第一篇：2010 人機(jī)工程論文考試要求

“人機(jī)工程學(xué)”設(shè)計(jì)要求

題目：從人機(jī)工程學(xué)的角度出發(fā)，分析在金工實(shí)習(xí)中使用的平板銼及鉗臺(tái)作業(yè)界面，對(duì)其人機(jī)系統(tǒng)作改進(jìn)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)說明書包含以下幾部分內(nèi)容：

1．設(shè)計(jì)說明和分析（2500字以上）

1）設(shè)計(jì)題目及說明；

2）調(diào)研與分析（包括人群特征分析、使用分析、動(dòng)作和姿勢分析、尺度分析等、存在問題分析等）； 3）方案構(gòu)思； 4）對(duì)本設(shè)計(jì)的說明； 5）設(shè)計(jì)小結(jié)。

2、設(shè)計(jì)圖樣：三視圖及效果圖，其中三視圖中應(yīng)標(biāo)注必要的三度空間尺寸；

設(shè)計(jì)說明應(yīng)文字簡練，表達(dá)準(zhǔn)確，并注意版式和封面設(shè)計(jì)。

設(shè)計(jì)說明書統(tǒng)一使用A4版面，要求提交電子文檔，文件夾格式為：08 0000001 姓名。文件保存為.Jpg格式，并以01.Jpg，02.Jpg...命名。

提交時(shí)間為第6周周5上午10：00～11：00 要求：

合理地解決提出的問題，并具有創(chuàng)新性； 空間比例符合人的尺度； 適合人體生理結(jié)構(gòu)和習(xí)慣要求； 考慮任何時(shí)候的人員安全；

通過形態(tài)、色彩等要素的變化，引發(fā)人們的心理感受和共鳴； 體現(xiàn)人性關(guān)懷，關(guān)注人類情感； 使用的圖片清晰，文字說明流暢； 設(shè)計(jì)表達(dá)清楚，分析充分。

第二篇：人機(jī)工程論文

淺談人機(jī)工程學(xué)在日常生活中的應(yīng)用

學(xué)號(hào)： 姓名：

摘要：本文通過對(duì)人性化產(chǎn)品設(shè)計(jì)具體案例的分析來說明工業(yè)設(shè)計(jì)中所包含的人機(jī)工程學(xué)因素，并指出中國未來的產(chǎn)品設(shè)計(jì)必須符合人機(jī)工程學(xué)，使人性化的設(shè)計(jì)真正體現(xiàn)出對(duì)人的尊重和關(guān)心

關(guān)鍵詞：人機(jī)工程學(xué)，工業(yè)設(shè)計(jì)，人，舒適性

隨著科技生產(chǎn)的不斷進(jìn)步，作為一門研究“人—機(jī)—環(huán)境”系統(tǒng)中人、機(jī)、環(huán)境三大要素之間的關(guān)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(xué)—人機(jī)工程學(xué)在我們?nèi)粘Ｉ钪袘?yīng)用越來越廣泛了。隨著人機(jī)工程學(xué)在我們使用的生活物品中越來越多的應(yīng)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(huì)發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，對(duì)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(jī)工程學(xué)的研究對(duì)于未來很多事物的設(shè)計(jì)有著重要的指導(dǎo)意義和現(xiàn)實(shí)意義。人機(jī)工程學(xué)是采用科學(xué)的方法研究人、機(jī)、環(huán)境三大要素之間的關(guān)系。將人機(jī)工程學(xué)應(yīng)用于物品設(shè)計(jì)中，由于符合人的生理學(xué)和心理學(xué)規(guī)律，使我們的生活更加舒適?，F(xiàn)在僅從工業(yè)設(shè)計(jì)這一范疇來看，大至宇航系統(tǒng)、城市規(guī)劃、建筑設(shè)施、自動(dòng)化工廠、機(jī)械設(shè)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(chǎn)與生活所創(chuàng)造的“物”，在設(shè)計(jì)和制造時(shí)都必須把“人的因素”作為一個(gè)重要的條件來考慮。若將產(chǎn)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(jī)工程上則會(huì)有更多的考慮，它比較偏重于生理學(xué)的層面；而一般性產(chǎn)品則必須兼顧心理層面的問題，需要更多的符合美學(xué)及潮流的設(shè)計(jì)，也就是應(yīng)以產(chǎn)品人性化的需求為主。下面以具體例子分析說明人機(jī)工程學(xué)在產(chǎn)品中的應(yīng)用；

1.座椅中的人機(jī)工程學(xué)

1.1 人們?cè)谏詈凸ぷ鲿r(shí)，離不開座椅，特別是以坐姿進(jìn)行工作的人，每天都有1/3以上的時(shí)間在與座椅打交道，因此座椅設(shè)計(jì)除了材料運(yùn)用得當(dāng)及造型大方美觀以外，更重要的是要符合人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)原則。根據(jù)人類工效學(xué)原理，座椅的功能、尺度與人體生理特點(diǎn)密切相關(guān)。由于座椅的用途不同,對(duì)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(dāng)?shù)墓δ?、尺度?huì)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(dòng)，使人感到心情愉快，而好的座椅得益于正確地使用人機(jī)工程學(xué)

A

B

1.2從人機(jī)工程學(xué)原理出發(fā)考慮，一個(gè)性能優(yōu)良的座椅應(yīng)當(dāng)符合的基本要求如下：為人們提供一個(gè)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(jī)工程學(xué)，B圖中的為普通座椅。A中符合人機(jī)工程學(xué)的座椅的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)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(fù)荷以及腰背部肌肉的負(fù)荷，座椅的設(shè)計(jì)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(jié)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(shí)間的坐著會(huì)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(huì)使靠在上面的人感到肌肉酸痛。綜上，符合人機(jī)工程學(xué)原理的座椅比普通更加舒適。

1.3人機(jī)工程學(xué)在座椅的設(shè)計(jì)中的應(yīng)用也逐漸成熟，利用人機(jī)工程學(xué)原理來進(jìn)行座椅設(shè)計(jì)是座椅設(shè)計(jì)發(fā)展的必然。符合人機(jī)工程學(xué)原理的人性化設(shè)計(jì)最實(shí)在，同時(shí)也是最前沿的潮流與趨勢，是一種人文精神的體現(xiàn)，是人與座椅完美和諧的結(jié)合，使人性化的設(shè)計(jì)真正體現(xiàn)出對(duì)人的尊重與關(guān)懷。因此，我們必須加大對(duì)人機(jī)工程學(xué)原理在座椅設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究。

2.手工工具中的人機(jī)工程學(xué)

2.1手工工具例如鉗子、簡單等是人們?cè)谌粘Ｉ詈湍承┨囟ǖ墓ぷ髦薪?jīng)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(shè)計(jì)不當(dāng)，給使用者帶來的累計(jì)損傷疾病是十分嚴(yán)重的。通過應(yīng)用人機(jī)工程學(xué)原理對(duì)手工工具的使用方式，使用狀態(tài)以及造成累計(jì)損傷疾病原因的分析，一方面可以提高工作效率和質(zhì)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(zhì)量。

符合人機(jī)工程學(xué)

普通剪刀

2.2在上圖中左邊的剪刀屬于改進(jìn)的人機(jī)工程學(xué)產(chǎn)品，它抬高了大拇指工作時(shí)的位置，使得大拇指的掌骨與腕骨之間的關(guān)節(jié)彎曲，減少了骨與骨之間的運(yùn)動(dòng)的摩擦，對(duì)保護(hù)手指關(guān)節(jié)是有利的，同時(shí)，它的下半部的施力處為一平面，這樣也可以減少施力時(shí)手指部位的受力，對(duì)食指，中指，無名指也起到了保護(hù)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(yuǎn)節(jié)指骨和中節(jié)指骨間的關(guān)節(jié)伸展，長時(shí)間地保持這一姿勢對(duì)關(guān)節(jié)處的韌帶不利。其次，受力部位由手指轉(zhuǎn)移到了手掌內(nèi)側(cè)的部位，長時(shí)間作用或是高強(qiáng)度的作用都會(huì)對(duì)肌肉組織產(chǎn)生影響。

