1、2019/2/8,1,车辆人机工程,申焱华yanhua_,2019/2/8,2,掌握人机工程学的基本知识人机界面的理念及在车辆设计等方面的应用掌握汽车操纵过程中人机工程学的应用4. 人机工程学的应用,课程目的：,2019/2/8,3,参考书籍,周一鸣 车辆人机工程学 北京理工大学出版社 丁玉兰 人机工程学 北京理工大学出版社 谢庆森 安全人机工程 天津大学出版社 黄世霖 汽车碰撞与安全 清华大学出版社 罗仕鉴 人机界面设计 机械工业出版社 ,2019/2/8,4,ACM Interaction：A Magazine for User Interface，USA，季刊 Behaviour & I
2、nformation Technology (BIT) ，UK，双月刊 Applied Ergonomics, 双月刊 International Journal of Human-Computer Interaction，USA International Journal of Man-Machine Studies (IJMMS), UK， 月刊 人类工效学 月刊,参考杂志,2019/2/8,5,考试方法：,出勤率,课堂作业,40,综合考试（开卷考试）,论文,60,2019/2/8,6,1. 人体参数 2. 认知心理学 3. 人机界面设计 4. 显示装置 5. 操纵装置 6. 作业空间设计
3、 7. 人机系统 8. 车辆碰撞，安全保护 9. 车辆乘坐驾驶舒适性，噪声控制，小环境,主要内容大纲：,2019/2/8,7,第一章 人机工程学概论,2019/2/8,8,本章主要内容,1.1 人机工程学的定义1.2 人机工程学的基本概念1.3 人机工程学的研究对象1.4 人机工程学的研究内容1.5 机器设计中的人体因素1.6 人机工程学的研究方法1.6 车辆设计与使用中的人机工程问题1.7 未来汽车人机工程学的应用,2019/2/8,9,Ergonomics 英国 /西欧Human Engineering 美国 Human Factors Engineering 美国 人间工学 日本 苏联
4、“人体工程学”、 “宜人学”、 中国“人因工程学”、“人类工程学” 中国 “工效学”、 “人机工程学” 中国,1.1 人机工程学的定义,2019/2/8,10,“Ergonomics” Ergon = work Nomos = laws “the laws of work”Alternative Names Humans Factors Engineering Human Engineering Occupational Psychology Engineering Psychology Applied Experimental Psychology,What is Ergonomics?,2
5、019/2/8,11,W.B.Woodson:人机工程学研究的是人与机器相互关系的合理方案,即对人的知觉显示、操控、人机系统设计和布置、作业系统的组合等进行有效的研究，其目的在于获得最高的效率及使人在作业时感到安全与舒适。,国际人机工程学会: (International Ergonomics Association)研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的各种因素；研究人和机器及环境的相互作用；以及在工作中、家庭生活中和休假时怎样统一考虑工作效率、人体健康、安全与舒适等问题的学科。,2019/2/8,12,综合各种定义，考虑的因素： （1）人的工作效能最优：简便而准确 （2）人
6、在作业过中的舒适与安全 （3）人-机-环境的相互关系、相互作用,2019/2/8,13,What Ergonomics is NOT NOT just applying “universal” checklists and guidelines blindly NOT using oneself as the model for design since there is diversity and variation NOT just using common sense since must be based on real data and information,What is Erg
7、onomics?,2019/2/8,14,人机工程学和相关学科之间的关系,2019/2/8,15,1.2.1 人机系统(human-machine system)人机系统指人与他所对应的物共处同一空间时所构成的系统。,人： 主动 机： (泛指) 可以是机器， 也可以是物品 环境：对人、机有直接或间接影响的周围外部条件。,1.2 人机工程学的基本概念,2019/2/8,16,2019/2/8,17,1.2.2 人机界面(human-machine interface),人机系统中，人与机之间能够相互施加影响、实现相互作用的区域人机界面。,按人机界面的性质，大致分为三类：（1）控制系统人机界面汽车
