人的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)

1、人 機(jī) 工 程 學(xué) 2 第四章 人的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)4.1 肌肉4.2 骨和關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)4.3 人體運(yùn)動(dòng)特征4.4 人的操作動(dòng)作分析4.5 控制設(shè)計(jì)3 4.1 肌肉4.1.1 肌肉的生理特征1. 肌肉結(jié)構(gòu) 4 4.1.1 肌肉的生理特征2. 肌肉收縮 粗微絲（肌球蛋白）和細(xì)微絲（肌動(dòng)蛋白）和兩端的彈性成分構(gòu)成一個(gè)收縮系統(tǒng)。5 4.1.1 肌肉的生理特征3. 肌肉收縮的代謝過程 6 4.1.1 肌肉的生理特征4. 肌肉活動(dòng)強(qiáng)度的測(cè)量 通常采用肌電圖（Electromyography，EMG）來(lái)對(duì)肌肉活動(dòng)進(jìn)行測(cè)量。肌電圖就是通過放大的肌肉電活動(dòng)來(lái)測(cè)量肌肉活動(dòng)的記錄。運(yùn)動(dòng)單位電位 肌電圖 7 4.1.2

2、 肌肉收縮的神經(jīng)控制1. 肌肉收縮與神經(jīng)控制 肌肉收縮取決于肌纖維收縮，而肌纖維收縮是由神經(jīng)沖動(dòng)引起的。 肌肉的神經(jīng)控制是通過聯(lián)系肌肉和中樞神經(jīng)的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)和感覺神經(jīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。8 4.1.2 肌肉收縮的神經(jīng)控制2. 反射 （1） 反射（Reflex）就是在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的參與下，機(jī)體對(duì)外界刺激所作的有規(guī)律的反應(yīng)。反射弧9 5.1.2 肌肉收縮的神經(jīng)控制2. 反射 （2） 反射過程。刺激感受器神經(jīng)沖動(dòng)反射中樞運(yùn)動(dòng)指令效應(yīng)器動(dòng)作大腦皮層感受體驗(yàn)10 4.1.3 肌肉施力1. 動(dòng)態(tài)肌肉施力和靜態(tài)肌肉施力 （1）基本名詞 肌肉收縮產(chǎn)生肌力，肌力可以作用于骨，然后通過人體結(jié)構(gòu)再作用于其他物體上，這個(gè)過程稱為

3、肌肉施力。 動(dòng)態(tài)肌肉施力就是肌肉運(yùn)動(dòng)時(shí)收縮和舒張交替改變； 靜態(tài)肌肉施力則是持續(xù)保持收縮狀態(tài)的肌肉運(yùn)動(dòng)形式。11 4.1.3 肌肉施力1. 動(dòng)態(tài)肌肉施力和靜態(tài)肌肉施力 （2）區(qū)別 肌肉施力動(dòng)態(tài)肌肉施力和靜態(tài)肌肉施力區(qū)別：施力方式的根本區(qū)別在于它們對(duì)血液流動(dòng)的影響。 12 4.1.3 肌肉施力2. 肌肉施力靜態(tài)施力的生理效應(yīng) 在靜態(tài)作業(yè)的情況下，與動(dòng)態(tài)施力相比較，靜態(tài)施力會(huì)造成能量消耗加大，肌肉酸痛，心率加快和恢復(fù)期延長(zhǎng)等現(xiàn)象。13 4.1.3 肌肉施力2. 肌肉施力靜態(tài)施力的生理效應(yīng) 在靜態(tài)作業(yè)的情況下，與動(dòng)態(tài)施力相比較，靜態(tài)施力會(huì)造成能量消耗加大，肌肉酸痛，心率加快和恢復(fù)期延長(zhǎng)等現(xiàn)象。14

4、4.1.3 肌肉施力2. 肌肉施力靜態(tài)施力的生理效應(yīng)靜態(tài)作業(yè)與人體癥狀如下：15 4.1.3 肌肉施力2. 肌肉施力靜態(tài)施力的生理效應(yīng) 舉例：銑工鉆工16 4.1.3 肌肉施力3. 肌肉施力靜態(tài)施力極限 在設(shè)計(jì)作業(yè)動(dòng)作的時(shí)候，首先應(yīng)該盡量減少靜態(tài)施力產(chǎn)生，肌肉施力大小應(yīng)該低于肌肉最大肌力的15%。17 4.1.3 肌肉施力4. 減少靜態(tài)施力的設(shè)計(jì) 減少靜態(tài)施力最重要的就是要避免不“自然”的身體姿勢(shì)。18 4.1.3 肌肉施力4. 減少靜態(tài)施力的設(shè)計(jì) 案例1：鉗子的設(shè)計(jì)。19 4.1.3 肌肉施力4. 減少靜態(tài)施力的設(shè)計(jì) 案例2：避免長(zhǎng)時(shí)間地抬手作業(yè)，是減少靜態(tài)施力設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。20 4.1.