2.3 目前人機(jī)工程學(xué)的原理已經(jīng)應(yīng)用到很多工具中了，大大的提高了人們工作時(shí)的舒適性。所以在未來的手工工具的設(shè)計(jì)時(shí)，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(diǎn)，設(shè)計(jì)適合的工具，以減少對(duì)人體的損傷，同時(shí)提高工作效率。

參考文獻(xiàn)

[1] 李珂 論工業(yè)設(shè)計(jì)與人機(jī)工程學(xué) 科技促進(jìn)發(fā)展2008.06 武漢工業(yè)學(xué)院工商學(xué)院 [2] 胡萍 人機(jī)工程學(xué)在工程機(jī)械設(shè)計(jì)中的綜合應(yīng)用 機(jī)械制造2009.01 四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院.[3]莊大民 人機(jī)工程在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 家電科技2005.02 北京航空航天大學(xué)人機(jī)與環(huán)境工程系

[4]徐英，楊宏剛 汽車駕駛座椅的人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì) 機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新2008第21卷第一期 西安建筑科技大學(xué)安全工程研究所

[5]蘇勝 基于人機(jī)工程學(xué)的座椅設(shè)計(jì) 科技信息2009 西安工業(yè)大學(xué)藝術(shù)與傳媒學(xué)院 [6]王佐龍 剪刀設(shè)計(jì)中人機(jī)工程學(xué)因素的研究 設(shè)計(jì)實(shí)踐2008.12 徐州工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院

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第三篇：安全人機(jī)工程論文

公交司機(jī)的疲勞分析

專業(yè)：安全工程

姓名：朱珍珍

公交車司機(jī)的疲勞分析

摘要：了解公交車司機(jī)疲勞產(chǎn)生的原因、疲勞駕駛造成的后果及影響，以喚起整個(gè)社會(huì)對(duì)司機(jī)疲勞程度的重視。然后再根據(jù)公交車司機(jī)自身獨(dú)具的特點(diǎn)，進(jìn)行進(jìn)一步地分析研究，并及時(shí)采取有效的措施，以減輕司機(jī)在駕駛過程中的疲勞程度，改善司機(jī)的生活，也造福整個(gè)社會(huì)。

關(guān)鍵詞：公交司機(jī)疲勞職業(yè)病交通事故

當(dāng)前，公共汽車憑借其廉價(jià)、方便的優(yōu)勢，已成為現(xiàn)代城市最重要的交通工具之一，因此公交司機(jī)的正常安全工作就顯得尤為重要。但事實(shí)上，為很多人所不知的是，在行車過程中公交司機(jī)會(huì)經(jīng)常性地感到疲勞，影響其正常工作。在一次次教訓(xùn)面前，我們清楚地看到，由疲勞駕駛引發(fā)的災(zāi)難又是相當(dāng)嚴(yán)重的。因此，對(duì)公交司機(jī)的疲勞程度進(jìn)行分析，并采取合理的措施就顯得非常重要，下面就這個(gè)問題展開討論。

近些年來，相關(guān)專家學(xué)者對(duì)疲勞也進(jìn)行了一系列的研究。而隨著對(duì)疲勞研究的不斷深入，對(duì)疲勞本質(zhì)的認(rèn)識(shí)也在不斷深化。目前，人們普遍認(rèn)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(dòng)的活動(dòng)的變化也就是發(fā)生機(jī)能變化、物質(zhì)變化、自覺疲勞和效率變化的現(xiàn)象。而疲勞則更是體力與腦力效能的暫時(shí)減弱，各行各業(yè)的勞動(dòng)者都會(huì)產(chǎn)生疲勞，當(dāng)然公交司機(jī)也不例外。公交司機(jī)的疲勞即是指司機(jī)在長時(shí)間連續(xù)行車后，產(chǎn)生生理機(jī)能和心理機(jī)能的失調(diào)，而在客觀上出現(xiàn)駕駛技能下降的現(xiàn)象。一般認(rèn)為這種疲勞是腦力與體力同時(shí)參與的技術(shù)性疲勞，處于疲勞狀態(tài)中的司機(jī)在駕駛時(shí)，不僅會(huì)給自身，也會(huì)給他人帶來一些意料之外的傷害。

一．疲勞產(chǎn)生的原因：

事實(shí)上，經(jīng)過對(duì)材料的搜集整理可知，引起公交司機(jī)疲勞駕駛的原因也是多方面的，具體如下：

1.工作時(shí)間長除了公交公司規(guī)定的正常的上班時(shí)間，每天早上發(fā)車前公交司機(jī)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(duì)車進(jìn)行預(yù)熱，打掃衛(wèi)生等等，這都需要時(shí)間。這樣算下來，司機(jī)每天需要工作十四五個(gè)小時(shí)，且有些地方每個(gè)月最多休息5天，這些數(shù)據(jù)讓人震驚，不得不承認(rèn)，司機(jī)從事的真是一項(xiàng)超常工作時(shí)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(dú)具的特點(diǎn)，基本上逢站必停，以及路上的紅綠燈，十字路口，司機(jī)必須目不轉(zhuǎn)睛地盯著前方，觀察期每一細(xì)微變化，更要在站點(diǎn)處及時(shí)剎好車，并按下語音報(bào)站系統(tǒng)功能的按鈕，還要注意到乘客的投幣情況（對(duì)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(jī)往往會(huì)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(huì)加重司機(jī)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(jī)在行車過程中，難免地還會(huì)受到受到諸如高溫引起的犯困、駕駛室內(nèi)的廢氣及通風(fēng)不暢、車身顛簸、座椅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理及睡眠不足等多方面不良因素的影響，更會(huì)加劇司機(jī)的疲勞程度。

二．疲勞造成的后果：

疲勞往往會(huì)使人意識(shí)混亂、注意力不集中，而司機(jī)的疲勞駕駛則會(huì)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(jī)是一個(gè)典型的高強(qiáng)度、高精神壓力的職業(yè)，由于過度疲勞，他們?nèi)菀谆家恍┯写硇缘募膊　殬I(yè)病。據(jù)有關(guān)調(diào)查結(jié)果顯示：80%以上的公交司機(jī)的健康狀況令人擔(dān)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(zhì)和工作環(huán)境密切相關(guān)。此外，因疲勞過度導(dǎo)致司機(jī)猝死的案例也屢見報(bào)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(shí)，司機(jī)往往無法集中注意力，甚至?xí)霈F(xiàn)瞌睡的情況，而這些都是非常危險(xiǎn)的行為，極易引發(fā)事故。交警部門提供的資料表明，當(dāng)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(jīng)濟(jì)損失。

三．減輕司機(jī)疲勞的措施及建議：

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

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

2.社會(huì)應(yīng)做好宣傳，教育人們尊重、體諒司機(jī)，珍惜他們的勞動(dòng)成果，具體表現(xiàn)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(shí)也減輕司機(jī)的疲勞。

3.公交公司要及時(shí)對(duì)員工進(jìn)行素質(zhì)教育和業(yè)務(wù)培訓(xùn)，對(duì)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(shí)用的克服疲勞的方法；為減少司機(jī)的工作時(shí)間以達(dá)到減輕司機(jī)疲勞的目的，公交司機(jī)可采取有效的措施，比如分配專人每天負(fù)責(zé)檢查汽車的安全狀況，并做好記錄；公交司機(jī)應(yīng)盡量改善司機(jī)的工作環(huán)境，如在車上安裝空調(diào)，這樣，炎熱的天氣里，乘客更愿意乘坐公交車，司機(jī)也會(huì)因涼爽而使心情好起來，從而減輕司機(jī)的疲勞。