8、驾驶系统，调度系统（2）直接作用型人机界面座椅，家具（学生宿舍用 床），服装等（3）间接作用型人机界面照明，振动，小环境气候,2019/2/8,18,各类人机界面，往往相互兼容。,汽车驾驶室,显示-控制系统（1）,座椅、手把、按钮（2） 直接,室内环境、振动、噪声（3）间接,2019/2/8,19,汽车驾驶室,2019/2/8,20,飞机驾驶室,2019/2/8,21,军用飞机驾驶室,2019/2/8,22,1.2.3 人机关系(human-machine relationship),人机关系的基本原则: (1)机宜人: 使机器满足人的各种需要（汽车上的附属设 施，导航、巡航、雷达、自动驾驶等
9、等） (2)人适机: 对人的因素予以限制和训练,使人适应机器的要求,保证人机系统的最优性能,机宜人是有条件的 人适机是有限度的,因时、因地、因人、因年龄不同而变化。,机器的自动化程度高， 人与监控系统对话， 人的文化素质提高。,2019/2/8,23,1.3 人机工程学的研究对象,研究人-机-环境系统的总体属性,以及它们之间的相互关系的规律。,2019/2/8,24,1.4.2 人的特性研究大体包括人体尺寸与测量人体力学性能人的劳动生理功能劳动心理过程人的信息传递人的可靠人员选拔与训练人的动作时间人体模型,1.4 人机工程学的研究内容,1.4.1 学科构成,2019/2/8,25,2019/2
10、/8,26,1.4.3 机的特性研究,(1)信息的传达技术(2)操纵控制技术(3)安全保障技术(4)动力学仿真技术(5)宜人化技术,2019/2/8,27,2019/2/8,28,1.4.4 环境特性的研究,包括生产环境、生活环境、室内/外环境,（1）作业空间：场地，厂房，作业线布置等 （2）物理环境：噪声、照明、空气、粉尘、辐射等 （3）化学环境：有毒物质、气体，水质污染 （4）生物环境：细菌污染，病原微生物污染等 （5）美学环境：造型、色彩等,2019/2/8,29,1.4.5 人-机关系的研究,（1）人机系统的功能分配 （2）人机界面优化匹配 （3）人机系统特性协调 （4）人机系统可靠性
11、 （5）人机系统安全性,人-环境关系的研究 机-环境关系的研究,1.4.6 人-机-环境系统总体性能的研究,安全、健康、舒适、高效,2019/2/8,30,1.5 机器设计中的人体因素,（1）人体对作业负荷的耐受性: 机器的操作和机器 运转的环境条件,必须合理控制 （2）人体尺寸: 静态和动态测量数据 （3）人体的生物力学特性 （4）人的感知响应特性:信息向人体的输入,传递和人对信息的分析、处理并作出响应的过程 （5）人的适宜劳动姿势,机器修理,2019/2/8,31,第 31 页,1.6 人机工程学的研究方法: 实测法（Measure method） 实验法（Experiment metho
12、d） 分析法（Analysis） 调查研究法（Survey) 计算机仿真法(Simulation) 感觉评价法(Sensory inspection) 图示模拟和模型试验法(model),2019/2/8,32,控制面板模拟器 波士顿爱迪生公司（Boston Edison Company）的”神秘6号”（Mystic #6）电厂的控制板 MITRE开发,2019/2/8,33,虚拟合作者的运动计算与仿真,2019/2/8,34,2019/2/8,35,2019/2/8,36,第 36 页,人机工程学的发展简史 原始人机关系 - 经验人机关系 -科学人机工程学经验期 - 创建期 -成熟期 经验期
13、：1884年起，三大实验（肌肉疲劳试验 、铁秋作业试验 、砌砖作业试验 ） 创建期：第二次世界大战期间起，新式武器和装备的功能研究 成熟期：20世纪60年代起，宇航技术的研究,2019/2/8,37,古埃及石刻,紫檀雕四出头官帽椅,2019/2/8,38,2019/2/8,39,What risk factors might the worker bring to the job?,What risk factors does the job itself (equipment, tools, procedures) bring to work?,2019/2/8,41,What action
14、s or movements are required to complete a task?,What are risk factors the environment imposes on the worker?,2019/2/8,43,Awkward postures Body postures determine which joints and muscles are used in an activity and the amount of force or stresses that are generated or tolerated.,Physical Risk Factor
