人機工程學 工業(yè)設計

人機工程學與產(chǎn)品設計人機工程學鼠標來自德國品牌Minicute的這款創(chuàng)意人體工程學鼠標EZmouse一改傳統(tǒng)鼠標造型，在充分放松的姿勢下握住它可以消除扭曲和伸展前臂時的緊繃。EZmouse在造型上將鼠標左鍵和右鍵設計在一個斜面上，這是根據(jù)研究人在握鼠標時的人機狀態(tài)而得出的造型，因而在你在使用的時候手腕就會得到完全放松.

目前該產(chǎn)品已經(jīng)獲得美國專利并以成功上市銷售，得到了德國，日本,韓國，北美等地區(qū)消費者的一致好評。

五：老年人的健康助手Aid

對于很多老年人或者受到外傷而失去部分活動能力的人而言，外出活動或者與他人交往的最大障礙是因為行動能力而導致的缺少自信。這款名為Aid的個人健康管理設備希望能夠有所幫助。Aid的樣子就是一個拐杖–它的一個主要功能也是拐杖的支撐。

它在老年人迷路的時候能夠提供及時的引導，或者向他人提出援助請求。它還可以隨時監(jiān)控使用者的血壓和脈搏。緊急情況下按一下SOS按鈕就會把使用者當前的健康狀況和位置發(fā)送到指定的人員那里。

有了這些幫助，老年人就會能夠更加自信、更加獨立地外出進行社會交往了。六：輕松端起燙手的碗

這款“輕松如意”碗（TakeEasy）的設計實際上非常簡單，但是很有效。它的碗底不是常見的平的，而是有一些鏤空，手指剛好伸進去。端碗的時候，大拇指抵住碗口，其它手指如食指或者中指伸到碗底，一只手即可穩(wěn)穩(wěn)把碗端起。這樣就不怕碗燙手了。這款設計入圍

2011iF概念設計大獎

。

設計師：Cheng-WeiWang&JiuanMauTzeng

這款“輕松如意”碗（TakeEasy）的設計實際上非常簡單，但是很有效。它的碗底不是常見的平的，而是有一些鏤空，手指剛好伸進去。端碗的時候，大拇指抵住碗口，其它手指如食指或者中指伸到碗底，一只手即可穩(wěn)穩(wěn)把碗端起。

第一章人機工程學概論現(xiàn)代的工業(yè)產(chǎn)品造型設計，不僅要求造型新穎、美觀、大方，色彩符合現(xiàn)代人的欣賞習慣，以及使用新材料、新工藝、新結(jié)構(gòu)，還應包括產(chǎn)品的造型設計必須符合人機工程學的要求。人機工程學是本世紀50年代發(fā)展起來的一門學科，是研究產(chǎn)品設計中如何正確處理人、機器及其工作環(huán)境之間相互作用的學科?！每从趾糜迷搶W科在美國稱為人類工程學(HumanEngineering)或人的因素工程學(HumanFactorsEngineering)，西歐多稱為工效學(Engonomics)，日本稱為人間工學，在我國名稱尚未統(tǒng)一，除常用的人機工程學和人機工程設計外，還有人體工程學、人類工程學、人類工效學、工效學、工程心理學等。一、什么是人機工程學國際人類工效學學會的定義為：人機工程學是研究人在某種工作環(huán)境中的解剖學、生理學和心理學等方面的各種因素，研究人和機器及環(huán)境的相互作用，研究在工作、家庭生活中和休假時怎樣統(tǒng)一考慮工作效率、人的健康、安全和舒適等問題的學科。我國對人機工程學的定義為：人機工程學是一門新興的邊緣學科。它是運用人體測量學、生理學、心理學和生物力學以及工程學等學科的研究方法和手段。綜合地進行人體結(jié)構(gòu)、功能，心理以及力學等問題研究的學科。用以設計使操作者能發(fā)揮最大效能的機械、儀器和控制裝置，并研究控制臺上各個儀表的最適位置。二、人機工程學研究的內(nèi)容1.人體特性的研究2.人機系統(tǒng)的整體設計3.研究人與機器間信息傳遞裝置和工作場所的設計4.環(huán)境控制和人身安全裝置的設計人機產(chǎn)品設計實例手持式產(chǎn)品設計