5、3 肌肉施力4. 減少靜態(tài)施力的設(shè)計(jì) 實(shí)例3： 當(dāng)手不得不在較高位置作業(yè)時(shí)，應(yīng)該使用支承物來(lái)托住人的前臂、關(guān)節(jié)或手。21 4.1.3 肌肉施力4. 減少靜態(tài)施力的設(shè)計(jì) 實(shí)例4： 如果會(huì)造成抬手作業(yè)，通常應(yīng)該設(shè)計(jì)手臂、腳支撐，避免靜態(tài)施力。22 4.2 骨和關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)4.2.1 骨的結(jié)構(gòu)和功能 骨是人體內(nèi)部最堅(jiān)固的組織。人體共有206塊骨，約占人體體重的1/10-1/5。骨按其所在部位可以分為顱骨、軀干骨和四肢骨。23 4.2.1 骨的結(jié)構(gòu)和功能24 4.2.1 骨的結(jié)構(gòu)和功能骨的功能主要包括四個(gè)方面： 第一，骨與骨連接組成骨骼，支持人體軟組織和全身重量； 第二，骨形成體腔壁，保護(hù)腦和心肺等組織；

6、 第三，骨具有造血功能，并且是人體所需鈣、磷物質(zhì)的貯備倉(cāng)庫(kù)； 第四，肌肉收縮時(shí)，牽引骨繞關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)，使人體產(chǎn)生各種運(yùn)動(dòng)和操縱姿勢(shì)。25 4.2.2 骨杠桿 人體運(yùn)動(dòng)中，骨在肌肉拉力下繞關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)，它的原理、結(jié)構(gòu)和功能與機(jī)械杠桿相似，叫做骨杠桿。（1）示例1：26 4.2.2 骨杠桿 人體運(yùn)動(dòng)中，骨在肌肉拉力下繞關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)，它的原理、結(jié)構(gòu)和功能與機(jī)械杠桿相似，叫做骨杠桿。（1）示例2：27 4.2.2 骨杠桿骨杠桿分類：骨杠桿一般可以分為三類：平衡杠桿、省力杠桿和速度杠桿。28 4.3人體運(yùn)動(dòng)特征4.3.1 人體運(yùn)動(dòng)的種類（1）角度運(yùn)動(dòng)：角度運(yùn)動(dòng)包括伸展和彎曲。29 4.3.1 人體運(yùn)動(dòng)的種類（1）角

7、度運(yùn)動(dòng)：角度運(yùn)動(dòng)包括伸展和彎曲。30 4.3.1 人體運(yùn)動(dòng)的種類（2）旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：骨繞垂直軸的運(yùn)動(dòng)叫做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。3123 七月 20224.3.1 人體運(yùn)動(dòng)的種類（3）環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：指整根骨頭繞骨的一個(gè)端點(diǎn)，并與骨成一定角度的軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的軌跡有點(diǎn)象一個(gè)圓錐體的圖形。3223 七月 20224.3.1 人體運(yùn)動(dòng)的種類（3）環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：指整根骨頭繞骨的一個(gè)端點(diǎn)，并與骨成一定角度的軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的軌跡有點(diǎn)象一個(gè)圓錐體的圖形。3323 七月 20224.3.2 人體運(yùn)動(dòng)的范圍 人體運(yùn)動(dòng)的范圍通常受到兩個(gè)因素的影響：人的尺寸和關(guān)節(jié)活動(dòng)的范圍。關(guān)節(jié)活動(dòng)的范圍通常用關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的角度來(lái)表現(xiàn)。3423 七月

