第3章 人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)課件

第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)特征第2章鏈接

第4章鏈接第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)3.1人在系統(tǒng)中的功能

把操作者作為人機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)“環(huán)節(jié)”來(lái)研究，人與外界發(fā)生聯(lián)系的主要是三個(gè)子系統(tǒng)，即感覺(jué)系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，見(jiàn)圖3-1。感知能力、決策能力、作用過(guò)程人有很強(qiáng)的主動(dòng)性第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)工效學(xué)設(shè)計(jì)的必要性3第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)3.1.1人的感知特性概述1、感覺(jué)：是人腦對(duì)直接作用于感覺(jué)器官（眼、耳、鼻、舌、身）的客觀(guān)事物個(gè)別屬性的反映。感覺(jué)是獲取一切知識(shí)的源泉。2、知覺(jué)：是人腦對(duì)直接作用于感覺(jué)器官的客觀(guān)事物和主觀(guān)狀況整體屬性的反映。4第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)3、感覺(jué)與知覺(jué)的區(qū)別與聯(lián)系感覺(jué)和知覺(jué)都是人腦對(duì)當(dāng)前客觀(guān)事物的直接反映，二者既有區(qū)別又有聯(lián)系。（1）區(qū)別感覺(jué)反映的是客觀(guān)事物的個(gè)別屬性，是客觀(guān)事物直接真實(shí)的反映；知覺(jué)反映的客觀(guān)事物的整體屬性，是經(jīng)過(guò)主觀(guān)加工后的反映。（2）聯(lián)系感覺(jué)是知覺(jué)的基礎(chǔ)，沒(méi)有感覺(jué)就沒(méi)有知覺(jué)；知覺(jué)是感覺(jué)的綜合和升華，感覺(jué)最終以知覺(jué)的形式體現(xiàn)出來(lái)，很少有孤立的感覺(jué)存在。5第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)4、感知的產(chǎn)生6第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)5、感受器（感覺(jué)器官）

傳統(tǒng)上將眼、耳、鼻、舌、膚、平衡等有關(guān)的器官稱(chēng)之為感覺(jué)器官。人生活在不斷變化的外部條件中，故能夠被機(jī)體感受的外界變化稱(chēng)之為刺激7第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)3.1.2感覺(jué)的基本特性1、刺激（1）刺激三要素：刺激強(qiáng)度、作用時(shí)間、強(qiáng)度－時(shí)間變化率（2）適宜刺激：感覺(jué)器官對(duì)外界刺激最敏感的能量形式。8第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)不同的感覺(jué)器官對(duì)應(yīng)著不同的適宜刺激9第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)2、感覺(jué)閾限感覺(jué)閾：能夠被感覺(jué)器官感受的刺激強(qiáng)度范圍。差別感覺(jué)閾限：剛剛能夠引起差別感覺(jué)的最小刺激差別。且與最初刺激強(qiáng)度之比為常數(shù):K=△I/I刺激強(qiáng)度超過(guò)感覺(jué)閾值上限，感覺(jué)器官將受到損傷10第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)3、適應(yīng)在刺激不變的情況下，感覺(jué)會(huì)逐漸減小以致消失的現(xiàn)象被稱(chēng)之為適應(yīng)。適應(yīng)對(duì)機(jī)器的操縱和安全有著重要影響。4、相互作用各種感覺(jué)器官對(duì)其適宜刺激的感受能力都將受到其他刺激的干擾影響而降低，由此使感受性發(fā)生變化的現(xiàn)象被稱(chēng)為感覺(jué)的相互作用。同時(shí)輸入兩個(gè)相等強(qiáng)度的聽(tīng)覺(jué)信息，對(duì)其中一個(gè)信息的辨別能力將降低50%；不同感覺(jué)器官的影響是不同的，聽(tīng)覺(jué)信息對(duì)視覺(jué)信息的干擾比較大。相互作用對(duì)交通信息設(shè)計(jì)的效果有著重要作用。11第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)5、對(duì)比同一感覺(jué)器官接受兩種完全不同但屬同一類(lèi)的刺激物的作用，而使感受性發(fā)生變化的現(xiàn)象被稱(chēng)為對(duì)比。例如，同樣是灰色，在白色背景上看起來(lái)顯得顏色深一些，而在黑色背景上則顯得顏色淺一些；左手放入熱水，右手放入冰水，然后雙手同時(shí)放入溫水中，左手感覺(jué)涼，而右手感覺(jué)熱。6、余覺(jué)刺激消失以后，感覺(jué)仍然可以存在較短短的時(shí)間，這種現(xiàn)象叫余覺(jué)。12第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)3.1.3知覺(jué)的基本特征1、整體性知覺(jué)將許多部分或多種屬性組成的對(duì)象看作具有一定結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一體，這一特性稱(chēng)為知覺(jué)的整體性。13第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)影響知覺(jué)整體性的因素：接近/相似/封閉/連續(xù)/美的形態(tài)。14第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)2、選擇性在知覺(jué)時(shí)，把某些對(duì)象從背景中優(yōu)先的區(qū)分出來(lái)，并予以清晰反映的特性。（1）對(duì)象和背景的差別：對(duì)象和差別越大，對(duì)象越容易從背景中區(qū)分出來(lái)；（2）對(duì)象的運(yùn)動(dòng)：在固定不變的背景上，活動(dòng)刺激更容易成為知覺(jué)對(duì)象；（3）主觀(guān)因素：當(dāng)任務(wù)、目的、知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、興趣、情緒等因素不同時(shí)，選擇知覺(jué)的對(duì)象也不同。15第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)3、理解性

在知覺(jué)時(shí)，用以往所獲得的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)來(lái)理解當(dāng)前的知覺(jué)對(duì)象的特征（語(yǔ)言的指導(dǎo)性）。語(yǔ)言指導(dǎo)對(duì)知覺(jué)的理解有重要影響作用。16第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)4、恒常性

知覺(jué)的條件在一定范圍內(nèi)發(fā)生變化，而知覺(jué)的印象卻保持相對(duì)不變的特性。知覺(jué)恒常性是經(jīng)驗(yàn)作用的結(jié)果。（1）大小恒常性（2）形狀恒常性（3）明度恒常性（4）顏色恒常性17第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)5、錯(cuò)覺(jué)

