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1、车辆人机学课件车辆人机学课件现在学习的是第1页，共14页n定义定义(IEA,The International Ergonomics Association)：人机工程学是研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和人机工程学是研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的各种心理学等方面的各种因素；研究人和机器及环境的相互作用；研；研究人和机器及环境的相互作用；研究人在工作、家庭生活和休闲时怎样考虑人的工作效率、健康、究人在工作、家庭生活和休闲时怎样考虑人的工作效率、健康、安全和舒适等问题的学科安全和舒适等问题的学科 。研究对象：研究对象：人机环境人机环境研究目的：研究目的：高效、安全、
2、健康、舒适高效、安全、健康、舒适研究的基本内容：研究的基本内容：人的生理特性、心理特性人的生理特性、心理特性“考虑考虑”：不是唯一的，也未必是优先的。不是唯一的，也未必是优先的。人机工程学是从人的生理和心理特点出发，研究人、机、环人机工程学是从人的生理和心理特点出发，研究人、机、环境的相互关系和相互作用规律，以优化人机环境系统的一门境的相互关系和相互作用规律，以优化人机环境系统的一门学科。学科。现在学习的是第2页，共14页n“人机工程学人机工程学”Ergonomics（欧）（欧）/工效学、人类工效学工效学、人类工效学Human Engineering（美）（美）/人体工程学人体工程学Human
3、 Factors Engineering/人因工程学、人因学人因工程学、人因学Human Factors（美）（美）/人因工程学、人因学人因工程学、人因学人间工学人间工学(日）日）工程心理学工程心理学人机工程学、人机学、人机工程学、人机学、现在学习的是第3页，共14页1.2 人机系统人机系统n人机系统的构成人机系统的构成“人人”：所研究的系统中参与系统过程的所研究的系统中参与系统过程的人；人；“机机“：泛指一切人造的，供人使用的物品；泛指一切人造的，供人使用的物品；“环境环境”：“人人”、“机机”共处的、对共处的、对“人人”和和“机机”有直接或间接影响的周围外部条件。有直接或间接影响的周围外部
4、条件。n人机界面人机界面显示器：显示器：机器通过显示器将机器的运机器通过显示器将机器的运转信息传递给人。转信息传递给人。控制器（操纵器）：控制器（操纵器）：人通过机器上的操纵人通过机器上的操纵装置对机器传达控制指令。装置对机器传达控制指令。直接作用型人机界面：直接作用型人机界面：“人人”与与“机机”直接相互作用。直接相互作用。如座椅、家具、服装、手如座椅、家具、服装、手动工具工具等。等。间接作用型人机界面：间接作用型人机界面：“机机”的输出通过对环境的影晌，间接作用于人的生理、的输出通过对环境的影晌，间接作用于人的生理、心理过程。心理过程。如照明、振如照明、振动、噪声、小气候等。、噪声、小气候
5、等。现在学习的是第4页，共14页n人机界面举例人机界面举例剪刀剪刀l把手形状、把手尺寸、把手材料、把手形状、把手尺寸、把手材料、颜色、色、不同的人机界面，使有不同的握姿、增（减）力效果、使用不同的人机界面，使有不同的握姿、增（减）力效果、使用方式、方式、现在学习的是第5页，共14页n人机界面举例人机界面举例手机手机l显示器？控制器？显示器？控制器？l直接作用型？间接作用型？直接作用型？间接作用型？汽车汽车人机工程人机工程设计主要是人机功能分配和人机界面主要是人机功能分配和人机界面设计。现在学习的是第6页，共14页1.3 人机工程学的研究内容人机工程学的研究内容n“人人”的特性的特性人体尺寸及人