8、20224.3.2 人體運(yùn)動(dòng)的范圍 人體運(yùn)動(dòng)的范圍通常受到兩個(gè)因素的影響：人的尺寸和關(guān)節(jié)活動(dòng)的范圍。關(guān)節(jié)活動(dòng)的范圍通常用關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的角度來(lái)表現(xiàn)。3523 七月 20224.3.2 人體運(yùn)動(dòng)的范圍 人體運(yùn)動(dòng)的范圍通常受到兩個(gè)因素的影響：人的尺寸和關(guān)節(jié)活動(dòng)的范圍。關(guān)節(jié)活動(dòng)的范圍通常用關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的角度來(lái)表現(xiàn)。3623 七月 20224.3.2 人體運(yùn)動(dòng)的范圍 人體運(yùn)動(dòng)的范圍通常受到兩個(gè)因素的影響：人的尺寸和關(guān)節(jié)活動(dòng)的范圍。關(guān)節(jié)活動(dòng)的范圍通常用關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的角度來(lái)表現(xiàn)。3723 七月 20224.3.2 人體運(yùn)動(dòng)的范圍 人體運(yùn)動(dòng)的范圍通常受到兩個(gè)因素的影響：人的尺寸和關(guān)節(jié)活動(dòng)的范圍。關(guān)節(jié)活動(dòng)的范圍通常用關(guān)節(jié)運(yùn)

9、動(dòng)的角度來(lái)表現(xiàn)。3823 七月 20224.3.3 人體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 人體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是從運(yùn)動(dòng)開始到運(yùn)動(dòng)結(jié)束的時(shí)間。人體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間主要依賴于運(yùn)動(dòng)方向、運(yùn)動(dòng)距離、動(dòng)作特點(diǎn)、動(dòng)作軌跡特征、負(fù)荷重量和運(yùn)動(dòng)精確性。1. 運(yùn)動(dòng)方向。 研究的結(jié)果表明：通過屈肘控制手臂的運(yùn)動(dòng)，在左下方和右上方能夠運(yùn)動(dòng)更快。3923 七月 20224.3.3 人體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 人體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是從運(yùn)動(dòng)開始到運(yùn)動(dòng)結(jié)束的時(shí)間。人體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間主要依賴于運(yùn)動(dòng)方向、運(yùn)動(dòng)距離、動(dòng)作特點(diǎn)、動(dòng)作軌跡特征、負(fù)荷重量和運(yùn)動(dòng)精確性。1. 運(yùn)動(dòng)方向。不同區(qū)域內(nèi)手指敲擊運(yùn)動(dòng)速度差異4023 七月 20224.3.3 人體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間2. 動(dòng)作特點(diǎn)。動(dòng)作部位動(dòng)作

10、特點(diǎn)/動(dòng)作軌跡特征最少平均時(shí)間/s手抓取直線的0.07曲線的0.22旋轉(zhuǎn)克服阻力0.72不克服阻力0.22腳直線的0.36克服阻力的0.72腿直線的0.36腳向側(cè)面0.721.46軀干彎曲0.721.62傾斜1.264123 七月 20224.3.3 人體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間3. 目標(biāo)距離。 隨著目標(biāo)距離增加，定位運(yùn)動(dòng)時(shí)間增長(zhǎng)；隨著目標(biāo)寬度增加，定位運(yùn)動(dòng)時(shí)間縮短。4223 七月 20224.3.3 人體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間4. 動(dòng)作軌跡特征。（1）連續(xù)改變和突然改變的曲線式動(dòng)作，前者速度快，后者速度慢；（2）水平動(dòng)作比垂直動(dòng)作的速度快；（3）一直向前的動(dòng)作速度，比旋轉(zhuǎn)式的動(dòng)作速度快1.52倍左右；（4）圓形軌跡的

11、動(dòng)作比直線軌跡動(dòng)作靈活。（5）順時(shí)針動(dòng)作比逆時(shí)針動(dòng)作靈活；（6）手向著身體的動(dòng)作比離開身體的動(dòng)作靈活；（7）向前后的往復(fù)動(dòng)作比向左右的往復(fù)動(dòng)作速度快。4323 七月 20224.3.4 人體運(yùn)動(dòng)的精度與運(yùn)動(dòng)時(shí)間、運(yùn)動(dòng)種類、運(yùn)動(dòng)方向和操作方式等有關(guān)。1. 運(yùn)動(dòng)速度與準(zhǔn)確性。4423 七月 20224.3.4 人體運(yùn)動(dòng)的精度2. 盲目定位運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性。結(jié)論：正前方準(zhǔn)確性最高，右方稍優(yōu)于左方；同一方位下，下和中優(yōu)于上方。4523 七月 20224.3.4 人體運(yùn)動(dòng)的精度3. 運(yùn)動(dòng)方向與準(zhǔn)確性。結(jié)論：在垂直面上，手臂上下運(yùn)動(dòng)更穩(wěn)定，顫抖方向上下。在水平面上，手臂左右方向更穩(wěn)定，顫抖方向也為左右方向。4

