电子设备人机工程学

介绍

　人机工程学虽与邻近学科相互交叉，但有其本身的理论体系，即通常所说的环境－人－机系统理论。这里，人指的是操作者；机器指广义的机器系统（如电子设备或系统）；环境指人机系统所处的工作环境。人机模型用于表示人与机器之间的相互作用（图1）。在人机系统的工作循环中，由机器的显示器发出某种信息（如数字、图像、色光、声等），刺激操作者的感觉器官（眼、耳、肢体等）。感觉器官接受信息后，立即将信息传至大脑的中枢神经系统。信息经过大脑的理解、心算、比较，作出判断和决定，并指使肢体调整控制器。调节的结果再次显示在显示器上。重复上述过程，直至机器被调整到预定的要求为止。

电视机的开机和调整是人机系统的一个简单例子。当观看者接通电视机的电源后，大脑即对所显示的电视台的信息（图像、伴音）进行分析和判断（图像是否清晰，亮度、色彩、对比度是否适中，伴音是否失真等），然后指使肢体调整控制器，直至电视机显示出符合要求的信息为止。电子设备或系统的设计，不仅是单纯的工程技术设计问题,而是需要应用人机工程学的理论,综合运用邻近学科（生理学、心理学、人类学、物理学、环境医学等）的理论和成果进行设计，促进人机对话，发挥人机系统的综合效果。

显示器的设计和选择　电子设备或系统通过视觉显示器、听觉显示器和触觉(皮肤感觉)显示器将信息传送给操作者。据统计，人所获得的全部信息的80%是通过视觉感受而来的。经测定，飞行员的视觉反应时间（从信息映入飞行员眼中到作出判断的时间）约需3.0455秒。如果飞机以每小时2000公里的速度飞行，则飞机在这段时间内已飞行了1600～1700米。显示器的设计和选用应有利于缩短视觉反应时间。在设计和选择视觉显示器(如度盘、显示屏、仪表、指示灯和打印等)时,还须从减轻视觉疲劳、减小视觉误差等方面，对显示器的大小和形状,符号和字体的大小、色彩,指针形状和粗细、刻度的间隔和刻度线的粗度，以及照明等进行周密的考虑。视觉显示器分数字、符号、图像显示器，状态指示器，指示灯显示等。定性显示可选用符号显示器（图2）；定量显示则宜选用数字显示器。这样，不但可提高阅读速度、减少视觉疲劳，并可降低阅读的误差率。 　当信号源本身就是声音，简单和短促的信息警告或须作及时处理的信息，或是操作者须经常走动或视觉系统负载过重，或在照明条件受到限制等情况下，则宜采用听觉显示器。对于听觉显示器，主要考虑音频的频率、声强和持续时间等。在昏暗的环境下，有较多控制旋钮的电子设备则应选用形状或大小不同的旋钮，并规定其功能，操作者可依靠手感获得信息并进行操作。

控制器的设计和选择　控制器是将操作者的决定和控制信息传送给机器的装置。控制器的设计和选择首先应使操作者的操作动作自然，同时还应考虑控制力的大小、控制器的移动范围、控制显示比（即显示器的显示量与控制器操纵量的比值）、控制和显示方向的一致性、控制器的安全和防松装置以及控制编码等。控制器的数量不宜过多，应根据电子设备的具体情况，确定控制器的最佳数量并作合理的布置。

工作面的安排　包括工作空间的大小、控制器和显示器的安放位置，以及座位和仪表板的设计等。工作面的安排应使操作者便于观察和操作，并处于最有效的操作空间范围以内。

可维修性设计　在便于操作者接近的位置设置测试点，设置必要的维修和观测窗口，以及设计防高电压电击的安全装置、辅助工具和测试设备，编写简单易记的维修指南等。

工作环境　影响人机系统工作的环境包括雷电、噪声、电磁干扰、振动、加速度和失重效应、温度和湿度、气压、有害气体及污染等。在设计人机系统时，应采取防止不良环境影响人机系统的措施。

照明　不合适的照明会引起视觉疲劳，从而造成视觉误差。因此，必须根据具体情况选择和设计视觉效果较好的照明系统，为操作者提供良好和舒适的视觉环境。

造型　包含色感和质感两个方面。它所考虑的是物与物关系的造型（如元件、器件和设备等）和以物与人的关系为中心的造型。前者主要是工程技术方面的设计，而后者则必须考虑人的生理和心理条件。要求所设计的电子设备具有优美的外形，并配以与设备功能和工作环境相协调的色彩。造型不仅应使操作者产生对机器的好感，而且在操作时精神上不觉疲劳。