6、体测量技术人体尺寸及人体测量技术：静态尺寸和动态尺寸。其基础学科是静态尺寸和动态尺寸。其基础学科是人体人体测量学量学。人体的力学性能：人体的力学性能：人在各种状况下，其质量特性、质心位置、肢体运动速度、人在各种状况下，其质量特性、质心位置、肢体运动速度、人体各部分的体力和耐力等参数的变化规律。其基础学科是人体各部分的体力和耐力等参数的变化规律。其基础学科是人体生物力学人体生物力学。人的劳动生理功能：人的劳动生理功能：人的体力负荷、脑力负荷、人体反应与疲劳机制等。其基人的体力负荷、脑力负荷、人体反应与疲劳机制等。其基础学科是础学科是劳动生理学生理学。劳动中人的心理过程：劳动中人的心理过程：心理调
7、节的特点、心理反射的机制、心理负荷及疲劳的心理心理调节的特点、心理反射的机制、心理负荷及疲劳的心理机制等。其基础学科是机制等。其基础学科是劳动心理学心理学。人的信息传递能力：人的信息传递能力：人对信息的接受、传递、存储、加工和输出的能力及其机制。其基人对信息的接受、传递、存储、加工和输出的能力及其机制。其基础学科是础学科是工程心理学工程心理学。人的可靠性：人的可靠性：人在劳动中产生失误的可能性。人在劳动中产生失误的可能性。人员的选拔和训练研究：人员的选拔和训练研究：人的基本素质的测试与评价、人员的选拔和训练等。人的基本素质的测试与评价、人员的选拔和训练等。人的动作时间研究：人的动作时间研究：人
8、的操纵动作的有效性，寻求改善作业的途径，进行人的人的操纵动作的有效性，寻求改善作业的途径，进行人的操纵动作的合理设计。操纵动作的合理设计。人体模型研究：人体模型研究：人的数学模型、物理仿真模型、人体模板等。人的数学模型、物理仿真模型、人体模板等。现在学习的是第7页，共14页n“机机”的特性的特性信息传达技术：信息传达技术：仪表显示、声音信息传达、触觉信息传达、图形符号传达、编仪表显示、声音信息传达、触觉信息传达、图形符号传达、编码方法等。码方法等。操纵控制技术：操纵控制技术：操纵装置、控制装置、控制系统、键盘技术等。操纵装置、控制装置、控制系统、键盘技术等。安全保障技术：安全保障技术：冗余性系
9、统、机器保险装置、防止人的操作失误及失职的冗余性系统、机器保险装置、防止人的操作失误及失职的设施、事故预警预防方法、救援方法、安全保护措施、机器的防错设计设施、事故预警预防方法、救援方法、安全保护措施、机器的防错设计等。等。动力学仿真技术：动力学仿真技术：受控对象的动力学建模、数学仿真技术、物理仿真技受控对象的动力学建模、数学仿真技术、物理仿真技术等。术等。宜人化技术：宜人化技术：改善人的舒适性及使用方便性的技术，如振动及噪声的控制和隔改善人的舒适性及使用方便性的技术，如振动及噪声的控制和隔离，坐椅及用具的宜人化设计等。离，坐椅及用具的宜人化设计等。n“环境环境”特性特性作业空间：作业空间：场
10、地、厂房、机器布局、作业线布置、道路及交通、紧急脱险方场地、厂房、机器布局、作业线布置、道路及交通、紧急脱险方法等。法等。物理环境：物理环境：噪声、振动、照明、温度、湿度、气压、辐射等各种物理因素。噪声、振动、照明、温度、湿度、气压、辐射等各种物理因素。化学环境：化学环境：有毒物质、化学性有害气体及水质污染等。有毒物质、化学性有害气体及水质污染等。生物环境：生物环境：细菌污染及病原微生物污染等。细菌污染及病原微生物污染等。美学环境：美学环境：造型、色彩、背景音乐等。造型、色彩、背景音乐等。现在学习的是第8页，共14页n人机关系人机关系人机系统功能分配研究人机系统功能分配研究：系统中人的功能与机
