基本尺度,如人体高度及各部分长度尺寸。我国6大区域人体尺寸及体重见表4—1.

  ⑵ 动态参数

  动态参数是指在人体运动状态下,人体的动作范围,主要包括肢体的活动角度和肢体所能达到的距离等两方面的参数。如手臂、腿脚活动时测得的参数。

  ⑶ 生理学参数

  生理学参数主要是指有关的人体各种活动和工作引起的生理变化,反映人在活动和工作时负荷大小的参数,包括人体耗氧量、心脏跳动频率、呼吸频率及人体表面积和体积等。

  ⑷ 生物力学参数

  生物力学参数主要指人体各部分(如手掌、前臂、上臂、躯干(包括头、颈)、大腿和小腿、脚等)出力大小的参数,如握力、拉力、推力、推举力、转动惯量等。

  (三) 大脑的觉醒水平与生理节奏

  1. 大脑的觉醒水平

  大脑的觉醒水平划分为 5 个等级。从表中可以看出,Ⅲ级觉醒水平是最佳觉醒状态, 工作能力最强, 但这种状态只能维持15min 左右。在超常态(Ⅳ级)下, 由于过度紧张, 造成精神恐慌, 失误率也会明显增高。

  人体生物节律

  人体存在着一个以23d为周期的体力盛衰和以28d为周期的情绪波动规律,以33d 为周期的智力波。人处于正半周期为高潮期,这时人的心情舒畅,精力充沛,工作成功率高;负半周期为低潮期, 这时人的心情不佳, 容易疲劳、健忘, 工作成绩低。正弦曲线与横轴交点这一天称为“临界点”。3 个临界点互不重叠称单临界点, 两个临界点重叠称双临界点,3个临界点重叠称3临界点,临界点前后各一天称临界期,临界期也包括3个周期在负半周的重叠日期。在临界点或临界期, 体力、情绪和智力极不稳定, 最易发生事故。

  (四)疲劳

  1. 疲劳的定义

  疲劳分为肌肉疲劳 ( 或称体力疲劳 ) 和精神疲劳 ( 或称脑力疲劳 ) 两种。肌肉疲劳是指过度紧张的肌肉局部出现酸痛现象, 一般只涉及大脑皮层的局部区域。而精神疲劳则与中枢神经活动有关, 它是一种弥散的、不愿意再作任何活动和懒惰的感觉, 意味着肌体迫切需要休息。

  产生疲劳的原因及消除途经

  ⑴ 疲劳的原因

  超过生理负荷的激烈动作和持久的体力或脑力劳动、作业环境不良、单调乏味的工作、不良的精神因素、肌体状况不良以及长期劳逸安排不当等人的生理、心理因素及管理方面的因素, 都是造成疲劳的原因。另外, 机器本身在设计制造时, 没有按人机工程学理论设计或设计不周, 也是人体过早出现疲劳的原因。

  ⑵ 消除疲劳的途径

  消除疲劳的途径归纳起来有以下几方面:在进行显示器和控制器设计时应充分考虑人的生理心理因素; 通过改变操作内容、播放音乐等手段克服单调乏味的作业;改善工作环境, 科学地安排环境色彩、环境装饰及作业场所布局,合理的温湿度,充足的光照等;避免超负荷的体力或脑力劳动,合理安排作息时间,注意劳逸结合等。

  ⑶ 疲劳的测定

  (一)能力

  (二)性格

  (三)气质

  (四)需要与动机

  (五)情绪与情感

  (六)意志

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