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1、l 人机工程学的定义是什么？答：人机工程学（Man-Machine Engineering）是研究人、机械及其工作环境之间相互作用的学科。它有机地融合了各相关学科的理论，不断地完善自身的基本概念、理论体系、研究方法以及技术标准和规范，从而形成了一门研究和应用范围都极为广泛的综合性边缘科学。用以设计使操作者能发挥最大效能的机械、仪器和控制装置，并研究控制台上各个仪表的最适位置。l 人机工程学产生的年代和发展的三个阶段是什么？答：人机工程学的产生可以追溯到20世纪初，但是作为一门单独的学科有50多年的历史。人机工程学发展的三个阶段分别是：（一）经验人机工程学。从泰罗的科学管理方法和理论的形成到第二
2、次世界大战之前，称为经验人机工程学的发展阶段，研究者大都是心理学家。（二）科学人机工程学。这一阶段的发展是在第二次世界大战期间，其特点是重视工业与工程设计中“人的因素“，力求使机器适应于人。（三）现代人机工程学。到了60年代至今，称为现代人机工程学发展阶段。其研究方向使：把人机环境系统作为一个统一的整体来研究，以创造最适合于人操作的机械设备和作业环境，使人机环境系统相协调，从而获得系统的最高综合效能。l 英国是世界上开展人机工程学研究最早的国家，但本学科的奠基性工作实际上是在美国完成的。所以，人机工程学“起源于欧洲，形成于美国”之说。ll 人机工程学的研究方法：1测量人体各部分静态和动态的数据
3、；调查询问或直接观察人在作业时的反应特征；2对时间和动作的分析研究 3测量人在作业前后以及作业过程中的心理状态和各种生理指标的动态变化。 4 观察和分析作业过程和工艺流程中存在的问题。5分析差错和意外事故的原因 6 进行模型试验或用计算机进行模拟试验。7 运用数字和统计学的方法找出各变数之间的互相关系，以便从中得出正确的结论或发展有关理论。l 人机工程学范围内的人体形态测量数据主要有两类，即人体构造尺寸和功能尺寸的测量数据。人体构造上的尺寸是指静态尺寸；人体功能上的尺寸是指动态尺寸。l 人体测量方法主要有三种：普通测量法，摄像法，三维数字化人体测量法。l 人机测量的基本术语 基准面 基准轴l
4、计算题（两类型）X5=X-SDK X95=X+SDK Z=(Xi-X)/SD p=0.5+S例1设计适用于90%华北男性使用的产品，试问应按怎样的身高范围设计该产品尺寸？解：由表查知华北男性身高平均值M=1693mm，标准差S=56.6mm.要求产品适用于90%的人，故以第5百分位和第95百分位确定尺寸的界限值，由表查得变换系数K=1.645；即第5百分位数为：P=1693-（56.6*1.645）=1600mm第95百分位数为：P=1693+（56.6*1.645）=1786mm结论：按身高1600-1786mm设计产品尺寸，将适应用于90%的华北男性。讨论：平均值是作为设计的基本尺寸，而标
5、准差是作为设计的调整量的。例2例2已知男性A身高1720mm,试求有百分之多少的西北男性超过其高度？（解答范例，仅供参考）解：由表查得西北男性身高平均值M=1684mm，标准差S=53.7mm那么Z=（1720-1684）/53.7=0.670再根据Z=0.670查表得p=0.2486(0.249)即P=0.5+0.249=0.749 结论：身高在1720mm以下的西北男性为74.9%，超过男性A身高的西北男性则为25.1%。 X5=X-SDK X95=X+SDK Z=(Xi-X)/SD p=0.5+Sl 描述分布的两个重要统计量。描述分布的两个重要统计量是平均值（简称均值）和均方差（通常称为