對(duì)外界事物不正確的知覺(jué)，是對(duì)知覺(jué)恒常性的顛倒。18第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)錯(cuò)覺(jué)產(chǎn)生的原因：一、眼動(dòng)理論

這種理論認(rèn)為，我們?cè)谥X(jué)幾何圖形時(shí)，眼睛總在沿著圖形的輪廓或線(xiàn)條作有規(guī)律的掃描運(yùn)動(dòng)。當(dāng)人們掃視圖形的某些特定部分時(shí)，由于周?chē)喞挠绊?，改變了眼?dòng)的方向和范圍，造成取樣的誤差，因而產(chǎn)生各種知覺(jué)的錯(cuò)誤。19第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)二、神經(jīng)抑制作用理論

20世紀(jì)60年代中期，有人根據(jù)輪廓形成的神經(jīng)生理學(xué)知識(shí)，提出了神經(jīng)抑制作用理論。這是從神經(jīng)生理學(xué)水平解釋錯(cuò)覺(jué)的一種嘗試。這種理論認(rèn)為，當(dāng)兩個(gè)輪廓彼此接近時(shí)，網(wǎng)膜內(nèi)的側(cè)抑制過(guò)程改變了由輪廓所刺激的細(xì)胞的活動(dòng)，因而使神經(jīng)興奮分布的中心發(fā)生變化。結(jié)果，人們看到的輪廓發(fā)生了相對(duì)的位移，引起幾何形狀和方向的各種錯(cuò)覺(jué)，如波根多夫錯(cuò)覺(jué)等。20第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)三、深度加工和常性誤用理論

這種理論認(rèn)為，錯(cuò)覺(jué)具有認(rèn)知方面的根源。人們?cè)谥X(jué)三維空間物體的大小時(shí)，總把距離估計(jì)在內(nèi)，這是保持物體大小恒常性的重要條件。當(dāng)人們把知覺(jué)三維世界的這一特點(diǎn)，自覺(jué)、不自覺(jué)地應(yīng)用于平面物體時(shí)，就會(huì)引起錯(cuò)覺(jué)現(xiàn)象。從這個(gè)意義上說(shuō)，錯(cuò)覺(jué)是知覺(jué)恒常性的一種例外，是人們誤用了知覺(jué)恒常性的結(jié)果。21第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)3.1.4人的感知與反應(yīng)機(jī)能1.反射弧反射是神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)肌體活動(dòng)的一種基本形成。反射活動(dòng)的全部結(jié)構(gòu)組成反射?。环瓷浠【哂形鍌€(gè)基本環(huán)節(jié)，即感受器傳入神經(jīng)元中間神經(jīng)元傳出神經(jīng)元放應(yīng)器，見(jiàn)圖3-2（a）。第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)

2.信息鏈人機(jī)系統(tǒng)的信息在人的神經(jīng)系統(tǒng)中的循環(huán)過(guò)程形成信息鏈，見(jiàn)圖3-2（b）。

第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)3.1.3感覺(jué)通道與信息的協(xié)調(diào)人機(jī)系統(tǒng)中的最常用的感覺(jué)通道是視覺(jué)通道、聽(tīng)覺(jué)通道和觸覺(jué)通道。其適用場(chǎng)合參閱表3-1。24第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)3.2視覺(jué)機(jī)能及其特征3.2.1視覺(jué)系統(tǒng)

人從外界獲取的信息中，有80%的信息是通過(guò)視覺(jué)獲取的，故眼睛在感覺(jué)器官中占有重要位置。視覺(jué)是由光線(xiàn)作用于視覺(jué)器官而產(chǎn)生的對(duì)外部世界表面形象的直接反映。它是通過(guò)眼睛、視神經(jīng)和視覺(jué)中樞的共同活動(dòng)完成的，見(jiàn)圖3-4

。第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)

眼睛是視覺(jué)的感受器官，人眼是直徑為21~25mm的球體，其基本構(gòu)造與照相機(jī)類(lèi)似。來(lái)自物體的光線(xiàn)通過(guò)角膜、玻璃體、瞳孔、晶體，聚焦在視網(wǎng)膜的中央窩。視網(wǎng)膜錐體細(xì)胞及桿體細(xì)胞接受光刺激，轉(zhuǎn)換為神經(jīng)沖動(dòng)，經(jīng)由視神經(jīng)傳導(dǎo)至各視覺(jué)中樞。視網(wǎng)膜最外層細(xì)胞包括視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞，它們是接受信息的主要細(xì)胞。26第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)3.2.2視覺(jué)的光譜特性視覺(jué)的適宜刺激是光。而光是放射的電磁波，人的兩眼可以感受到的光波只占整個(gè)電磁光譜的一小部分，其波長(zhǎng)為380~780nm，見(jiàn)圖3-3。27第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)3.2.3視覺(jué)機(jī)能

人能夠產(chǎn)生視覺(jué)是由三個(gè)要素決定的，即視覺(jué)對(duì)象、可見(jiàn)光和視覺(jué)器官。要引起人的視覺(jué)，除了必須滿(mǎn)足必要的波長(zhǎng)條件外，可見(jiàn)光還必須具有一定的強(qiáng)度。第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)1.視覺(jué)的空間特性（1）視角

視覺(jué)的基本功能是辨別外界物體，故視覺(jué)能力又分為察覺(jué)和分辨，察覺(jué)是看出對(duì)象的存在，分辨是區(qū)分對(duì)象的細(xì)節(jié)。視角：確定被看物尺寸范圍的兩端點(diǎn)光線(xiàn)射入眼球的相交角度。

α=2arctg(D/2L)

α—視角；

D—被看物體上兩端點(diǎn)的直線(xiàn)距離；

L—眼睛到被看物體的距離；

29第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)

視敏度是能夠辨出視野中空間距離非常小的兩個(gè)物體的能力，在醫(yī)學(xué)上又叫視力。視力：眼睛分辨物體細(xì)微結(jié)構(gòu)能力的一個(gè)生理尺度，以臨界視角的倒數(shù)來(lái)表示。視力=1/能夠分辨的最小物體的視角

