第7章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)=安全人機(jī)工程學(xué)=重慶大學(xué)課件

第七章人機(jī)界面的

安全設(shè)計(jì)

第七章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)第七章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)

在人機(jī)系統(tǒng)中，存在著一個(gè)人與機(jī)相互作用的“面”，所有的人機(jī)信息交流都發(fā)生在這個(gè)“面”上，通常人們稱這個(gè)面為人機(jī)界面。人機(jī)界面設(shè)計(jì)主要指顯示器、控制器以及它們之間的關(guān)系設(shè)計(jì)，使人機(jī)界面符合人機(jī)信息交流的規(guī)律與特性。第七章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)三要素基本模型第七章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)7.1信息顯示裝置的類型

及其特點(diǎn)

7.1.1信息顯示方式的類型及其功能儀表是信息顯示器中應(yīng)用極為廣泛的一種視覺顯示器。一般可按其顯示形式和顯示功能分為兩類。第七章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)

如果按顯示形式分類，這時(shí)可分為數(shù)字式顯示器和模擬式顯示器兩大類。數(shù)字式顯示器是直接用數(shù)碼來(lái)顯示信息的儀表，這類顯示器的特點(diǎn)是認(rèn)讀過(guò)程簡(jiǎn)單速度快，讀數(shù)準(zhǔn)確、精度高。模擬式顯示器是用標(biāo)定在刻盤上的指針來(lái)顯示信息的，這類顯示器的特點(diǎn)是能連讀、直觀地反映信息的變化趨勢(shì)，使人對(duì)模擬值在全量程范圍內(nèi)一目了然。第七章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)

如果按顯示功能分類，這時(shí)可分為讀數(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。①讀數(shù)用儀表用于顯示機(jī)器的有關(guān)參數(shù)和狀態(tài)；②檢查用儀表用于顯示系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)偏離正常值的情況，一般無(wú)需讀出確切的數(shù)值；第七章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)

③警戒用儀表用于顯示機(jī)器是處于正常區(qū)、警戒區(qū)還是危險(xiǎn)區(qū)。④追蹤用儀表是動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)中最常見的操縱方式之一；⑤調(diào)節(jié)用儀表只用于顯示操縱器調(diào)節(jié)的值，宜選用由操縱者直接控制指針或刻度盤運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式。第七章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)7.1.2顯示方式的選擇方法與原則

1.用盡量簡(jiǎn)單明了的方式顯示所傳達(dá)的信息，盡量減少譯碼的錯(cuò)誤。2.使用與信息精度要求相一致的顯示精度，要保證最少的認(rèn)讀時(shí)間。第七章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)

3.采用與操作人員的操作能力及習(xí)慣相適應(yīng)的信息顯示形式，提高顯示方式和人機(jī)可靠性。4.按觀察條件，運(yùn)用最有效的顯示技術(shù)和顯示方法，使顯示變化的速度不要超過(guò)人的反應(yīng)速度。第七章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)7.2顯示裝置的設(shè)計(jì)

7.2.1顯示器設(shè)計(jì)的基本原則準(zhǔn)確性原則簡(jiǎn)單性原則一致性原則排列性原則第七章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)位置排列原則1.最常用的和最主要的顯示器應(yīng)盡可能安排在視野中心3°范圍之內(nèi)，因在這一視野范圍內(nèi)，人的視覺效率最優(yōu)，也最能引起人的注意；2.當(dāng)顯示器很多時(shí)，應(yīng)按它們的功能分區(qū)排列，區(qū)與區(qū)之間應(yīng)有明顯界限；第七章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)位置排列原則3.顯示器應(yīng)盡量靠近，以縮小視野范圍；4.顯示器的排列要適合于人的視覺特征。例如，人眼的水平運(yùn)動(dòng)比垂直運(yùn)動(dòng)快且幅度寬，因此顯示器水平排列的范圍可以比垂直方向大。此外，為達(dá)到較好的視覺效果，在光線暗的地方要裝設(shè)合適的照明設(shè)備。第七章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)7.2.2視覺顯示器的設(shè)計(jì)

指針式儀表的設(shè)計(jì)數(shù)字顯示器的設(shè)計(jì)第七章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)指針式儀表時(shí)應(yīng)考慮的安全

人機(jī)工程學(xué)問(wèn)題1.指針式儀表的大小與觀察距離是否比例適當(dāng)；2.刻度盤的形狀與大小是否合理；3.刻度盤的刻度劃分、數(shù)字和字幕的形狀、大小以及刻度盤色彩對(duì)比是否便于監(jiān)控者迅速而準(zhǔn)確地識(shí)讀；4.根據(jù)監(jiān)控者所處的位置，指針式儀表是否布置在最佳視區(qū)范圍內(nèi)。第七章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)