6、方差）。表示样本的测量数据集中地趋向某一个值，该值称为平均值，简称均值。描述测量数据在中心位置（均值）上下波动程度差异的值叫均方差，通常称为方差。l （对称）适应域90%对应哪两个百分位？（对称）适应域90%对应的两个百分位是95%和5%。l 人体测量的数据常以百分位数Pk作为一种位置指标、一个界值。一个百分位数将群体或样本的全部测量值分为两部分，有K的测量值等于和小于它，有（100-K）的测量值大于它。l 设计中最常用的是P5, P95, P50三个百分位数。l 11.GB10000-88是1989年7月开始实施的我国成年人人体尺寸国家标准。l 什么是知觉（简答或者名词解释）是人脑对直接作用
7、于感觉器官的客观事物和主观状况整体的反映。l 知觉的基本特性知觉具有整体性，理解性，选择性，恒常性和错觉五种基本特性。l 人与外界直接发生联系的主要是三个系统，即感觉系统、神经系统、运动系统。l 视觉的适宜刺激是光。l 人的两眼所能感觉到的波长大约是380nm到780nm。l 视觉是由眼睛、视神经和视觉中枢的共同活动完成的l 视野是指人的头部和研究固定不动的情况下，眼睛观看正前方物体时所能看的见的空间范围。常以角度来表示。l 对视野各方面都缩小到10。以内者称为工业盲。l 视距是指人在操作系统中正常的观察距离。一般操作的视距范围在38-76cm之间。l 明适应暗适应当人长时间在明亮环境中突然进
8、入暗处时，最初看不见任何东西，经过一定时间后，视觉敏感度才逐渐增高，能逐渐看见在暗处的物体，这种现象称为暗适应。相反，当人长时间在暗处而突然进入明亮处时，最初感到一片耀眼的光亮，不能看清物体，只有稍待片刻才能恢复视觉，这称为明适应l 为什么视野内大面积的强烈明暗对比会引起目眩暗适应人从亮环境进入暗环境，视觉有一段适应过强。一般至少需要2530分钟时间。亮适应从黑暗环境进入亮环境的适应。一般需要35分钟 由于眼睛的这种适应机制，当视野内光线过强或明暗对比过大时，都会引起目眩。设计中应避免。l 为什么清晰视野为1左右？视觉是由眼睛,视神经和视觉中枢的共同激动完成的. 视野是指人的头部和眼球固定不动
9、的情况下，眼睛观看正前方物 体时所能得见的空间范围，常以角度来表示。视野的大小和形状与视网膜上感觉细胞的分布状况有关，可以用视野计来测定视野的范围。在水平面的视野是：双眼视区大约在左右60以内的区域，在这个区域里还包括字、字母和颜色的辨识范围，辨别字的视线角度为1020；辨别字母的视线角度为530；在各自的视线范围以外，字和字母趋于消失。对于特定的颜色的辨别，视线角度为3060。所以，人的最敏锐的视力是在标准视线每侧的范围内，也就是说人的清晰视野为1左右；而单眼视野界限为标准视线每侧04。l 解释一个“bit”信息量的含义。1个“bit”（比特）信息量的定义为再两个均等的可能事件中需要区别的信
10、息量。l 对于人来说，只有频率为20-20000Hz的振动，才能产生声音的感觉。l 人耳的听觉本领，绝大部分都涉及到所谓的“双耳效应”，或称“立体声”效应，这是正常的双耳听闻所具有的特性。l 掩蔽效应（名词解释）一个声音被另一个声音所掩盖的现象，称为掩蔽。l 本体感觉：人在进行各种操作活动的同时能给出身体及四肢所在位置的信息，这种感觉称为本体感觉。l 骨是运动的杠杆，关节是运动的枢纽，肌肉是运动的动力。l 全身骨的总数约有206块，可分为躯干骨、上肢骨、下肢骨和颅骨四部分。l 骨功能 1支撑人体 2 保护内脏 3 运动的杠杆 4造血 5储备矿物质和钙等l 感觉、知觉定义 感觉知觉的区别与联系感
