第一篇：人機工程論文

淺談人機工程學在日常生活中的應用

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摘要：本文通過對人性化產品設計具體案例的分析來說明工業(yè)設計中所包含的人機工程學因素，并指出中國未來的產品設計必須符合人機工程學，使人性化的設計真正體現出對人的尊重和關心

關鍵詞：人機工程學，工業(yè)設計，人，舒適性

隨著科技生產的不斷進步，作為一門研究“人—機—環(huán)境”系統(tǒng)中人、機、環(huán)境三大要素之間的關系，解決系統(tǒng)中人的效能、健康問題提供理論與方法的科學—人機工程學在我們日常生活中應用越來越廣泛了。隨著人機工程學在我們使用的生活物品中越來越多的應用，為我們的生活帶來了很多方便，也使我們的生活更加舒適。隨著社會發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，對于很多物品不僅僅只要求其功能性，逐漸地開始追求使用的舒適性方便性，所以人機工程學的研究對于未來很多事物的設計有著重要的指導意義和現實意義。人機工程學是采用科學的方法研究人、機、環(huán)境三大要素之間的關系。將人機工程學應用于物品設計中，由于符合人的生理學和心理學規(guī)律，使我們的生活更加舒適?，F在僅從工業(yè)設計這一范疇來看，大至宇航系統(tǒng)、城市規(guī)劃、建筑設施、自動化工廠、機械設備、交通工具，小至家具、服裝、文具以及盆、杯、碗筷之類各種生產與生活所創(chuàng)造的“物”，在設計和制造時都必須把“人的因素”作為一個重要的條件來考慮。若將產品類別區(qū)分為專業(yè)用品和一般用品的話，專業(yè)用品在人機工程上則會有更多的考慮，它比較偏重于生理學的層面；而一般性產品則必須兼顧心理層面的問題，需要更多的符合美學及潮流的設計，也就是應以產品人性化的需求為主。下面以具體例子分析說明人機工程學在產品中的應用；

1.座椅中的人機工程學

1.1 人們在生活和工作時，離不開座椅，特別是以坐姿進行工作的人，每天都有1/3以上的時間在與座椅打交道，因此座椅設計除了材料運用得當及造型大方美觀以外，更重要的是要符合人機工程學設計原則。根據人類工效學原理，座椅的功能、尺度與人體生理特點密切相關。由于座椅的用途不同,對座椅的功能要求也各異。這些功能要求是人們工作和休息的重要條件。不恰當的功能、尺度會影響人們的工作效率和身體健康。好的座椅可以減輕人的勞動，使人感到心情愉快，而好的座椅得益于正確地使用人機工程學

A

B

1.2從人機工程學原理出發(fā)考慮，一個性能優(yōu)良的座椅應當符合的基本要求如下：為人們提供一個舒適的坐姿，符合舒適坐姿的生理特性，減輕人們的肌肉酸痛和疲勞。以上A圖中的座椅符合人機工程學，B圖中的為普通座椅。A中符合人機工程學的座椅的結構和尺寸設計使人們的脊柱形態(tài)接近于正常自然狀態(tài)，可以減少腰椎的負荷以及腰背部肌肉的負荷，座椅的設計符合壓力分布不均勻原則，讓不宜承受重壓的大腿等部微微高于可以承受重壓的坐骨結節(jié)處，可以防止人們的疲勞發(fā)生。B中的普通座椅坐墊為平面的，長時間的坐著會使人感到疼痛，而靠椅不是人們的脊柱形態(tài)的正常狀態(tài)，會使靠在上面的人感到肌肉酸痛。綜上，符合人機工程學原理的座椅比普通更加舒適。

1.3人機工程學在座椅的設計中的應用也逐漸成熟，利用人機工程學原理來進行座椅設計是座椅設計發(fā)展的必然。符合人機工程學原理的人性化設計最實在，同時也是最前沿的潮流與趨勢，是一種人文精神的體現，是人與座椅完美和諧的結合，使人性化的設計真正體現出對人的尊重與關懷。因此，我們必須加大對人機工程學原理在座椅設計中的應用研究。

2.手工工具中的人機工程學

2.1手工工具例如鉗子、簡單等是人們在日常生活和某些特定的工作中經常要用到的一些工具。它們的主要的作用區(qū)域是手腕臂以及上肢部分，如果設計不當，給使用者帶來的累計損傷疾病是十分嚴重的。通過應用人機工程學原理對手工工具的使用方式，使用狀態(tài)以及造成累計損傷疾病原因的分析，一方面可以提高工作效率和質量，另一方面可以提高安全性，減少疲勞和壓力，增加工作的滿意度和改善生活的質量。

符合人機工程學

普通剪刀

2.2在上圖中左邊的剪刀屬于改進的人機工程學產品，它抬高了大拇指工作時的位置，使得大拇指的掌骨與腕骨之間的關節(jié)彎曲，減少了骨與骨之間的運動的摩擦，對保護手指關節(jié)是有利的，同時，它的下半部的施力處為一平面，這樣也可以減少施力時手指部位的受力，對食指，中指，無名指也起到了保護作用。右圖所示的剪刀是早期的樣式。這種剪刀的手部作用空間比較打，除了大拇指的其余四只手指受力比較均勻，但是大拇指的受力比較明顯。大拇指的遠節(jié)指骨和中節(jié)指骨間的關節(jié)伸展，長時間地保持這一姿勢對關節(jié)處的韌帶不利。其次，受力部位由手指轉移到了手掌內側的部位，長時間作用或是高強度的作用都會對肌肉組織產生影響。

2.3 目前人機工程學的原理已經應用到很多工具中了，大大的提高了人們工作時的舒適性。所以在未來的手工工具的設計時，僅僅考慮手的要求是不夠的，還要了解人體各部位的生理特點，設計適合的工具，以減少對人體的損傷，同時提高工作效率。

參考文獻

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網址：http://wenku.baidu.com/view/037396d43186bceb19e8bbbd.html

第二篇：汽車人機工程論文

摘要

目前汽車尤其是乘用車設計強調以人為中心，舒適性一直是汽車設計的主 體和追求目標。商用車是汽車工業(yè)產品型譜中的重要組成部分,在我國國民經濟建設和社會發(fā)展中發(fā)揮著巨大的作用。近年來隨著我國國民經濟的快速發(fā)展、高等級公路的大量修建以及物流業(yè)的迅速發(fā)展,我國商用車發(fā)展迅速。國內商用車企業(yè)雖然具有一定的自主研發(fā)和科技創(chuàng)新能力,但在商用車人機工程設計開發(fā)方面與國外相比還有一定的差距。運用人機工程學原理對商用車駕駛室進行科學合理的設計,改善駕駛員工作環(huán)境,對于提高商用車主動安全性,保證駕駛員行車安全和身體健康具有重要意義。

本文結合所承擔的“十一五”國家高技術發(fā)展計劃(863計劃)項目“重型汽 車集成開發(fā)先進技術(2006從110105)”,對重型商用車人機工程設計與評價方法 和關鍵技術進行了深入、系統(tǒng)研究,論文完成的主要研究工作如下:對重型商用車駕駛室人機工程學設計的主要內容和過程,以及采用的統(tǒng)計學方法進行了研究總結,建立了重型商用車人機工程設計方法。

研究了根據人體測量學數據建立用于商用車人機工程設計和分析數字人體模型的關鍵技術,包括人體測量學參數描述、運動學和動力學建模、人體肢體運動驅動和姿勢求解的正向和反向運動學問題、幾何建模和外觀可視化、性能建模等,建立了三維數字化人體模型,開發(fā)了具有自主知識產權的重型商用車人機工程設計評價系統(tǒng)(SHOVED)。

利用該系統(tǒng)對某商用車駕駛室座椅H點位置、前后方視野、A柱盲區(qū)、儀表視野和平均觀測距離、手伸及性,踏板舒適性,操縱方便性、風窗刮掃面積和上下車方便性等人機性能進行了設計、分析與評價。結果表明,該車型的人機性能滿足國內外標準要求,并給出了進一步改善駕駛室人機性能的建議。提出了一種改進的人體姿勢舒適度評價方法,即采用人體肌肉負荷作為姿勢舒適性的客觀量度,而肌肉負荷從宏觀上根據關節(jié)載荷計算;通過仿真分析獲得姿勢空間內姿勢舒適性的分布;對姿勢舒適性分布數據進行統(tǒng)計分析,建立姿勢舒適性評價模型。