12、623 七月 20224.3.4 人體運(yùn)動(dòng)的精度4. 操作方式與準(zhǔn)確性。好不好4723 七月 20224.3.5 人體力量 人體力量根據(jù)肌肉產(chǎn)生的位移的情況可以分為靜態(tài)力量和動(dòng)態(tài)力量。 靜態(tài)力量是人體保持特定姿勢(shì)或固定位置需要的力量。 動(dòng)態(tài)力量是人體位置或姿勢(shì)發(fā)生變化時(shí)動(dòng)作的力量。4823 七月 20221. 影響人體力量的個(gè)體因素 有很多因素會(huì)對(duì)人體力量有影響，比如基因、人的尺寸、訓(xùn)練、動(dòng)機(jī)、年齡、性別等。在這些因素中，年齡和性別的影響是比較顯著的兩個(gè)因素。4923 七月 20221. 影響人體力量的個(gè)體因素身體主要部位肌肉所產(chǎn)生的力肌肉的部位力的大小（N）男女手臂肌肉左370200右390

13、220肱二頭肌左280130右290130手臂彎曲時(shí)的肌肉左280200右290210手臂伸直時(shí)的肌肉左210170右230180拇指肌肉左10080右12090背部肌肉（軀干屈伸的肌肉）12207105023 七月 20222. 手的力量 手的力量與運(yùn)動(dòng)方向、角度以及肘關(guān)節(jié)的角度等有密切關(guān)系。表3-7.5123 七月 20222. 手的力量立姿彎臂時(shí)的力量分布5223 七月 20222. 手的力量立姿直臂時(shí)的力量分布5323 七月 20223. 腳的力量 腳的力量與下肢的姿勢(shì)、位置和方向有關(guān)。5423 七月 20224. 耐力 人在一定時(shí)間里保持某種用力水平的能力叫做耐力。人體的耐力和瞬時(shí)的

14、力量大小不存在比例關(guān)系。 肢體所有力量的大小，都與持續(xù)時(shí)間有關(guān)。例如拉力由最大值減到1/4時(shí)，只需要4分鐘。5523 七月 20224.3.6 肢體的動(dòng)作速度與頻率 決定于肢體肌肉收縮速度、運(yùn)動(dòng)方向和動(dòng)作軌跡等。表3-10 人體各部位動(dòng)作速度與頻率限度動(dòng)作部位動(dòng)作速度與頻率手的運(yùn)動(dòng)/（cms-1）35控制操縱桿位移/（cms-1）8.817手指敲擊的最大頻率/（次s-1）35旋轉(zhuǎn)把手與駕駛盤/（rs-1）9.4229.46身體轉(zhuǎn)動(dòng)/（次s-1）0.721.62手控制的最大諧振截止頻率/（Hz）0.8手的彎曲與伸直/（次s-1）11.2腳掌與腳的運(yùn)動(dòng)/（次s-1）0.360.725623 七月

15、20224.4人的操作動(dòng)作分析 動(dòng)作分析就是指作業(yè)或操作的動(dòng)作組成、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其相互關(guān)系的分析。 動(dòng)作研究一般從宏觀（生產(chǎn)過程：流程、工藝、人、機(jī)器）和微觀（操作動(dòng)作）兩個(gè)層次展開。 目的： （1）宏觀：建立過程間、機(jī)器與人作業(yè)間等的最佳匹配。 （2）微觀：刪除無(wú)效動(dòng)作、減少等待、增加動(dòng)作節(jié)奏和提高工作效率。5723 七月 20224.4.1 動(dòng)作元素必須動(dòng)作無(wú)效動(dòng)作準(zhǔn)備動(dòng)作美國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì)（ASME）把人的動(dòng)作分為18種。5823 七月 20224.4.2 動(dòng)作分析的方法 動(dòng)作分析主要有兩種手段：目視動(dòng)作分析和攝影分析。 案例1：關(guān)于檢查軸的長(zhǎng)度，并把軸裝入套筒的動(dòng)素程序圖。5923 七月

