產(chǎn)品設(shè)計中的人機(jī)工程學(xué)第一章課件

第一章綜述

在我們的日常生活中，可以說時時處處都存在著人機(jī)學(xué)問題。有的家庭買了大沙發(fā)，豪華氣派，可是坐不多久腰部就難受酸疼了，不得不在腰后面墊上一個“腰靠”。為什么呢?因為大沙發(fā)座面進(jìn)深大，無論怎么后靠，腰椎后面總是空著，使脊柱腰椎段向后的彎曲度加大，形成了不正常的腰椎形態(tài)，不符合坐姿解剖學(xué)要求。這就是產(chǎn)品設(shè)計中的人機(jī)問題。

綜述第一章一.人機(jī)工程學(xué)的定義工程學(xué)一直關(guān)注如何從機(jī)構(gòu)和電子設(shè)計的角度改善產(chǎn)品。心理學(xué)則從研究心理和行為著手。人因和人機(jī)工程學(xué)則從人的生理與心理機(jī)能和限制為基礎(chǔ)。

是研究“人、機(jī)、環(huán)境”系統(tǒng)中人、機(jī)、環(huán)境三要素之間的關(guān)系，為解決系統(tǒng)中的效能、健康問題提供理論與方法的科學(xué)。

第一章綜述人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)是指由共處于同一時間和空間的人與其所使用的機(jī)以及他們周圍的環(huán)境所構(gòu)成的系統(tǒng)，簡稱人—機(jī)系統(tǒng)，在人—機(jī)系統(tǒng)中，人、機(jī)、環(huán)境相互依存、相互作用、相互制約完成某一特定的生產(chǎn)或生活過程。人機(jī)環(huán)境綜述第一章綜述學(xué)科的命名：美：人類工程學(xué)（HumanEngineering）

人因工程學(xué)（HumanFactorsEngineering）歐：人類工效學(xué)（Ergonomics）較多采用日本：人間工學(xué)中國：人體工程學(xué)、人機(jī)控制學(xué)、人類工程學(xué)、人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)工程工效學(xué)等第一章綜述③.其他問題：產(chǎn)品設(shè)計物理方面的幾個概念手動操作產(chǎn)品設(shè)計座椅設(shè)計弱勢群體作業(yè)環(huán)境設(shè)計人機(jī)工程學(xué)常用的研究方法第一章綜述第一章綜述第一章三.人機(jī)工程學(xué)的起源英國是世界上開展人機(jī)工程學(xué)研究最早的國家，但學(xué)科的奠基性工作實際上是在美國完成的。所以，人機(jī)工程學(xué)有“起源于歐洲，形成于美國”之說。雖然本學(xué)科的起源可以追溯到20世紀(jì)初期，但作為一門獨(dú)立的學(xué)科只有五十多年歷史。綜述五.相關(guān)知識及學(xué)科：1.設(shè)計心理學(xué)：2.認(rèn)知心理學(xué)：3.產(chǎn)品語義學(xué):從人與工業(yè)產(chǎn)品的交流形式（交互關(guān)系）上分析和定義產(chǎn)品的形態(tài)。4.體質(zhì)人類學(xué)：5.人機(jī)界面設(shè)計：廣義：在人機(jī)系統(tǒng)模式中，人和機(jī)存在一個相互作用的“面”，稱為人機(jī)界面。[顯示、控制]狹義：計算機(jī)系統(tǒng)中的人機(jī)界面。6.交互設(shè)計：設(shè)計用于支持人們?nèi)粘９ぷ?、生活的交互[直接或間接的通信過程]式產(chǎn)品。7.體驗與情感8.綠色設(shè)計9.無障礙設(shè)計、通用設(shè)計第一章綜述六.人機(jī)工程學(xué)與產(chǎn)品設(shè)計１.人機(jī)工程學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域：

人機(jī)工程學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域有電話、電傳、計算機(jī)控制臺、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、高速公路信號、汽車、航空、航海、現(xiàn)代化醫(yī)院、環(huán)境保護(hù)、教育等，人機(jī)工程學(xué)甚至可用于大規(guī)模社會系統(tǒng)。２.人機(jī)工程學(xué)在產(chǎn)品設(shè)計中的運(yùn)用：.為產(chǎn)品設(shè)計中考慮“人的因數(shù)”提供人體尺度參數(shù)．.為產(chǎn)品設(shè)計中考慮“物”的功能合理性提供科學(xué)依據(jù)．.為產(chǎn)品設(shè)計中考慮“環(huán)境因數(shù)”提供設(shè)計準(zhǔn)則．.為進(jìn)行人－機(jī)－環(huán)境系統(tǒng)設(shè)計提供理論依據(jù)．.為堅持以“人”為核心的設(shè)計思路提供工作程序．