4.對(duì)公交司機(jī)而言，則需要合理膳食，加強(qiáng)營養(yǎng)，同時(shí)補(bǔ)充足夠的水分。要堅(jiān)持正常的作息時(shí)間，保證睡眠時(shí)間和睡眠質(zhì)量，更要有良好的心態(tài)和生活習(xí)

慣，要定期進(jìn)行體檢，及時(shí)關(guān)注身體的健康狀況（也可由公交公司統(tǒng)一安排進(jìn)行），開車時(shí)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(guān)站點(diǎn)設(shè)置疲勞檢測儀，經(jīng)過此處的司機(jī)必須進(jìn)行檢測，一旦發(fā)現(xiàn)處于疲勞狀態(tài)，不允許其繼續(xù)前行，直至司機(jī)完全恢復(fù)清醒為止。

6.研究者可對(duì)人體相關(guān)部位動(dòng)作的舒適度展開研究，在理論的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最終改進(jìn)現(xiàn)有的公交車，盡量保證司機(jī)的活動(dòng)在最有利范圍之內(nèi)，達(dá)到最佳舒適度，減輕司機(jī)駕駛中的疲勞。

綜上，公交司機(jī)的疲勞是多種因素共同作用的結(jié)果，提高司機(jī)的職業(yè)道德觀念是減輕其疲勞的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，但不是唯一的，它應(yīng)該引起全社會(huì)的普遍關(guān)注。與此同時(shí)，也需要更多的專家學(xué)者參與其中，對(duì)此進(jìn)行深入的專業(yè)的調(diào)查研究。對(duì)公交司機(jī)的疲勞進(jìn)行的研究要做的還有很多，我們行進(jìn)在路上。

第四篇：汽車人機(jī)工程論文

摘要

目前汽車尤其是乘用車設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)以人為中心，舒適性一直是汽車設(shè)計(jì)的主 體和追求目標(biāo)。商用車是汽車工業(yè)產(chǎn)品型譜中的重要組成部分,在我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮著巨大的作用。近年來隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、高等級(jí)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(nèi)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(jī)工程設(shè)計(jì)開發(fā)方面與國外相比還有一定的差距。運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)原理對(duì)商用車駕駛室進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì),改善駕駛員工作環(huán)境,對(duì)于提高商用車主動(dòng)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(jié)合所承擔(dān)的“十一五”國家高技術(shù)發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)項(xiàng)目“重型汽 車集成開發(fā)先進(jìn)技術(shù)(2006從110105)”,對(duì)重型商用車人機(jī)工程設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)方法 和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入、系統(tǒng)研究,論文完成的主要研究工作如下:對(duì)重型商用車駕駛室人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和過程,以及采用的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)行了研究總結(jié),建立了重型商用車人機(jī)工程設(shè)計(jì)方法。

研究了根據(jù)人體測量學(xué)數(shù)據(jù)建立用于商用車人機(jī)工程設(shè)計(jì)和分析數(shù)字人體模型的關(guān)鍵技術(shù),包括人體測量學(xué)參數(shù)描述、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)建模、人體肢體運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)和姿勢求解的正向和反向運(yùn)動(dòng)學(xué)問題、幾何建模和外觀可視化、性能建模等,建立了三維數(shù)字化人體模型,開發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的重型商用車人機(jī)工程設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)系統(tǒng)(SHOVED)。

利用該系統(tǒng)對(duì)某商用車駕駛室座椅H點(diǎn)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(fēng)窗刮掃面積和上下車方便性等人機(jī)性能進(jìn)行了設(shè)計(jì)、分析與評(píng)價(jià)。結(jié)果表明,該車型的人機(jī)性能滿足國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)要求,并給出了進(jìn)一步改善駕駛室人機(jī)性能的建議。提出了一種改進(jìn)的人體姿勢舒適度評(píng)價(jià)方法,即采用人體肌肉負(fù)荷作為姿勢舒適性的客觀量度,而肌肉負(fù)荷從宏觀上根據(jù)關(guān)節(jié)載荷計(jì)算;通過仿真分析獲得姿勢空間內(nèi)姿勢舒適性的分布;對(duì)姿勢舒適性分布數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,建立姿勢舒適性評(píng)價(jià)模型。

本文將商務(wù)車駕駛室作為一個(gè)特殊、復(fù)雜的人機(jī)系統(tǒng)，運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)理論，借助計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了裝載機(jī)駕駛室人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)化。該方法為 縮短裝載機(jī)新機(jī)型的開發(fā)周期，降低開發(fā)成本，也為進(jìn)行駕駛室設(shè)計(jì)和性能檢驗(yàn) 提供了一種有效手段。

關(guān)鍵字：人體測量學(xué)，駕駛室，人機(jī)工程學(xué)，數(shù)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(shù)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(shù)水平的不斷提升和消費(fèi)者的不斷成熟,會(huì)對(duì)商用車的舒適性和安全性有著越來越高的要求,使得進(jìn)一步研究和改善商用車的人機(jī)性能十分必要。在駕駛室布置設(shè)計(jì)中,人機(jī)工程學(xué)的研究及應(yīng)用是提高舒適性、安全性最直接的措施,特別是對(duì)駕駛和乘坐環(huán)境的改進(jìn)尤為顯著。良好的人機(jī)工程設(shè)計(jì)會(huì)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(shí)現(xiàn)汽車人性化設(shè)計(jì)的重要方面。人機(jī)工程布置還會(huì)影響整車內(nèi)外造型的尺寸,進(jìn)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(jī)工程設(shè)計(jì)的好壞直接決定了汽車設(shè)計(jì)水平的高低。

近幾年,汽車安全性也成為人機(jī)工程學(xué)研究熱點(diǎn)之一。國外汽車工業(yè)重視“以 人為本”的同時(shí),加大了汽車安全駕駛的研究力度,強(qiáng)調(diào)通過合理設(shè)計(jì)和車身結(jié)構(gòu)的改進(jìn)來減少汽車碰撞損失和加強(qiáng)行人保護(hù)（1）。目前仍然有許多問題要借助人機(jī)工程學(xué)手段做傳統(tǒng)的汽車設(shè)計(jì)過程是從概念設(shè)計(jì)到初步設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)和分析反復(fù)進(jìn)行的過程,其中概念設(shè)計(jì)和初步設(shè)計(jì)中都包含了車身布置設(shè)計(jì)的內(nèi)容,它是進(jìn)行造型和詳細(xì)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。隨著并行工程、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)在汽車設(shè)計(jì)中的不斷應(yīng)用和發(fā)展,現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)流程已將造型設(shè)計(jì)、布置設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)分析等內(nèi)容同步進(jìn)行。但為減少協(xié)調(diào)的時(shí)間和保證設(shè)計(jì)效率,在設(shè)計(jì)初期就以布置設(shè)計(jì)的要求為依據(jù)下達(dá)造型等工作的任務(wù)書,并不斷在布置和其它設(shè)計(jì)內(nèi)容之間進(jìn)行協(xié)調(diào),最后完成設(shè)計(jì)。因此,布置設(shè)計(jì)是概念設(shè)計(jì)過程中很重要的內(nèi)容進(jìn)一步研究解決。

1.2人體模型

駕駛室設(shè)計(jì)需要利用人體模型來盡可能的模擬現(xiàn)實(shí)中的人，從而縮短與人體 有關(guān)的零部件的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)周期。以人體參數(shù)為基礎(chǔ)建立的人體模型是描述人體 形態(tài)特征和力學(xué)特征的有效工具，是研究、分析、評(píng)價(jià)、試驗(yàn)人機(jī)系統(tǒng)不可缺少 的重要輔助手段?？茖W(xué)、合理的建立人體模型是人機(jī)工程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。對(duì)于像裝 載機(jī)這樣比較復(fù)雜的設(shè)計(jì)對(duì)象，應(yīng)用人體模型是一種重要的輔助手段，它既可以 表現(xiàn)設(shè)計(jì)結(jié)果，也可以用來調(diào)整設(shè)計(jì)，以確定最終設(shè)計(jì)尺寸。