檢查視力就是策略視覺(jué)的分辨能力。30第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)影響視敏度的因素：①照明強(qiáng)度照明強(qiáng)度增強(qiáng)，人眼對(duì)物體的最小視角減??；照明強(qiáng)度減弱，人眼對(duì)物體的最小視角增加。②亮度比亮度比增加，視敏度增加，但亮度過(guò)大、亮度比過(guò)高會(huì)產(chǎn)生眩目，而眩目又會(huì)對(duì)視敏度產(chǎn)生不良影響③曝光時(shí)間人眼的感受性隨光刺激時(shí)間的增長(zhǎng)而提高31第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)④運(yùn)動(dòng)隨著運(yùn)動(dòng)速度的增加，視敏度在下降，當(dāng)運(yùn)動(dòng)速度超過(guò)60度/秒時(shí)，動(dòng)態(tài)視敏度迅速下降。動(dòng)視力大大小于靜視力。⑤主體因素不同的視覺(jué)器官具有著不同的視敏度，同一視覺(jué)器官在不同的歷史時(shí)期視敏度也有不同長(zhǎng)度的變化。32第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)（2）視野與視距視野：指人的頭部和眼球固定不動(dòng)的情況下，眼睛觀(guān)看正前方物體時(shí)所能看得見(jiàn)的空間范圍，常以角度來(lái)表示。分水平視野（單視野/雙視野）和垂直視野，見(jiàn)圖3-6。

第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)

視距：指人在操作系統(tǒng)過(guò)程中正常的觀(guān)察距離，視距過(guò)遠(yuǎn)或過(guò)近都會(huì)影響認(rèn)讀的速度和準(zhǔn)確性，一般操作的視距范圍為38～76cm，在58cm處最為適宜。34第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)色覺(jué)與色覺(jué)視野視網(wǎng)膜除了能辨別光的明暗外，還有很強(qiáng)的辨色能力，在可見(jiàn)光中，只要光波波長(zhǎng)相差超過(guò)3nm，人眼即可分辨。缺乏辨別某種顏色的能力被成為色盲，若辨別某種顏色能力較弱被稱(chēng)為色弱。35第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)2、視覺(jué)的時(shí)間特性

視覺(jué)器官的感受性對(duì)光刺激變化的相順應(yīng)性稱(chēng)為適應(yīng)，人眼對(duì)光的適應(yīng)可分為明適應(yīng)和暗適應(yīng)。暗適應(yīng)：是指人從光亮處進(jìn)入暗處時(shí)視覺(jué)感受性隨時(shí)間延長(zhǎng)而提高的現(xiàn)象。暗適應(yīng)過(guò)程快慢受到曝光強(qiáng)度、曝光性質(zhì)、年齡、營(yíng)養(yǎng)的狀況等因素的影響。缺乏維生素A時(shí)會(huì)引起暗適應(yīng)機(jī)制紊亂。36第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)37第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)3.中央視覺(jué)和周?chē)曈X(jué)中央視覺(jué)—視維細(xì)胞（感色能力強(qiáng)、能清晰分辨物體）。周?chē)曈X(jué)—視桿細(xì)胞（觀(guān)察空間范圍和正在運(yùn)動(dòng)的物體）。

對(duì)視野各方面都縮小到10°以?xún)?nèi)者被稱(chēng)為工業(yè)盲，不適宜從事要求具有較大視野范圍的工作。38第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)4.雙眼視覺(jué)和立體視覺(jué)：雙眼視物時(shí)，具有分辨物體深淺、遠(yuǎn)近等相對(duì)位置的能力，形成立體視覺(jué)。立體視覺(jué)產(chǎn)生的原因是由于同一物體在不同視網(wǎng)膜上所成的像并不完全相同所致。立體視覺(jué)的效果并不完全靠雙眼視覺(jué)，物體表面的光線(xiàn)反射情況和陰影都會(huì)加強(qiáng)立體視覺(jué)效果，另外，生活經(jīng)驗(yàn)也對(duì)立體視覺(jué)有一定效果，人們總絕對(duì)近物色澤鮮明，遠(yuǎn)物色調(diào)暗淡，利用這些現(xiàn)象，人們常常通過(guò)平面圖形塑造具有立體感的圖案，有時(shí)可達(dá)以假亂真效果。第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)

視覺(jué)特征：1.疲勞程度：水平優(yōu)于垂直。2.視線(xiàn)變化習(xí)慣：左—右，上—下，順時(shí)針。3.準(zhǔn)確性：水平尺寸和比例的估計(jì)更準(zhǔn)確。4.觀(guān)察情況的優(yōu)先性：左上—右上—左下—右下。視區(qū)內(nèi)的儀表布置必須考慮這一點(diǎn)。5.設(shè)計(jì)依據(jù)：以雙眼視野為設(shè)計(jì)依據(jù)。6.接受程度：直線(xiàn)輪廓優(yōu)于曲線(xiàn)輪廓。7.顏色的易辨認(rèn)順序：紅、綠、黃、白；顏色相配時(shí)的易辨認(rèn)順序：黃底黑字、黑底白字、藍(lán)底白字、白底黑字。據(jù)上述特征，適用視覺(jué)的原則參閱表3-2。第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)3.3聽(tīng)覺(jué)機(jī)能及其特征3.3.1聽(tīng)覺(jué)刺激聽(tīng)覺(jué)是僅次于視覺(jué)的重要感覺(jué)，其適宜刺激為聲音，聲音的聲源是振動(dòng)的物體，振動(dòng)在彈性介質(zhì)中一波的形式進(jìn)行傳播，所產(chǎn)生的彈性波為聲波，第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)3.3.2聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)

人耳由外耳、中耳和內(nèi)耳組成，其中起主要作用的部位：內(nèi)耳耳蝸。起輔助作用的部位：外耳、中耳、內(nèi)耳的其它部分，見(jiàn)圖3-9。聽(tīng)覺(jué)過(guò)程：聲波→外耳道→鼓膜振動(dòng)→三聽(tīng)小骨振動(dòng)→傳至中耳的卵圓窗→引起液體從前庭向耳蝸的前庭階移動(dòng)→刺激聽(tīng)覺(jué)細(xì)胞→轉(zhuǎn)化成聽(tīng)覺(jué)脈沖→傳給大腦42第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)3.3.3聽(tīng)覺(jué)的物理特性