16、 20224.4.2 動(dòng)作分析的方法 動(dòng)作分析主要有兩種手段：目視動(dòng)作分析和攝影分析。 案例1：關(guān)于檢查軸的長(zhǎng)度，并把軸裝入套筒的動(dòng)素程序圖。6023 七月 20224.4.2 動(dòng)作分析的方法 案例2：咖啡店制作咖啡人員動(dòng)作分析圖。6123 七月 20224.4.2 動(dòng)作分析的方法 案例2：咖啡店制作咖啡人員動(dòng)作分析圖。6223 七月 20224.4.3 人的作業(yè)和動(dòng)作效率提高人的作業(yè)和動(dòng)作效率的原則： 1）同時(shí)使用兩手，避免一手操作一手空閑； 2）力求減少動(dòng)作數(shù)量，避免一切不必要的動(dòng)作； 3）盡可能減少動(dòng)作距離，避免出現(xiàn)全身性動(dòng)作； 4）尋求舒適的工作環(huán)境，減少動(dòng)作的難度，避免不合理的工作姿

17、勢(shì)或作業(yè)方法。6323 七月 20224.5控制設(shè)計(jì) 從控制的形式看，控制分為直接控制和間接控制兩種方式。 人體工程學(xué)對(duì)控制的基本要求是人能正確將信息傳遞給機(jī)器，保證信息順利通過人機(jī)界面，同時(shí)，控制設(shè)計(jì)要符合人的生理心理特征，保證人操作時(shí)的安全、舒適和方便。6423 七月 20224.5.1 控制設(shè)計(jì)的方法（1）要了解需要執(zhí)行的控制任務(wù)的情況、控制的要素等。（2）選擇合適的控制器。（如：控制任務(wù)、功能、場(chǎng)所）（3）對(duì)控制器進(jìn)行設(shè)計(jì)。（如：識(shí)別性、反饋、人）（4）對(duì)控制器進(jìn)行布置。6523 七月 20224.5.2 控制器的編碼控制器的編碼方式要考慮以下幾個(gè)因素：第一，在控制器在進(jìn)行識(shí)別時(shí)候，用

18、戶的所有要求；第二，用戶已經(jīng)在使用的編碼方式；第三，用戶工作區(qū)域的照明情況；第四，用戶識(shí)別時(shí)的速度和精確度要求；第五，控制器可以放置的空間；第六，需要編碼的控制器的數(shù)量。6623 七月 20224.5.2 控制器的編碼1. 視覺編碼視覺編碼主要包括標(biāo)識(shí)編碼和色彩編碼。6723 七月 20224.5.2 控制器的編碼（1）標(biāo)識(shí)編碼 標(biāo)識(shí)控制器功能最簡(jiǎn)單的方法就是運(yùn)用符號(hào)和標(biāo)記進(jìn)行編碼。6823 七月 20224.5.2 控制器的編碼（1）標(biāo)識(shí)編碼 表示控制器功能最簡(jiǎn)單的方法就是運(yùn)用符號(hào)和標(biāo)記進(jìn)行編碼。6923 七月 20224.5.2 控制器的編碼（1）標(biāo)識(shí)編碼 標(biāo)識(shí)的位置也十分重要。標(biāo)識(shí)通常放

19、置在控制件的上面或上部，不要把標(biāo)識(shí)放在兩個(gè)控制器中間的位置或其它容易混淆的位置。7023 七月 20224.5.2 控制器的編碼（1）標(biāo)識(shí)編碼 標(biāo)識(shí)的位置也十分重要。標(biāo)識(shí)通常放置在控制件的上面或上部，不要把標(biāo)識(shí)放在兩個(gè)控制器中間的位置或其它容易混淆的位置。7123 七月 20224.5.2 控制器的編碼（1）標(biāo)識(shí)編碼 緊急開關(guān)和安全控制應(yīng)位于作業(yè)注意區(qū)的中心，且形狀和顏色編碼應(yīng)明顯。7223 七月 20224.5.2 控制器的編碼（1）標(biāo)識(shí)編碼 其他： A. 進(jìn)行標(biāo)識(shí)編碼設(shè)計(jì)時(shí)，還要考慮照明因素。 B. 對(duì)于文字和數(shù)字進(jìn)行標(biāo)識(shí)編碼的情況，需要考慮文字的寬度、高度和字體等方面的因素。 C. 如果