手持式產(chǎn)品的設計參數(shù)和設計指導重量參數(shù)

輕量產(chǎn)品

1）、把持部分不應出現(xiàn)尖角和邊棱

2）、手柄的表面增加摩擦力

3）、不設沉溝槽，不可能與所有人的手指匹配

4）使用狀態(tài)手腕可以伸直，減輕手腕疲勞

5）外力作用于手柄時，應同時考慮推力、拉力和扭矩力

6）根據(jù)外力要求，確定手柄直徑

7）避免手持部分的拋光處理第一節(jié)：手持式產(chǎn)品的設計參數(shù)和設計指導重量參數(shù)重量產(chǎn)品

手臂提起產(chǎn)品，重量不超過2.3公斤，避免前臂肌肉和間旁的疲勞和損傷

要求作用點精確的手持式工具，重量不應超過0.4公斤第一節(jié)：手持式產(chǎn)品的設計參數(shù)和設計指導手柄設計簡單的情況下，交互面采取了手柄的形式，在復雜的裝置中，手柄演化為控制面板，輸入復雜的情況下，演變?yōu)槿藱C交互面。第一節(jié)：手持式產(chǎn)品的設計參數(shù)和設計指導手柄設計手柄的設計參數(shù)

最小手柄長度100mm

為了握緊的手柄，直徑應為30-50mm（如打井鉆）

為了確定精確位置的手柄，直徑應為8-16mm，如小型螺絲鉆手柄

若使用者不戴手套，手柄產(chǎn)品距產(chǎn)品其它表面的間隙：30-50mm人們使用某些手持式產(chǎn)品是要求具有兩方面的功能：

既要適應強力把握，又要能被準確控制作用點。

1.需要有外力作用于手柄時，手柄表面質(zhì)地應設計成樹皮狀花紋，以防止與手柄的相對滑動。

2.設計優(yōu)秀的手柄能讓使用者在使用工具（產(chǎn)品）時保持手腕伸直，避免組織的超負荷。

3.使用工具需產(chǎn)生不斷變化和持久的扭矩時，應采用直手柄，如擰螺絲時需要緊握螺絲起子的手柄。三、人機工程學的研究方法1、實測法2、實驗法3、模擬與模型實驗法4、系統(tǒng)分析評價法5、調(diào)查研究法第二章

人體測量第一節(jié)人體靜態(tài)測量參數(shù)我國成年人人體尺寸的國家標準GB10000一為人機上的設計提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。該標準提供了七個類別共47項人體尺寸基礎(chǔ)數(shù)據(jù)．包括人體主要尺寸、立姿人體尺寸、坐姿人體尺寸、人體水平尺寸、人體手部和足部尺寸‘，并分別按性別列表。我們主要研究工業(yè)生產(chǎn)中法定成年人年齡范圍內(nèi)的人體尺寸。百分位數(shù)表示人體尺寸的等級，即表示在某一身體尺寸范圍內(nèi)，使用者中有百分之幾大于或小于給定位。例如，我國成年人身高的百分位數(shù)為1583mm．它表示該年齡組男性中身高等于或小于1583mm者占5％，大于此數(shù)者占95％。設計范圍越大，制成設備和工具的適用度就越高，可使用的人數(shù)就越多。人體主要尺寸人體立姿尺寸坐姿人體尺寸人體水平尺寸用身高推算身體尺寸用身高推算人體尺寸第二節(jié)