1.頻率響應(yīng)（感受性）人的聽(tīng)感范圍：20~20000HZ。人耳能聽(tīng)聞的頻率比為fmin/fmax=1：1000；頻率感受的上限隨著年齡的增長(zhǎng)而逐年連續(xù)下降，見(jiàn)圖3-10；聽(tīng)覺(jué)的頻率響應(yīng)特性對(duì)聽(tīng)覺(jué)傳示裝置的設(shè)計(jì)是很重要的。43第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)2.動(dòng)態(tài)范圍（聲音的強(qiáng)度）44第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)

人耳可聽(tīng)聲音的大小既可以用聲壓來(lái)表示，也可用聲強(qiáng)來(lái)表示，聽(tīng)覺(jué)聲強(qiáng)的動(dòng)態(tài)范圍=正好可忍受的聲強(qiáng)/正好能聽(tīng)見(jiàn)的聲強(qiáng)。（1）聽(tīng)閾：在最佳的聽(tīng)聞?lì)l率范圍內(nèi)，一個(gè)聽(tīng)力正常的人剛剛能聽(tīng)到給定各頻率的正弦式純音的最低聲強(qiáng)Imin。（2）痛閾：對(duì)于感受給定各頻率的正弦式純音，開(kāi)始產(chǎn)生疼痛感的極限聲強(qiáng)Imax。（1）與（2）都與頻率有關(guān)系，是在某一頻率下的聽(tīng)閾值或痛閾值。（3）聽(tīng)覺(jué)范圍：由聽(tīng)閾和痛閾兩曲線(xiàn)所包圍的聽(tīng)覺(jué)區(qū),第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)3.方向敏感度（雙耳效應(yīng)）（1）時(shí)差：?t=聲源到兩耳的時(shí)間差。人耳可覺(jué)察到的聲信號(hào)入射的最小偏角為3°。（2）人耳對(duì)不同頻率、不同方向的聲音的感受能力不同，見(jiàn)圖3-12。由于頭部的掩蔽效應(yīng)，造成聲音頻譜的改變。4.掩蔽效應(yīng)掩蔽：一個(gè)聲音被另一個(gè)聲音所掩蓋的現(xiàn)象。掩蔽效應(yīng)：一個(gè)聲音的聽(tīng)閾因另一個(gè)聲音的掩蔽作用而提高的效應(yīng)。第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)3.4其他感覺(jué)機(jī)能及其特征3.4.1膚覺(jué)

膚覺(jué)是僅僅次于聽(tīng)覺(jué)的一種感覺(jué)，可感受多種外界刺激，形成各種感覺(jué)。皮膚覺(jué)又分為：

1.觸覺(jué)觸覺(jué)是微弱的機(jī)械刺激觸及了皮膚淺層的觸覺(jué)感受器而引起的。通過(guò)觸覺(jué)人可以辨別物體的大小、形狀、硬度、光滑度及表面機(jī)理等機(jī)械性質(zhì)。對(duì)皮膚施以適當(dāng)?shù)拇碳?，將引起皮膚表面下的組織產(chǎn)生位移（小到0.001mm），激發(fā)觸的感覺(jué)。觸覺(jué)感受器在體表的各處有所不同，舌尖、唇部和指尖等處較為敏感，背部、腿和手背等處較差。第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)

2.溫度覺(jué)溫度覺(jué)分為熱覺(jué)和冷覺(jué)兩種，這兩種溫度覺(jué)是有兩種不同范圍的溫度感受器引起的，冷覺(jué)與熱覺(jué)以30℃為界，熱覺(jué)以47℃時(shí)為最高。溫度感受器分布于皮膚的不同部位，形成所謂的冷點(diǎn)和熱點(diǎn)；溫度覺(jué)的強(qiáng)度取決于溫度刺激的強(qiáng)度和被刺激部位的大小。

3.痛覺(jué)

痛覺(jué)是劇烈的刺激引起的，這種刺激可以是溫度刺激、機(jī)械刺激或藥物刺激等各種物理、化學(xué)刺激。由于痛覺(jué)可以導(dǎo)致機(jī)體產(chǎn)生保護(hù)性的反應(yīng)，故它有很大的生物學(xué)意義。48第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)3.4.2本體感覺(jué)

本體感覺(jué)系統(tǒng)包括耳前庭系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)覺(jué)系統(tǒng)，可感受身體和四肢所在位置的信息。在身體組織中，有三類(lèi)運(yùn)動(dòng)覺(jué)感受器，第一類(lèi)為肌肉內(nèi)的紡錘體；第二類(lèi)為腱中各個(gè)不同位置的感受器；第三類(lèi)為深部組織中的層板小體。人們對(duì)運(yùn)動(dòng)覺(jué)系統(tǒng)的研究往往不被重視，實(shí)際上在操作訓(xùn)練中有著非常重要的地位，許多復(fù)雜技巧動(dòng)作的熟練程度，都有賴(lài)于有效的反饋?zhàn)饔谩?9第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)3.5神經(jīng)系統(tǒng)機(jī)能及其特征3.5.1神經(jīng)系統(tǒng)

神經(jīng)系統(tǒng)是人體主要的機(jī)能調(diào)節(jié)系統(tǒng)，人機(jī)系統(tǒng)中人的操作活動(dòng)就是通過(guò)神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用，使人體與外界環(huán)境相協(xié)調(diào)。神經(jīng)系統(tǒng)范圍中樞神經(jīng)系統(tǒng)和周?chē)窠?jīng)系統(tǒng)兩部分。