现代的电子系统虽然迅速向自动化与智能化方向发展,计算机能代替人的很多工作,但计算机只能遵照人的指令进行工作，不能完全替代人的能动性和创造性。因此，在电子系统设计中，需要充分考虑人和机器各自的特长，使人和机器分别承担各自的最有效的工作，并使人和机器适当地配合起来，提高人机系统的工效，减少事故，节省开支。

参考书目

封根泉编著：《人体工程学》，甘肃人民出版社，兰州，1980。

第1章 人机工程学综述

1.1 人机工程学的概念

1.2 人机工程学的组成

1.3 人机工程学的起源

1.4 人机工程学的发展

1.5 人机工程学与产品设计

1.6 人/机系统

第2章 人的因素和设计的进展纵览

2.1 一件优秀设计产品的特性

2.2 人机工程学和产品设计的融合

2.3 人机工程学在设计中应用的益处商业案例

2.4 纵鉴设计和发展过程

2.5 设计周期中的变动

第3章 产品策划及设计前期的其他工作

3.1 市场调研

3.2 确立设计目录与评估

3.3 功能分析

3.4 产品操作需求

3.5 设计的约束因素

3.6 产品需求文档

3.7 实例分析与研究：柜式空调器的设计目标

第4章 设计活动

4.1 设计分析和说明

4.2 人机工程学数据和设计原则在设计问题中的运用

4.3 测试与设计提练

4.4 实例分析与研究：移液管的人机工程设计和性能评估

第5章 人的因素的研究与测试

5.1 人的因素研究和测试的比较

5.2 相关问题的研究和测试

5.3 可行性实验室

5.4 实例分析与研究：钢瓶手推车把手的人的因素研究与测试

第6章 心理学、生物力学和人体测量学因素

6.1 人的体能特点

6.2 生物力学因素

6.3 应用人体测量学数据

第7章 适合人体姿势的设计

7.1 作业区域的基本要求

7.2 作业姿势的记录与评估

7.3 为手的设计

7.4 实例分析与研究：计算机显示高度对人颈部姿势的影响

第8章 显示与显示器

8.1 人/机相互作用的信息分析

8.2 信息显示设计

8.3 视觉显示

8.4 听觉显示

8.5 实例分析与研究LCD的反射和偏光对视距的影响

第9章 可视信息设计

9.1 文字标记

9.2 电子显示器的字母与数字

9.3 显示式样

9.4 图形符号

9.5 用户手册

9.6 编码

9.7 实例分析与研究提示正确提举姿势的图形符号

第10章 控制与控制器

10.1 影响控制器选择与设计的因素

10.2 常用控制器特征

10.3 常用控制器类型

10.4 设计要点

第11章 产品形态的人机工程学设计

11.1 手持式产品的设计参数和设计指导

11.2 便携式产品和可携带式产品的设计参数和设计指导

11.3 固定使用的产品设计数据和设计原则

11.4 为残疾用户提供方便的设计原则

11.5 实例分析与研究——手工工具的设计

第12章 产品共用性设计理念与方法

12.1 产品共用性设计理念

12.2 产品共用性设计内容与方法

12.3 共用性设计原则和优先次序

12.4 老年人、儿童和残疾人的基本特性

12.5 共用性设计的实现

12.6 实例分析与研究老年人家中作业面高度的评估

第13章 以人为中心设计过程的标准化

13.1 以人为中心设计过程的意义

13.2 以人为中心的设计原则

13.3 确定以人为中心的设计计划

13.4 以人为中心的设计过程

13.5 其他相关以人为中心的国际标准2100433B

1 绪论 1.1 人机工程学 1.1.1 人机工程学的概述 1.1.2 人机工程学的研究内容与方法 1.1.3 人机工程学体系及其应用 1.1.4 人机系统与人机工程设计 1.2 安全人机工程学的形成与发展 1.2.1 安全人机工程学的定义 1.2.2 安全人机工程学的内涵 1.2.3 安全人机工程学的发展 1.3 安全人机工程学 1.3.1 安全人机工程学的定义 1.3.2 安全人机工程学研究的对象 1.3.3 安全人机工程学研究的内容 1.3.4 安全人机工程学研究的特点 1.3.5 安全人机工程学的研究方法 1.3.6 安全人机工程学的研究目的与任务 1.4 安全人机工程学与相关学科的关系 1.4.1 与人机工效学的关系 1.4.2 与安全管理心理学的关系 1.4.3 与人体测量学及生物力学的关系 1.4.4 与安全工程学的关系 1.4.5 与人体生理学及环境科学的关系 1.4.6 与其他工程技术科学的关系 1.5 安全人机工程学与产品设计 1.5.1 产品设计简介 1.5.2 产品设计中的人机工程学 1.6 安全人机工程学的产生与展望 1.6.1 安全人机工程学的产生 1.6.2 安全人机工程学的展望 1.6.3 安全人机工程学发展新趋势

