人體工效學與康復工程實驗

人體工效學與康復工程實驗實驗內(nèi)容空間位置特征對視覺搜索績效的影響視覺顯示終端的目標拾取運動的研究不同姿勢的握力與捏力研究空間位置特征對視覺搜索績效的影響實驗目的實驗被試者實驗設備實驗任務實驗步驟實驗結果實驗結論實驗目的視覺搜索是人獲得信息的重要手段。由于適應環(huán)境的需要，視覺系統(tǒng)形成了一定的搜索習慣特性，而眼睛運動就這一系列特性的主要外部表現(xiàn)。視覺搜索受到很多因素影響，例如：任務難度、個體的經(jīng)驗、狀態(tài)和能力等。在實際應用中（如飛機儀表板設計、空中搜索或駕駛員培訓等）都會涉及到不同空間位置信息搜索問題。本實驗考查空間位置效應對視覺搜索過程的影響，即靶目標處于不同象限時，是否在反應時、正確率上存在差異。實驗被試者選取北京航空航天大學在讀研究生共10人（N=10），其中男生6人，女生4人，平均年齡24.5歲，裸視力或矯正視力在1.0以上，所有被試均未參加過視覺搜索實驗。實驗設備德國SMI公司設計制造的的iViewX系列RED型(桌面式)眼動儀一臺，包括一臺筆記本電腦和一臺顯示器。其中顯示器用來呈現(xiàn)刺激圖片，并采集被試的眼動數(shù)據(jù)，筆記本電腦用來分析、處理采集到的數(shù)據(jù)。實驗任務實驗時讓被試者在顯示器屏幕上的干擾字符中搜索目標字符，顯示器按數(shù)學概念“象限”分為以屏幕中心為坐標基點的四個區(qū)域，分別為第一、第二、第三、第四象限。所有的干擾項-目標項共16組，依次如下：第一象限：b-d，i-l，M-N，Q-O；第二象限：2-Z，C-O，E-F，G-C；第三象限：1-L，8-3，S-5，W-V；第四象限：B-P，μ-u，R-P，t-τ。按實驗設計將目標項分別放置于不同象限，組合成16幅圖片。每幅圖片搜索項目總數(shù)為8×8個（16×16cm）（含63個干擾項與1個目標項），圖片背景色的RGB值分別為：R=143，G=188，B=143，干擾-目標字符顏色的RGB值分別為：R=0，G=0，B=0。實驗步驟實驗在一個安靜、亮度充足和溫度舒適的屋子里進行。實驗中有兩名主試：一名操作眼動儀；另一名幫助被試者調(diào)整坐姿及位置，每次對一名被試進行實驗。向被試介紹有關實驗的要求和內(nèi)容。被試坐在顯示器前的椅子上，盡量保持頭部不動，調(diào)整坐姿及顯示器高度，使被試平視時能使視線會聚屏幕中央。若顯示器上未出現(xiàn)黃色或紅色指示箭頭，則可以開始實驗，否則需要繼續(xù)調(diào)整。向被試宣讀指導語:“你的任務是在快速準確的找出屏幕上不同于其他字符的字母或數(shù)字后?？焖侔聪骆I盤空格鍵，在問卷中輸入你所找到的不同字符。明白了嗎?”（被試回答明白，往下進行；如有疑問，重新說明。）呈現(xiàn)實驗練習材料，讓被試先練習到熟練為止。正式實驗。呈現(xiàn)視覺搜索材料，眼動儀開始記錄數(shù)據(jù)。10位被試者的搜索反應時數(shù)據(jù)（mm)實驗結果實驗結果不同象限不同字符的搜索反應時數(shù)據(jù)（mm)象限描述統(tǒng)計量極小值極大值均值標準差一b-d0.0434.8732.71381.402662i-l1.5965.8212.88891.355578M-N1.4098.1794.25342.026458Q-O1.42913.2535.15744.081181二2-Z1.2092.9521.85100.599816C-O1.18612.8745.31093.695180E-F1.1886.3093.06171.985787G-C1.2546.5083.79751.776683三1-L2.1284.8372.94650.8567078-31.5956.9453.12241.600261S-51.6943.8342.67170.735484W-V1.53311.5613.66783.287344四B-P1.2236.3202.51131.839598μ-u1.95719.0595.30605.146169R-P2.86711.3945.83862.948937t-τ1.3086.4923.07491.609472實驗結果不同象限的搜索反應時