綜述六.人機(jī)工程學(xué)與產(chǎn)品設(shè)計產(chǎn)品設(shè)計程序產(chǎn)品計劃階段：概念生成、專利調(diào)查、市場研究、使用者描述、競爭評估、人因研究、設(shè)計目標(biāo)、功能分析、產(chǎn)品功能需求、界定的設(shè)計限制、產(chǎn)品需求文件設(shè)計階段：功能與任務(wù)分配、任務(wù)分析與使用者界面需求、工程分析、技術(shù)規(guī)范、初步與細(xì)部設(shè)計、危險分析、模型與工程模型、比較測試、包裝設(shè)計測試及驗證階段：次系統(tǒng)測試、使用手冊初稿、原型建造、以使用者測試原型、原型修正與再測試、檢證測試、修訂使用手冊生產(chǎn)階段：生產(chǎn)模具設(shè)備、產(chǎn)品組裝、產(chǎn)品文件付印銷售及評估階段：產(chǎn)品分配及銷售、使用者調(diào)查、產(chǎn)品檢討第一章綜述八.人因與產(chǎn)品設(shè)計如何整合：1.產(chǎn)品進(jìn)化[嘗試錯誤]法2.直覺法[設(shè)計師的直覺方法]3.設(shè)計中應(yīng)用人因技術(shù)法：指南方式、因果模型/理論方法[人類行為理論]設(shè)計問題永遠(yuǎn)不會只有一個解答，而是一個可接受的解答的領(lǐng)域。人機(jī)工程學(xué)的研究方法：觀察法、實驗法、相關(guān)分析法

第一章綜述第一章九.人機(jī)工程學(xué)分析例子自行車坐墊設(shè)計１.人體骨骼分析

骨盆下口人體骨骼分析形狀不規(guī)則。在骨盆下口的前方，介于兩側(cè)坐骨下支及兩側(cè)恥骨下支之間，有一深切跡，男性者其呈銳角（約50-60度），稱為恥骨下角，女性者呈鈍角（約80-85度），稱為恥骨弓。恥骨角的大小對座面的寬度值有一定的影響。綜述第一章２.現(xiàn)有鞍座所存在的問題

除坐骨結(jié)節(jié)外，恥骨聯(lián)合部也分擔(dān)一部分上肢的重量；而在進(jìn)化過程中人體并沒有讓跨部承受重量的設(shè)計，所以在人體坐在車座上的時候是坐骨生殖區(qū)靠在平坦的座面上，這樣就會壓迫到坐骨生殖區(qū)的組織和脂肪；坐骨生殖區(qū)的組織里含有豐富的血管、軟組織和大量的神經(jīng)及神經(jīng)末梢，當(dāng)人體在騎行的時候，人體上肢的一部分重量會壓迫到這些血管和神經(jīng)，造成人體會陰區(qū)的疼痛和麻木(箭頭所指的白色區(qū)域)；而且會陰區(qū)深層中含有泌尿組織和血管及生殖動脈和傳導(dǎo)神經(jīng)，這樣也會造成生殖區(qū)域的麻木和缺血，嚴(yán)重的會導(dǎo)致生殖系統(tǒng)障礙。所以普通車座對人體的坐骨生殖區(qū)的血液循環(huán)和性能力都有一定的影響。綜述第一章３.人們在選擇鞍座時的誤區(qū)

有的騎乘者喜歡挑選柔軟寬大的自行車座，認(rèn)為寬大柔軟的自行車座能夠減震和增加臀部的受力面積從而達(dá)到減小壓強(qiáng)的目的。固然，柔軟寬大的自行車座能夠達(dá)到上述一部分目的，但是效果并不如人們期望的那樣。因為人們在騎乘時，最主要的受力點(diǎn)是坐骨結(jié)節(jié)和坐骨生殖區(qū)，這與車座的寬大與否并沒有太大的直接關(guān)系，如果坐骨結(jié)節(jié)所承受的力大于會陰區(qū)的力，車座兩側(cè)會下陷，而車座是平的，所以多余的墊料就會填充到恥骨角的區(qū)域，加大了車座對于會陰區(qū)的擠壓，從而更加不舒適；同時，人們騎乘寬大柔軟的車座時由于車座后部寬大會影響蹬踏，這樣人們在騎乘過程中由于寬大車座的阻礙身體重心會不自主的前移，使坐骨結(jié)節(jié)脫離車座后面寬大的區(qū)域而使會陰區(qū)被壓迫在一個比較窄小的范圍內(nèi)，處于一個不舒適的位置。所以寬大柔軟的車座并不是一個比較好的解決方案。。綜述第一章４.自行車騎行受力分析