人體測量應用

人體尺寸在設計中的應用人體活動范圍

當人站立時，人體的足裸、腰部、臀部和脊椎等關(guān)節(jié)部位受到靜肌力作用，以維持直立狀態(tài)，而坐時，可免除這些肌力，減少人體能耗，消除疲勞，坐姿態(tài)比站立更有利于血液循環(huán)，而且有利于保持身體的穩(wěn)定。目前，大多數(shù)辦公室人員、腦力勞動者、部分體力勞動者都采用坐姿工作。隨著技術(shù)的進步，愈來愈多的體力勞動者也將采取坐姿工作，因而工作坐椅設計和相關(guān)的坐姿分析日益成為人機工程學工作者和設計師們關(guān)注的研究課題。工作椅設計主要依據(jù)

坐姿的優(yōu)點坐姿的優(yōu)點：

消除靜肌壓力，減少體能消耗，利于血液循環(huán)，保持身體穩(wěn)定。是最常采用的工作姿勢。一、坐姿生理學支持人體的主要結(jié)構(gòu)：

脊柱、骨盆、腿和腳等

脊柱由33塊短圓柱狀椎骨，相互間由肌腱和軟骨連接。

腰椎、骶骨和椎間盤及軟組織承受坐姿大部分的作用。

腰椎部分前凸；骶骨部分后凹。坐姿良好狀態(tài)時，壓力適當?shù)胤植荚谧甸g盤上。肌肉組織承受均勻靜載荷。坐姿時脊柱的狀態(tài)：第三節(jié)工作座椅設計設計主要依據(jù)腰曲弧線四個生理弧線：

頸曲、胸曲、腰曲和骶曲。其中與坐姿直接相關(guān)的是腰曲。正常的腰曲弧線：

軀干與大腿之間必須有大于900的角度，且在腰部有所支承。二、坐姿生物力學肌肉活動度挺直坐姿：腰椎部分肌肉活動度高；靠背支承：腰椎活動力度明顯減少。軀干前傾：背上方和肩肌肉活動度高。體壓分布人體坐骨：能承受很大的壓力；大腿底部：壓力過大，會影響腿部的血液循環(huán)和神經(jīng)傳導不適。肩椎盤受力分析腰弧曲線正常：椎間盤上秋收的壓力均勻而輕微；韌帶上幾乎無推力作用；韌帶不拉伸；腰部無不舒適人處于前彎坐姿：相鄰兩椎骨前端間距縮小，后端間距增大；縮小引起的前端受推擠和摩擦，向韌帶作用一推力。長期會引起椎間盤的病變。結(jié)論保證肢體免受異常力的作用。保證腰弧曲線正常；三、坐姿人體尺寸測量測量項目男（18~60）女（18~55）坐高908855坐姿膝高493458小腿加足高413382坐姿肘高263251大腿凈高130130臀膝距554529坐深457433兩肘間寬422404臀寬321344單位：mm百分位：50%設計要點第四節(jié)工作座椅設計1.與座姿工作的各種操作活動要求相適應；使操作者在工作中保持身體舒適、穩(wěn)定并能進行準確的控制和操作。2.座高和腰靠必須是可調(diào)節(jié)的，并且是易于調(diào)節(jié)和可靠的；3.各部分結(jié)構(gòu)不得存在積壓、剪鉗和傷人的部位；4.座面和背靠結(jié)構(gòu)應使人感覺安全、舒適；5.腰靠結(jié)構(gòu)應具有一定的彈性和足夠的剛性；6.腰靠應可存受250N水平力，腰靠傾角傾角不得超過150；7.工作座椅的結(jié)構(gòu)材料和裝飾材料應耐用、阻燃、無毒；座墊、腰靠和扶手的覆蓋材料必須是柔軟、防滑、透氣、吸汗的不導點的材料；8.工作坐椅一般不設扶手，需設扶手的必須保證操作人員作業(yè)活動的安全。座椅的主要參數(shù)主要構(gòu)件：坐面、腰靠、支架。輔助構(gòu)件：扶手。參數(shù)代號數(shù)值(mm)測量要點座高a360~480在坐面上壓以60kg，直徑350mm半球重物。座寬b370~420(400)在座椅轉(zhuǎn)動軸與坐面的交點處或坐面深度1/2處。座深c360~390(380)在腰靠高g=210mm處，非受力狀態(tài)。腰靠長d320~340(330)腰靠寬e200~300(250)腰靠厚f35~50(40)腰靠上放直徑400mm半球狀物，施以250N的力。腰靠深g165~210(190)腰靠圓弧半徑R400~700(550)傾覆半徑r195座面傾角