格雷瑟在1949年用八個(gè)指針式儀表和一個(gè)數(shù)字顯示儀表，作為飛機(jī)高度計(jì)，顯示飛機(jī)不同的高度，如圖6-1所示。對(duì)受過(guò)訓(xùn)練的飛行員和大學(xué)生進(jìn)行認(rèn)讀實(shí)驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)飛機(jī)上原來(lái)采用的三針式高度計(jì)誤讀率最高并且認(rèn)讀時(shí)間最長(zhǎng)。1958年4月晚一架子爵號(hào)飛機(jī)在準(zhǔn)備向普斯威克機(jī)場(chǎng)降落時(shí)，機(jī)長(zhǎng)將三針式高度計(jì)的2500英尺誤讀為12500英尺，結(jié)果飛機(jī)撞毀在地面上。第七章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)第七章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)第七章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)第七章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)一、指針式顯示形式的選擇1．表排列時(shí)顯示形式的選擇當(dāng)用多表排列顯示幾個(gè)同類性質(zhì)的數(shù)量（或質(zhì)量）的增高或下降是，采用豎放的直線刻度盤儀表最為有利，第七章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)2．采用一表雙顯示一表雙顯示可以克服兩只儀表數(shù)值比較時(shí)的困難，但這種儀表易產(chǎn)生誤讀，只有表盤比較大時(shí)才會(huì)使用，這時(shí)必須使兩個(gè)表針的形狀、顏色、針尾不相同。第七章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)第七章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)第七章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)表6-6

配色的級(jí)次級(jí)次12345678910清晰

程度底色

被襯色

模糊

程度底色

被襯色

第七章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)1．?dāng)?shù)字式顯示的優(yōu)點(diǎn)

作為定量顯示，在靜態(tài)顯示的條件下數(shù)字顯示產(chǎn)生的誤讀率較低，而且認(rèn)讀需占用的時(shí)間也較短。

默雷爾等人于1966年實(shí)驗(yàn)證明了這一點(diǎn)。他們使用帶刻度的測(cè)度的測(cè)微計(jì)時(shí)，誤讀率約為33%，而使用數(shù)字式顯示不但認(rèn)讀快，而且誤讀率低，后者誤讀率只有后者的1/10。

第七章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)二、定性顯示方式選擇

當(dāng)顯示器不是為了記錄準(zhǔn)確的讀數(shù)，而是為了對(duì)機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)作出定性顯示時(shí)，選用模擬式儀表更為有利。模擬顯示還有很多種，現(xiàn)將常用的幾種分述如下：1．視覺編碼定性顯示往往是建立在對(duì)事物狀態(tài)進(jìn)行分類，或?qū)?shù)值劃分為數(shù)段，每一個(gè)數(shù)段，每一個(gè)數(shù)段作為一個(gè)級(jí)位這樣的基礎(chǔ)第七章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)之上的。顯示方式是對(duì)每一類或每一級(jí)位作區(qū)分性顯示。實(shí)驗(yàn)表明，在數(shù)字、字母、幾何形狀、位置和色彩這五種常用的視覺編碼方式中，數(shù)字和顏色編碼最為有效，而按位置編碼的效率最低。2．顏色編碼顏色編碼可以由圖那樣用于刻度盤表示，也可以單獨(dú)用顏色作編碼顯示，例如，控制室中不同液體的壓力表涂成與其管路相同的顏色，或相關(guān)的儀表與控制器用的顏色進(jìn)行編碼等等。第七章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)美國(guó)波爾頓經(jīng)實(shí)驗(yàn)得到一套顏色碼，以紅色代表最大的體積，白色代表最小的體積，順序如下：紅、橙、黃、綠、青、蘭、紫、黑、白。我國(guó)《GB2893-82安全色》中的規(guī)定可作為儀表及信號(hào)顯示設(shè)計(jì)中的參考。

顏色編碼的缺點(diǎn)：一是受外界光色彩的影響；二是當(dāng)光照很低時(shí)，色彩都趨于灰色，不易辨認(rèn)，三是大約6%的男性對(duì)色彩不敏感，這就要求對(duì)工作人員進(jìn)行職業(yè)選擇。第七章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)7.2.3聽覺顯示器的設(shè)計(jì)