本文將商務車駕駛室作為一個特殊、復雜的人機系統(tǒng)，運用人機工程學理論，借助計算機仿真技術，實現了裝載機駕駛室人機系統(tǒng)設計的計算機化。該方法為 縮短裝載機新機型的開發(fā)周期，降低開發(fā)成本，也為進行駕駛室設計和性能檢驗 提供了一種有效手段。

關鍵字：人體測量學，駕駛室，人機工程學，數字人體模型

ABSTRACT Nowadays，the modem vehicle especially the car emphasis on that men is the center，and the designing of Vehicle is the main content and target to Heavy-duty commercial vehicle is important part in automobile product catalog, and plays an important role in our national economical construction and social development.In recent years, with rapid development of the Chinese national economy, extensive construction of highway, and development of logistics industry, Heavy-duty truck industry develops rapidly in China.Although domestic commercial vehicle enterprises have the abilities of self-R&D and science and technology innovation, but domestic commercial vehicle enterprises lag behind oversea automobile companies in ergonomic design.From the Point of view of vehicle design, the most direct way to improve the active safety of vehicle and Working environment of drivers’ safety and health, is to design the cab scientifically by using the ergonomic theories.Based on national’863’high-tech development Project” Advanced Technology of Integration and development for Heavy-duty Truck”(No.2206AAll0105), The profound and systematic research works are carried out in this dissertation focusing mainly on the key techniques of Heavy-duty commercial vehicle cab ergonomic design and evaluation method.The major research contents are finished as follows: A summation is conducted for the ergonomic design contents, Processes and Statistical method of commercial vehicle cab.A ergonomic design method for Heavy-duty truck is established.In this dissertation, key techniques of modeling of digital human used for Heavy-duty commercial vehicle ergonomic design and analysis are studied, including anthropometry Parameters description, kinematics and dynamics modeling, direct and reverse kinematics for limbs driving and Posture calculation, geometric modeling and visualization, Performance modeling, etc.A 3D digital human model is built up.By integrating these functions, together with vehicle modeling and ergonomic analysis features, a Heavy-duty commercial vehicle ergonomic design and evaluation system SHOVED(System for Heavy-duty Commercial Vehicle Ergonomic Design)is developed.By using SHOVED, cab concept can be constructed based on the cab parameters inputted, test samples of target population for ergonomic analysis can be generated, comfort of upper and lower extremities can be evaluated considering steering, shift and pedal operations, front and back vision field, A-Pillar dead ground, dashboard vision field and mean observation distance, windshield sweep area, and convenience for up-and down truck can be analyzed and evaluated.Results show that ergonomic Performance of target vehicle satisfied domestic and SAE standard requirements.A few suggestions are proposed for improving ergonomic performance of the cab further.In this study, loader cab Was taken as a special and complex man machine．By the aid of the theory of man·machine engineering and computerized simulation the CAD method of loader cab Was realized．With the new design method。The development cycle and cost were decreased．And it provides an effective way for loader cab design and performance tests．

Keywords：Anthropometry Heavy-duty Commercial Vehicle Cab

第一部分 前言

1.1論文研究背景

商用車發(fā)展的潮流是行駛安全性越來越好,技術含量越來越高,駕駛越來越舒適和人性化。在人們生活水平大幅提高的我國,隨著汽車工業(yè)技術水平的不斷提升和消費者的不斷成熟,會對商用車的舒適性和安全性有著越來越高的要求,使得進一步研究和改善商用車的人機性能十分必要。在駕駛室布置設計中,人機工程學的研究及應用是提高舒適性、安全性最直接的措施,特別是對駕駛和乘坐環(huán)境的改進尤為顯著。良好的人機工程設計會充分考慮操作者的生理、心理等因素與人一車一環(huán)境系統(tǒng)的狀態(tài),是實現汽車人性化設計的重要方面。人機工程布置還會影響整車內外造型的尺寸,進一步影響整車的總體性能和市場競爭力。從某種意義上講,人機工程設計的好壞直接決定了汽車設計水平的高低。

近幾年,汽車安全性也成為人機工程學研究熱點之一。國外汽車工業(yè)重視“以 人為本”的同時,加大了汽車安全駕駛的研究力度,強調通過合理設計和車身結構的改進來減少汽車碰撞損失和加強行人保護（1）。目前仍然有許多問題要借助人機工程學手段做傳統(tǒng)的汽車設計過程是從概念設計到初步設計、詳細設計和分析反復進行的過程,其中概念設計和初步設計中都包含了車身布置設計的內容,它是進行造型和詳細設計的基礎。隨著并行工程、計算機集成制造系統(tǒng)技術和計算機技術在汽車設計中的不斷應用和發(fā)展,現代汽車設計流程已將造型設計、布置設計、結構分析等內容同步進行。但為減少協調的時間和保證設計效率,在設計初期就以布置設計的要求為依據下達造型等工作的任務書,并不斷在布置和其它設計內容之間進行協調,最后完成設計。因此,布置設計是概念設計過程中很重要的內容進一步研究解決。

1.2人體模型

駕駛室設計需要利用人體模型來盡可能的模擬現實中的人，從而縮短與人體 有關的零部件的設計與評價周期。以人體參數為基礎建立的人體模型是描述人體 形態(tài)特征和力學特征的有效工具，是研究、分析、評價、試驗人機系統(tǒng)不可缺少 的重要輔助手段。科學、合理的建立人體模型是人機工程設計的基礎。對于像裝 載機這樣比較復雜的設計對象，應用人體模型是一種重要的輔助手段，它既可以 表現設計結果，也可以用來調整設計，以確定最終設計尺寸。

人體模型按構造方法可以分為物理仿真模型和數學仿真模型兩類。我們在 人機工程設計領域常用的人體模型有二維人體模板、三維人體模型、人體數學模 型和數字人體模型，最后一類人體模型以計算機技術為基礎，能夠與設計對象的 數字模型進行交互，使人機系統(tǒng)三維顯示在設計師的面前。其特點是反映的信息 量大，便于解決相關的復雜計算，是產品的設計更加直觀、快速和可靠。

人體模型在裝載機駕駛室設計中作為一種輔助手段，它既可以表現設計結 果，也可以用來輕松調整設計方案，從而確定最終設計尺寸。將人體模型引入到 通過CAD技術建造虛擬的三維作業(yè)空間模型中（2），可以對比、分析、評價作業(yè)空間 的多種設計方案。計算機中產生的三維圖形可以使設計師更加方便、快捷的調整 人—機—環(huán)境之間的相互關系。通過多個設計方案的對比、分析、評價，最終能夠優(yōu)選出最合理的作業(yè)空間。1.3商用車人機設計方法

人機工程設計通常始于概念設計初期。此前,先要明確產品開發(fā)的目標；并通過對標分析，確定人機工程設計的基本概念、目標和約束條件(如:駕駛室長、寬、高，座椅高度,前方地面盲區(qū)長度等)。此外,還要了解目標駕駛員群體特點（男女比例、地區(qū)、年齡特點等)和人體尺寸,作為人機工程設計的依據，商用貨車具有底盤高，駕駛室為平頭,駕駛室內部高度方向空間大、長度方向空間緊湊等特點。此外，重型商用貨車的駕駛員群體多數為男性。對于全新開發(fā)車型,重型商用貨車人機工程設計主要內容和流程。最終的布置結果必須滿足如下要求：（1）乘員坐姿符合乘員群體舒適乘坐要求；

（2）保證必須的空間,以保證駕駛員操作靈活準確,增強舒適性和安全性；（3）操縱裝置的布置位置和作用力大小符合人體操縱范圍和操縱力特點；（4）駕駛員視覺信息系統(tǒng)適合人眼視覺特性和駕駛員視野要求,且能及時獲得 正確的駕駛信息。

