第八章人机系统要点课件.ppt

《第八章人机系统要点课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第八章人机系统要点课件.ppt（51页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、人 机 工 程 学,教师：廖 敏,2,2022年12月3日星期六,第八章 人机系统,8.1 系统,8.2 人机系统,8.3 人机配合,8.4 人机系统设计,8.5 人机系统设计案例分析,3,2022年12月3日星期六,8.1系统,系统就是由相互作用、相互依赖的若干组成部分（简称“组分”）结合而成的具有特定功能的有机整体。,4,2022年12月3日星期六,8.1系统,系统的特点：（1）系统是由若干个具有独立功能的部分组成。（2）组成系统的各元素之间相互联系，相互制约，密切联系。（3）系统是一个整体，有明确的目标。（4）系统有一定的结构。（5）系统有一定的功能。（6）系统是相对的。,5,2022年

2、12月3日星期六,8.2 人机系统,8.2.1 概念和组成 人和机组成的系统统称为人机系统。,6,2022年12月3日星期六,8.2.2 人机系统的分类,按照人的参与方式，人机系统可以分为三类：1. 手控式人机系统；2. 机控式人机系统；,7,2022年12月3日星期六,8.2.2 人机系统的分类,按照人的参与方式，人机系统可以分为三类：1. 手控式人机系统；2. 机控式人机系统；3. 自动化系统。,8,2022年12月3日星期六,8.2.3 人机界面,人机界面设计主要就是显示、控制以及它们关系的设计。 根据交互对象的不同，人机界面可以分为硬件界面和软件界面。,9,2022年12月3日星期六,

3、8.2.4 人机系统的目标,人机系统的总体目标是要满足安全、高效、舒适、健康和经济5个指标的总体优化。,10,2022年12月3日星期六,8.3 人机配合,8.3.1 人机功能分配功能分配通常应考虑以下问题：（1）人与机械的性能、负荷能力、潜力及局限性；（2）人进行规定操作所需的训练时间和精力限度；（3）对异常情况的适应性和反应能力的人机对比；（4）人的个体差异的统计；（5）机械代表人的效果和成本等。,11,2022年12月3日星期六,8.3.1 人机功能分配,人机功能分配主要有几个原则：（1）比较分配原则 一般来说，强度大的、快速的、高精度的、持续久的、单调的和操作环境恶劣的要安排机去完成。

4、（2）剩余分配原则 把尽可能多的功能分配给机器，特别是计算机，剩余的功能分配给人。（3）经济分配原则 以经济效益为基础进行人机功能分配。,12,2022年12月3日星期六,8.3.1 人机功能分配,人机功能分配主要有几个原则：（4）宜人分配原则 工作要体现人的价值和能力，要有意分配一些具有挑战性的工作给人，充分发挥人的技能。（5）弹性分配原则 人可以自由选择参与系统行为的程度，功能分配具有很大的弹性。,13,2022年12月3日星期六,8.3.2 人机界面匹配,1. 控显比 控制操作的输入量与显示的反应量的比值称为控显比。 开始的时候，控制动作十分迅速，向某个大方向调节，称为“粗调”；当接近预

5、定读数的时候，控制动作变慢，以便进行精细调整，称为“精调”。结论：粗调操作时要求控显比小，精调操作时，要求控显比大。,14,2022年12月3日星期六,8.3.2 人机界面匹配,2. 显示器和控制器的组合方式与原则（1）重要性原则 按照重要性对控制台面板进行布置。最重要的应该布置在最佳视野区和基本控制区内。,15,2022年12月3日星期六,8.3.2 人机界面匹配,2. 显示器和控制器的组合方式与原则（2）操作频率原则 操作频率原则指显示器和控制器按照其使用频率大小进行布置。,16,2022年12月3日星期六,8.3.2 人机界面匹配,2. 显示器和控制器的组合方式与原则（3）功能分组原则

6、相关的显示器和控制器应当布置在相互对应的位置，形成功能组。,17,2022年12月3日星期六,8.3.2 人机界面匹配,2. 显示器和控制器的组合方式与原则（4）顺序分组原则 显示器和控制器还可以按照其使用顺序进行布置。,18,2022年12月3日星期六,8.3.2 人机界面匹配,2. 显示器和控制器的组合方式与原则（4）顺序分组原则在进行显示和控制布置的时候，一般都要进行分区。,19,2022年12月3日星期六,8.3.2 人机界面匹配,3. 显示器和控制器协调性设计 空间关系协调性：指显控器的空间形式和关系应该符合操作者的习惯模式。,20,2022年12月3日星期六,8.3.2 人机界面匹