聽覺傳示裝置分為兩大類：一類是音響及報(bào)警裝置，另一類是語(yǔ)言傳示裝置。用純音或復(fù)音來(lái)顯示聽覺信息的裝置稱為音響和報(bào)警裝置，其用途極廣第七章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)音響及報(bào)警裝置的類型及特點(diǎn)1.蜂鳴器是音響裝置中聲壓級(jí)最低、頻率也較低的裝置。蜂鳴器發(fā)出的聲音柔和，不會(huì)使人緊張或驚恐，適合較安靜的環(huán)境，常配合信號(hào)燈一起使用。2.電鈴。電鈴因其用途不同，其聲壓級(jí)和頻率有較大差別。第七章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)音響及報(bào)警裝置的類型及特點(diǎn)3.角笛和汽笛。角笛的聲音有吼聲（聲壓級(jí)90－100dB、低頻）和尖叫聲（即高聲強(qiáng)、高頻）兩種。4.警報(bào)器。警報(bào)器的聲音強(qiáng)度大，可傳播很遠(yuǎn)，頻率由低到高，發(fā)出的聲調(diào)富有上升與下降的變化，主要用于危急狀態(tài)報(bào)警。第七章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)音響和報(bào)警裝置的設(shè)計(jì)原則音響信號(hào)必須保證位于信號(hào)接受范圍內(nèi)的人員能夠識(shí)別并按照規(guī)定的方式作出反應(yīng)；音響信號(hào)必須易于識(shí)別，因此音響和報(bào)警裝置的頻率選擇應(yīng)在噪音掩蔽效應(yīng)最小的范圍內(nèi)；第七章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)

為引人注意，可采用時(shí)間上均勻變化的脈沖聲信號(hào)，其脈沖聲信號(hào)頻率不低于0.2Hz和不高于5Hz；報(bào)警裝置最好采用交頻的方式，使音調(diào)有上升和下降的變化。對(duì)于重要信號(hào)的報(bào)警，除使用音響報(bào)警裝置外，最好與光信號(hào)同時(shí)作用，組成視聽雙重報(bào)警信號(hào)。第七章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)語(yǔ)言傳示裝置人與機(jī)器之間也可用語(yǔ)言來(lái)傳遞信息。傳遞和顯示語(yǔ)言信號(hào)的裝置稱為語(yǔ)言傳示裝置。如象麥克風(fēng)這樣的受話器就是語(yǔ)言傳示裝置，而揚(yáng)聲器就是語(yǔ)言顯示裝置。第七章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)語(yǔ)言傳示裝置應(yīng)注意的問(wèn)題1.語(yǔ)言的清晰度

2.語(yǔ)言的強(qiáng)度

3.噪聲對(duì)語(yǔ)言傳示的影響第七章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)7.2.4信號(hào)燈與符號(hào)標(biāo)志的設(shè)計(jì)

信號(hào)燈的設(shè)計(jì)原則1.清晰、醒目和必要的視距；2.具有合適的使用目的。3.按信號(hào)性質(zhì)設(shè)計(jì)。4.信號(hào)燈位置與顏色的選擇。5.要注意信號(hào)燈與操縱桿間的配合與協(xié)調(diào)。第七章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)7.3控制器的設(shè)計(jì)

7.3.1控制器的類型及其適用范圍7.3.2控制器設(shè)計(jì)的人機(jī)工程學(xué)因素第七章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)7.3.2控制器設(shè)計(jì)的人機(jī)

工程學(xué)因素

控制器編碼控制器的外形結(jié)構(gòu)和尺寸控制器的阻力操作反饋防止控制器的意外啟動(dòng)第七章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)控制器編碼

形狀編碼大小編碼顏色編碼標(biāo)記編碼第七章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)防止控制器的意外啟動(dòng)的辦法在控制器上加保護(hù)罩將控制器安裝在不易碰撞的位置上；操作者必須連續(xù)作兩種操作運(yùn)動(dòng)才能使控制器啟動(dòng)，而且后一種操作運(yùn)動(dòng)的方向與前一種操縱的方向不同，以此將控制器鎖定在位置上；適當(dāng)增大控制器的操作阻力等。第七章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)7.3.4手動(dòng)與腳動(dòng)控制器的設(shè)計(jì)

基本要求：1.控制器應(yīng)根據(jù)人體測(cè)量數(shù)據(jù)、生物力學(xué)以及人體運(yùn)動(dòng)特征進(jìn)行設(shè)計(jì)。2.控制器的運(yùn)動(dòng)方向應(yīng)與機(jī)器設(shè)備的被控方向一致。3.應(yīng)盡量利用控制器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及操作者身體部位的重力進(jìn)行控制；4.在可能的條件下，盡量設(shè)計(jì)和選用多功能控制器。第七章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)腳踏板的類型（a）往復(fù)式；（b）回轉(zhuǎn)式；（c）直動(dòng)式第七章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)踏板角與腳的最大操縱力之間的關(guān)系第七章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)7.4顯示器與控制器的

工效學(xué)設(shè)計(jì)

7.4.1顯示器和控制器的布局設(shè)計(jì)原則使用順序原則功能原則使用頻率原則重要性原則第七章人機(jī)界面的安全設(shè)計(jì)

7.4.2視覺顯示器的布置7.4.3控制器的布置手動(dòng)控制器在垂直