從總體上講，汽車人機工程學設計分為初步設計和后期校核兩個階段。初步設計的任務是建立乘員和室內主要部件的布置方案。傳統(tǒng)的人機工程初步設計或者對于全新開發(fā)所進行的初步設計,參考的資料和數據相對較少，通?？梢园凑找欢ǖ脑O計流程來建立一個初步的設計方案。由于設計內容是從駕駛員乘坐和駕駛環(huán)境設計參數定義開始,然后過渡到駕駛室、乃至整車的設計參數定義,因此,這種設計過程又稱為從內到外的設計，從內到外的設計過程中,為了方便進行乘員布置、表達設計意圖、進行視野校核、以及工程制圖等,通常借助一些設計工具輔助完成。初步設計是整個設計過程中至關重要的階段。初步設計的結果為后續(xù)的詳細設計確定了基本的基調。本節(jié)對重型商用車駕駛室人機工程學初步設計方法進行了研究總結，并應用于本公司的某款車型的開發(fā)中，取得了良好的效果（3）。

裝載機駕駛座椅主要參數的人機工程要求。

1.4駕駛座椅主要參數的人機工程要求

駕駛座椅屬于工作用座椅，通過以往的設計經驗和相關實驗，對工作用座椅的主要參數有相應的人機工程設計要求，見表1-1。

表 1-1 座椅主要設計部位及設計要求

1.5 人機工程設計原則

人機系統(tǒng)中，操縱裝置是將人的信息輸送給機器，用以調整、改變機器狀態(tài)的裝置。操縱裝置將操作者的信號轉換成機器的輸入信號，是人機信息交互的重要組成部分，其設計是否合理，直接關系到整個人機系統(tǒng)能否正常安全運轉。遵循人機工程設計原則，這就要求保證操縱裝置的操縱有效性，同時要考慮到以下幾個方面：(1)操縱器的形狀適應人的生理特點；(2)操縱器的形狀便于觸覺對他進行識別；(3)尺寸應符合人體尺度的需要。根據人與物接觸部位不同，操縱器可以分為手控操縱器和腳控操縱器，這兩種操縱裝置在裝載機駕駛室中都存在。

裝載機工況和作業(yè)要求復雜，因此其操縱裝置除了常規(guī)的踏板和操縱桿，還有不同于普通車輛的動臂操縱桿和鏟斗操縱桿，這就要求在操縱裝置的人機工程設計中，要充分考慮駕駛員的生理特點，也要考慮操縱裝置的使用功能和使用情況。而且裝載機的操縱裝置使用頻繁，其在駕駛室內的布置及操作順序要符合人的生理、心理特點和運動習慣。

第二部分 工作原理

2.1 汽車人機工程設計 國外對汽車人機工程學的研究起始于上世紀五十年代,主要集中在北美地區(qū), 尤其是推出了很多標準，有的已被國際標準組織所采用,如:三維H點裝置、眼橢圓等。這些研究為科學地從事汽車人機工程設計奠定了良好的理論基礎和方法條件。

在國內,溫吾凡、劉金秋等人都曾對人機工程學應用于汽車駕駛室設計中的關鍵問題進行過研究。葛如海專門研究了重型商用牽引車駕駛室設計的人機工程問題。經過對人機工程學在汽車內部布置方面應用和相關國內外標準進行消化吸收的基礎上,一些人研究如何將領域知識凝練到軟件中,以快速地完成人機工程設計和分析。例如:宋寶玉、李維斗等人研究開發(fā)了駕駛室人機工程設計軟件。

在人機設計方案評價方面,許多企業(yè)和高校也在不斷研究。有的研究了一種主觀評價內部布置的方法,選擇一定數量的有經驗的駕駛員,根據駕駛經驗、舒適性感受等主觀判斷,對駕駛室各部分進行主觀打分,從而實現主觀評價。有的系統(tǒng)研究了汽車駕駛室設計的人機界面評價過程,包括從廠商的項目提出到最終的綜合人機評價等個步驟，研究了汽車坐姿不舒適性主觀評價方法,并研究了通過易讀性、量表信度和表面效度的顯著性水平來簡化問卷指標的方法。

2.2 踏板布置

加速踏板的安裝位置和駕駛員座椅高度決定了駕駛員的基本乘坐姿態(tài),對駕 駛員坐姿舒適性和各項功能操作具有重要影響(4)。此外,加速踏板位置還決定了駕駛室其它部件（其它踏板、轉向盤等）的布置位置,是車內布置的重要參考元 素。加速踏板布置分析主要關注以下問題:（1）踏板中心高度。會影響駕駛員踩關節(jié)舒適性。由于加速踏板踩踏頻繁,其布置必須考慮長時間操作的舒適性。加速踏板未踩下時,應保證跺關節(jié)角度A46不小于870,踩到底后A46不大于105“,以保證駕駛員踩關節(jié)舒適；

（2）踏板表面傾斜角度要合適,否則會影響踏板表面和腳底面的貼合；（3）要保證駕駛員腳底施力位置始終處于踏板中心附近；

（4）踏板轉動中心位置要合適。不合適的轉動中心位置,不能保證在踩踏行程范圍內腳底施力點位置始終位于踏板中心附近,或者踏板表面與腳底面的貼合；（5）制動和離合踏板的位置可參照加速踏板位置進行布置。為保證緊急制動時,駕駛員不會誤踩到加速踏板,通常制動和加速踏板表面錯開一定距離；

（6）確定所有踏板高度和前后位置之后,還要確定側向的位置和間距,包括離 合踏板與駕駛員中心線、制動踏板與駕駛員中心線、以及制動踏板與加速踏板之間的間隙。

根據上述原則,可以對踏板的布置方案進行分析和評價,乃至給出合理的布置 建議。踏板布置相關尺寸參見圖2-1。

圖 2-1 SAE定義的踏板布置尺寸

2.3 H點方案設計

2.3.1人體設計樣板法

人體設計樣板法是采SAEJ826中定義的H點二維人體設計樣板[58]來布置定位 H點位置,如圖2-2所示。

圖2-2 H點二維人體模板

在踏板位置方案確定之后,將第95百分位的男子人體模板按要求擺放在駕駛室內。將其加速踏板踵點AHP與踏板附近指定的地面上的一點重合,整個腳掌繞AHP旋轉至腳掌與踏板面貼合;調節(jié)背部角到要求的角度然后鎖定,從而定位軀干;再調整模板小腿和大腿的角度,則這時的設計H點為最后H點。按同樣步 驟將第5百分位的女子人體模板擺放在駕駛室,所得到的設計H點為最一前H點。根據第5百分位女子和第95百分位男子H點來確定H點的上下、前后調節(jié)行程。這種確定H點的方法簡單可行,在內部正向設計初期是一種很重要的方法。但是人體模板雖然是用統(tǒng)計意義上的人體數據所創(chuàng)建的,但是并不具有實際代表意義,因為它只是兩個人體模板,只是兩個個體,并且這種統(tǒng)計意義上的人體模板在現實生活中是很少會存在的。所以利用這種人體模板設計出來的H點適應度是不夠的。雖然應用的是95百分位的男性人體模板和5百分位的女性人體模板,但是實際上設計出的H點并不一定能夠保證良好的適應性。2.3.2 SAE適意H點位置曲線法(5)

1985年,SAE推出了SAEJ1517標準,用來輔助進行駕駛員H點布置。SAEJ1517中推薦了不同百分位的一組適意駕駛位置時H點的位置線嘩],其中每一條曲線都表征了H點位置與定位參考點之間的水平XH和垂直方向ZH的位置關系。對于B類車,zH與xH呈線性關系,參見表2-1。圖2-3給出了B類車的一SAE適意H點位置線。給定不同百分位的H點高度就能夠得到最后、最前以及其它百分位的設計H點,座椅的行程和升程可根據最后和最前H點來確定。

表2-1 SAEJ1517中推薦不同百分位的一組適意駕駛位置的H點位置線

圖2-3 B類車SAE適意H點位置曲線

SAE適意線是根據早先的美國人體數據,經統(tǒng)計分析之后得出的,對于不同 時代、不同國家的人體統(tǒng)計數據不一定適用。計算對應某一百分位的H點時只能得到一個點,靈活性較差。同時,SAE適意線法沒有將目標駕駛員群體的統(tǒng)計特 性,尤其是國別、身材、男女比例、百分位等作為參數,因此,不能針對任意給的駕駛員目標人群都適用。SAE適意線比較適合于在從內到外的車身布置方法中使用。因此,很多人也研究了其它的H點布置方法。2.3.3 面向指定駕駛員群體的H點布置方法