1.中樞神經(jīng)系統(tǒng)，包括腦和脊髓。大腦皮質(zhì)控制著脊髓和腦的其余部分，是調(diào)節(jié)人體活動(dòng)的最高中樞。

2.周?chē)窠?jīng)系統(tǒng)，中樞神經(jīng)以外全部神經(jīng)的總稱(chēng)，周?chē)窠?jīng)系統(tǒng)的功能是在感受器與中樞之間及中樞與效應(yīng)器之間傳遞信息（神經(jīng)沖動(dòng)）第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)3.5.2大腦皮質(zhì)功能定位大腦皮質(zhì)是神經(jīng)系統(tǒng)的最高中樞。大腦皮質(zhì)的不同功能往往相對(duì)集中在某些特定部位，具體有：

1.軀體感覺(jué)區(qū)，見(jiàn)圖3-16（a）對(duì)側(cè)半身感覺(jué)和本體感覺(jué)，神經(jīng)沖動(dòng)傳到此區(qū)域，將產(chǎn)生相應(yīng)的感覺(jué)。

2.軀體運(yùn)動(dòng)區(qū)，見(jiàn)圖3-16（b）通過(guò)軀體運(yùn)動(dòng)區(qū)控制全身的運(yùn)動(dòng)。

3.其他功能區(qū)視區(qū)、聽(tīng)區(qū)、嗅區(qū)及語(yǔ)言代表區(qū)。51第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)3.6人體信息處理系統(tǒng)3.6.1人的信號(hào)處理系統(tǒng)模型人在人機(jī)系統(tǒng)中特定操作活動(dòng)中的作用，可類(lèi)比為一種信息傳遞和處理過(guò)程，見(jiàn)圖3-17。感覺(jué)信號(hào)處理反應(yīng)輸入系統(tǒng)輸出第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)3.6.2信息計(jì)量

在心理學(xué)研究中，引入了信息論的方法，使得可以對(duì)各種不同條件下的結(jié)果在一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)（加工信息量和通道容量）上進(jìn)行比較。1、信息熵的概念熵（Entropy）原是熱力學(xué)的一個(gè)概念，用來(lái)表示系統(tǒng)的紊亂程度，是不確定性的度量。自然界存在一個(gè)普遍規(guī)律：能量密度的差異傾向于變成均等。熵隨時(shí)間增大而增大－－熱力學(xué)第二定律。隨著孤立系統(tǒng)由非平衡態(tài)趨于平衡態(tài)，其熵單調(diào)增大，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，熵將達(dá)到最大。熵的變化和最大值確定了孤立系統(tǒng)過(guò)程進(jìn)行的方向和限度。53第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)

從微觀(guān)上來(lái)說(shuō)，熵是組成系統(tǒng)的大量微觀(guān)粒子無(wú)序度的量度，系統(tǒng)越無(wú)序，越混亂，熵就越大。

1948年，香農(nóng)提出了信息熵的概念，解決了對(duì)信息的量化度量問(wèn)題。一個(gè)系統(tǒng)越有序，信息熵就越低，一個(gè)系統(tǒng)越混亂，信息熵就越高。換句話(huà)說(shuō)，變量的不確定性越大，熵也就越大，把它搞清楚所需的信息量也就越大，由此可知，信息量可以由信息熵來(lái)度量。54第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)2、信息量的計(jì)算

信息：對(duì)數(shù)據(jù)加工后所得的結(jié)果。信息知識(shí)內(nèi)容為了計(jì)算信息量，香農(nóng)提出了度量信息熵的公示：式中，I(A)度量事件A發(fā)生所提供的信息量，稱(chēng)之為事件A的自信息；P(A)

為事件A發(fā)生的概率。如果一個(gè)隨機(jī)試驗(yàn)有N個(gè)可能的結(jié)果或一個(gè)隨機(jī)消息有N個(gè)可能的值，且它們出現(xiàn)的概率分別為P1

、P2

、P3

、……、PN

，則這些事件的自消息平均值為：55第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)

信息量的計(jì)量單位為比特(bit)，它表示二進(jìn)制的一位，即當(dāng)某件事情出現(xiàn)的概率為1/2時(shí)，則不出現(xiàn)的概率也為1/2，那么由香農(nóng)公式可知，該事件包含的信息量為：

H=-Plog2P-(1-P)log2(1-P)=-0.5×log2（1/2）-0.5×log2(1/2)=-0.5×（-0.5）-0.5×（-0.5）

=1

也就是說(shuō)，當(dāng)一個(gè)單一事件發(fā)生的概率為1/2時(shí)，其包含的信息量正好為一個(gè)比特（bit）。第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)

若信號(hào)源S中有n個(gè)相互獨(dú)立的不同信號(hào)，某個(gè)信號(hào)j出現(xiàn)的概率為Pj,且Pj之和為1，j信號(hào)應(yīng)出現(xiàn)nPj次，則所有信號(hào)的平均信息量為：

H=（-nP1log2P1-nP2log2P2-…-nPnlog2Pn）/n=-∑Pjlog2Pj(j=1…n)

顯然，當(dāng)Pj=1/n時(shí),H達(dá)到最大Hmax=∑(1/n)*log2n=log2n

在實(shí)際應(yīng)用中，各事件發(fā)生的概率是不可知的，所以只能通過(guò)N次試驗(yàn)，獲得某種結(jié)果出現(xiàn)的統(tǒng)計(jì)頻次。

因此，事件出現(xiàn)得概率越小，信息量愈大。即信息量的多少是與事件發(fā)生頻繁(即概率大小)成反比。57第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)例題：若估計(jì)在一次國(guó)際象棋比賽中謝軍獲得冠軍的可能性為0.1(記為事件A)，而在另一次國(guó)際象棋比賽中她得到冠軍的可能性為0.9(記為事件B)。試分別計(jì)算當(dāng)你得知她獲得冠軍時(shí)，從這兩個(gè)事件中獲得的信息量各為多少？

H(A)=-log2P(0.1)≈3.32(比特)

H(B)=-log2P(0.9)≈0.152(比特)58第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)例題：向空中投擲硬幣，落地后有兩種可能的狀態(tài)，一個(gè)是正面朝上，另一個(gè)是反面朝上，每個(gè)狀態(tài)出現(xiàn)的概率為1/2。如投擲均勻的正六面體的骰子，則可能會(huì)出現(xiàn)的狀態(tài)有6個(gè)，每一個(gè)狀態(tài)出現(xiàn)的概率均為1/6。試通過(guò)計(jì)算來(lái)比較狀態(tài)的不肯定性與硬幣狀態(tài)的不肯定性的大小。