20、標(biāo)識(shí)和控制操作程序有次序，則可以順其次序進(jìn)行布局設(shè)計(jì)。7323 七月 20224.5.2 控制器的編碼（2）色彩編碼 7423 七月 20224.5.2 控制器的編碼2. 觸覺編碼觸覺編碼主要包括形狀編碼、尺寸編碼和材質(zhì)編碼。（1）形狀編碼：使用不同的形狀可以很容易識(shí)別不同的控制器。舉例1：11種最不容易被混淆的形狀。7523 七月 20224.5.2 控制器的編碼（1）形狀編碼：使用不同的形狀可以很容易識(shí)別不同的控制器。舉例2：美國(guó)空軍曾經(jīng)開發(fā)了15個(gè)旋鈕的形態(tài)編碼的方案。7623 七月 20224.5.2 控制器的編碼（1）形狀編碼：使用不同的形狀可以很容易識(shí)別不同的控制器。舉例：360度

21、角度位置不重要360度角度位置不重要360度角度位置重要7723 七月 20224.5.2 控制器的編碼（1）形狀編碼：使用不同的形狀可以很容易識(shí)別不同的控制器。舉例3：形狀編碼在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，某搬運(yùn)機(jī)械上的控制柄的設(shè)計(jì)。7823 七月 20224.5.2 控制器的編碼（1）形狀編碼：舉例4：遙控器上的各個(gè)按鍵就是通過不同的形狀來(lái)進(jìn)行編碼的。圓形圓環(huán)形橢圓形7923 七月 20224.5.2 控制器的編碼（1）形狀編碼：舉例5：手機(jī)的數(shù)字按鍵中，數(shù)字“5”上面有一個(gè)突起的小點(diǎn)。凸起8023 七月 20225.5.2 控制器的編碼2. 觸覺編碼（2）尺寸編碼：觸覺區(qū)分尺寸大小的能力通常依賴于物體

22、形狀，因此，不同的尺寸編碼通常和不同的形狀編碼一起使用。8123 七月 20224.5.2 控制器的編碼2. 觸覺編碼（3）材質(zhì)編碼：控制件還可以通過表面的材質(zhì)進(jìn)行編碼，如圖手機(jī)設(shè)計(jì)中，就是通過不同材質(zhì)來(lái)區(qū)分?jǐn)?shù)字鍵和功能方向鍵。8223 七月 20224.5.2 控制器的編碼3. 位置編碼位置編碼就是利用控制器所處位置不同進(jìn)行的編碼形式。8323 七月 20224.5.2 控制器的編碼3. 位置編碼 位置編碼有時(shí)候可能會(huì)發(fā)生混淆。比如在手機(jī)上數(shù)字鍵的排布就和計(jì)算器上不一樣。8423 七月 20224.5.3 控制設(shè)計(jì)中的反饋和偶發(fā)啟動(dòng)1. 控制設(shè)計(jì)中的反饋 控制操作的反饋來(lái)源于3個(gè)方面：（1）

23、人的手、足等運(yùn)動(dòng)器官本身運(yùn)動(dòng)情況帶來(lái)的反饋；（2）由控制器產(chǎn)生的反饋信息；（3）顯示器提供的反饋信息。8523 七月 20224.5.3 控制設(shè)計(jì)中的反饋和偶發(fā)啟動(dòng) 控制器產(chǎn)生的反饋信息主要來(lái)源于控制器的運(yùn)動(dòng)和阻力。 阻力的設(shè)計(jì)是控制設(shè)計(jì)中的重要因素。 一般控制的阻力為： （1）單手轉(zhuǎn)動(dòng)：0.2-0.5千克； （2）單手按：1-1.5千克； （3）足踏：4-8千克。8623 七月 20224.5.3 控制設(shè)計(jì)中的反饋和偶發(fā)啟動(dòng)2. 控制設(shè)計(jì)中的偶發(fā)啟動(dòng) 偶發(fā)啟動(dòng)是在操作過程中，有時(shí)操作者由于手、胳膊、袖口等無(wú)意碰撞或牽拉控制器而引起的。 在設(shè)計(jì)中，控制偶發(fā)啟動(dòng)的措施： 適當(dāng)增加阻力； 將控制器