４.1小角度0-30度

這一角度的騎乘者主要是一些運(yùn)動員。騎乘者上軀體與地面的的傾斜角小于30度，這樣做可以有效的減小身體對空氣的阻力，加快騎行的速度。但是速度是以犧牲運(yùn)動員的騎乘舒適為代價的。下圖是人體坐骨結(jié)節(jié)在運(yùn)動型車座上的位置結(jié)構(gòu)圖：在這里我們可以看到坐骨生殖區(qū)幾乎都坐于車座上，承擔(dān)上軀體的大部分重量，形成了對坐骨生殖區(qū)的壓迫，這對運(yùn)動員的坐骨生殖區(qū)是十分有害的。在車座的設(shè)計上，座面狹長，弧率很小，有的甚至接近于零度；減少了大腿與鞍座的摩擦，以利于運(yùn)動員來回往復(fù)的蹬踏，提高速度。而且座面較硬，使坐骨結(jié)節(jié)不至于產(chǎn)生較大的相對位移和摩擦，提高了蹬踏的效率。小角度0-30度第一章４.2中角度30-60度

對于騎乘角度在30-60度之間的騎乘者來說，由于其對速度的要求不高，所以其騎乘的舒適程度要比0-30度之間的運(yùn)動員要優(yōu)越許多。在設(shè)計上，這一角度鞍座比公路賽車的鞍座寬大、柔軟，鞍座與坐骨生殖區(qū)的接觸面積明顯減少，而且對坐骨生殖區(qū)的壓迫明顯減輕，弧率較大（一般大于0.2），這樣意味著后座與前鼻之間的寬度變大，受力面積增大，坐起來更舒適和柔軟。在墊料選擇上，一般選擇較硬的海綿作為墊料，外面覆以皮革，使之成為一個整體。中角度30-60度第一章５.1鏤空型自行車座

這種車座的主要特點(diǎn)是在車座的中間鏤空了一個近菱形的形狀，他的原理是盡量避免不必要的神經(jīng)和血管的壓迫。如左圖所示：車座的中間被鏤空以后，會陰區(qū)的泌尿組織和生殖系統(tǒng)的組織和血管就被架空，這樣就直接減少了對神經(jīng)和血管的壓迫，生殖供血動脈和恥骨聯(lián)合受不到壓迫，就減少了對生殖系統(tǒng)的負(fù)面影響。

這種車座有效的減少了對會陰區(qū)組織和血管的壓迫，適合于在城市中騎行，但是還存在一些問題。車座中間被鏤空以后，鏤空的邊緣必然會出現(xiàn)尖角，而人在騎乘時會有一部分的上肢重量壓負(fù)在那里，同樣會感覺不舒適。在曲面上加工凹槽，給制作加工帶來困難。而且沒有了中間的支撐點(diǎn)，人上肢的重量都會集中在坐骨結(jié)節(jié)上，這樣坐骨結(jié)節(jié)所承受的壓力就會特別大，同樣會引起坐骨結(jié)節(jié)神經(jīng)痛。綜述5.幾款人機(jī)坐墊設(shè)計第一章５.2直竿形自行鞍座

這是一家美國公司所設(shè)計的直竿形自行鞍座座，它突破了原始自行車鞍座的造型，整個車座只是由一個橫向的直桿構(gòu)成，沒有傳統(tǒng)自行車座的突出窄小部分。這樣就避免了傳統(tǒng)自行車座對人體坐骨生殖區(qū)的壓迫和摩擦，也就不會壓迫到會陰區(qū)的神經(jīng)和血管，不會造成對生殖系統(tǒng)的負(fù)面影響。[56]但是，從力學(xué)的角度來分析，由于車座是桶型的，這樣就會大大減少臀部與車座之間的受力面積，坐骨結(jié)節(jié)和相應(yīng)的臀大肌所承受的壓力會很大，加速骨質(zhì)和肌肉軟組織的疼痛和疲勞。同時，用戶為了坐穩(wěn)身體，重心必然要前傾加重上肢的負(fù)擔(dān)，加速上肢的疲勞。型號有25.4cm、26.8cm、和27.2cm三種，支撐桿直徑是8cm，墊子的直徑為15cm，總長大約35cm。綜述綜述第一