11、觉是人脑对直接作用于感觉器官的事物的个别属性的反映，是反映现实最简单的心理过程。知觉是人脑对直接作用于感官的事物的整体反映，是将各种感觉有机的结合而成的综合的、整体的反映。感觉和知觉是两个不可分割的心理过程。两者都是对客观事物的反映，映象都是客体的具体的形象，属于认知过程的感性阶段，其源泉是客观现实。都是对客观现实的直接反映，客观事物作用于感官，感知觉才会产生，事物消失了知觉也就消失了。区别：1，感觉是对事物个别属性的反映，知觉是对事物整体的反映。2，感觉的产生依赖于客观事的物理属性，相同的刺激会引起相同的感觉。知觉不仅依赖它的物理特征，还依赖于知觉本身的特点。3 感觉是某个分析器活动的结果，
12、知觉是多个分析器活动的结果。l 知觉的特征1.知觉的整体性 指人根据自己的知识经验直接作用于感觉器官的客观事物的多种属性整合为统一整体的组织加工过程。2.知觉的选择性 人在知觉客观世界时，总是有选择地把少数事物当成知觉的对象，把其他事物作为知觉的背景，以便能清晰地感知事物。知觉的选择性就是指人根据当前的需要，对外来刺激物有选择性地作为知觉对象进行组织加工的过程。3.知觉的理解性 人以知识经验为基础对感知的事物加工处理，并用词语加以概括说明的组织加工过程，认得知觉不仅是被动地知觉对象的特征记录下来，而是以过去的知识经验为依据，力求对知觉的对象做出解释，赋予其一定的意义。它与人的记忆、思维等高级认
13、识过程有密切联系。由于有着不同知识经验，对于同一刺激，不同的人会做出不同的解释。4.知觉的恒常性 指当知觉的客观条件在一定范围内改变时，我们的知觉仍能在相当程度上保持它的稳定性。知觉恒常性包括形状恒常、大小恒常、明度恒常、颜色恒常等。l 通常人机界面有信息性界面、工具性界面和环境性界面等。就人机系统效能而言，以信息性界面最为重要。l 仪表是一种广泛应用的视觉显示装置，按其结构形式分为：数字式显示仪表和模拟式显示仪表。两类仪表的功能特征比较。l 仪表布置原则1.按仪表的重要程度排列2.按使用顺序排列3.按功能进行组合排列4.按最佳零点方向排列5.按视觉特性排列6.按显示与操纵相合性排列l 哪一种
14、显示器的读数精度相对最高？数字式显示仪表型的显示器的读书精度最高。l 操纵显示的相合性有几种形式？在设计操纵装置与显示装置的时候，不仅要考虑它们各自的适用性，同时也必须考虑它们彼此配合的一致性，这就叫做相合性。具体地说，操纵显示的相合性有两种形式，包括：空间相合性（也叫位置相合）和运动相合性。l 如果同时有多个操纵器应如何对其进行编码？当操纵装置较多时，应选位置编码作为主要的编码方式，用以相互区分，可以形状、颜色和符号编码作为辅助编码。当按操纵装置的功能进行分区时，各区之间用不同的位置、颜色、图案或形状。l 操纵器设计人机工程学原则有哪些？1、操纵装置设计与动作节约原则，动作节约原则又称动作经
15、济原则,由身体使用原则,工作面安排原则和设备及工具设计原则组成。2操纵装置的选择原则。l 噪音的定义？环境中起干扰作用的声音、人们感到吵闹的声音或不需要的声音，称为噪音。噪声是声音的一种，它具有声波的一切特性，对噪声的量度主要有强弱的量度和频谱的分析，正确描述一种噪声，必须说明它的声压级和频率，声音是由于物体振动而发生的，声压级取决于噪声的物理量度。l 在什么情况选用脚控操纵器1、需要连续进行操作，而用手操作又不方便的场合；2、无论是连续性控制还是间歇性控制，其操纵力超过50-100N的情况下；3、手的控制工作量太大，不足以完成控制任务时。l 操纵装置的常用编码方式形状编码 位置编码 尺寸编码