人體模型按構(gòu)造方法可以分為物理仿真模型和數(shù)學(xué)仿真模型兩類。我們?cè)?人機(jī)工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域常用的人體模型有二維人體模板、三維人體模型、人體數(shù)學(xué)模 型和數(shù)字人體模型，最后一類人體模型以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，能夠與設(shè)計(jì)對(duì)象的 數(shù)字模型進(jìn)行交互，使人機(jī)系統(tǒng)三維顯示在設(shè)計(jì)師的面前。其特點(diǎn)是反映的信息 量大，便于解決相關(guān)的復(fù)雜計(jì)算，是產(chǎn)品的設(shè)計(jì)更加直觀、快速和可靠。

人體模型在裝載機(jī)駕駛室設(shè)計(jì)中作為一種輔助手段，它既可以表現(xiàn)設(shè)計(jì)結(jié) 果，也可以用來輕松調(diào)整設(shè)計(jì)方案，從而確定最終設(shè)計(jì)尺寸。將人體模型引入到 通過CAD技術(shù)建造虛擬的三維作業(yè)空間模型中（2），可以對(duì)比、分析、評(píng)價(jià)作業(yè)空間 的多種設(shè)計(jì)方案。計(jì)算機(jī)中產(chǎn)生的三維圖形可以使設(shè)計(jì)師更加方便、快捷的調(diào)整 人—機(jī)—環(huán)境之間的相互關(guān)系。通過多個(gè)設(shè)計(jì)方案的對(duì)比、分析、評(píng)價(jià)，最終能夠優(yōu)選出最合理的作業(yè)空間。1.3商用車人機(jī)設(shè)計(jì)方法

人機(jī)工程設(shè)計(jì)通常始于概念設(shè)計(jì)初期。此前,先要明確產(chǎn)品開發(fā)的目標(biāo)；并通過對(duì)標(biāo)分析，確定人機(jī)工程設(shè)計(jì)的基本概念、目標(biāo)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(biāo)駕駛員群體特點(diǎn)（男女比例、地區(qū)、年齡特點(diǎn)等)和人體尺寸,作為人機(jī)工程設(shè)計(jì)的依據(jù)，商用貨車具有底盤高，駕駛室為平頭,駕駛室內(nèi)部高度方向空間大、長度方向空間緊湊等特點(diǎn)。此外，重型商用貨車的駕駛員群體多數(shù)為男性。對(duì)于全新開發(fā)車型,重型商用貨車人機(jī)工程設(shè)計(jì)主要內(nèi)容和流程。最終的布置結(jié)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(zhǔn)確,增強(qiáng)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(diǎn)；（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(shí)獲得 正確的駕駛信息。

從總體上講，汽車人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)分為初步設(shè)計(jì)和后期校核兩個(gè)階段。初步設(shè)計(jì)的任務(wù)是建立乘員和室內(nèi)主要部件的布置方案。傳統(tǒng)的人機(jī)工程初步設(shè)計(jì)或者對(duì)于全新開發(fā)所進(jìn)行的初步設(shè)計(jì),參考的資料和數(shù)據(jù)相對(duì)較少，通常可以按照一定的設(shè)計(jì)流程來建立一個(gè)初步的設(shè)計(jì)方案。由于設(shè)計(jì)內(nèi)容是從駕駛員乘坐和駕駛環(huán)境設(shè)計(jì)參數(shù)定義開始,然后過渡到駕駛室、乃至整車的設(shè)計(jì)參數(shù)定義,因此,這種設(shè)計(jì)過程又稱為從內(nèi)到外的設(shè)計(jì)，從內(nèi)到外的設(shè)計(jì)過程中,為了方便進(jìn)行乘員布置、表達(dá)設(shè)計(jì)意圖、進(jìn)行視野校核、以及工程制圖等,通常借助一些設(shè)計(jì)工具輔助完成。初步設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)過程中至關(guān)重要的階段。初步設(shè)計(jì)的結(jié)果為后續(xù)的詳細(xì)設(shè)計(jì)確定了基本的基調(diào)。本節(jié)對(duì)重型商用車駕駛室人機(jī)工程學(xué)初步設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究總結(jié)，并應(yīng)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(jī)駕駛座椅主要參數(shù)的人機(jī)工程要求。

1.4駕駛座椅主要參數(shù)的人機(jī)工程要求

駕駛座椅屬于工作用座椅，通過以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)實(shí)驗(yàn)，對(duì)工作用座椅的主要參數(shù)有相應(yīng)的人機(jī)工程設(shè)計(jì)要求，見表1-1。

表 1-1 座椅主要設(shè)計(jì)部位及設(shè)計(jì)要求

1.5 人機(jī)工程設(shè)計(jì)原則

人機(jī)系統(tǒng)中，操縱裝置是將人的信息輸送給機(jī)器，用以調(diào)整、改變機(jī)器狀態(tài)的裝置。操縱裝置將操作者的信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)器的輸入信號(hào)，是人機(jī)信息交互的重要組成部分，其設(shè)計(jì)是否合理，直接關(guān)系到整個(gè)人機(jī)系統(tǒng)能否正常安全運(yùn)轉(zhuǎn)。遵循人機(jī)工程設(shè)計(jì)原則，這就要求保證操縱裝置的操縱有效性，同時(shí)要考慮到以下幾個(gè)方面：(1)操縱器的形狀適應(yīng)人的生理特點(diǎn)；(2)操縱器的形狀便于觸覺對(duì)他進(jìn)行識(shí)別；(3)尺寸應(yīng)符合人體尺度的需要。根據(jù)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(jī)駕駛室中都存在。

裝載機(jī)工況和作業(yè)要求復(fù)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(dòng)臂操縱桿和鏟斗操縱桿，這就要求在操縱裝置的人機(jī)工程設(shè)計(jì)中，要充分考慮駕駛員的生理特點(diǎn)，也要考慮操縱裝置的使用功能和使用情況。而且裝載機(jī)的操縱裝置使用頻繁，其在駕駛室內(nèi)的布置及操作順序要符合人的生理、心理特點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)習(xí)慣。

第二部分 工作原理

2.1 汽車人機(jī)工程設(shè)計(jì) 國外對(duì)汽車人機(jī)工程學(xué)的研究起始于上世紀(jì)五十年代,主要集中在北美地區(qū), 尤其是推出了很多標(biāo)準(zhǔn)，有的已被國際標(biāo)準(zhǔn)組織所采用,如:三維H點(diǎn)裝置、眼橢圓等。這些研究為科學(xué)地從事汽車人機(jī)工程設(shè)計(jì)奠定了良好的理論基礎(chǔ)和方法條件。

在國內(nèi),溫吾凡、劉金秋等人都曾對(duì)人機(jī)工程學(xué)應(yīng)用于汽車駕駛室設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題進(jìn)行過研究。葛如海專門研究了重型商用牽引車駕駛室設(shè)計(jì)的人機(jī)工程問題。經(jīng)過對(duì)人機(jī)工程學(xué)在汽車內(nèi)部布置方面應(yīng)用和相關(guān)國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行消化吸收的基礎(chǔ)上,一些人研究如何將領(lǐng)域知識(shí)凝練到軟件中,以快速地完成人機(jī)工程設(shè)計(jì)和分析。例如:宋寶玉、李維斗等人研究開發(fā)了駕駛室人機(jī)工程設(shè)計(jì)軟件。