H(硬幣)=-(2×1/2)×logP2(1/2)≈1(比特)H(骰子)=-6×(1/6)×logP2(1/6)≈2.6(比特)

[推論1]當(dāng)且僅當(dāng)某個(gè)P(Xi)=1，其余的都等于0時(shí)，H(X)=0。

[推論2]當(dāng)且僅當(dāng)某個(gè)P(Xi)=1/n，i=1，2，……，n時(shí)，H(X)有極大值logn。59第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)3.6.3信息處理過(guò)程1、信息加工處理特征人從感覺(jué)器官接受的信息，傳導(dǎo)到大腦皮層，在大腦皮質(zhì)處受著心理和生理活動(dòng)狀況的影響，進(jìn)行加工、調(diào)整和決策。1）信息的處理能力是有一定限度的.2）影響人處理信息能力的因素有許多:(1)人的神經(jīng)活動(dòng)規(guī)律

(2)動(dòng)機(jī)與積極性

(3)學(xué)習(xí)和訓(xùn)練

(4)疲勞(5)個(gè)體差異

(6)人的信息傳遞率不可能超過(guò)7.5bit/s(7)意識(shí)水平第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)2、人的反應(yīng)能力人的反應(yīng)時(shí)間與感覺(jué)刺激物的刺激量有關(guān)。

1）信息傳輸速度C=H/T

其中：C—信息傳輸速率；

H—傳輸?shù)男畔⒘?；T—傳輸?shù)臅r(shí)間。61第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)

人的反應(yīng)速度是反映人的感覺(jué)通道信息傳輸能力的客觀(guān)數(shù)量，一般而言，人的反應(yīng)速度不會(huì)超過(guò)10bit/s，當(dāng)超過(guò)這一極限后，信息就不能完全地被接受，此時(shí)要么不對(duì)信息進(jìn)行繼續(xù)處理，要么進(jìn)行錯(cuò)誤的處理。人體不存在一個(gè)固定不變的信息傳輸速率，它隨刺激物的不同性質(zhì)、維數(shù)和不同工作類(lèi)型而變化。62第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)

2）采樣采樣間隔取決于刺激的頻率。若刺激的變化頻率為F，則T=1/2F，由此可見(jiàn)，采樣頻率降低，則采樣周期延長(zhǎng)。當(dāng)刺激物以速度或加速度形式出現(xiàn)時(shí)，采樣時(shí)間間隔的計(jì)算公式為：T=(K+1)/2F3）編碼編碼方式的優(yōu)劣與工作性質(zhì)有關(guān);

辨認(rèn)工作—數(shù)碼、字母、斜線(xiàn)---較好搜索定位—顏色、數(shù)碼、形狀---較好計(jì)數(shù)工作—數(shù)碼、顏色、形狀---較好比較或驗(yàn)證—各方法幾乎沒(méi)有區(qū)別---較好利用感覺(jué)系統(tǒng)的信息處理原理，可以設(shè)計(jì)出高質(zhì)量的人機(jī)系統(tǒng)。63第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)3.6.4中樞信息處理

記憶是各種信息處理活動(dòng)的基礎(chǔ)，一般分為三種形式：1.感覺(jué)信息儲(chǔ)存由感覺(jué)器官傳入大腦的信息必須在大腦組織中儲(chǔ)存一段時(shí)間，還需要大腦進(jìn)行甄別，這種感覺(jué)信息儲(chǔ)存過(guò)程衰減很快，而且存儲(chǔ)量也有一定限度，延長(zhǎng)顯示時(shí)間也不能提高它的效率。2.短時(shí)記憶短時(shí)記憶時(shí)間比感覺(jué)信息儲(chǔ)存時(shí)間稍長(zhǎng)，不超過(guò)幾十秒，而且儲(chǔ)存的數(shù)量也有一定限度。許多職業(yè)都需要有良好的短時(shí)記憶。第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)3.長(zhǎng)時(shí)記憶凡比短時(shí)記憶時(shí)間長(zhǎng)的記憶過(guò)程都屬于長(zhǎng)時(shí)記憶。長(zhǎng)時(shí)記憶是人腦學(xué)習(xí)功能的基礎(chǔ)。長(zhǎng)時(shí)記憶的儲(chǔ)存數(shù)量是無(wú)限的。65第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)3.7人體生物力學(xué)生物力學(xué)是研究稅務(wù)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)。生物系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)形式有兩種：第一，整個(gè)生物系統(tǒng)對(duì)于其周?chē)慕橘|(zhì)、支撐物或其它物體發(fā)生位移，如行走、彈跳。第二，生物系統(tǒng)本身發(fā)生形變，即其中一部分相對(duì)于另一部分發(fā)生位移，如伸手、彎腰。人體生物力學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容為：人體各部分的力量、活動(dòng)范圍和速度。66第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)3.7.1人體生物力學(xué)的一般知識(shí)人體完成各種活動(dòng)動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)器官系統(tǒng)，由肌肉、關(guān)節(jié)、骨骼等組成，骨—運(yùn)動(dòng)的杠桿；關(guān)節(jié)—運(yùn)動(dòng)的樞紐；肌肉—運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力。三者在神經(jīng)系統(tǒng)的支配和協(xié)調(diào)下完成各種動(dòng)作。一、骨骼的功能1、人體骨骼的強(qiáng)度

1）在一定范圍內(nèi)，骨的應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系是線(xiàn)性的；2）新鮮骨的強(qiáng)度雖然比干骨低50%，但有較好的彈性；3）骨骼的抗壓強(qiáng)度高于其抗拉強(qiáng)度50%左右；67第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)4）不同結(jié)構(gòu)形式的骨骼，抗拉強(qiáng)度差別較大，而抗壓強(qiáng)度相差不大。

