人机工程学

有的人机工程学理论模型主要从三个角度出发：系统、人机界面以及人的作业效能。

传统人机工程学：人机工程学研究人-机-环境系统中人、机和环境这三大要素之间的关系，为解决系统中人的作业效能、安全、生理和心理健康问题提供伦理和方法。

新的人机工程学：人机工程学是研究系统中人与其他组成部分的交互关系的一门科学，并运用其理论、原理、数据和方法进行设计，以优化系统的工效和人的健康幸福之间的关系。 人机工程学研究分为：安全、效率、舒适、感性和体验四层次。

尺寸：(数学概念);指沿某一方向、某一轴向或围径测量的值。

尺度：（心理概念）；基于人体尺寸的一种关于物体大小或空间大小的心里感受

百分位：表示在某一人体尺寸范围内，使用者中有百分之几等于或小于该给的定值

适应域：根据特定尺寸范围来选取人体尺寸只占人体尺寸分布的一个“域” 静态人体尺寸：被测对象处于静止和标准姿势下测量的尺寸

动态人体尺寸：被测对象在进行一定动作的条件下测量的，也允许在非连续动作条件下测得。

应用人体尺寸的原则：极限设计原则、可调性设计原则、动态设计原则、非“平均人”设计原则

最小功能=人体尺寸+功能修正量

最佳功能尺寸 =人体尺寸+功能修正量+心理修正量

与座椅相关的人机工程因素：1脊柱问题2肌肉问题3坐行为4体压分布 感觉：包括听觉、视觉、触觉、味觉和痛觉等，它们是人和世界的桥梁 人体九大系统：消化系统、呼吸系统、泌尿系统、生殖系统、循环系统、内分泌系统、感觉系统、神经系统

神经元：神经系统的基本结构和功能单位

神经传导 通过神经元来完成。神经元具有兴奋性和传导性，即神经元可以接受刺激，并且传递信息。神经传导是一种电化学过程。其传递称为“动作电位”的一系列电脉冲。 神经传导2种形式：1可以提高神经元动作电位，提高神经元的兴奋性；2可以降低神经元动作电位，抑制神经元的活动。

人的神经系统分为中枢神经、外周神经系统

声音3个基本特征：振幅、波长、波形

人的听觉特征：1声音的掩盖：一个声音被另一个声音掩盖的现象。2听觉的时间特征：对于纯音音调，人耳大约要花0.2~0.3s的时间来“形成”声音。3听觉的差别感觉：刚能引起差别感觉的刺激之间的最小差别，即最小可觉差。

掩盖效益：一个声音的听阈因另一个声音的掩盖作用而提高的效应

残余掩盖：由于人的听阈的重复需要经历一段时间，掩盖声去掉以后，掩盖效应并不能立即消除 方向敏感度：听阈声压级50-70db双耳效应

视距：指人在操作系统中正常的观察距离。一般操作范围在38-76mm之间。视距的近远都会影响认读速度和准确性。

视野：指人的头部和眼球固定不动的情况下，眼睛观看正前方物体时所能看到的空间范围。常从角度来表示，分为水平视野、单/双视野和垂直视野 视敏度：是眼睛能辨别物体很小间距的能力。

触觉：由机械刺激触及了皮肤的触觉感受器而引起的

触觉的生理意义：能辨别物体大小、形状、硬度、光滑程度以及表面肌理等机械性

压觉：较强的机械刺激引起皮肤深部组织变形而产生的感觉

痛觉：机体不同部位痛觉敏感度不同，皮肤和外粘膜有高度痛觉敏感性；角膜的终于，具有人体最痛的痛觉敏感性。其生理意义：回避刺激物或者是适应新的情况。

听觉信息传示的优点：反应快，传示装置可配置在任意方向上，用语言通话时应答性良好。

温度觉：<30感觉不到、>30感觉不到冷、47为最高温度觉。

设计显示的方法：视觉、听觉、触觉 视觉显示设计（选择题）依靠光波作用向人提供信息的显示方式。有：指示灯、布告牌、温度计、计算机监视器、飞机上的多功能电子显示器等 机械显示设计：传统的显示方法主要显示数字或某种状态。