7、配,3. 显示器和控制器协调性设计 运动关系协调性：指显控器在运动方式上应该符合操作者的习惯模式。,21,2022年12月3日星期六,8.3.2 人机界面匹配,3. 显示器和控制器协调性设计 概念关系协调性：指显控器的功能或用途编码与人们已有概念的一致性。,22,2022年12月3日星期六,8.3.3 人机系统的可靠性,1. 人的可靠性 人的可靠性关键在于人具有很多不稳定的因素。分析人的可靠性从本质上看就是分析人的错误及其原因。2. 机的可靠性 产品的设计质量、材料质量和生产质量已经成为机器可靠性的重要因素。,23,2022年12月3日星期六,8.3.3 人机系统的可靠性,2. 机的可靠性举例

8、：数控系统常用的可靠性指标有： 可靠度（R(t) ）、失效率（故障率（t ) ）、平均故障间隔时间（MTBF ）、平均维修时间(MTTR ），它们一般都是时间的函数。MTBF（Mean Time Between Failures）：单位为“小时”， 表示相邻两次故障之间的平均工作时间。它反映了产品的时间品质，是体现产品在规定时间内保持功能的一种能力。,24,2022年12月3日星期六,8.4 人机系统设计,8.4.1 人机系统总体设计概述 从系统工程的角度看，系统方法可以分为6个部分： 明确系统目的； 确定系统分配的制约条件； 建立系统的数学模型； 研究数学模型； 提出新系统方案； 方案分析和

9、评价。,25,2022年12月3日星期六,8.4.2 人机系统总体设计的目标,（1）安全目标 包括两个方面：减少事故和避免人为错误。（2）作业效能目标 合理分配作业、正确的设计和良好的环境都可以改善操作者的作业效能。（3）用户满意度目标 是人机系统总体设计中心理和情感层面上的目标。（4）系统效益目标。 主要包括培训费用、人力资源的利用和生产效率三方面的内容。,26,2022年12月3日星期六,8.4.3 人机系统总体设计程序,人机系统总体设计的程序可以分为6个主要阶段：,第一步：定义系统目标和作业要求,第二步：系统定义,第三步：初步设计,第四步：界面设计,第五步：作业辅助设计,第六步：系统验证

10、评估,27,2022年12月3日星期六,8.4.3 人机系统总体设计程序,1. 定义系统目标和作业要求 系统目标是一个抽象概念的定义，而作业要求是目标在具体内容上的定义。2. 系统定义 系统定义是对系统功能进行定义，通常采用功能流程图来描述功能之间的关系。,28,2022年12月3日星期六,8.4.3 人机系统总体设计程序,功能流程图,29,2022年12月3日星期六,8.4.3 人机系统总体设计程序,3. 初步设计 初步设计主要有4个方面：功能分配、作业要求、任务分析和工作设计。4. 界面设计 界面设计主要包括显示、控制、显控关系、工作环境和交互设计等。,30,2022年12月3日星期六,8

11、.4.3 人机系统总体设计程序,5. 作业辅助设计 作业辅助设计主要包括作业帮助与指导、训练的设备和程序两个方面的内容。 作业辅助设计的一些基本原则主要包括：（1）在保证充分信息的基础上，尽量减少信息量，避免信息过载；（2）避免抽象的信息；（3）一般不向用户解释操作原因，应向用户解释操作的方式；（4）尽量让用户在实践中学习；（5）避免和减少先学干扰的影响。,31,2022年12月3日星期六,8.4.3 人机系统总体设计程序,6. 系统测试与评估 从系统的角度看，测试和评估就是对系统是否满足系统目标而进行的检验。 从人机工程学的角度来看系统测试与评估，主要是看系统是否满足系统中人的因素目标。,3

12、2,2022年12月3日星期六,8.4.3 人机系统总体设计程序,6. 系统测试与评估 在进行系统测试和评估的时候，主要考虑4个方面的因素：被试、标准、控制和方法。 被试：应该与系统的可能用户相一致。 标准：是相关部门制定的标准和规范，也可以是系统决策者的某种标准或要求。 控制：对进行测试的各个变量进行适当的控制。 评估的方法很多：用户测试的方法；系统作业效绩或人的生理机能状态等；专家评议。,33,2022年12月3日星期六,8.5人机系统设计案例分析,8.5.1 人自行车系统1.人与支撑部件的关系。2.人与动力接触部件关系。3.人与传动部件关系。4.人与工作部件关系。,34,2022年12月