人體各部位骨骼具有強(qiáng)度高，重量輕、抗壓強(qiáng)度最大、抗彎強(qiáng)度次之，抗扭強(qiáng)度最小的特點(diǎn)。68第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)69第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)2、人體骨的功能人體大約有206塊骨，形成人體的支架。1）骨構(gòu)成體腔的壁，以承載和保護(hù)內(nèi)臟器官；2）骨之間由關(guān)節(jié)連接構(gòu)成骨骼，形成人體支架；3）骨骼的骨髓腔和松質(zhì)的腔隙中填充這骨髓，骨髓除具備造血功能外還具有儲(chǔ)存脂肪、鈣、磷的功能；4）肌肉在神經(jīng)系統(tǒng)支配下產(chǎn)生收縮時(shí)，牽動(dòng)著骨圍繞關(guān)節(jié)活動(dòng)，使人體產(chǎn)生各種動(dòng)作。70第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)3、骨杠桿在骨杠桿中，關(guān)節(jié)是支點(diǎn)，肌肉是力量源泉，肌肉與骨的附著點(diǎn)稱(chēng)為力點(diǎn)，而作用于骨上的阻力的作用點(diǎn)稱(chēng)為重點(diǎn)，根據(jù)三點(diǎn)不同的位置分布，分為：

1）平衡杠桿

2）省力杠桿

3）速度杠桿：用力大，但運(yùn)動(dòng)速度快由等功原理，即杠桿省力不省功原理，得之于力則失之于速度，反之亦然。因此，最大的力量與最大的運(yùn)動(dòng)范圍兩者是相矛盾的。71第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)72第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)

二、關(guān)節(jié)的活動(dòng)范圍1、關(guān)節(jié)的聯(lián)結(jié)全身的骨與骨之間借助一定的結(jié)構(gòu)相聯(lián)結(jié)，稱(chēng)為骨連接，骨連接范圍直接聯(lián)結(jié)和間接聯(lián)結(jié)，我們所說(shuō)的關(guān)節(jié)為間接聯(lián)結(jié)，有較大的活動(dòng)性。2、關(guān)節(jié)的作用

1）關(guān)節(jié)的損傷---由于關(guān)節(jié)既受到肌肉和韌帶的穩(wěn)定作用，也受到其限制作用，故當(dāng)超出其限制范圍是就會(huì)受到損傷。

2）關(guān)節(jié)的舒適---當(dāng)人體處在最大活動(dòng)范圍以?xún)?nèi)活動(dòng)時(shí)，相應(yīng)關(guān)節(jié)也處于舒適范圍之內(nèi)，其可靠性和安全性都會(huì)得到提高。第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)三、人體肌肉力學(xué)特性人體活動(dòng)的能量決定于肌肉，肌肉的基本機(jī)能就是將攝入的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能或熱能再轉(zhuǎn)變成機(jī)械功或力。1、肌肉的分類(lèi)人體的肌肉依其構(gòu)造、功能、分布等可分為平滑肌、心肌和橫紋?。珀P(guān)節(jié)附著）三種。由于人體運(yùn)動(dòng)主要與橫紋肌有關(guān)，故工效學(xué)里討論的肌肉僅限于橫紋肌，簡(jiǎn)稱(chēng)肌肉。人體橫紋肌共有400塊，其總重約占人體體重的40%，每一塊肌肉都是一個(gè)器官。74第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)2、肌肉的基本特征肌肉運(yùn)動(dòng)的基本特征是收縮與放松。故肌肉具有展長(zhǎng)性和彈性、興奮性、收縮性的特征。肌肉收縮是人體產(chǎn)生力的根源。肌肉收縮時(shí)其長(zhǎng)度縮短，橫面積增大，放松時(shí)正好相反。75第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)肌肉的收縮和放松都是由神經(jīng)系統(tǒng)支配而產(chǎn)生的：76第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)3、肌肉的收縮方式肌肉收縮有兩種方式：等長(zhǎng)收縮、等張收縮。等長(zhǎng)收縮：肌肉收縮產(chǎn)生的張力變化，而肌肉的長(zhǎng)度不變，此時(shí)產(chǎn)生的力是靜態(tài)力，不做外功。等張收縮：肌肉的張力不變，而肌肉的長(zhǎng)度變化，此時(shí)產(chǎn)生的力是動(dòng)態(tài)的，肌肉做外功。4、肌肉放松的作用節(jié)省體內(nèi)物質(zhì)和能量的消耗；保證動(dòng)作的準(zhǔn)確、協(xié)調(diào)和有力的完成；有利于減輕疲勞，減少誤操作。77第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)四、人體運(yùn)動(dòng)的特征人體是一個(gè)有機(jī)的物質(zhì)系統(tǒng)，身體各部分的運(yùn)動(dòng)都是轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的改變主要取決于力矩，而非取決于力。對(duì)于人體生物系統(tǒng)而言，肌肉的張力對(duì)相應(yīng)關(guān)節(jié)的軸形成力矩。78第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)五、人體活動(dòng)范圍人體的肢體、軀干、頭、頸、上肢、下肢等運(yùn)動(dòng)器官都有各自的活動(dòng)范圍。人體的活動(dòng)范圍可分為：最有利范圍、正常范圍和最大可及范圍三種。1、最有利范圍最有利范圍是指可使人在既能達(dá)到動(dòng)作目的，又保證了人的工作輕松、舒適、不疲勞的最佳效果的人體活動(dòng)范圍，也就是順手科技的活動(dòng)范圍。因此，要求施加的操縱力不大、使用頻率很高、極其重要的操作裝置應(yīng)安裝在此范圍內(nèi)。79第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)2、正?；顒?dòng)范圍正?；顒?dòng)范圍是指人體一般活動(dòng)均在此活動(dòng)范圍內(nèi)進(jìn)行，如上肢相對(duì)于不動(dòng)的肩膀在肘關(guān)節(jié)彎曲時(shí)外切弧的范圍。該范圍是理想的作業(yè)區(qū)域，因此一般常用又重要的操作裝置應(yīng)安裝在此范圍內(nèi)。3、最大可及范圍最大可及范圍是指肢體長(zhǎng)時(shí)間處于最大限度伸直狀態(tài)的活動(dòng)范圍。由于在此范圍內(nèi)作業(yè)時(shí)，肌肉內(nèi)力消耗大，容易產(chǎn)生疲勞，所以在設(shè)計(jì)時(shí)盡可能不使人在這一范圍內(nèi)作業(yè)，故只有不常用且費(fèi)力很大的操作裝置可安裝在此范圍內(nèi)。80第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)3.7.2人體各部分的操縱力操縱力是指操作者在操作時(shí)為達(dá)到操作目的所付出的一定數(shù)量的力。肌肉收縮所產(chǎn)生的肌力大小取決于以下幾個(gè)生理因素：?jiǎn)蝹€(gè)肌纖維的收縮力；肌肉中肌纖維的數(shù)量與體積；肌肉收縮前的長(zhǎng)度；中樞神經(jīng)系統(tǒng)的機(jī)能狀態(tài)；肌肉對(duì)骨骼發(fā)生作用的機(jī)械條件。操作中肢體力量的發(fā)揮除取決于人體生理特征外，還與施力姿勢(shì)、施力部位、施力方式、施力方向密切相關(guān)。81第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)一、手的操縱力1、坐姿操縱力根據(jù)檢測(cè)研究可知，人的左手弱于右手；拉力大于推力；向下力略大于向上力；向內(nèi)力大于向外力；手臂處于側(cè)面下方時(shí)，推拉力都比較弱，但向上和向下的力較大。82第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)2、立姿操縱力立姿時(shí)，最大拉力和推力產(chǎn)生在肩的下方180°方向上，手臂的最大推力則產(chǎn)生在肩的上方0°方向上。故推拉形式的控制裝置，安裝在這兩個(gè)部位時(shí)操縱力最大。83第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)3、握力一般而言，人的右手握力大于左手握力，且隨時(shí)間的增加而降低。正常男子的右手握力大約550N，左手握力421N，1分鐘后握力將降低一半左右。