0°~5°(3°~4°)腰靠傾角

95°~115°(110°)辦公用座椅原型坐椅樣品為研究使用參數(shù)而制的木椅模型坐椅的重要研究參數(shù)（男女身材綜合考慮）男子身材大些女子身材小些坐椅成品扶手上的調(diào)節(jié)按鈕模擬實驗扶手細節(jié)設計草圖五、坐椅的人機研究（以列車乘客坐椅為例）背椅可調(diào)節(jié)動態(tài)“座椅”的設計1）動態(tài)座椅3.座椅設計的新概念座面前傾的寫字、繪圖椅2）前傾式座椅膝靠式座椅3）膝靠式座椅坐椅產(chǎn)品欣賞一會議椅具有人機曲線的薄殼椅形，即節(jié)省了空間又十分舒適，同時還保持了傳統(tǒng)會議椅的特點。六、坐椅設計舉例靠背可調(diào)式坐椅坐椅產(chǎn)品欣賞二坐椅產(chǎn)品欣賞三坐椅產(chǎn)品欣賞四工作椅簡約的工作椅既美觀又輕便，更重要的是優(yōu)美的人機曲線讓人坐的舒適。坐椅產(chǎn)品欣賞五

可以疊放，減小占地空間，疊放起來還很漂亮。坐椅產(chǎn)品欣賞六輕便椅第三章

顯示與操作設計第一節(jié)儀表顯示設計按儀表的顯示功能可分為五種，即讀數(shù)用儀表、檢查用儀表、警戒用儀表、追蹤用儀表和調(diào)節(jié)用儀表。按顯示形式可分為數(shù)字式和模擬式顯示儀表兩類。一、人接受信息的特征操作者應能根據(jù)任何顯示儀表顯示的信息迅速準確地得出結(jié)論。所以，儀表設計應把人接受信息時的視覺特性作為必要的因素考慮。與儀表顯示有關(guān)的視覺特性有下列幾方面：人們視覺的水平運動比垂直運動快，而且眼睛沿垂直方向運動比沿水平方向運動容易引起疲勞。所以，水平式和垂直式顯示儀表相比，水平式的認讀效率高，認讀差錯字低。人們的視線習慣從左到右或從上往下運動，環(huán)形觀察時以沿順時針方向較反時針方向快。所以，各種形式的顯示儀表和多個儀表的排列順序，一般應遵循這一特點進行設計。在偏離視覺中心相同距離的情況下，人眼對左上角的觀察效率優(yōu)于右上角，其次左下角，最差的為右下角。這是顯示儀表板面合理布局的依據(jù)。人對視野最佳范圍內(nèi)的目標，認讀迅速而準確；對視野有效范圍內(nèi)的目標，不易引起視覺疲勞。因此，重要的顯示儀表應布置在最佳視野范圍之內(nèi)，而視野最大范圍內(nèi)不應布置顯示儀表，或只布置不經(jīng)常認讀的儀表。視野與視距