駕駛員座椅的布置通過確定不同身材駕駛員乘坐位置(H點位置)來實現,這 些H點分布呈現一個范圍。對于重型商用貨車,用一個矩形表示駕駛員群體中一 定比例個體H點位置的分布范圍,稱為H點調節(jié)窗口160],其位置和尺寸反映了設計方案對于目標群體的適應程度,通常要求適合90%的駕駛員;此外,在保證駕 駛員下肢舒適的前提下,將座椅位置布置得適當靠前一些,以保證良好的駕駛員 前方下視野。H點的布置是駕駛室內其它布置設計的基礎,并且關系舒適、安全 等多方面性能,因此,在最基本的駕駛員乘坐方案中,必須科學、準確地設計H點調節(jié)窗口。

已知條件為地板和加速踏板參考點PRP位置,參見圖2-4。在布置坐標系尤02下,某一個體駕駛員的H點位置坐標,駕駛員上半身越傾向直立。硬點尺寸H30為座椅高度，是乘坐參考點到加速踏板踩點的垂直距離,反映了群體命分布的狀況。對于帶有高度方向調節(jié)功能的座椅，應位于H點調節(jié)窗口的右邊界中點處。設計中通常根據對標分析或設計目標給出刀30,再據此確定H點在水平和垂直方向的分布范圍,即硬點尺寸TL23、升217和L53。上述硬點尺寸和術語的定義參見文獻,這里的刀30、L53指的是汽車設計參數。

圖2-4 重型商用車H點布置

商用車主要考慮男子群體。根據我國成年男子身高、坐高的均值和標準 差,計算覆蓋群體范圍90%的群體身高Hs和坐高從的分布邊界,見圖2-5;在邊 界上生成分布均勻的8個樣本點,其人體尺寸參見表2-1。在布置坐標系口刃Z中，大腿長度L3、小腿長度L4、以及跺關節(jié)到踩點的距離Lg有關。通過分析得知，與乘坐位置有關的變量L3、L4和Lg的分布只存在一個很顯著的主成份,可根據它的單調性來設計H點調節(jié)窗口。鑒于下肢長度的單調性與該主成份是一致的,有理由選取樣本點中下肢長度最長和最短的兩個作為設計樣本。通過對比可知,下肢最長的樣本點是P5,最短的樣本點是P6。

圖2-5覆蓋群體分布的樣本點

表2-2樣本人體尺寸

根據已知條件(PRP、地板和萬30),以及商用車駕駛員肢體活動范圍,計算H 點分布范圍,計算公式如下2-1：

分別計算兩個樣本點的H點分布區(qū)域,如圖2-6所示。

圖 2-6 H點調節(jié)窗口

在圖中畫出了不同舒適程度的區(qū)域,以不同的顏色表示。在這兩個區(qū)域中分別選取一點作為最前最低H點(圖中Pl)和最后最高H點(圖中P2),由這兩個點形成H點調節(jié)窗口。所選的H點應盡可能具有較好的舒適性。如前所述,sgRP位于H點調節(jié)窗口的右邊界上,所以,選取這兩個H點的時候,還要使H30盡可能與設計目標值一致;并在保證H點調節(jié)窗口左下角和右上角落入相應H點分布范圍的同時盡可能減小TL23和Z日17,以減小座椅調節(jié)機構設計難度。

2.4 布置工具圖形定位

布置工具圖形是進一步進行儀表板、操縱件布置,保證目標駕駛員群體中的大多數人具有良好的駕乘舒適性有力工具(7)。2.4.1 SAE眼橢圓

B類車橢圓標準的內容自1987年以來一直沒變。尺寸參見表2-3。B類車定位時以ATRP，駕駛室布置工具圖形定位基準點作為基準點。由于操作B類車的駕駛員中，具體車型的不同,駕駛員群體中男女比例可能會有較大的差異,因此,眼橢圓定位時需要考慮駕駛員群體中男女比例。此外,在側視圖上,眼橢圓關于其中心有向前下方11.6度的轉角；在俯視圖上，左右眼橢圓關于其中心有向右側5.4度的轉角。

表2-3 B類車橢圓尺寸

圖2-7 B類車眼橢圓

表2-4 定位公式

眼橢圓中心相對于Al,RP點的定位公式列于表2一4。表中,萬為橢圓中心相對于ATRP的水平距離;玖、殊分別為左、右眼橢圓中心相對于ATRP的側向距離;z為圓中心相對于ATRP的垂直距離。眼橢球繞其中心旋轉:在俯視圖中向內側偏5.4度,側視圖中向前下偏轉0.6度。ArRP是駕駛室布置工具圖形定位基準點,是SAEJ1516標準中定義的、用于定位布置工具圖形的基準點(8)。對于A類車,根據95th百分位H點位置曲線和H點高度計算ATRP。對于B類車,根據50th百分位駕駛員H點位置曲線、H點高度和駕駛員男女比例來計算戶a,RP。ATRP位置根據下式計算:

2.5轉向盤布置

轉向盤布置，包括確定中心位置、傾角和輪緣直徑。合理地布置轉向盤, 對于改善駕駛員操縱姿勢、減小操舵力,從而降低駕駛疲勞程度具有重要意義。確定轉向盤的位置要考慮與儀表板和駕駛員之間的距離合適。轉向盤輪緣到駕 駛員軀干的距離不宜小于250mm,這個間隙是安全的重要保證。轉向盤前后位置還要保證駕駛員打轉向時的伸及性。轉向盤的高度的確定應考慮駕駛員上肢的舒適性,太高會造成“端胳膊”的感覺,容易加快疲勞。由于不同身材駕駛員乘坐位置和肢體尺寸的離散性,上述要求不容易對于大多數人都滿足,因此,轉向盤的位置一般設計成可調節(jié)的,使得大多數人都能夠通過調節(jié)獲得舒適的轉向盤操作位置。

轉向盤傾角的選定應該使轉向盤輪緣所在平面盡量與駕駛員觀察儀表時的接近視線垂直,以獲得最佳的儀表視野;同時,還要與手部抓握軸線的方向相適應。商用車轉向盤直徑通常大于450mm。太小則操縱不穩(wěn)定,且影響儀表視野。轉向盤直徑太大會浪費布置空間。很多商用貨車都裝有轉向助力裝置,不必采用加大直徑的辦法來減小操舵力(9)。

最終所確定的轉向盤中心位置、傾角和轉向盤直徑,是通過反復進行駕駛員 人體、座椅、轉向盤布置和位置校核后得到的?，F代轉向盤上還集成了許多操縱鈕鍵,如雨刮器開關,風擋玻璃洗滌器噴水開關,大燈、轉向燈、小燈開關,喇叭按鈕,巡航按鈕等。布置這些的時候要考慮手指操作的伸及性。適當選擇這些鈕件的形式和操作順序,保證操作方便性。

2.6儀表板布置

2.6.1儀表板主斷面設計

儀表板主斷面位于駕駛員中心對稱面處。儀表板主斷面的設計是駕駛員坐環(huán)境概念設計的重要內容。參見圖2-8。

圖2-8儀表板斷面設計原理

根據駕駛員前方地面盲區(qū)要求作前方下視野線切,與眼橢圓下方相切,則切 與水平面所成的角度即為駕駛員前方下視野角a。為保證前方下視野的要求,應該使儀表板上方最高點、前風窗玻璃下邊緣和轉向盤輪緣都低于下視野線切。作轉向盤輪緣最高處截面下方和眼橢圓上方的公切線L1,作轉向盤輪毅上方和眼橢圓下方的公切線L2,則儀表盤應該布置在Ll和L2之間。連接儀表盤中心和眼橢圓中心的直線L3,它應平分L1、L2之間的空間;直線U與水平面的夾角應該在30“范圍內。儀表盤平面到眼橢圓中心的距離R最大為75Omm,推薦距離為710~。儀表盤平面與直線L3的夾角一般控制在80度到100度范圍內。2.6.2儀表布置