分为：1指针移动式（刻度固定，指针移动）、2可读标尺移动式（刻度移动，指针固定。赛车中读数速度快，节省控制屏的空间）、3直读式（直接在窗口中显示数据）

静态施力极限，肌肉供血受阻的大小与肌肉产生的力成正比 减少静态施力的设计

骨杠杆分为：平衡杠杆、省力杠杆、速度杠杆

骨的功能：骨与骨连接组成骨骼，支持人体软组织和全身重量；骨形成体腔壁，保护脑和心肺等组织；骨具有造血功能，并且是人体所需的钙、磷等物质的贮备仓库；肌肉收缩时，牵引骨绕关节转动，使人体产生各种运动和操纵姿势。因此，骨是人体运动的杠杆。

人体运动的种类：角度运动、旋转运动、环转运动 人体运动的时间主要依赖于运动方向、运动距离和运动要求的精确性。研究表明：越长的距离、越小的目标，运动时间越长。人体运动的精度比速度更重要

人体作业效能：是肌肉产生的能量中用于机械能的比例。

动作与人的基本特征：作业的自主权、作业的价值、作业的反馈

动作经济性原则3类标准：人的肢体使用原则、工作场所布置原则、工具设备使用原则

其原则归纳4个方面：1同时使用两手，避免一手操作一手空闲；2力求减少动作数量，避免一切不必要的动作；3尽可能减少动作距离，避免出现全身性动作；4寻求舒适的工作环境，坚守动作的难度，避免不合理的工作姿势或作业方法。

控制的形式：直接控制、间接控制 控制设计的基本要求：要符合人的生理心理特征，保证人在操作时的安全、舒适和方便

选择控制器的4个因素：控制器的功能、任务需要、用户对信息的需求、工作场所的情况

控制器编码形式：视觉编码、触觉编码、位置编码

选择控制器的编码方式时考虑因素：在控制器进行识别时，用户的所有要求；用户已经在使用的编码方式；用户工作区域的照明情况；用户识别是的速度和精确度要求；控制器可以放置的空间；需要编码的控制器的数量。 触觉编码：形态编码、尺寸编码、材质编码

常用控制装置：按键、转臂开关、旋钮、控制杆、手轮、摇把、踏板。控制装置的设计：尺寸、间距和阻力来进行设计

手工具设计的基本原则：保持手腕处于自然直线状态、减少手部组织的压力、避免手指重复动作

研究人的信息加工，首先就要研究信

息。信息量单位比特。一般把两个等概率事件选中其一时所含有的信息量为1bit。

信息加工系统的组成环节：人对外界信息作用的反应，通常需要经过感觉、知觉、记忆、决策、反应选择和运动反应等环节。

适宜刺激：每一种感受器只对一种性质的刺激特别敏感。

绝对阈限：通常把恰好引起感觉的最小刺激

知觉的信息加工涉及问题：整体加工和局部加工、自上而下的加工和自下而上的加工

自下而上的加工（数据驱动加工）：强调对客观事物的信息的加工，信息加工是加工输入的信息。

自上而下的加工（概念驱动加工）强调已有知识开始的信息加工，信息加工是由人的知识和记忆来引导的

记忆分为：感觉记忆、短时记忆、长时记忆

按注意任务和情景分为：选择注意、集中注意、分配注意和持续注意

人的作业行为分为：重体力作业、技能作业和脑力作业

人的行为特征包括：人的心理模型、人的行为过程、人的行为结构。人的差错：失误、过失、遗漏、模式错误 以人为中心的设计原则：合理运用内部知识和外界知识、简化任务结构、注重可视性、建立正确的匹配、利用因素、考虑人的差错、标准化 设计中的疲劳因素：要尽量避免长时间执行单调的任务、在执行长时间的连续任务期间有适当的休息间隔，使用户的心理疲劳得以恢复、也要避免高要求的连续动作，因为用户可能没有意识到疲劳而产生错误、另外，疲劳还有可能是因为感觉因素而引起的。强刺激强噪音都能引起感官的超负荷，从而产生疲劳。