11、的功能之间系统中人的功能与机的功能之间的联系和制约条件，研究人、机之间的功能分配方法。的联系和制约条件，研究人、机之间的功能分配方法。人机的信息交换：人机的信息交换：人与机之间的信息传递过程、人对机人与机之间的信息传递过程、人对机的操纵控制过程和方法、人机界面的评价和优化匹配、人的操纵控制过程和方法、人机界面的评价和优化匹配、人机界面的优化设计方法等。机界面的优化设计方法等。人机系统特性协调研究人机系统特性协调研究：机器的工作特性对操作者的身体、：机器的工作特性对操作者的身体、心理、文化素质以及专业技术的要求，研究人的职业适宜性、心理、文化素质以及专业技术的要求，研究人的职业适宜性、事故倾向性
12、等。事故倾向性等。人机系统可靠性研究：人机系统可靠性研究：人机系统的可靠性设计和评价方法。人机系统的可靠性设计和评价方法。人机系统安全性研究：人机系统安全性研究：人机系统的安全性标准、评价方法、设计参数，以及典型安人机系统的安全性标准、评价方法、设计参数，以及典型安全防护装置的设计方法等。全防护装置的设计方法等。n人环境关系人环境关系 环境因素对人的影响、环境质量标准、环境控制及生命保障系统的设计方环境因素对人的影响、环境质量标准、环境控制及生命保障系统的设计方法、人体防护技术等。法、人体防护技术等。n 机环境关系机环境关系 环境因素对机器性能的影响、机器对环境的影响、环境保护技术等。环境因素
13、对机器性能的影响、机器对环境的影响、环境保护技术等。n人机环境系统总体性能人机环境系统总体性能 基本目的是为了获得整个系统具有高的工效、高的安全性，对人有高的舒基本目的是为了获得整个系统具有高的工效、高的安全性，对人有高的舒适度及很好的生命保障功能。可概括为适度及很好的生命保障功能。可概括为“安全、舒适、高效安全、舒适、高效”。现在学习的是第9页，共14页n人机分工人机分工人机的机能比人机的机能比较较 把笨重、把笨重、快速、单调、快速、单调、规律性强、规律性强、高阶运算及高阶运算及在严酷、危在严酷、危险条件下的险条件下的工作分配给工作分配给机器。机器。制约人机分工制约人机分工的主要因素：的主要
14、因素：l科技水平科技水平l社会、社会、经济条经济条件件现在学习的是第10页，共14页n 在车辆人机工程设计中，主要考虑的人体因素：在车辆人机工程设计中，主要考虑的人体因素：人体尺寸：人体尺寸：乘坐空间、操作空间、乘坐（包括进、出）姿势、操作（包括装、卸）乘坐空间、操作空间、乘坐（包括进、出）姿势、操作（包括装、卸）姿势等；姿势等；人体的生物力学特性：人体的生物力学特性：手操纵力、足操纵力、门窗开闭力、操纵速率、操纵位手操纵力、足操纵力、门窗开闭力、操纵速率、操纵位移、操纵节拍和操纵准确度等；移、操纵节拍和操纵准确度等；人的感知响应特性：人的感知响应特性：视觉、听觉；显示、报警；照明；视觉、听觉
15、；显示、报警；照明；人的反应特性：人的反应特性：感觉通道、刺激方式与刺激强度、操纵器负荷、反应动作感觉通道、刺激方式与刺激强度、操纵器负荷、反应动作等；等；人体的耐受性：人体的耐受性：振动、噪声、车内气候、紧张等引起的疲劳、不舒适等；振动、噪声、车内气候、紧张等引起的疲劳、不舒适等；人的安全性：人的安全性：人体伤害极限、安全防护装置。人体伤害极限、安全防护装置。人的感性需求人的感性需求：（见（见1.41.4节）节）现在学习的是第11页，共14页1.4 人机工程学的发展史人机工程学的发展史人机学的萌芽期：人机学的萌芽期：l考工考工记：“凡兵无凡兵无过三其身。三其身。过三其身，弗能用也，而无己，又