視野指頭部、眼球固定不動時所能看到的空間范圍，可分為動視野、靜視野和注視野。動視野是頭部固定不動，自由轉(zhuǎn)動眼球時的可見范圍；靜視野是頭部固定不動時在眼球靜止不動狀態(tài)下的自然可見范圍；而注視野是頭部固定不動，轉(zhuǎn)動眼球而只盯視某中心時的可見范圍。正常人在各種工作時的視力范圍比視野要小。因為視力范圍是要求能迅速、清晰地看清目標細節(jié)的范圍，只能是視野的一部分。例如，在垂直方向的視野中，立姿時視線方向在視軸以下10。；坐姿時視線方向在視軸以下15。；而當視角為30。一40。時，可以迅速而有效地掃視，稱其為有效視力范圍。所以，該范圍是布置機器裝置最適宜的范圍。視力范圍與目標距離有關(guān)。經(jīng)測試，目標在560mm處最為適宜，低于380mm時會發(fā)生目眩，而超過760mm時細節(jié)看不清。通常人觀察顯示器的視距為380一760mm。視野二、儀表顯示設計的原則儀表顯示設計應以人接受氣息的視覺特性為根據(jù)，以保證操作者迅速準確的獲得需要的信息。顯示的精確程度應與人的視覺辨認特性和系統(tǒng)要求相適應，不宜過低，也不宜過高。儀表顯示信息的種類和數(shù)目不能過多，同樣的參數(shù)應盡量采用同一種顯示方式。顯示的信息數(shù)量應限制在人的視覺通道容量所允許的范圍內(nèi)，使之處于最佳信息條件下。顯示的格式應簡單明了，顯示的意義明確易懂，以利于操作者迅速接受信息，正確理解和判斷信息。儀表的指針、刻度、標記、字符等與刻度盤之間、在形狀、顏色、亮度等方面要保持合適的對比關(guān)系，以使目標清晰可辨。一般的目標應有確定的形狀、較強的亮度和鮮明的顏色。相對于目標而言，背景的亮度應低些，顏色應暗些。同時，也要考慮到與其它感覺器官配合。儀表顯示應在空間關(guān)系、運動關(guān)系和概念上與系統(tǒng)中其它顯示裝置、操縱裝置兼容。顯示裝置的編碼應與相關(guān)操縱裝置的編碼一致．第二節(jié)操作裝置設計為了采取最合理、最少疲勞和最高效率的動作，必須考慮操作動作與人體機能的關(guān)系。

(1)避免不必要的加速和減速避免于密、腿和身體的加速及減速可降低消耗的時間和能員。對于手臂和服，適宜于回轉(zhuǎn)運動，手臂作回轉(zhuǎn)運動的效率較高，應盡量減少往復運動的操作動作。

(2)使用兩只手動作使用兩只手動作可以減少工作時間和節(jié)省每個單位工作量的人體能景消耗。

(3)考慮運動習慣和運動速度一般說來，手的上下運動速度比左右運動速度快，準確度也高；從上往下比從下往上快，水平面內(nèi)的前后運動比左右運動快，旋轉(zhuǎn)運動較直線運動快。另外，右手動作比左手動作快10％時間，失誤率低5％，出力強5％一10％。右手向右運動較向左運動快，手朝向身體的運動比離開身體的運動快，但后者準確度高。一、操作器的功能二、操作器的選擇三、按鍵的設計按鍵的顏色應根據(jù)其功能決定：表示“停止”、“斷電”或發(fā)生事故的按鍵應為紅色；“起動”或“通電”的，應優(yōu)先用綠色，不能用綠色時，允許用白灰或黑色鍵；按下為開，抬起為?；蜻M級的，優(yōu)先用黑色鍵，忌用紅色鍵。四、手控制器的形態(tài)語義手控操作器的尺寸控制器間距五、操作與顯示的結(jié)合1)操縱器右移或右旋時，水平式代表的指針應右移，垂直式儀表的指針朝上移動。2)操縱器朝上或朝前移動時，顯示器指針必須朝上或向右移動。3)操縱器右移或順時計轉(zhuǎn)動時，表示被控量增加，顯示器應顯示出增加。4)如果采用指針固定式定式顯示器，則操縱器右移時，表盤應左移，而顯示刻度應從左至右表示數(shù)值增加，以保讓操縱器右移時讀數(shù)增加的相應關(guān)系。5)操縱器朝上、朝前和向右移動時，顯示器應顯示讀數(shù)增加，或者開關(guān)進入“開”的位置，反之亦然?？刂婆c顯示的運動方向顯示與控制第四章作業(yè)空間設計人在操作機械時所需的操作活動空間，加上機器、設備及工具等所占空間的總和稱為作業(yè)空間。對于一個大