2 安全人机参数 2.1 人的体能特点 2.1.1 作业时域 2.1.2 作业持续时间 2.1.3 工作间歇休息 2.1.4 睡眠缺失程度 2.1.5 轮班模式 2.1.6 作业疲劳 2.2 人体测量的基本知识 2.2.1 中国人体尺寸比例计算法 2.2.2 人体测量数据的应用 2.2.3 主要人体尺寸的应用原则 2.2.4 人体尺寸的应用方法 2.2.5 其他国家成年人人体尺寸 2.3 生物力学因素 2.3.1 运动系统的机能及其特征 2.3.2 视觉机能及其特征 2.3.3 听觉机能及其特征 2.4 人的动作特性 2.4.1 人的动作反应时间 2.4.2 人体动作的灵活性 2.4.3 人体动作的准确性 2.4.4 运动速度与准确性 2.4.5 盲目定位运动的准确性 2.5 人的个体行为 2.5.1 个体角度的人员行为机理 2.5.2 青年骑行者的主要心理行为特点对交通安全的影响分析 2.5.3 青年人心理过程特性 2.5.4 青年人心理行为特征分析 2.5.5 影响青年人骑车安全行为的对策

3 安全人机特性 3.1 人机系统中人的特性 3.1.1 人的生理特性 3.1.2 人的心理特性 3.2 适合人体姿势的特性设计 3.2.1 作业区域的基本要求 3.2.2 作业姿势的记录与评估 3.2.3 为手的设计 3.2.4 实例分析与研究：计算机显示高度对人颈部姿势的影响 3.3 工作人员的选拔 3.3.1 人机特性比较 3.3.2 人机配合 3.4 安全装置 3.4.1 安全装置的作用 3.4.2 安全装置的防护重点 3.4.3 安全装置的设计 3.4.4 安全装置的分类 3.4.5 安全装置的选择 3.5 人机结合面 3.5.1 显示装置 3.5.2 可视化信息设计 3.5.3 控制与控制器 3.6 人机系统的可靠性 3.6.1 可靠性的定义及其度量 3.6.2 人的可靠性 3.6.3 机器的可靠性 3.6.4 人机系统的可靠度计算 3.6.5 提高人机系统安全可靠性的途径

4 人机结合面 4.1 显示与显示器 4.1.1 人机相互作用的信息分析 4.1.2 信息显示设计 4.1.3 视觉显示 4.1.4 听觉显示 4.1.5 听觉显示主要研究领域 4.1.6 基于电话的用户界面 4.2 可视信息设计 4.2.1 文字标记 4.2.2 电子显示器的字母与数字 4.2.3 显示式样 4.2.4 图形符号 4.3 控制与控制器 4.3.1 控制器的类型与选择 4.3.2 控制器设计的一般原则 4.3.3 控制器的形状和式样 4.3.4 控制器的尺寸和操作行程 4.3.5 操纵器的识别编码 4.4 安全人机系统申的作业环境 4.4.1 微气候 4.4.2 环境照明 4.4.3 色彩调节 4.4.4 环境噪声

5 安全人机工程设计原则 5.1 以人为中心设计的原則 5.1.1 以人为中心设计概述 5.1.2 以人为中心设计的意义 5.1.3 如何进行以人为中心设计 5.1.4 以人为中心设计的实例 5.2 产品人性化设计的原則 5.2.1 注重可视性 5.2.2 建立正确的匹配关系 5.2.3 考虑可能出现的人为差错 5.2.4 适当采用标准化 5.2.5 利用自然和人为的限制性因素 5.3 绿色设计的原则 5.3.1 绿色设计概述 5.3.2 绿色产品造型设计 5.3.3 绿色产品结构设计 5.3.4 绿色产品材料设计 5.4 全生命周期设计的原則 5.4.1 生命周期设计的概念 5.4.2 生命周期设计的方法 5.4.3 生命周期设计的发展趋势 5.4.4 城市轨道交通项目全生命周期设计理念研究