儀表盤和儀表在寬度方向的位置應布置在可視區(qū)域內。為此,應該作出不受方向盤阻擋的可視區(qū)域。在可視區(qū)中心附近應該布置最常用、最主要的儀表,如: 車速里程表(10)。在最重要的儀表周圍布置一般性儀表,如:發(fā)動機轉速表、燃油表、發(fā)動機水溫表等。有些汽車儀表盤上還集成了發(fā)電機狀態(tài)、燈光、變速檔位、環(huán)境溫度、路面傾斜度等儀表。這些儀表排列順序應與其認讀順序相一致,同時考慮它們彼此之間邏輯上的聯系。相互聯系越多的儀表應布置得越靠近。當儀表很多時,應按照它們的功能區(qū)分排列,區(qū)與區(qū)之間顏色搭配應有明顯的區(qū)別。性質重要的儀表區(qū),在儀表板上要有引人注目的背景。2.6.3儀表罩布置

儀表罩要有足夠的深度,以遮住射向儀表玻璃的光線。設計時應進行眩目檢查。

如果入射光經過儀表面反射后不會與眼橢圓相交,就不會產生眩目現象。儀表罩的布置不能影響前方下視野,其斷面應該布置在前方下視野線Ld以下、公切線Ll的上方。儀表罩最前端與轉向盤要保持一定的距離，免發(fā)生干涉。

第三部分 結論

本文是對商務汽車駕駛室設計方法構架及其相關參數評價方法的有益探索，以人機工程學為基本原理，借助計算機輔助技術，對裝載機駕駛室進行人機工程設計，能夠提供給駕駛員舒適的駕駛姿勢，良好的視野和合理的操縱裝置布局，以實現安全、舒適、健康、高效的人機系統(tǒng)設計目標。研究過程中借鑒了其它工程車輛和汽車設計中較為先進、成熟的技術，并取得了良好的效果。本課題的主要研究工作和成果如下：

（1）在駕駛室人機工程設計方法研究中,根據重型商用車和駕駛員群體的特點, 研究了人機設計的前期條件、設計要求、設計流程、具體設計原理和基于統(tǒng)計學的設計工具,建立了適用于重型商用車任意目標駕駛員群體的通用人機工程設計方法。

（2）數字人體模型在汽車人機工程方案設計和工效分析中發(fā)揮著越來越重要的 作用。在數字人體建模方面,本文研究了根據人體測量學數據進行數字人體參數 化建模的關鍵問題,研究并篩選了合適的人體測量學參數,建立了人體運動學和 動力學模型,研究并實現了人體肢體運動驅動和姿勢求解的正向和反向運動學功 能,研究了人體幾何建模和外觀可視化問題,以及常見人體性能,建立了三維數 字化人體模型。將上述功能和汽車建模、工效分析等功能集成,開發(fā)了專用于重 型商用車人機工程設計評價系統(tǒng)SHOVED,能夠根據輸入的汽車參數建立駕駛室 的概念描述,生成人機工程分析的人體模型樣本,對轉向、變速、踩踏板等操作 的上肢和下肢舒適性進行分析,進行視野分析和伸及性分析等(11)。

（3）深入研究了駕駛員駕駛和乘坐姿勢的舒適性。提出了采用人體肌肉負荷作 為姿勢舒適性的客觀量度,而肌肉負荷從宏觀上根據關節(jié)載荷計算來評價舒適度 的方法。進行了駕駛員姿勢舒適度仿真分析,獲得了姿勢空間內舒適性的分布;對姿勢舒適性分布數據進行統(tǒng)計分析,建立了姿勢舒適性評價模型?？朔艘酝?所建的模型主觀因素準確性低,模型粗糙的不足。并將所建姿勢舒適度模型,用 于某重型商用車H點布置方案的優(yōu)化設計中,收到了良好的效果。

（4）某重型商用車樣車的人機性能進行了客觀評價,分析了該車型手操縱件伸 及性和舒適性、儀表視野、前方視野、后視野、前風擋玻璃刮掃區(qū)域、駕駛室進出方便性和乘坐空間等方面的人機工程性能。

（5）提出了一種重型商用車人機性能的主觀評價方法,對所開發(fā)的重型商用車 的手操縱件伸及性和舒適性、A立柱盲區(qū)、儀表視野、前方視野、后視野、前風擋玻璃刮掃區(qū)域、駕駛室進出方便性和乘坐空間等人機工程性能進行了主觀評價(12)。

結果表明,所研究車型的人機工程設計方案比較合理,但仍存在一定的人機性能 方面的提升空間。

第四部分 參考文獻

(1)中國商用汽車網

http://(2)郭竹亭,汽車車身設計[M],吉林科學技術出版社,1992年10月,36-83頁；(3)中城,中國商用車之路[J],世界汽車,2005年6月,64一65頁；

(4)胡曉娟、胡毅夫,國內道路交通安全現狀、原因及防治對策[l],工業(yè)安全與環(huán)保,2009年第10期,49-52；

(5)陳盛、王煒等,道路交通安全與交通行為關系研究[Cl,2003中國(南京)首屆城市與一L業(yè)安全國際會議論文集；

(6)顧群、顧尚華,高速公路交通事故分析與防止措施[J],江蘇交通,2002年第6期；(7)李增勇、王成煮,駕駛疲勞與汽車人機工程學初探[J],機械設計與制造工程, 第5期；

(8)朱啟星,坐姿一l二作者軀干慢性肌肉渭·骼損傷仁效學分析[l],人類一I一效學,1997年第2期；(9)于紅,時髦的現代病[J1,現代健康人,2000年第5期;(10)黃金陵等.汽車車身設計[MI.機械工業(yè)出版社.2007.9;(11)張建明,重型汽車的主動安全性[l],重型汽車,1994年第3期,10一13(12)袁泉,基于“以人為中心”的汽車安全性研究[J],汽車研究與開發(fā),1998年第6期.

第三篇：安全人機工程論文

公交司機的疲勞分析

專業(yè)：安全工程

姓名：朱珍珍

公交車司機的疲勞分析

摘要：了解公交車司機疲勞產生的原因、疲勞駕駛造成的后果及影響，以喚起整個社會對司機疲勞程度的重視。然后再根據公交車司機自身獨具的特點，進行進一步地分析研究，并及時采取有效的措施，以減輕司機在駕駛過程中的疲勞程度，改善司機的生活，也造福整個社會。

關鍵詞：公交司機疲勞職業(yè)病交通事故

當前，公共汽車憑借其廉價、方便的優(yōu)勢，已成為現代城市最重要的交通工具之一，因此公交司機的正常安全工作就顯得尤為重要。但事實上，為很多人所不知的是，在行車過程中公交司機會經常性地感到疲勞，影響其正常工作。在一次次教訓面前，我們清楚地看到，由疲勞駕駛引發(fā)的災難又是相當嚴重的。因此，對公交司機的疲勞程度進行分析，并采取合理的措施就顯得非常重要，下面就這個問題展開討論。

近些年來，相關專家學者對疲勞也進行了一系列的研究。而隨著對疲勞研究的不斷深入，對疲勞本質的認識也在不斷深化。目前，人們普遍認為：所謂疲勞就是人體發(fā)生可以概括為失去功能或打亂這樣的變化，引起生理活動的活動的變化也就是發(fā)生機能變化、物質變化、自覺疲勞和效率變化的現象。而疲勞則更是體力與腦力效能的暫時減弱，各行各業(yè)的勞動者都會產生疲勞，當然公交司機也不例外。公交司機的疲勞即是指司機在長時間連續(xù)行車后，產生生理機能和心理機能的失調，而在客觀上出現駕駛技能下降的現象。一般認為這種疲勞是腦力與體力同時參與的技術性疲勞，處于疲勞狀態(tài)中的司機在駕駛時，不僅會給自身，也會給他人帶來一些意料之外的傷害。