在人機(jī)設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)內(nèi)部布置的方法,選擇一定數(shù)量的有經(jīng)驗(yàn)的駕駛員,根據(jù)駕駛經(jīng)驗(yàn)、舒適性感受等主觀判斷,對(duì)駕駛室各部分進(jìn)行主觀打分,從而實(shí)現(xiàn)主觀評(píng)價(jià)。有的系統(tǒng)研究了汽車駕駛室設(shè)計(jì)的人機(jī)界面評(píng)價(jià)過程,包括從廠商的項(xiàng)目提出到最終的綜合人機(jī)評(píng)價(jià)等個(gè)步驟，研究了汽車坐姿不舒適性主觀評(píng)價(jià)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(biāo)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(duì)駕 駛員坐姿舒適性和各項(xiàng)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(zhuǎn)向盤等）的布置位置,是車內(nèi)布置的重要參考元 素。加速踏板布置分析主要關(guān)注以下問題:（1）踏板中心高度。會(huì)影響駕駛員踩關(guān)節(jié)舒適性。由于加速踏板踩踏頻繁,其布置必須考慮長時(shí)間操作的舒適性。加速踏板未踩下時(shí),應(yīng)保證跺關(guān)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(guān)節(jié)舒適；

（2）踏板表面傾斜角度要合適,否則會(huì)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(zhuǎn)動(dòng)中心位置要合適。不合適的轉(zhuǎn)動(dòng)中心位置,不能保證在踩踏行程范圍內(nèi)腳底施力點(diǎn)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(dòng)和離合踏板的位置可參照加速踏板位置進(jìn)行布置。為保證緊急制動(dòng)時(shí),駕駛員不會(huì)誤踩到加速踏板,通常制動(dòng)和加速踏板表面錯(cuò)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(cè)向的位置和間距,包括離 合踏板與駕駛員中心線、制動(dòng)踏板與駕駛員中心線、以及制動(dòng)踏板與加速踏板之間的間隙。

根據(jù)上述原則,可以對(duì)踏板的布置方案進(jìn)行分析和評(píng)價(jià),乃至給出合理的布置 建議。踏板布置相關(guān)尺寸參見圖2-1。

圖 2-1 SAE定義的踏板布置尺寸

2.3 H點(diǎn)方案設(shè)計(jì)

2.3.1人體設(shè)計(jì)樣板法

人體設(shè)計(jì)樣板法是采SAEJ826中定義的H點(diǎn)二維人體設(shè)計(jì)樣板[58]來布置定位 H點(diǎn)位置,如圖2-2所示。

圖2-2 H點(diǎn)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(nèi)。將其加速踏板踵點(diǎn)AHP與踏板附近指定的地面上的一點(diǎn)重合,整個(gè)腳掌繞AHP旋轉(zhuǎn)至腳掌與踏板面貼合;調(diào)節(jié)背部角到要求的角度然后鎖定,從而定位軀干;再調(diào)整模板小腿和大腿的角度,則這時(shí)的設(shè)計(jì)H點(diǎn)為最后H點(diǎn)。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(shè)計(jì)H點(diǎn)為最一前H點(diǎn)。根據(jù)第5百分位女子和第95百分位男子H點(diǎn)來確定H點(diǎn)的上下、前后調(diào)節(jié)行程。這種確定H點(diǎn)的方法簡單可行,在內(nèi)部正向設(shè)計(jì)初期是一種很重要的方法。但是人體模板雖然是用統(tǒng)計(jì)意義上的人體數(shù)據(jù)所創(chuàng)建的,但是并不具有實(shí)際代表意義,因?yàn)樗皇莾蓚€(gè)人體模板,只是兩個(gè)個(gè)體,并且這種統(tǒng)計(jì)意義上的人體模板在現(xiàn)實(shí)生活中是很少會(huì)存在的。所以利用這種人體模板設(shè)計(jì)出來的H點(diǎn)適應(yīng)度是不夠的。雖然應(yīng)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(shí)際上設(shè)計(jì)出的H點(diǎn)并不一定能夠保證良好的適應(yīng)性。2.3.2 SAE適意H點(diǎn)位置曲線法(5)

1985年,SAE推出了SAEJ1517標(biāo)準(zhǔn),用來輔助進(jìn)行駕駛員H點(diǎn)布置。SAEJ1517中推薦了不同百分位的一組適意駕駛位置時(shí)H點(diǎn)的位置線嘩],其中每一條曲線都表征了H點(diǎn)位置與定位參考點(diǎn)之間的水平XH和垂直方向ZH的位置關(guān)系。對(duì)于B類車,zH與xH呈線性關(guān)系,參見表2-1。圖2-3給出了B類車的一SAE適意H點(diǎn)位置線。給定不同百分位的H點(diǎn)高度就能夠得到最后、最前以及其它百分位的設(shè)計(jì)H點(diǎn),座椅的行程和升程可根據(jù)最后和最前H點(diǎn)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(diǎn)位置線

圖2-3 B類車SAE適意H點(diǎn)位置曲線

SAE適意線是根據(jù)早先的美國人體數(shù)據(jù),經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析之后得出的,對(duì)于不同 時(shí)代、不同國家的人體統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)不一定適用。計(jì)算對(duì)應(yīng)某一百分位的H點(diǎn)時(shí)只能得到一個(gè)點(diǎn),靈活性較差。同時(shí),SAE適意線法沒有將目標(biāo)駕駛員群體的統(tǒng)計(jì)特 性,尤其是國別、身材、男女比例、百分位等作為參數(shù),因此,不能針對(duì)任意給的駕駛員目標(biāo)人群都適用。SAE適意線比較適合于在從內(nèi)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(diǎn)布置方法。2.3.3 面向指定駕駛員群體的H點(diǎn)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(diǎn)位置)來實(shí)現(xiàn),這 些H點(diǎn)分布呈現(xiàn)一個(gè)范圍。對(duì)于重型商用貨車,用一個(gè)矩形表示駕駛員群體中一 定比例個(gè)體H點(diǎn)位置的分布范圍,稱為H點(diǎn)調(diào)節(jié)窗口160],其位置和尺寸反映了設(shè)計(jì)方案對(duì)于目標(biāo)群體的適應(yīng)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(dāng)靠前一些,以保證良好的駕駛員 前方下視野。H點(diǎn)的布置是駕駛室內(nèi)其它布置設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),并且關(guān)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(xué)、準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)H點(diǎn)調(diào)節(jié)窗口。

已知條件為地板和加速踏板參考點(diǎn)PRP位置,參見圖2-4。在布置坐標(biāo)系尤02下,某一個(gè)體駕駛員的H點(diǎn)位置坐標(biāo),駕駛員上半身越傾向直立。硬點(diǎn)尺寸H30為座椅高度，是乘坐參考點(diǎn)到加速踏板踩點(diǎn)的垂直距離,反映了群體命分布的狀況。對(duì)于帶有高度方向調(diào)節(jié)功能的座椅，應(yīng)位于H點(diǎn)調(diào)節(jié)窗口的右邊界中點(diǎn)處。設(shè)計(jì)中通常根據(jù)對(duì)標(biāo)分析或設(shè)計(jì)目標(biāo)給出刀30,再據(jù)此確定H點(diǎn)在水平和垂直方向的分布范圍,即硬點(diǎn)尺寸TL23、升217和L53。上述硬點(diǎn)尺寸和術(shù)語的定義參見文獻(xiàn),這里的刀30、L53指的是汽車設(shè)計(jì)參數(shù)。

圖2-4 重型商用車H點(diǎn)布置

商用車主要考慮男子群體。根據(jù)我國成年男子身高、坐高的均值和標(biāo)準(zhǔn) 差,計(jì)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(gè)樣本點(diǎn),其人體尺寸參見表2-1。在布置坐標(biāo)系口刃Z中，大腿長度L3、小腿長度L4、以及跺關(guān)節(jié)到踩點(diǎn)的距離Lg有關(guān)。通過分析得知，與乘坐位置有關(guān)的變量L3、L4和Lg的分布只存在一個(gè)很顯著的主成份,可根據(jù)它的單調(diào)性來設(shè)計(jì)H點(diǎn)調(diào)節(jié)窗口。鑒于下肢長度的單調(diào)性與該主成份是一致的,有理由選取樣本點(diǎn)中下肢長度最長和最短的兩個(gè)作為設(shè)計(jì)樣本。通過對(duì)比可知,下肢最長的樣本點(diǎn)是P5,最短的樣本點(diǎn)是P6。

圖2-5覆蓋群體分布的樣本點(diǎn)