數(shù)據(jù)（mm)上下視野的反應時數(shù)據(jù)（mm)左右視野的反應時數(shù)據(jù)（mm)象限均值標準差極小值極大值13.753381.1618012.7145.15723.505281.4467281.8515.31133.10210.4202712.6723.66844.182701.6355032.5115.839視野均值標準差極小值極大值上視野3.88790.5910152.5724.797下視野3.64250.8920922.6225.249視野均值標準差極小值極大值左視野3.30360.8840252.1274.757右視野3.96820.9911882.8206.184實驗結論四個視野象限內(nèi)搜索反應時無顯著差異，但搜索速度的快慢順序為：三象限、二象限、一象限、四象限。上下視野間的搜索反應時無顯著差異，但上視野的搜索速度比下視野搜索速度慢。左右視野間的搜索反應時無顯著差異，但左視野的搜索速度比右視野搜索速度快。視覺顯示終端的目標拾取運動的研究實驗目的實驗被試者實驗設備實驗任務實驗步驟實驗結果實驗結論實驗目的目標拾取運動是人機交互的一種基本操作形式,目標拾取運動特性的研究,對于人機界面的宜人化設計和人機系統(tǒng)整體性能的提高都有著重要指導作用。本實驗通過對比人對視野中不同位置間的反應速度及移動速度的不同，研究人體對不同區(qū)域目標拾取的優(yōu)先順序，希望為人機界面上元素的布局設計提供依據(jù)。實驗被試者被試者為10名北航生物醫(yī)學工程系研究生，其中男生5位，女生5位，年齡為23-25歲，身體健康，矯正視力在1.0以上，均無無眼部疾病。實驗設備實驗設備的硬件是一臺式機及一臺19英寸視覺顯示終端，實驗測量軟件是用matlab開發(fā)的測量軟件。實驗任務將屏幕按“米字格”形式分成8個區(qū)域，首先用鼠標點擊圖1中心的綠點，此時會在屏幕的8個區(qū)域內(nèi)隨機產(chǎn)生一個紅點，被試者以最快速度察覺并將鼠標移動至紅點處然后單擊鼠標左鍵，紅點消失，電腦會自動記錄下紅點出現(xiàn)至點擊紅點之間的被試的反應時。每人重復上述操作100次。實驗步驟實驗在一個安靜、亮度充足和溫度舒適的屋子里進行。實驗中有1名主試，負責給被試者介紹任務和對進程的控制。向被試介紹有關實驗的要求和內(nèi)容。被試坐在顯示器前的椅子上，然后挺胸收腹坐立，眼睛平視顯示屏。眼睛與顯示器之間的距離為50-70cm。向被試宣讀指導語:“你的任務是集中注意力，當屏幕出現(xiàn)紅點的時候以最快速度去點擊紅點。呈現(xiàn)實驗練習材料，讓被試先練習到熟練為止。正式實驗。呈現(xiàn)實驗材料，電腦自動記錄數(shù)據(jù)。實驗結果區(qū)域1234實驗次數(shù)123123123123被試者11.361.231.361.221.161.291.211.051.501.241.251.48被試者21.151.161.291.011.021.050.951.031.421.091.121.22被試者31.151.221.341.110.971.451.141.131.431.381.181.45被試者41.111.171.090.951.091.091.021.061.151.101.151.14區(qū)域1234實驗次數(shù)123123123123被試者11.301.251.301.211.401.351.321.251.441.281.221.49被試者21.111.321.251.071.011.221.070.971.301.111.131.28被試者31.171.321.401.351.161.241.241.221.571.231.221.54被試者41.171.181.060.961.011.061.071.081.111.141.151.09四個男性被試者三次實驗每個區(qū)域平均拾取時間（s）備注：處理數(shù)據(jù)時剔除了1名男性被試者的無效數(shù)據(jù)，剩下4名男性數(shù)據(jù)區(qū)域1234實驗次數(shù)123123123123被試者11.201.240.931.010.930.940.941.