一．疲勞產生的原因：

事實上，經過對材料的搜集整理可知，引起公交司機疲勞駕駛的原因也是多方面的，具體如下：

1.工作時間長除了公交公司規(guī)定的正常的上班時間，每天早上發(fā)車前公交司機要檢查汽車的安全狀況，看看是否需要維修，是否需要加油，此外還需對車進行預熱，打掃衛(wèi)生等等，這都需要時間。這樣算下來，司機每天需要工作十四五個小時，且有些地方每個月最多休息5天，這些數據讓人震驚，不得不承認，司機從事的真是一項超常工作時間的職業(yè)。

2.駕駛過程中精神高度緊張，注意力高度集中考慮到公車獨具的特點，基本上逢站必停，以及路上的紅綠燈，十字路口，司機必須目不轉睛地盯著前方，觀察期每一細微變化，更要在站點處及時剎好車，并按下語音報站系統(tǒng)功能的按鈕，還要注意到乘客的投幣情況（對于無人售票公交車來說）。

3.持續(xù)、高分貝的噪聲影響行車過程中，公交司機往往會聽到來自多方面的噪聲：公交車上乘客的談話聲，周邊車輛的喇叭聲，公路兩邊各商家為招徠顧客的音樂及叫賣聲，這些因素都會加重司機的疲勞情緒，使其更容易感到煩躁與疲勞。

4.其他方面的原因此外，公交司機在行車過程中，難免地還會受到受到諸如高溫引起的犯困、駕駛室內的廢氣及通風不暢、車身顛簸、座椅結構設計不合理及睡眠不足等多方面不良因素的影響，更會加劇司機的疲勞程度。

二．疲勞造成的后果：

疲勞往往會使人意識混亂、注意力不集中，而司機的疲勞駕駛則會造成如下主要的后果：

1.多種職業(yè)病由之前的分析可知，公交司機是一個典型的高強度、高精神壓力的職業(yè)，由于過度疲勞，他們容易患一些有代表性的疾病——職業(yè)病。據有關調查結果顯示：80%以上的公交司機的健康狀況令人擔憂，他們都不同程度地還有肩周炎、胃病、頸椎病、腰椎間盤突出等多種疾病，這些疾病都與他們特殊的工作性質和工作環(huán)境密切相關。此外，因疲勞過度導致司機猝死的案例也屢見報端，發(fā)人深省。

2.疲勞駕駛易引發(fā)交通事故處于疲勞狀態(tài)時，司機往往無法集中注意力，甚至會出現瞌睡的情況，而這些都是非常危險的行為，極易引發(fā)事故。交警部門提供的資料表明，當前特大交通傷亡事故中，因疲勞駕駛造成的約占70%左右，且目前仍有增長的趨勢。而每年因交通事故改變了成千上萬人的生活。更給國家造成了巨大的經濟損失。

三．減輕司機疲勞的措施及建議：

司機疲勞駕駛不僅會給自己，也會給乘客，更會給社會造成不可估量的損失，因此，我們應該采取有效的措施，盡可能的減輕司機駕駛過程中的疲勞。

1.政府應發(fā)揮其主導作用，制定并頒布相應的法律條文，把公交司機的工作制度及作息制度等寫入其中，切實維護廣大司機的合法權益，以法律的形式從源頭上減輕司機的疲勞。

2.社會應做好宣傳，教育人們尊重、體諒司機，珍惜他們的勞動成果，具體表現如不要亂扔垃圾，更不要在車上大聲喧嘩，給彼此營造一份良好的環(huán)境，同時也減輕司機的疲勞。

3.公交公司要及時對員工進行素質教育和業(yè)務培訓，對疲勞駕駛更要高度重視，期間給員工講明疲勞駕駛的危害，并教授員工一些簡單易行實用的克服疲勞的方法；為減少司機的工作時間以達到減輕司機疲勞的目的，公交司機可采取有效的措施，比如分配專人每天負責檢查汽車的安全狀況，并做好記錄；公交司機應盡量改善司機的工作環(huán)境，如在車上安裝空調，這樣，炎熱的天氣里，乘客更愿意乘坐公交車，司機也會因涼爽而使心情好起來，從而減輕司機的疲勞。

4.對公交司機而言，則需要合理膳食，加強營養(yǎng)，同時補充足夠的水分。要堅持正常的作息時間，保證睡眠時間和睡眠質量，更要有良好的心態(tài)和生活習

慣，要定期進行體檢，及時關注身體的健康狀況（也可由公交公司統(tǒng)一安排進行），開車時不要急著趕車超車，可以播放一些輕緩的音樂來減輕疲勞，但音量不宜過高。

5.在公交相關站點設置疲勞檢測儀，經過此處的司機必須進行檢測，一旦發(fā)現處于疲勞狀態(tài)，不允許其繼續(xù)前行，直至司機完全恢復清醒為止。

6.研究者可對人體相關部位動作的舒適度展開研究，在理論的基礎上進行實驗，最終改進現有的公交車，盡量保證司機的活動在最有利范圍之內，達到最佳舒適度，減輕司機駕駛中的疲勞。

綜上，公交司機的疲勞是多種因素共同作用的結果，提高司機的職業(yè)道德觀念是減輕其疲勞的一個重要環(huán)節(jié)，但不是唯一的，它應該引起全社會的普遍關注。與此同時，也需要更多的專家學者參與其中，對此進行深入的專業(yè)的調查研究。對公交司機的疲勞進行的研究要做的還有很多，我們行進在路上。

第四篇：人機工程論文-鍵盤改進

關于鍵盤的人機工程學研究

1、鍵盤的平面布局

現狀：現在普遍使用的臺式計算機鍵盤為1997年國際標準化組織認證的國際標準鍵盤QWERTY鍵盤,由主鍵盤區(qū)、F鍵功能鍵盤區(qū)、編輯與定位鍵盤區(qū)和數字輔助鍵盤區(qū)組成。圖1所示為普通QWERTY鍵盤的主鍵盤區(qū)、編輯與定位鍵盤區(qū)和數字輔助鍵盤區(qū)的布局。

缺點：許多鍵盤加大回車鍵的尺寸來方便敲擊,卻忽略了Back、Space鍵,將其放置在鍵盤主鍵區(qū)最右上角,該鍵鍵帽大小也只有12mm×14mm。由于Back Space鍵被設計在遠離J鍵的角落,使用者在進行文本輸入時經常誤按成其鄰近的鍵。在擊鍵時右手被迫騰起,食指離開基準鍵位。這導致了敲擊速度和正確率大大下降。而在實際的作業(yè)過程中,Back Space鍵的使用頻率比回車鍵要高4倍以上。所以此鍵的改進設計是一個重點。傳統(tǒng)鍵盤的編輯與定位鍵區(qū)設計在鍵盤中部偏右位置。右手在操作鼠標時若要按這些鍵,要么右手放下鼠標操作后又返回點擊鼠標,要么左手伸到鍵盤右部來進行此操作。這使得操作起來極不方便。左右手的分工也不盡合理,一般情況下右手基本上需要“包攬”主鍵盤區(qū)中線以右的敲擊任務,約占整個鍵盤的2/3。而且此鍵區(qū)也沒有一個起定位作用的基準鍵位,操作時幾乎無法實現盲打。另外鍵位排列不夠科學,定位鍵與編輯鍵的配合脫節(jié),定位鍵與定位鍵之間的配合也不方便。

數字輔助鍵盤區(qū)提供給專門數字錄入人員極大的操作方便性,卻忽視了“=”鍵。用戶在編寫程序或進行計算時,習慣將“=”鍵與“+”、“-”、“3”、“/”等運算符聯系在一起。而傳統(tǒng)設計未將“=”鍵集中設計在數字輔助鍵盤區(qū)上,用戶在輸入時不得不從數字輔助鍵盤區(qū)“跳躍”至主鍵盤區(qū)尋找“=”鍵,降低了作業(yè)效率。

（圖1：qwerty鍵盤）

1.鍵盤的形狀

用戶在進行鍵盤作業(yè)時,雙手放置在基準鍵位上用以定位。按照人的坐姿生理學特征,這種姿勢下兩食指間距約57mm。而且人手的小指較短使得操作者為了保持“正確操作姿勢”而將肘關節(jié)外展,前臂內旋,掌部內轉。而鍵盤的鍵面處于同一平面上,即使底部的支撐腳展開給予角度補償,使用者在較短時間內也感覺到肩頸酸痛、手腕疲勞。