6 安全人机工程设计理念与方法 6.1 安全文化理念 6.1.1 安全文化理念与安全生产的关系 6.1.2 大众安全文化 6.1.3 民爆企业安全文化理念 6.1.4 建筑企业安全文化理念 6.1.5 矿山安全文化理念 6.2 安全人机工程中的共用性设计理念 6.2.1 共用性设计概述 6.2.2 共用性设计的心理需求及其社会意义 6.2.3 共用性设计与安全人机工程学设计的关系 6.2.4 共用性设计遵循的原则 6.2.5 产品共用性设计的优先次序 6.2.6 共用性设计实例 6.3 安全人机工程设计的方法 6.3.1 调查法 6.3.2 观察法 6.3.3 实测法 6.3.4 实验法 6.3.5 分析法 6.3.6 心理测量法 6.3.7 心理测验法 6.3.8 图示模型法 6.3.9 计算机仿真 6.3.10 其他分类方法

7 产品形态的安全人机工程学设计 7.1 概述 7.1.1 产品形态的定义 7.1.2 产品形态的特征 7.1.3 产品形态的表现要素及意义 7.1.4 产品形态的作用 7.1.5 影响产品形态的因素 7.1.6 产品形态与功能的关系 7.2 产品形态安全人机设计 7.2.1 人机与形态 7.2.2 人体测量学 7.2.3 虚拟人 7.2.4 人机交互 7.2.5 容错设计 7.3 产品形态人机设计发展趋势 7.4 基于数据信息的产品形态设计过程 7.5 形态设计的评价指标 7.6 基于安全人机工程学的形态设计的应用 7.6.1 飞机驾驶舱的形态设计 7.6.2 船用通信组合机柜的形态设计 7.6.3 新型多功能吸尘器的形态设计

8 安全人机工程产品设计 8.1 工业生产安全人机工程设计 8.1.1 硫酸控制室安全人机工程的研究内容 8.1.2 安全人机工程学在挖掘机驾驶室中的应用 8.1.3 安全人机工程学在建筑施工安全事故预防中的应用 8.2 道路交通运输安全人机工程设计 8.2.1 汽车的人机系统设计 8.2.2 彩色路面在交通安全中的应用 8.3 煤矿生产安全人机工程设计 8.3.1 煤矿井下人-机-环境系统的特点 8.3.2 应用安全人机工程学实现矿井安全生产的措施 8.3.3 基于安全人机工程学的煤矿机械设计 8.3.4 刮板输送机安全人机工程研究 8.3.5 安全人机工程学在确定合理巷道断面尺寸中的应用 8.4 日常生活中的安全人机工程设计 8.4.1 中国传统人机工程学思想实例一明椅的设计 8.4.2 人机工程学在数码相机设计中的应用 8.4.3 基于人机工程学的健身踏步滑板车的设计与应用

参考文献

目录

第一章 工业设计应用人机工程学概念/ 001

1.1明确几个概念/002

1.2研究对象/003

1.3工业设计应用人机工程学的学科意义/009

第二章 工业设计应用人机工程学的分析要素/ 014

2.1工业设计师的人机工程学/014

2.2应用人机工程学的分析/017

第三章 工业设计应用人机工程学的设计程序/ 026

3.1使用者分析/026

3.2人体数据资料查找/030

3.3设计方案草图/030

3.4计算机虚拟辅助分析/032

3.5人机实验/032

第四章 工业设计应用人机工程学的研究方法/ 036

4.1实测法/036

4.2观察法/037

4.3作业姿势的记录与评估/037

4.4试验法/038

4.5模型试验法/038

4.6分析法/038

4.7调查法/039

4.8感觉评价法/040

4.9心理测验法/042

4.10数据处理的方法/042

4.11计算机仿真法/043

第五章 应用人体测量数据/ 044

5.1人体测量学相关内容/044

5.2人体测量数据的分类/045

5.3人机工程学人体测量中有关统计的概念/046

5.4人体测量数据在产品设计中的应用/047

第六章 工业设计应用人机学的一般参考准则/055

6.1以手为中心的设计/055

6.2关于显示与显示器/057

6.3常用控制器特征/061

6.4一般产品的设计参数和设计指导/065

第七章 工业设计应用人机学训练课题/ 076

7.1音响（孕妇用） /078

7.2公共垃圾桶/086

7.3公交车座椅/092

7.4超市扫码枪/100

7.5指甲刀/112

附录A 术语表/ 124

附录B 人机工程学设计主要国家标准/ 132

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