070.961.081.131.05被試者21.421.211.171.421.211.031.391.101.241.511.221.08被試者31.271.031.091.241.160.931.041.050.981.151,101,00被試者41.361.121.071.301.191.141.211.121.051.311.071.10被試者51.631.351.261.401.151.091.331.201.211.501.381.24區(qū)域1234實驗次數(shù)123123123123被試者11.191.071.041.080.940.971.000.930.911.201.181.20被試者21.631.301.121.441.271.101.671.361.121.561.371.10被試者31.191.041.071.120.940.921.001.030.971.111.281.10被試者41.111.101.151.201.010.961.191.161.071.271.131.17被試者51.501.431.241.321.241.171.271.201.151.491.331.26實驗結果五個女性被試者三次實驗每個區(qū)域平均拾取時間（s）區(qū)域12345678被試者1

1.361.251.181.331.351.301.311.31被試者21.171.111.011.211.241.111.091.18被試者31.271.141.241.331.341.301.231.34被試者41.141.0521.061.131.151.011.071.13平均1.2351.1381.1231.2501.2701.1801.1751.240四個男性被試者每個區(qū)域平均拾取時間（s）實驗結果五個女性被試者每個區(qū)域平均拾取時間（s）區(qū)域12345678被試者1

1.120.960.991.091.101.000.951.19被試者21.271.221.241.271.351.271.381.34被試者31.131.111.021.081.100.991.001.16被試者41.181.211.121.161.121.061.141.19被試者51.421.211.251.371.391.241.211.36平均1.2241.1421.1241.1941.2121.1121.1361.248實驗結論性別因素對不同區(qū)域拾取時間的影響可以認為是不顯著的。男性和女性都是上下4個區(qū)域（2、3、6、7）快于左右4個區(qū)域（1、4、6、8）；但男性在目標拾取過程中最快區(qū)域位于右上側(cè)（3區(qū)），并且上側(cè)2個區(qū)域（2、3）均快于下側(cè)2個區(qū)域（6,7）；左側(cè)2個區(qū)域（1、8）均慢于右側(cè)2個區(qū)域（4、5）；然而女性在目標拾取過程中最快區(qū)域位于右下側(cè)，同時右側(cè)2個區(qū)域（4、5）快于右側(cè)2個區(qū)域（1、8）。不同姿勢的握力與捏力研究實驗目的實驗被試者實驗設備實驗任務實驗步驟實驗結果實驗結論手部握力和捏力是人類在現(xiàn)代加工業(yè)和儀器操作中應用最為頻繁的手部用力類型，它們不僅反映前臂和手部肌肉的力量，同時也是反映全身各個肌群與肌肉總體力量的重要指標。由于大腦支配手的區(qū)域，要比支配腳或者其他身體器官的區(qū)域大很多倍。所以，日常生活中，手的運動及其功能的保持顯得尤為重要。本實驗目的主要是研究不同姿勢對握力的影響。實驗目的實驗被試者被試者為7名生物醫(yī)學工程系研究生，男生4名女生3名，年齡為22歲或25歲，身體健康，手部無損傷病史。實驗設備實驗設備是BTE公司的PrimusRS系統(tǒng)。它是當今康復市場上最具功能性及多樣性的康復系統(tǒng)。這個高性能系統(tǒng)集等速、等張、等長模式為一體，借助多種訓練配件滿足任何OT、PT以及產(chǎn)業(yè)客戶的需求等張速度最高可達4500度每秒，可實現(xiàn)速度、功率和做功的功能性評估。實驗任務包括四種姿勢（坐姿手背向上，坐姿手背向下，坐姿手背向右，坐姿手背自