另外,鍵盤在形狀、大小、色彩及其布置方面也沒有達到“物”與“人”的各種功能的最優(yōu)化,需要改進以創(chuàng)造出與人的生理、心理機能更諧調的鍵盤。

2.鍵盤的顏色目前鍵盤的顏色大多數是以黑色為底，白色為字。但是每個鍵的顏色都相同，區(qū)分度不大，我認為可以把相同功能，或者常用的幾個鍵設計成同種顏色以使認識更加直觀。

4.個性化的鍵盤為了適應和滿足不同人群的需要，許多廠家還設計了富有個性的鍵盤，這次我將例舉一些突出的作品并加以分析。

三、分析和解決問題： 1.鍵盤的平面布局

對于鍵盤的平面布局，人們做出了兩方面的改進，一方面是改變大體上的形狀和位置；另一方面是通過改變鍵位實現提速?，F在先介紹第一種改進方法：

在鍵盤的平面布局設計中運用人機工程學的知識,改進和完善鍵盤的宜人性和舒適性。

操作動作的合理性直接影響操作者的舒適性和工作效率。根據最節(jié)約操作動作原則,提出以下幾點改進設計。

主鍵盤區(qū)手-鍵盤界面最自然的姿勢為上臂從肩關節(jié)自然下垂,與前臂之間夾角70～90°,以保證作業(yè)時肘關節(jié)受力而不是上臂肌肉受力;還應保持手和前臂呈一直線,腕部向上不得超過20°,腕外展不超過15°;雙手向內相向交叉成60～70°,手指自然彎曲,同手掌一起構成一個半圓形,呈空握球狀;兩手掌間距約100～280mm。

設計主鍵盤區(qū)沿中心線各自左右分開,兩基準定位鍵之間距離約80～100mm(見圖2)。

（圖2主鍵盤區(qū)整體布局圖3主鍵盤區(qū)的部分按鍵布局圖）

左右兩片對稱中心線傾斜15°,且中部稍高,向外部順勢成一定傾角傾斜,可以有效避免肘關節(jié)外展、手掌內旋、手指橈偏等引起的肌肉緊張與疲勞。同時這也可以提高點擊正確率,初級用戶可以有效避免中心線上臨界鍵(如5與6,T與Y,G與H等)的誤操作。

Back Space鍵和Insert鍵

原空格鍵按主鍵盤左右分區(qū)分開后,左空格鍵功能不變,將右空格鍵(即右手大拇指控制鍵)設計成Back Space鍵,見圖3。運用重復功能有效分割原理,既基本保持了傳統(tǒng)鍵盤的設計風格,滿足用戶作業(yè)心理習慣;又極大提高了Back Space這個重要鍵的操作有效性。改進后的敲擊動作右手無須移動,而且敲擊速度和準確率能夠大大提高。用戶在半天內能基本熟練盲打這個鍵。綜合考慮整個鍵盤布局,“Insert”鍵的使用率較低,改放在原“Back Space”鍵的位置。

編輯定位鍵區(qū)和數字輔助鍵區(qū)

重新布局編輯與定位鍵區(qū),見圖4。將“↓”鍵設置為該鍵區(qū)的基準鍵位,與數字輔助鍵區(qū)的基準鍵排列在同一直線上,以符合左右手的對稱動作習慣。Delete鍵移至基準鍵的下方,“Home”、“End”、“Page Up”、“Page Down”4個鍵對稱橫向排列,定位鍵之間的配合良好。結合每個鍵的功能,在轉換鍵位時只須手指(食指和無名指)之間切換,改變了原來作業(yè)手腕的豎向移動?！癙rint Screen Sys Rq”、“Scroll Lock”、“Pause Break”3個鍵照舊對應放置。

改進后的數字輔助鍵區(qū)見圖5,將“+”鍵拆分為“+”、“-”鍵,在原來“-”鍵的位置插入“=”鍵。

（圖4編輯與定位鍵區(qū)布局示意圖圖5數字輔助鍵盤區(qū)布局示意圖）

同時將編輯定位鍵區(qū)和數字輔助鍵區(qū)沿鍵盤中心線對稱分布在主鍵盤區(qū)的左右兩邊。

與這種改進方法相對應的是直接改變以往qwerty鍵位布局的第二種改進方法：

不為大多數人所知，qwerty型鍵位最初是從打字機的設計開始的，由于當時機械工藝不夠完善，使得字鍵在擊打之后的彈回速度較慢，一旦打字速度太快，就容易發(fā)生兩個絞在一起的現象，從而嚴重影響了打字速度。因此而誕生的qwerty鍵位，就帶有了“在不至于卡住的前提下盡量提高打字速度”的目的，所以速度并不是這種鍵位的專長。

時代不斷進步，技術上的難題被一個個攻破，由此產生了兩種新型的鍵位布局，他們分別是duorak鍵盤和malt鍵盤。

duorak鍵盤

1930年奧格斯特·多冉柯(August Dvorak)發(fā)明了一種比QWERTY更優(yōu)越的DUORAK鍵盤系統(tǒng)，將9個最常用的字母放在鍵盤中列。這種設計使打字者手指不離鍵就能打至少3000多個字。而QWERTY只能做到50個字。DUORAK是通過減少手指的運動量來降低工作強度、提高工作效率的。使用DUORAK，打字者的手指平均每日運動1英里，而QWERTY則是12到20英里。

二戰(zhàn)期間，奧格斯特·多冉柯曾集合14位海軍打字員練習DUORAK，1個月后，他們的速度驚人地提高了68%。DUORAK鍵盤讓右手負擔56%的工作；最有力的手指工作量最大；70%的打字工作是在中列進行而不必移動手指。但當時正逢二次大戰(zhàn)，作戰(zhàn)物資缺乏，這種新鍵盤還沒問市就停產了。

作為一種先進的鍵位設計，windows本身已將其列入，現在任何一臺電腦上都可以使用，方法簡介如下：

打開“控制面板→鍵盤”，進入“輸入法區(qū)域設置”選項卡，接著單擊“添加”按鈕，將“輸入法區(qū)域設置”設置為“英語（美國）”，并在“鍵盤布局/輸入法”欄內找到“美國英語-DUORAK”。確認后，按鍵位置全變了?，F在你完全有資本提升自己的英文打字速度了。當然在成功前仍需花時間重新適應新的系統(tǒng)并進行耐心訓練。

malt鍵盤

比DVORAK鍵盤更先進一步的是理連·莫特(Lillian Malt)發(fā)明的MALT鍵盤。MALT鍵盤布局它改變了原本交錯的字鍵行列，并使拇指得到更多使用、使“后退鍵”（Backspace）及其他原本遠離鍵盤中心的鍵更容易觸到。但MALT鍵盤需要特別的硬件才能安裝到電腦上，所以也沒有得到廣泛應用。

2.鍵盤的形狀 外形設計

根據鍵盤的平面布局分析來進行其外形設計。主鍵盤區(qū)沿其中心線左右對稱傾斜15°,外緣采用圓角、圓弧過渡。而由于在操作編輯定位鍵區(qū)和數字輔助鍵區(qū)時,手已經能夠基本處于自然狀態(tài),故其平行于中心線設計,但應與主鍵盤區(qū)的布局協調。側面在保持原有梯度的基礎上,依照手的自然彎曲弧線設計成大弧度斷面,與腕托渾然一體。腕托的設計應與腕部弧線吻合良好,給手恰到好處的支撐。

定位鍵及細部設計 4個基準鍵位“↓”、“F”、“J”和“5”的定位標識改用與手指指尖弧線相吻合的凸起?？崭矜I、Back Space鍵、Enter鍵、Shift鍵等稍大尺寸鍵內置平衡桿,減少彈性差異和晃動?！按龣C”、“喚醒”和“電源”3個特殊功能鍵采用其他設計風格,圖6所示為一種方案,用以增添整體的活潑性,但要與整個鍵盤設計風格吻合。