表2-2樣本人體尺寸

根據(jù)已知條件(PRP、地板和萬30),以及商用車駕駛員肢體活動(dòng)范圍,計(jì)算H 點(diǎn)分布范圍,計(jì)算公式如下2-1：

分別計(jì)算兩個(gè)樣本點(diǎn)的H點(diǎn)分布區(qū)域,如圖2-6所示。

圖 2-6 H點(diǎn)調(diào)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(gè)區(qū)域中分別選取一點(diǎn)作為最前最低H點(diǎn)(圖中Pl)和最后最高H點(diǎn)(圖中P2),由這兩個(gè)點(diǎn)形成H點(diǎn)調(diào)節(jié)窗口。所選的H點(diǎn)應(yīng)盡可能具有較好的舒適性。如前所述,sgRP位于H點(diǎn)調(diào)節(jié)窗口的右邊界上,所以,選取這兩個(gè)H點(diǎn)的時(shí)候,還要使H30盡可能與設(shè)計(jì)目標(biāo)值一致;并在保證H點(diǎn)調(diào)節(jié)窗口左下角和右上角落入相應(yīng)H點(diǎn)分布范圍的同時(shí)盡可能減小TL23和Z日17,以減小座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)難度。

2.4 布置工具圖形定位

布置工具圖形是進(jìn)一步進(jìn)行儀表板、操縱件布置,保證目標(biāo)駕駛員群體中的大多數(shù)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(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容自1987年以來一直沒變。尺寸參見表2-3。B類車定位時(shí)以ATRP，駕駛室布置工具圖形定位基準(zhǔn)點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)。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(huì)有較大的差異,因此,眼橢圓定位時(shí)需要考慮駕駛員群體中男女比例。此外,在側(cè)視圖上,眼橢圓關(guān)于其中心有向前下方11.6度的轉(zhuǎn)角；在俯視圖上，左右眼橢圓關(guān)于其中心有向右側(cè)5.4度的轉(zhuǎn)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(duì)于Al,RP點(diǎn)的定位公式列于表2一4。表中,萬為橢圓中心相對(duì)于ATRP的水平距離;玖、殊分別為左、右眼橢圓中心相對(duì)于ATRP的側(cè)向距離;z為圓中心相對(duì)于ATRP的垂直距離。眼橢球繞其中心旋轉(zhuǎn):在俯視圖中向內(nèi)側(cè)偏5.4度,側(cè)視圖中向前下偏轉(zhuǎn)0.6度。ArRP是駕駛室布置工具圖形定位基準(zhǔn)點(diǎn),是SAEJ1516標(biāo)準(zhǔn)中定義的、用于定位布置工具圖形的基準(zhǔn)點(diǎn)(8)。對(duì)于A類車,根據(jù)95th百分位H點(diǎn)位置曲線和H點(diǎn)高度計(jì)算ATRP。對(duì)于B類車,根據(jù)50th百分位駕駛員H點(diǎn)位置曲線、H點(diǎn)高度和駕駛員男女比例來計(jì)算戶a,RP。ATRP位置根據(jù)下式計(jì)算:

2.5轉(zhuǎn)向盤布置

轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向盤, 對(duì)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(zhuǎn)向盤的位置要考慮與儀表板和駕駛員之間的距離合適。轉(zhuǎn)向盤輪緣到駕 駛員軀干的距離不宜小于250mm,這個(gè)間隙是安全的重要保證。轉(zhuǎn)向盤前后位置還要保證駕駛員打轉(zhuǎn)向時(shí)的伸及性。轉(zhuǎn)向盤的高度的確定應(yīng)考慮駕駛員上肢的舒適性,太高會(huì)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(duì)于大多數(shù)人都滿足,因此,轉(zhuǎn)向盤的位置一般設(shè)計(jì)成可調(diào)節(jié)的,使得大多數(shù)人都能夠通過調(diào)節(jié)獲得舒適的轉(zhuǎn)向盤操作位置。

轉(zhuǎn)向盤傾角的選定應(yīng)該使轉(zhuǎn)向盤輪緣所在平面盡量與駕駛員觀察儀表時(shí)的接近視線垂直,以獲得最佳的儀表視野;同時(shí),還要與手部抓握軸線的方向相適應(yīng)。商用車轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向盤直徑太大會(huì)浪費(fèi)布置空間。很多商用貨車都裝有轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向盤中心位置、傾角和轉(zhuǎn)向盤直徑,是通過反復(fù)進(jìn)行駕駛員 人體、座椅、轉(zhuǎn)向盤布置和位置校核后得到的。現(xiàn)代轉(zhuǎn)向盤上還集成了許多操縱鈕鍵,如雨刮器開關(guān),風(fēng)擋玻璃洗滌器噴水開關(guān),大燈、轉(zhuǎn)向燈、小燈開關(guān),喇叭按鈕,巡航按鈕等。布置這些的時(shí)候要考慮手指操作的伸及性。適當(dāng)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(shè)計(jì)

儀表板主斷面位于駕駛員中心對(duì)稱面處。儀表板主斷面的設(shè)計(jì)是駕駛員坐環(huán)境概念設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。參見圖2-8。

圖2-8儀表板斷面設(shè)計(jì)原理

根據(jù)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(yīng)該使儀表板上方最高點(diǎn)、前風(fēng)窗玻璃下邊緣和轉(zhuǎn)向盤輪緣都低于下視野線切。作轉(zhuǎn)向盤輪緣最高處截面下方和眼橢圓上方的公切線L1,作轉(zhuǎn)向盤輪毅上方和眼橢圓下方的公切線L2,則儀表盤應(yīng)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(yīng)平分L1、L2之間的空間;直線U與水平面的夾角應(yīng)該在30“范圍內(nèi)。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(nèi)。2.6.2儀表布置

儀表盤和儀表在寬度方向的位置應(yīng)布置在可視區(qū)域內(nèi)。為此,應(yīng)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(yīng)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表、燃油表、發(fā)動(dòng)機(jī)水溫表等。有些汽車儀表盤上還集成了發(fā)電機(jī)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(yīng)與其認(rèn)讀順序相一致,同時(shí)考慮它們彼此之間邏輯上的聯(lián)系。相互聯(lián)系越多的儀表應(yīng)布置得越靠近。當(dāng)儀表很多時(shí),應(yīng)按照它們的功能區(qū)分排列,區(qū)與區(qū)之間顏色搭配應(yīng)有明顯的區(qū)別。性質(zhì)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(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行眩目檢查。

如果入射光經(jīng)過儀表面反射后不會(huì)與眼橢圓相交,就不會(huì)產(chǎn)生眩目現(xiàn)象。儀表罩的布置不能影響前方下視野,其斷面應(yīng)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(zhuǎn)向盤要保持一定的距離，免發(fā)生干涉。

第三部分 結(jié)論

本文是對(duì)商務(wù)汽車駕駛室設(shè)計(jì)方法構(gòu)架及其相關(guān)參數(shù)評(píng)價(jià)方法的有益探索，以人機(jī)工程學(xué)為基本原理，借助計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，對(duì)裝載機(jī)駕駛室進(jìn)行人機(jī)工程設(shè)計(jì)，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(shí)現(xiàn)安全、舒適、健康、高效的人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)。研究過程中借鑒了其它工程車輛和汽車設(shè)計(jì)中較為先進(jìn)、成熟的技術(shù)，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(jī)工程設(shè)計(jì)方法研究中,根據(jù)重型商用車和駕駛員群體的特點(diǎn), 研究了人機(jī)設(shè)計(jì)的前期條件、設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)流程、具體設(shè)計(jì)原理和基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的設(shè)計(jì)工具,建立了適用于重型商用車任意目標(biāo)駕駛員群體的通用人機(jī)工程設(shè)計(jì)方法。