16、以害三其身，弗能用也，而无己，又以害人。人。”“故攻国之兵欲短，守国之兵欲故攻国之兵欲短，守国之兵欲长。”“凡兵，句兵欲无凡兵，句兵欲无弹，刺，刺兵欲无蜎，是故句兵椑，刺兵兵欲无蜎，是故句兵椑，刺兵抟。”“凡凡为弓，各因其君之躬志弓，各因其君之躬志虑血气。血气。丰肉而短，丰肉而短，宽缓以荼，若是者以荼，若是者为之危弓，危弓之危弓，危弓为之安矢。骨直以立，忿之安矢。骨直以立，忿埶以奔，若是者埶以奔，若是者为之安弓，安弓之安弓，安弓为之危矢。之危矢。”l天工开物天工开物：图中的工具使工作姿中的工具使工作姿态自然舒展。自然舒展。特点：特点：自发思维倾向，本能行为方式。自发思维倾向，本能行为方式。无系
17、统的研究，未提出科学的理论原则。无系统的研究，未提出科学的理论原则。现在学习的是第12页，共14页人机学的孕育期：人机学的孕育期：l泰勒开泰勒开创了了时间与与动作研究。作研究。铁锹作作业实验、砌、砌砖作作业实验等。等。l英国英国“工工业保健研究部保健研究部”开展工效开展工效问题的广泛研究。作的广泛研究。作业姿姿势、负担限度、男女工体能、工担限度、男女工体能、工间休息、工作休息、工作场所光照、所光照、环境温湿度、工境温湿度、工作中播放音作中播放音乐的效果等等。的效果等等。l一一战时期，心理学家和医生参与特殊兵种、特种人期，心理学家和医生参与特殊兵种、特种人员的的选拔和拔和训练，解决解决军工生工生
18、产中的作中的作业疲疲劳问题。特点：特点：研究核心是最大限度地挖掘人的操作效率。研究核心是最大限度地挖掘人的操作效率。要求人适应于机器，以机器为核心进行设计；研究的主要目的是选拔与培要求人适应于机器，以机器为核心进行设计；研究的主要目的是选拔与培训操作人员。（训操作人员。（“人适机人适机”）人机学的诞生：人机学的诞生：l二二战时期，期，认识到武器装到武器装备必必须充分考充分考虑人的特性，生理医学家、心理人的特性，生理医学家、心理学家参与武器装学家参与武器装备的的设计。特点：特点：以机器为中心转变为以人为中心，强调机器的设计应适合人的因素。以机器为中心转变为以人为中心，强调机器的设计应适合人的因素
19、。（“机宜人机宜人”）人机学的发展和成熟期：人机学的发展和成熟期：特点：特点：人与机器应互相适应、人机分工应合理。人与机器应互相适应、人机分工应合理。现在学习的是第13页，共14页1.4 感性设计感性设计感性感性l感性是人的感观对事物的认知、体验，心理上的期待和感受。感性是人的感观对事物的认知、体验，心理上的期待和感受。l感性包括：视觉感性（形态、色彩、质感）、听觉感性、触学感感性包括：视觉感性（形态、色彩、质感）、听觉感性、触学感性、嗅觉感性等。性、嗅觉感性等。感性设计感性设计l在满足功能需求的基础上，为满足人的感性需求的设计。在满足功能需求的基础上，为满足人的感性需求的设计。l理性设计实现
20、了产品的使用价值，满足功能需求。理性设计实现了产品的使用价值，满足功能需求。感性设计增加了产品的情感价值，满足心理需求。感性设计增加了产品的情感价值，满足心理需求。感性设计方法感性设计方法l收集感性信息：收集感性信息：如：如：精致粗糙、高雅低俗、安全危险、柔和硬朗、庄重轻浮、精致粗糙、高雅低俗、安全危险、柔和硬朗、庄重轻浮、轻巧笨重、厚重浅薄、朴素奢侈、华丽朴实、时尚落伍、简轻巧笨重、厚重浅薄、朴素奢侈、华丽朴实、时尚落伍、简洁复杂、现代古典、柔软坚硬、丑陋美丽、活跃稳重、奇异洁复杂、现代古典、柔软坚硬、丑陋美丽、活跃稳重、奇异平庸、个性大众、张扬压抑平庸、个性大众、张扬压抑l提炼感性词汇：提炼感性词汇：选择有代表性的几个词汇。选择有代表性的几个词汇。l明确设计要素：明确设计要素：l感性反馈感性反馈现在学习的是第14页，共14页