16、 颜色编码 符号编码l 手握式（手持式）工具设计原则1.必须有效地实现预定的功能2必须与操纵者的身体成适当比例，使操作者发挥最大率。3必须按照作业者力度和身体素质上的差异 4工具要求的作业姿势不能引起过度疲劳。l 手的生理结构及手把形状设计1手把形状应与手的生理特点相互适应2手把形状应便于触觉对它进行识别3尺寸应符合人手尺度的需求l 控制台形式有桌式 直柜式 组合式 弯折式l 三种作业岗位的特征 1坐姿作业岗位 2立姿作业岗位 3 坐立姿交替岗位l 作业岗位设计要求和原则 要求：1作业岗位的布局应保证工作能在上肢所能达到的范围内完成，且考虑舒适性。2考虑操作动作的频繁程度 3考虑作业者的群体
17、原则：1 应考虑作业者的生理特点和动作的经济性原则 2 各组成部分应符合工作特点和人机工程学要求 3不允许无关物体存在 4应符合国家有关标准和规程的要求。l 避免弯腰提重物 直腰弯膝提重物时，椎间盘内压力较小。弯腰动作椎间盘压力突然增大，不仅加大了椎间盘的负荷，而且改变了压力分布，前缘压力大后缘压力小，损伤椎间盘。简述题l 用图来描述人机系统模型，并论述“人机系统”的概念答：对于人机系统的操作者，如果把他作为一个独立的系统来研究，完整的人体从形态和功能上可划分为：运动系统；消化系统；呼吸系统；泌尿系统；生殖系统；循环系统；内分泌系统；感觉系统和神经系统共九个系统。各系统的功能活动互相联系，互相
18、制约。在神经，体液的支配和调节下构成完整的统一的有机体，进行正常的功能活动。如果把操作者作为人机系统中的一个“环节”来研究则与外界直接发生联系的主要是三个系统，即运动系统；视觉系统；神经系统。其他六个系统则认为是人体完成各种功能活动的辅助系统。人在操作过程中，机器通过显示器将信息传递给人的感觉器官（如眼睛、耳朵等），经中枢神经系统对系统进行处理后，再指挥运动系统（如手、脚等）操纵机器的控制器、改变机器所处的状态。由此可见，从机器传来的信息，通过人这个“环节“又返回到机器，从而形成一个闭环系统。人机所处的外部环境因素（如温度、照明、噪声、振动等）也将不断影响和干扰此系统的效率。因此，从广义上讲，
19、人机系统又称为人机环境系统。l 简述操纵显示的运动相合性。（10分）答：在设计操纵装置与显示装置的时候，不仅要考虑它们各自的适用性，同时也必须考虑它们彼此配合的一致性，这就叫做相合性。具体地说，相合性包括：位置相合（空间相合性）和运动相合性。操纵装置与显示装置的空间位置相互一致性关系，叫做位置相合性。在操纵装置中，许多控制器的旋钮都对应不同的显示器，它们之间的排列对应关系应有利于认读和操作。运动相合性（习惯模式）如：汽车方向盘顺时针转，汽车向右转弯，这就是运动相合性。习惯模式的反映是下意识，只意识到行为的一部分和“自动”行为，是一种条件反射。显示器指针运动方向与操纵装配运动方向的一致性也是运动
20、相合性。这种相合关系表现了两种运动关系的逻辑合理性和运动的直观性，符合人们的习惯，便于记忆、掌握，操作动作能达到最佳效果。l 从脊柱的生理学角度，说明座椅设计的人机工程学原则。答：从坐姿的脊柱生理学角度，应保证腰弧曲线的正常；从坐姿的脊柱生物力学角度，应保证肢体免受异常力作用。概括起来座椅设计的人机工程学原则有以下几项：人体的主要重量由坐骨结节承担。座椅的形式与尺寸应与功用有关。座椅应使就坐者保持舒适坐姿，即满足人体测量学参数。座椅应保持就坐者上身稳定，可以变换或调节坐姿。l 图中避免掌部组织受压力，它有较大的接触面，使压力能分布于较大的手掌面积上，减小应力；压力作用于不太敏感的区域，拇指和食指之间的虎口位置。图中使握把弯曲，操作时可以维持手腕的顺直状态，而不必采取尺偏的姿势l a 当身体和头向两侧弯曲造成多块肌肉静态受力，危险大于向前弯曲B左手右肩肌肉静态受力容易疲劳，重新设计，使作业面降到肘关节以下，提高效率，保证健康。a 脚踏板和搁臂垫组合b脚踏板和支撑凳组合C回跳凳D带转动支架转椅