（2）數(shù)字人體模型在汽車人機(jī)工程方案設(shè)計(jì)和工效分析中發(fā)揮著越來越重要的 作用。在數(shù)字人體建模方面,本文研究了根據(jù)人體測量學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字人體參數(shù) 化建模的關(guān)鍵問題,研究并篩選了合適的人體測量學(xué)參數(shù),建立了人體運(yùn)動(dòng)學(xué)和 動(dòng)力學(xué)模型,研究并實(shí)現(xiàn)了人體肢體運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)和姿勢求解的正向和反向運(yùn)動(dòng)學(xué)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(shù) 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(jī)工程設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)系統(tǒng)SHOVED,能夠根據(jù)輸入的汽車參數(shù)建立駕駛室 的概念描述,生成人機(jī)工程分析的人體模型樣本,對(duì)轉(zhuǎn)向、變速、踩踏板等操作 的上肢和下肢舒適性進(jìn)行分析,進(jìn)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(fù)荷作 為姿勢舒適性的客觀量度,而肌肉負(fù)荷從宏觀上根據(jù)關(guān)節(jié)載荷計(jì)算來評(píng)價(jià)舒適度 的方法。進(jìn)行了駕駛員姿勢舒適度仿真分析,獲得了姿勢空間內(nèi)舒適性的分布;對(duì)姿勢舒適性分布數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,建立了姿勢舒適性評(píng)價(jià)模型?？朔艘酝?所建的模型主觀因素準(zhǔn)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(diǎn)布置方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)中,收到了良好的效果。

（4）某重型商用車樣車的人機(jī)性能進(jìn)行了客觀評(píng)價(jià),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(fēng)擋玻璃刮掃區(qū)域、駕駛室進(jìn)出方便性和乘坐空間等方面的人機(jī)工程性能。

（5）提出了一種重型商用車人機(jī)性能的主觀評(píng)價(jià)方法,對(duì)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(fēng)擋玻璃刮掃區(qū)域、駕駛室進(jìn)出方便性和乘坐空間等人機(jī)工程性能進(jìn)行了主觀評(píng)價(jià)(12)。

結(jié)果表明,所研究車型的人機(jī)工程設(shè)計(jì)方案比較合理,但仍存在一定的人機(jī)性能 方面的提升空間。

第四部分 參考文獻(xiàn)

(1)中國商用汽車網(wǎng)

http://(2)郭竹亭,汽車車身設(shè)計(jì)[M],吉林科學(xué)技術(shù)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(nèi)道路交通安全現(xiàn)狀、原因及防治對(duì)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(guān)系研究[Cl,2003中國(南京)首屆城市與一L業(yè)安全國際會(huì)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(jī)工程學(xué)初探[J],機(jī)械設(shè)計(jì)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(xué)分析[l],人類一I一效學(xué),1997年第2期；(9)于紅,時(shí)髦的現(xiàn)代病[J1,現(xiàn)代健康人,2000年第5期;(10)黃金陵等.汽車車身設(shè)計(jì)[MI.機(jī)械工業(yè)出版社.2007.9;(11)張建明,重型汽車的主動(dòng)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.

第五篇：人機(jī)工程學(xué)考試論文

人機(jī)工程學(xué)考試論文

關(guān)于鼠標(biāo)設(shè)計(jì)的人機(jī)應(yīng)用 [摘要] 人機(jī)工程學(xué)是一門關(guān)于技術(shù)和人的協(xié)調(diào)關(guān)系的學(xué)科，而手握式工具是其中一項(xiàng)重要內(nèi)容。在這個(gè)信息時(shí)代，鼠標(biāo)的設(shè)計(jì)尤為重要，它既要符合人手的結(jié)構(gòu)，還要考慮符合可持續(xù)發(fā)展方針。

[關(guān)鍵詞]人機(jī)工程學(xué)；人性化設(shè)計(jì)；高效率；低消耗；綠色；虛擬。[正文]

一、人機(jī)工程學(xué)簡介

1.人機(jī)工程學(xué)(Human Engineering)是研究“人—機(jī)—環(huán)境”系統(tǒng)中人、機(jī)、環(huán)境三大要素之間的關(guān)系，為解決系統(tǒng)中人的效能、健康問題提供理論與方法的科學(xué)。

2.人—機(jī)—環(huán)境之間的關(guān)系：相互依存；相互作用；相互制約。人機(jī)工程學(xué)研究對(duì)象：人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)的整體狀態(tài)和過程。人機(jī)工程學(xué)的任務(wù)：使機(jī)器的設(shè)計(jì)和環(huán)境條件的設(shè)計(jì)適應(yīng)于人，以保證人的操作簡便省力、迅速準(zhǔn)確、安全舒適，心情愉快，充分發(fā)揮人、機(jī)效能，使整個(gè)系統(tǒng)獲得最佳經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。3．人機(jī)工程學(xué)的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r

美國21世紀(jì)信息技術(shù)計(jì)劃中的基礎(chǔ)研究內(nèi)容為4項(xiàng)：軟件、人機(jī)交互、網(wǎng)絡(luò)、高性能計(jì)算機(jī)。日本也提出了FPIEND21計(jì)劃，其目標(biāo)就是要開發(fā)21世紀(jì)個(gè)性化的信息環(huán)境。在中國，人機(jī)工程學(xué)的研究在20世紀(jì)30年代開始即有少量和零星的開展，但系統(tǒng)的深入和開展則在“文革”以后。當(dāng)前，隨著我國科技和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)工作條件、生活品質(zhì)的要求正逐步提高，對(duì)產(chǎn)品的人機(jī)工程特性也會(huì)日益重視。一些廠商把“以人為本”、“人體工學(xué)”的設(shè)計(jì)作為產(chǎn)品的賣點(diǎn)，也正是出于對(duì)這種新的需求取向的意識(shí)。

4．人機(jī)工程學(xué)研究的主要內(nèi)容：（1）工作系統(tǒng)中的人：

人體尺寸；信息的感受和處理能力；運(yùn)動(dòng)的能力；學(xué)習(xí)的能力；生理及心理需求；對(duì)物理環(huán)境的感受性；對(duì)社會(huì)環(huán)境的感受性；知覺與感覺的能力；個(gè)人之差；環(huán)境對(duì)人體能的影響；人的長期、短期能力的限度及快適點(diǎn)；人的反射及反應(yīng)形態(tài)；人之習(xí)慣與差異（民族、性別等）；錯(cuò)誤形成的研究。

（2）工作系統(tǒng)中直接由人使用的機(jī)械部分如何適應(yīng)人的使用。這些部分分為以下幾類：顯示器、操縱器、機(jī)具、環(huán)境控制。

5.目前的應(yīng)用領(lǐng)域：人機(jī)關(guān)系、人與環(huán)境關(guān)系、人與生態(tài)、人的特性模型、人機(jī)系統(tǒng)的定量描述、人際關(guān)系、直至團(tuán)體行為、組織行為、心理狀態(tài)等方面的研究。

二、手握式工具設(shè)計(jì)

工具是人類四肢的擴(kuò)展，人們?cè)诠ぷ?、生活中一刻也少不了工具，長期使用設(shè)計(jì)不良的工具和設(shè)備，回造成身體不適、損傷和疾患，因此工具的適當(dāng)設(shè)計(jì)成了人機(jī)工程學(xué)中一項(xiàng)重要的內(nèi)容。下面，就以鼠標(biāo)設(shè)計(jì)中為例，做人機(jī)工程學(xué)分析：

除了我們常見的造型設(shè)計(jì)外，人體工學(xué)實(shí)際上還包括了如按鈕的位置安排、說明文字的設(shè)計(jì)等多種方面。所謂人機(jī)工程學(xué)，在本質(zhì)上就是使工具的使用方式盡量適合人體的自然形態(tài)，這樣就可以使用工具的人在工作時(shí)，身體和精神不需要任何主動(dòng)適應(yīng)，從而盡量減少使用工具造成的疲勞。而要研究鼠標(biāo)的人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)，首先需要研究人手的自然結(jié)構(gòu)。

人手的自然形態(tài)