24、陷入控制板面； 將控制器安裝在不容易被意外碰到的位置上； 重要控制器的使用采取比較復(fù)雜的使用方法等。8723 七月 20224.5.4 常用控制裝置設(shè)計(jì)1. 控制器分類操縱裝置的類型手控操縱器旋轉(zhuǎn)式操縱器腳控操縱器移動(dòng)式操縱器按壓式操縱器8823 七月 20224.5.4 常用控制裝置設(shè)計(jì)1. 控制器分類8923 七月 20224.5.4 常用控制裝置設(shè)計(jì)手操縱控制器設(shè)計(jì)（1） 手把的形狀應(yīng)與手的生理特點(diǎn)相適應(yīng)。9023 七月 20224.5.4 常用控制裝置設(shè)計(jì)手操縱控制器設(shè)計(jì)（2 ）手把的形狀便于觸覺對(duì)其進(jìn)行識(shí)別。9123 七月 20224.5.4 常用控制裝置設(shè)計(jì)手操縱控制器設(shè)計(jì)（3）尺

25、寸應(yīng)符合人手尺度的需要。9223 七月 20224.5.4 常用控制裝置設(shè)計(jì)手操縱控制器設(shè)計(jì)（4）適宜的操縱力范圍。9323 七月 20224.5.4 常用控制裝置設(shè)計(jì)手操縱控制器設(shè)計(jì)（5）操縱器的適宜尺寸。參數(shù)見表5-20.9423 七月 20224.5.4 常用控制裝置設(shè)計(jì) 按鍵 按鍵設(shè)計(jì)，應(yīng)該保證手指操作的時(shí)候不會(huì)滑移。9523 七月 20224.5.4 常用控制裝置設(shè)計(jì) 按鍵9623 七月 20224.5.4 常用控制裝置設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)臂開關(guān) 轉(zhuǎn)臂開關(guān)的“開”、“關(guān)”狀態(tài)明顯，操作可靠。 轉(zhuǎn)臂開關(guān)的行程方向一般應(yīng)為垂直。9723 七月 20224.5.4 常用控制裝置設(shè)計(jì) 旋鈕 旋鈕可以分為

26、連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)和定位轉(zhuǎn)動(dòng)兩類。 旋鈕設(shè)計(jì)要求保證操作者手感舒服、轉(zhuǎn)動(dòng)靈敏。9823 七月 20224.5.4 常用控制裝置設(shè)計(jì) 旋鈕 對(duì)于連續(xù)旋鈕，一般都是用于精細(xì)控制。9923 七月 20224.5.4 常用控制裝置設(shè)計(jì) 旋鈕 對(duì)于定位旋鈕，阻力應(yīng)該大于連續(xù)旋鈕。10023 七月 20224.5.4 常用控制裝置設(shè)計(jì) 控制桿 10123 七月 20224.5.4 常用控制裝置設(shè)計(jì) 控制桿 對(duì)于精密控制桿，一般應(yīng)該增加手腕支承。10223 七月 20224.5.4 常用控制裝置設(shè)計(jì) 控制桿 控制桿的設(shè)計(jì)。10323 七月 20224.5.4 常用控制裝置設(shè)計(jì) 手輪和搖把 10423 七月 20224

27、.5.4 常用控制裝置設(shè)計(jì) 手輪和搖把10523 七月 20224.5.4 常用控制裝置設(shè)計(jì) 手輪和搖把10623 七月 20224.5.4 常用控制裝置設(shè)計(jì)3. 腳操縱控制器分類腳控操縱器的類型腳踏板直動(dòng)式腳踏鈕擺動(dòng)式回轉(zhuǎn)式10723 七月 20224.5.4 常用控制裝置設(shè)計(jì)3. 腳操縱控制器表5-21 腳控操縱器的適宜用力的推薦值腳空操縱器適宜用力/ N休息時(shí)腳踏板受力1822懸掛腳蹬4568功率控制器68離合器和機(jī)械制動(dòng)器136離合器最大蹬力272方向舵7261814可允許的最大蹬力226810823 七月 20224.5.4 常用控制裝置設(shè)計(jì)3. 腳操縱控制器設(shè)計(jì) 踏板設(shè)計(jì)的一些重要