（圖6 3個特殊功能鍵）3.鍵盤的顏色

色彩設計應符合人的習慣,整個鍵盤的顏色數目不超過5-7個。鍵盤底板主體顏色風格應與顯示器、機箱等外設相互搭配。

而各鍵區(qū)又可在色彩方案上合理布局,增添鍵盤的活潑性和易讀性。4個基準鍵位采用桔黃色醒目標識,米白色主鍵盤區(qū)搭配淺紫色編輯定位鍵區(qū)和數字輔助鍵區(qū),F鍵功能鍵區(qū)淺藍色搭配特殊功能鍵。

4.個性化的鍵盤（1）虛擬激光鍵盤

這個激光裝置可以在桌面或其他合適的介質上投射出一個虛擬的鍵盤，然后把你手指的移動翻譯并傳遞給你的掌上電腦或任何你連接在這個激光裝置的設備。這款港陸創(chuàng)科有限公司研制的激光鍵盤的表現和其他普通鍵盤類似，它利用基于光電識別原理技術可以使用戶在敲擊激光投射的虛擬鍵盤的時候，產生一種和敲擊真實的鍵盤一樣的聲音。

（2）手腕鍵盤

L3公司開發(fā)了可以戴在手腕上的電腦鍵盤和可以穿戴的計算機設備。由于具有完全的密封性，使它可以在雨中和其他嚴酷的環(huán)境中正常操作。彎曲的背面可以使手腕鍵盤安全舒適的放置在手腕上。

（3）單手鍵盤這款外型怪異的鍵盤是為那些只能單手操作鍵盤的人設計的。這些外型和字母都非常奇特的安排是經過仔細研究過的，它想法設法使你可以迅速而舒適的觸摸到所有的按

鍵。Maltron單手鍵盤已經被很多操作者證明可以達到每分鐘85個字的文字錄入速度。左手和右手的單手鍵盤都有售。

（4）可隨意組合的鍵盤厭倦了你鍵盤上傳統(tǒng)布局了嗎？想擁有一種布置更加便于輸入的鍵盤嗎？這款隨心所欲鍵盤可以保證你按照你所希望的任何方式去布置你的鍵盤，對于編程人員和游戲玩家來說真是太完美了。這款名叫DX1系統(tǒng)的鍵盤，可以用來玩游戲、編程、制作photoshop，并且它可以隨心所欲的布置每一個按鍵。

結語：通過這次對鍵盤的人機工程學研究，我了解到了很多以前不知道的鍵盤知識，掌握了優(yōu)化細節(jié)設計的大致方法。由于學習課程比較緊，沒有多余時間進行實踐操作和隨機調查，這是我這次報告中的不足之處。寒假期間我計劃跟同學一起去電子商場打工，屆時將會有跟多接觸新的電子產品、組裝電腦配件的機會，那時我的知識就會更豐富了。

【參考文獻】

（1）堅迪。qwerty我們與電腦的對話?！s志《數碼時代》，2009，10：020-023（2）楊明朗，袁桃。基于人機工程學的鍵盤設計?！袌D分類號：TP203；R131 gillian。超乎想象：十款奇特的鍵盤。——網址：http://blog.sina.com.cn/s/blog_5fb6e8120100d8xh.html

第五篇：應用人機工程案例論文1

應用人機工程案例

摘要:人機工程的應用，研究的核心問題是不同的作業(yè)中人、機器及環(huán)境三者間的協調，研究方法和評價手段涉及心理學、生理學、醫(yī)學、人體測量學、美學和工程技術的多個領域，研究的目的則是通過各學科知識的應用，來指導工作器具、工作方式和工作環(huán)境的設計和改造，使得作業(yè)在效率、安全、健康、舒適等幾個方面的特性得以提高.關鍵詞:

區(qū)別

改變

可識別度

需求

正文: 人機工程的應用就是人和一些機器、裝置、工具、用具等為完成某項工作或生產任務所組成的系統(tǒng)。更確切地說，這種系統(tǒng)還應包括環(huán)境條件在內。所以，人機工程的應用實際上是指人—機—環(huán)境組成的一個不可分割的整體。

人機工程的應用的范圍是很廣闊的，有簡單的，也有復雜的，如1.男女廁所的區(qū)別：顏色和造型，他的圖標不能隨便設置.2.音樂播放器的按鈕，幾百年都沒太大的改變.3.打字的鍵盤，因為打字機的原因，鍵盤按鈕的設置也一直沿用至今.人用鉛筆書寫，就是一個簡單的人機工程的應用；又如船員駕駛輪船，飛行員駕駛飛機，司機開動汽車，就是一些較復雜的人機工程的應用。在人機工程的應用中，包括人、機器和環(huán)境三個組成部分，而每個組成部分可稱為一個分系統(tǒng)或子系統(tǒng)。機器分系統(tǒng)具有控制器和顯示器。

人，這一分系統(tǒng)在看到（或聽到，觸到）顯示器的顯示時，就要決定如何去控制，如何去操作。如果有必要調節(jié)時，即可通過人體的動作去進行操縱。整個人機工程的應用是在各種不同的環(huán)境里工作。而環(huán)境條件又不同程度地影響著各個分系統(tǒng)的工作?？梢?，在人機工程的應用中，人同機器、環(huán)境的關系總是相互作用，相互配合和相互制約的，但人始終起著主導作用。因此，為了能充分地發(fā)揮人和機器的作用，使整個人機工程的應用可靠、安全、高效，以及操作方便和舒適，設計人機工程的應用時就得充分考慮人和機器的特征與功能，使之相互協調配合，構成有機整體，達到生產和工作的最佳效果。

人機工程的應用是在實測法和實驗法的基礎上進行的。如要對人在操作機械時的動作進行分析時，首先需進行實測，即將人在操作過程中所完成的每個連續(xù)動作用儀器或攝影逐一紀錄下來，然后進行分析研究，以便排除其中的無效動作，糾正不良姿勢，從而有效地減輕人的勞動強度，提高工作效率。特別是對一種動作在一個作業(yè)班次內要重復成千上萬次的時候，利用這種方法，即使只去掉或改進一個動作，都會對提高生產效率起著重要作用。在分析法中，通常要研究自變量和因變量兩種變量。自變量就是實測的資料，如照度值，環(huán)境狀況和重力等因素。因變量是隨自變量而變化的因素，研究這兩種變量的關系，以便找出其中的規(guī)律，為機器和裝置的設計提供了可靠的依據和可識別度： 1.電梯的樓層的標志和按鈕的相似性，會導致人不知道該按哪個上樓.2.apple nano的色彩鮮艷，與新鮮的蔬菜水果類似,符合安全需求,符合多樣需求,符合用戶環(huán)境和客戶需求,符合人體的動態(tài)尺寸,符合應用高效原則,符合經驗 符合人的操作習慣.iPod nano是蘋果電腦結合iPod shuffle與iPod mini特點于一身的第4代MP3播放器,iPod nano 比起 iPod shuffle 有更多快閃存儲器，和相比起普通iPod更細小化的彩色屏幕和觸控式轉盤。它的屏幕擁有更高的像素，容許顯示更多內容資訊。電池和其他內部零件亦重新配制。觸控式轉盤的外觀略高于平面，令到它有著更佳的觸覺反應.iPod nano使用閃存而不是硬盤，因此它不存在會震動的部件，這樣它就不會因滑落而損壞，同時也比使用硬盤的播放器更堅固耐用。據著名技術發(fā)燒網站Ars Technica的測試，即使從車上將nano扔下兩次，它仍能正常播放音樂，只是屏幕破損了。

iPod nano與iPod mini同價，但是nano的儲存空間較小，而且它的可連接性也比較差。與早前的iPod系列相比，蘋果公司沒有提供一個可選的火線電纜（第五代iPod也沒有提供）。在第三，第四代iPod和iPod mini上可以使用的遙控器也不能用在nano上。由于iPod主要產品線不再支持遙控裝置，生產商不得不另覓新的途徑，讓產品支持iPod nano。它也不支持電視輸出和錄音功能。蘋果公司這樣說：由于nano不能像其他iPod產品可以儲存照片，nano不會與任何一種iPod數碼相機連接器或任何第三方數碼相機連接器兼容。

等等的符合人機工程的應用的東西和事物,將會被社會保留,反之將淘汰.另外人性化社會是必然的,我們的設計追求更合理和完美.