作业中的动机与3个基本要素相关：作业的自主权、作业的价值、作业的反馈

照明方式分为：一般照明、局部照明、混合照明

局部照明方式缺点往往是整个照明环境中的照明均匀度变差，易产生目眩。 视觉照明环境的设计中往往采用一般照明和局部照明相结合的混合照明方式

交互设计：一种将人机工程学、人机交互学籍相关学科的研究成果运用到实际的产品设计领域的技术方法

交互设计的对象：硬件界面、软件界面、交互方式、环境因素四者与用户的有机结合，构成完整的交互式系统 软件界面：命令语言界面、菜单界面、自然语言界面、问答式对话界面、填表界面、点击界面、三维界面、WIMP界面

系统：一种观点，一种观察、分析和理解世界的观点

系统的特点：目标性、层次性、结构性、组分交互性

人机系统包括人和机两个基本部分 人机系统分类：手控式人机系统、机控式人机系统、自动控制系统

人机功能分配原则：比较分配原则、剩余分配原则、经济分配原则、宜人分配原则、弹性分配原则

比较分配：通过人与机的特性进行比较，以此为依据进行功能分配。

剩余分配：把尽量多的功能分配给机，剩余分配给人。

经济分配：以经济效益为基础进行人机功能分配。

宜人分配：工作应该体现人的价值和能力，分配一些具有挑战性的工作给人，充分发挥人的技能。

弹性分配：一种很理想的人机分配原则。

人机配合涉及的方面：功能分配和界面分配

人的可靠性分析从本质上就是分析人的错误及其原因。可靠性：是系统完成某项作业的成功率。

人机系统总体设计的目标：安全目标、作业效能目标、用户满意度目标、系统效益目标

初步设计：功能分配、作业要求、任务分析、工作设计

作业辅助设计原则：在保证充分信息的基础上，尽量减少信息量，避免信息过载；避免抽象的信息；一般不向用户解释操作原因，应向用户解释操作的方式；尽量让用户在实践中学习；避免和减少先学干扰的影响

作业辅助目标：辅助的准确性、、可靠性、结构性、简明性、完整性

人机工程学的作用：工业设计中考虑“人的因素”提供人体尺度参数。为工业设计中“物”的功能合理性提供科学依据。为工业设计中考虑“环境因素”提供设计准则。为进行人-机-环境系统设计提供伦理依据。为坚持以“人”为核心的设计思想的提供工作程序。

起源于欧洲形成于美国。英国开发最早国家

人机阶段1经验人机工程学2科学人机工程学3设计人机工程学

噪音：是干扰的噪音/引起人烦恼的声音

声音的特征：频率、强度

噪音对人的影响：生理、听觉、心理语言交流、作业

与人相关的振动要素：振动传入人体的作用点、振动频率、振动的加速度、受振动的时间和共振频率。

消除振动的措施：采取隔振措施，即利用振动元件之间阻抗的不匹配，以降低振动传播；采取阻尼措施，即使用橡皮等高阻尼材料用于振动装置的活动部分，使振动能量转换成热能耗散掉；改进振动工具。

振动从生理上对代谢、循环系统和呼吸系统的影响较小，但能严重损害视觉、脑信息加工和手眼协调，因此对各种技能作业影响较大。从心理上看，振动使人产生不由自主和讨厌的感觉

肌肉疲劳的预防措施：避免在工作中静态施力；减少单调重复性作业。 骨是运动的杠杆，关节是运动的驱动，肌肉是运动的动力。

人的身体有超过600块肌肉，约占身体量的40%。肌肉由肌纤维组成

马认为：人的需求层次是逐层增高的。满足了较低层次的需求后，才能满足较高层次的需求。但是，对人的动机来说，低层次的需求容易满足，对人的支配力小，高层次的需求不容易满足，对人的影响大。

人的行为结构：宽而深的结构、窄而深的结构和宽而浅的结构。

超声波：频率高、波长短、因而传播方向好，穿透力强

频率范围：20~20000HZ.

可见光：380-760 760以外红外线