15、s,2019/2/8,44,Ergonomics in the Office,2019/2/8,45,Humidity,Temperature,Illumination & Glare,Risk factors the environment brings to the job,Noise,Color,Air Quality,Develop at least “rules of thumb” for each environmental factor.,2019/2/8,46,Risk factors equipment brings to the job,Back support,Base,
16、Document Holder,Monitor,Work surface,Keyboard,Knee space,Seat pan,Palm support,Foot rest,2019/2/8,47,人机界面学和物理人机工程学,人机界面学研究的对象是如何在车内所配置的各项功能与司机之间建立用户界面。这涉及多项具体问题，例如如何改变车厢内的气候环境，司机如何去理解并操作各种仪器、按钮和控制器。,2019/2/8,48,物理人机工程学研究的是汽车的总体结构，包括车门的宽度、座椅的几何形状、对车内空间的要求、接触各种控制器的便捷程度等。车身内外的因素都要考虑在内。,2019/2/8,49,1.7
17、车辆设计和使用中的人机工程问题,驾驶员的主要职能: （1）用手、脚作用于操控机构以驾驶或控制车辆 （2）观察车辆的工作情况,监控其技术状态 （3）确定合理有效完成作业的操作顺序,研究内容为： （1）机动车辆驾驶操纵系统人机界面的优化匹配；第一类人机界面,驾驶操纵,2019/2/8,50,研究车辆碰撞的人机系统的模拟与模型,2019/2/8,51,2019/2/8,52,2019/2/8,53,2019/2/8,54,（2）行车安全性及车内乘员的人体保护技术,SAAB,2019/2/8,55,（3）乘座舒适性 （不同车辆座椅的设计）,（4）车辆的噪声控制,织布机、电锯：100-110分贝 载重汽
18、车、喧嚣马路： 90-100分贝,大声说话、较吵的附近：70-80分贝 一般说话：60-70分贝,人对噪声的耐受时间，90分贝可以坚持1小时，随即进入 难以忍受的状态，95分贝则只能耐受15分钟。,主动控制 被动控制,2019/2/8,56,（5）车内小气候的宜人化控制,（8）人-车-路系统的综合优化,（6）驾驶适宜性指人具备圆满、不出差错地完成驾驶工作的素质。,（7）道路交通适应性 道路的等级、通行能力、管制等级。,2019/2/8,57,1.8 未来汽车人机工程学的应用,（1）驾驶员的老龄化,（2）残疾人员,（3）高新技术的综合应用e化汽车,（4）多用途车辆：流动居室，保健室,（5）交通道
19、路的改变,（6）新型燃料车辆的驾驶操纵特性,2019/2/8,58,传感器 激光探测仪 立体光学成像设备 24GHz雷达探测仪 GPS卫星导航系统,Grand Challenge 2005,2019/2/8,59,Loremo LS,2019/2/8,60,Six Pillars of Ergonomic Design “Wisdom” User Orientation: Design and application of tools, procedures, and systems must be user-oriented, rather than just “task” oriented
20、 Diversity: Recognition of diversity in human capabilities and limitations, rather than “stereotyping” workers/users Effect on Humans: Tools, procedures, and systems are not “inert”, but do influence human behaviour and well-being,What is Ergonomics?,2019/2/8,61,Six Pillars of Ergonomic Design “Wisd
21、om” Objective Data: Empirical information and evaluation is key in design process, rather than just use of “common sense” Scientific Method: test and retest hypothesis with real data, rather than “anecdotal” evidence or “good estimates” Systems: object, procedures, environments, and people are interconnected, affect one another, and do not exist in “isolation”,What is Ergonomics?,