握緊強(qiáng)度是人能夠施加在手柄上的最大握緊力，在設(shè)計(jì)手工工具、夾具和操縱機(jī)構(gòu)時(shí)，都需考慮握緊強(qiáng)度。握緊強(qiáng)度的估算公式為：84第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)4、拉力與推力若手作前后運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉力要比推力大；當(dāng)手作左右方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，則推力大于拉力。5、扭力和提力與拉力和推力相比，扭力和提力要小，而且與操作姿勢(shì)有關(guān)。85第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)總結(jié)：人的瞬間操縱力可達(dá)到很大的值，有時(shí)可達(dá)1000N左右，但如果長(zhǎng)時(shí)間操縱力超過(guò)127～150N時(shí)，極易產(chǎn)生疲勞，不利于安全生產(chǎn)。86第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)二、腳的操縱力用腳來(lái)操縱機(jī)器的例子很多，比如汽車(chē)的離合、油門(mén)、制動(dòng)踏板都是通過(guò)腳來(lái)控制的。腳產(chǎn)生力的大小與下肢的位置、姿勢(shì)和方向有關(guān)。下肢伸直時(shí)所產(chǎn)生的力大于下肢彎曲時(shí)所產(chǎn)生的力；坐姿有靠背支持時(shí)，腳可產(chǎn)生最大的力（可達(dá)2500N左右）；立姿時(shí)腳的用力比坐姿用力大。87第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)3.7.3人體活動(dòng)的速度和準(zhǔn)確度一、肢體的動(dòng)作速度肢體的動(dòng)作速度的大小，基本上取決于肢體肌肉收縮的速度。而肌肉的收縮速度一方面取決于肌肉的類(lèi)型（慢肌纖維、快肌纖維），另一方面還取決于肌肉收縮時(shí)所產(chǎn)生的發(fā)揮力和阻力的大小。對(duì)于操作速度，還取決于動(dòng)作方向和動(dòng)作軌跡等特征以及不同的動(dòng)作特點(diǎn)。人體從事快而準(zhǔn)確的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)的平均水平速度和最大速度隨移動(dòng)距離的增加而增加，動(dòng)作準(zhǔn)確度的誤差率，以短距離時(shí)最大，隨距離的增加動(dòng)作準(zhǔn)確度的誤差率減少。88第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)

動(dòng)作的速度取決于工作方向和動(dòng)作的軌跡特征。一直向前的操作動(dòng)作速度要比旋轉(zhuǎn)速度大1.5～2.0倍左右。水平操作動(dòng)作速度大于垂直操作動(dòng)作速度，順時(shí)針操作動(dòng)作速度大于逆時(shí)針操作動(dòng)作速度89第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)二、人體動(dòng)作的頻率動(dòng)作頻率是指在一定時(shí)間內(nèi)動(dòng)作所重復(fù)的次數(shù)。肢體的動(dòng)作頻率也取決于動(dòng)作部位和動(dòng)作方式。90第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)

在設(shè)計(jì)操作系統(tǒng)時(shí)，對(duì)操作速度和頻率的要求不得超出肢體動(dòng)作速度和頻率的能力限制。91第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)92第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)三、人體動(dòng)作的靈活性在操縱時(shí)產(chǎn)生突然或平穩(wěn)的改變方向時(shí)，圓形軌跡比直線(xiàn)軌跡靈活；手向著身體動(dòng)作比離開(kāi)身體的動(dòng)作靈活而準(zhǔn)確；向前后往復(fù)動(dòng)作比向左右往復(fù)動(dòng)作的速度大。人體較短部位的動(dòng)作比較長(zhǎng)部位的動(dòng)作靈活；人體較輕部位的動(dòng)作比較重部位的動(dòng)作靈活；人體體積較小部位的動(dòng)作比較大部位的動(dòng)作靈活。93第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)以上分析，人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)遵循以下規(guī)律：94第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)3.7.4影響人體作用力的因素

1、體重

2、體位第3章人體感知與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)3.7.2主要關(guān)節(jié)的活動(dòng)范圍

關(guān)節(jié)的活動(dòng)范圍有一定的限度，人體處于舒適時(shí)，關(guān)節(jié)必然處在一定的舒適調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，參閱表3-4。肌體的出力范圍肌體所能發(fā)揮的力量