28、參數(shù)，它包括踏板距離、高度、角度和座位的安排。踏板設(shè)計(jì)中人的姿勢(shì)10923 七月 20224.5.4 常用控制裝置設(shè)計(jì)3. 腳操縱控制器設(shè)計(jì) 踏板設(shè)計(jì)的一些重要參數(shù)，它包括踏板距離、高度、角度和座位的安排。踏板設(shè)計(jì)的工作尺寸設(shè)計(jì)11023 七月 20224.5.4 常用控制裝置設(shè)計(jì)3. 腳操縱控制器設(shè)計(jì)腳踏板設(shè)計(jì)和相關(guān)尺寸(a) 187次/分鐘(b) 178次/分鐘(c) 176次/分鐘(d) 140次/分鐘(e) 171次/分鐘11123 七月 20224.5.4 常用控制裝置設(shè)計(jì)3. 腳操縱控制器設(shè)計(jì)腳踏鈕相關(guān)尺寸11223 七月 20224.5.4 常用控制裝置設(shè)計(jì)3. 腳操縱控制器空間

29、布置設(shè)計(jì)11323 七月 20224.5.4 常用控制裝置設(shè)計(jì)3. 腳操縱控制器站立踏板設(shè)計(jì)11423 七月 2022案例與研究：人機(jī)工程學(xué)理發(fā)剪刀的設(shè)計(jì)與評(píng)估（1）概述 人體工程學(xué)理發(fā)剪刀的設(shè)計(jì)與評(píng)估研究發(fā)表在2003年的Industrial Ergonomics上，設(shè)計(jì)和研究者為Chunk Chiavaras和Jason L. Boyles等。 研究從理發(fā)師常見的疾病出發(fā)，通過對(duì)理發(fā)師理發(fā)行為的觀察，設(shè)計(jì)出了一款減少理發(fā)師不正常作業(yè)姿勢(shì)的人體工程學(xué)剪刀（ETD）。在此基礎(chǔ)上，對(duì)ETD剪刀和傳統(tǒng)剪刀進(jìn)行對(duì)比研究和評(píng)估。11523 七月 2022案例與研究：人機(jī)工程學(xué)理發(fā)剪刀的設(shè)計(jì)與評(píng)估（2）

30、問題來(lái)源 傳統(tǒng)的理發(fā)剪刀是直線型的。 11623 七月 2022案例與研究：人機(jī)工程學(xué)理發(fā)剪刀的設(shè)計(jì)與評(píng)估（2）問題來(lái)源 研究發(fā)現(xiàn)，理發(fā)師在理發(fā)的時(shí)候手腕通常是處于一種不自然的狀態(tài)。 11723 七月 2022案例與研究：人機(jī)工程學(xué)理發(fā)剪刀的設(shè)計(jì)與評(píng)估（3）設(shè)計(jì) ETD剪刀在設(shè)計(jì)上將把手處彎曲了90o。 11823 七月 2022案例與研究：人機(jī)工程學(xué)理發(fā)剪刀的設(shè)計(jì)與評(píng)估（3）設(shè)計(jì) ETD剪刀在設(shè)計(jì)上將把手處彎曲了90o，這樣可以使理發(fā)師在理發(fā)的時(shí)候手腕保持自然姿勢(shì)。 11923 七月 2022案例與研究：人機(jī)工程學(xué)理發(fā)剪刀的設(shè)計(jì)與評(píng)估（3）設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師遵循了三個(gè)主要的設(shè)計(jì)原則： 設(shè)計(jì)具有特殊使用目的的工具； 設(shè)計(jì)兩只手都能使用的工具； 彎曲工具，使手腕自然。12023 七月 2022案例與研究：人機(jī)工程學(xué)理發(fā)剪刀的設(shè)計(jì)與評(píng)估（4）設(shè)計(jì)評(píng)估實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)選取了44名理發(fā)師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，被試的基本情況如下。12123 七月 2022案例與研究：人機(jī)工程學(xué)理發(fā)剪刀的設(shè)計(jì)與評(píng)估（4）設(shè)計(jì)評(píng)估實(shí)驗(yàn) 詢問用戶手部、背部、肩部的