13、3日星期六,8.5.2 影响自行车性能的人体因素,35,2022年12月3日星期六,8.5.2 影响自行车性能的人体因素,1.人的体格因素（生理尺寸和人的力量）；2.人的下肢肌力（40-50N/cm2）；3.人的输出功率（成年男人：0.7马力，持续10s）；4.人的脚踏速度（60r/min）；5.人的平衡机能（人车重心）；6.人的手和握力（ 10%最大握力）；7.人的疲劳（疼痛和疲劳与肌肉负荷、姿势等有关）。,36,2022年12月3日星期六,8.5.3 自行车结构设计,机械因素,37,2022年12月3日星期六,8.5.3 自行车结构设计,1. 速比（2.3 - 4.0）；2. 曲柄长度（人

14、的身长1/10和大腿骨长1/6）；3. 三接点位置（AC=AB+30mm）；,38,2022年12月3日星期六,8.5.3 自行车结构设计,1. 速比（2.3 - 4.0）；2. 曲柄长度（人的身长1/10和大腿骨长1/6）；3. 三接点位置（AC=AB+30mm）；,39,2022年12月3日星期六,8.5.3 自行车结构设计,4. 鞍座位置及形状；一般鞍座的高度为人的手臂的长度。,鞍座的形状,鞍座设计准则：最大限度地减少对骑乘者坐骨生殖区和会阴区软组织、血管和神经的压迫。,单位0.1kPa,40,2022年12月3日星期六,8.5.3 自行车结构设计,4. 鞍座形状；,镂空型鞍座,局部凹陷

15、鞍座,41,2022年12月3日星期六,8.5.3 自行车结构设计,4. 鞍座形状；,月牙型鞍座,分离型鞍座,直杆型鞍座,42,2022年12月3日星期六,8.5.3 自行车结构设计,4. 鞍座形状；,鞍座改良设计,43,2022年12月3日星期六,8.5.3 自行车结构设计,5. 车闸（人手大小和握力）。车闸开档、力率和闸把力要与人手的大小和握力相适应。,44,2022年12月3日星期六,8.5.4 人车动态特性分析,1. 动态稳定性（直进、前后、左右）；2. 力学特性（转弯：侧向力与离心力平衡）；3. 转向特性（有三种情况）。,45,2022年12月3日星期六,课堂作业,1. 什么是系统？

16、系统的特点？2.人机功能分配的原则？3. 什么是控显比？粗调和精调时对控显比的要求？4. 显示器和控制器的组合方式与原则？,46,2022年12月3日星期六,课堂作业,1. 什么是系统？系统的特点？系统就是由相互作用、相互依赖的若干组成部分（简称“组分”）结合而成的具有特定功能的有机整体。系统的特点：（1）系统是由若干个具有独立功能的部分组成。（2）组成系统的各元素之间相互联系，相互制约，密切联系。（3）系统是一个整体，有明确的目标。（4）系统有一定的结构。（5）系统有一定的功能。（6）系统是相对的。,47,2022年12月3日星期六,课堂作业,2.人机功能分配的原则？（1）比较分配原则 一般

17、来说，强度大的、快速的、高精度的、持续久的、单调的和操作环境恶劣的要安排机去完成。（2）剩余分配原则 把尽可能多的功能分配给机器，特别是计算机，剩余的功能分配给人。（3）经济分配原则 以经济效益为基础进行人机功能分配。,48,2022年12月3日星期六,课堂作业,2.人机功能分配的原则？（4）宜人分配原则 工作要体现人的价值和能力，要有意分配一些具有挑战性的工作给人，充分发挥人的技能。（5）弹性分配原则 人可以自由选择参与系统行为的程度，功能分配具有很大的弹性。,49,2022年12月3日星期六,课堂作业,3.什么是控显比？粗调和精调时对控显比的要求？ 控制操作的输入量与显示的反应量的比值称为控显比。粗调操作时要求控显比小，精调操作时，要求控显比大。4. 显示器和控制器的组合方式与原则？（1）重要性原则 按照重要性对控制台面板进行布置。最重要的应该布置在最佳视野区和基本控制区内。（2）操作频率原则 操作频率原则指显示器和控制器按照其使用频率大小进行布置。,50,2022年12月3日星期六,课堂作业,4. 显示器和控制器的组合方式与原则？（3）功能分组原则 相关的显示器和控制器应当布置在相互对应的位置，形成功能组。（4）顺序分组原则 显示器和控制器还可以按照其使用顺序进行布置。,Thank You !,廖 敏,