人手的結(jié)構(gòu)中，與鼠標(biāo)相關(guān)的部分向上包括前臂，而向下則有手腕、手掌、手指等結(jié)構(gòu)。前臂內(nèi)部包括尺骨、橈骨等主要的骨骼人就是依靠這兩根骨頭的交錯(cuò)來完成手腕的旋轉(zhuǎn)的。而手腕結(jié)構(gòu)中主要是一快腕骨，它的轉(zhuǎn)動(dòng)使得人的手腕可以仰俯。而人的手掌則主要由兩組肌肉組成，一個(gè)是拇指屈肌和外展肌組成的肌群，一個(gè)是小指屈肌及展肌組成的肌群，在兩個(gè)肌群指間有一條溝壑。對(duì)于不同的人，這條溝的深度和寬度是不同的。而這條溝內(nèi)部，則是人手主要神經(jīng)和血管所走的地方。手指的結(jié)構(gòu)則相對(duì)比較簡單，每個(gè)手指包括三個(gè)指節(jié)，并在一定范圍內(nèi)可以作橫向的展開。

這些結(jié)構(gòu)的自然形態(tài)應(yīng)該是什么樣呢？

首先，對(duì)于上臂來說，它的自然形態(tài)應(yīng)該是使尺骨和橈骨接近平行的狀態(tài)，這種狀態(tài)，也就是當(dāng)上臂和手掌平放桌上的時(shí)候，上臂和手掌呈接近垂直的傾斜狀態(tài)，使用掌外側(cè)觸及桌面的形態(tài)。因?yàn)檫@種形態(tài)下，上臂的主要肌肉和血管不會(huì)發(fā)生扭曲，所以即便長時(shí)間保持這個(gè)姿勢，也不會(huì)出現(xiàn)肌肉疲勞和缺氧情況—多彩曾經(jīng)推出過一款“豎著”使用的鼠標(biāo)，雖然由于和大多數(shù)人的使用習(xí)慣不合而沒有普及開來，但這種設(shè)計(jì)思路的確是符合人體工學(xué)要求的。

而對(duì)于手腕結(jié)構(gòu)來說，多次的試驗(yàn)證明，當(dāng)人的手腕呈“仰起”狀態(tài)時(shí)，則“仰起”的夾角在15度－30度之間的時(shí)候，是最舒適的狀態(tài)，超出這個(gè)范圍，會(huì)導(dǎo)致前臂肌肉處于拉伸狀態(tài)，而且也會(huì)導(dǎo)致血流的不暢。

而對(duì)于手掌來說，其最自然的形態(tài)就是半握拳狀態(tài)，鼠標(biāo)的造型設(shè)計(jì)實(shí)際上就是要盡量貼合這個(gè)形態(tài)。分解開來，它包括三個(gè)概念：

1、要使鼠標(biāo)外殼緊密貼緊人手掌的兩個(gè)主要肌群——拇指肌群和小指肌群。使它們能夠貼緊而又不受壓迫。受壓迫會(huì)導(dǎo)致手掌處于疲勞狀態(tài)，而貼不緊又有握不住的感覺。

2、要使鼠標(biāo)外殼緊貼掌弓而又不壓迫它。也就是鼠標(biāo)外殼要貼緊手掌中間的那條“溝”。如果它不能貼緊，那么手心就會(huì)有“懸空”的感覺，而如果壓迫了它，因?yàn)橄旅媸鞘种饕獎(jiǎng)用}和神經(jīng)的必經(jīng)之地，時(shí)間長了以后會(huì)導(dǎo)致手缺氧。

3、鼠標(biāo)的最高點(diǎn)應(yīng)該位于手心而不是后部的掌淺動(dòng)脈弓，否則會(huì)造成手掌產(chǎn)生壓迫感。

對(duì)于手指，手指的自然形態(tài)應(yīng)該是五個(gè)手指都不懸空，而且處于呈150度左右的自然伸展?fàn)顟B(tài)。而對(duì)于鼠標(biāo)設(shè)計(jì)來說，手指部分的一個(gè)特別要求，就是當(dāng)手指自然伸展時(shí)，第三指節(jié)的指肚應(yīng)該正好處于鼠標(biāo)按鍵的微動(dòng)開關(guān)上，這樣才能獲得最佳的按鍵手感。

正確的人體工學(xué)設(shè)計(jì)，需要了解東西方人手型的差異。

人機(jī)工程學(xué)造型本身的設(shè)計(jì)思想就決定了針對(duì)某一種人設(shè)計(jì)的產(chǎn)品可能完全不適應(yīng)于另一部分人。這里面最明顯的例子就是東西方人手型的差別。與我們這樣的東方人相比，雅利安人的手有這樣幾個(gè)主要特點(diǎn)：

1、雅利安人的手比較大。歐美男士的身高在180以上的占了60%以上的比例，女士身高在170以上的占了55%以上的比例；而亞洲男士身高在175以下的占65%以上的比例，亞洲女士身高在165以下的占了70%比例。另一方面，按照四肢和身長的比例看，雅利安人的比例也要高得多，換句話說，即便身高相同的中國人和英國人，英國人的手也要比中國人的大。

2、同等的手掌尺寸下，蒙古利亞人的掌要比雅利安人更平，具體的說，雅利安人的掌弓要比蒙古利亞人的更寬、更深。

3、同等的手掌尺寸下，雅利安人的手指要比蒙古利亞人的更長，而且在蒙古利亞人中，有相當(dāng)比例的人小指明顯較短，而大部分雅利安人的小指與其他手指的比例要高得多。

正是這些差別，導(dǎo)致按照雅利安人手型設(shè)計(jì)的鼠標(biāo)，并不能適應(yīng)中國人的應(yīng)用。這一點(diǎn)，我們用四代微軟IE鼠標(biāo)的造型變化來說明：

IE1的頂蓋和右側(cè)面，這款筆者購于2000年初的鼠標(biāo)已經(jīng)嚴(yán)重磨損，而從磨損中正好可以看出其設(shè)計(jì)的不合理。筆者的手在中國人來說已經(jīng)不能算小，但握持的部位明顯靠后，按鍵磨損處在根部而不是微動(dòng)開關(guān)所在的前部。

首先，IE1和IE2的尺寸極大，這樣為了能夠正常的按鍵，就需要手的位置向前移，但這樣就帶來了兩個(gè)后果－是此時(shí)手腕隨之前移變成了懸空狀態(tài)，而且手腕的夾角超過了30度。而另一個(gè)后果就是此時(shí)鼠標(biāo)的最高點(diǎn)處于了淺動(dòng)脈弓的位置，壓迫了主血管。

而如果將手的位置后移，使得手腕降到桌子上，又會(huì)帶來另一個(gè)問題—IE1和IE2的外殼太高，當(dāng)手腕降到桌子上的時(shí)候，手腕和前臂的夾角變得非常大，這樣的使用方法更加容易疲勞。

IE1和IE2的第三個(gè)問題，是它的設(shè)計(jì)沒有在右側(cè)為小指提供“安放”的位置。雅利安人種的小指比較長，可以自然蜷縮，“搭”在鼠標(biāo)上，而對(duì)于蒙古利亞人種，由于小指不夠長，結(jié)果，就“找不到地方放”了。

在IE3上，微軟對(duì)于外殼的人體工學(xué)設(shè)計(jì)做了修改。最大的兩個(gè)變化就是縮小了鼠標(biāo)的尺寸和降低了鼠標(biāo)的高度。但是，從各種方面來看，這種改變更多還是針對(duì)西方人中的女士或個(gè)頭矮的人的——因?yàn)镮E1即便對(duì)于雅利安人中的個(gè)兒矮者也太大了。IE3的頂蓋和右側(cè)面，可以看出，IE3的高度和尺寸有所降低，但相對(duì)來說，后部明顯顯得過寬，這是它握起來感覺偏大的主要原因：IE3的尺寸和高度縮小了，解決了IE1和IE2的兩個(gè)主要問題，但是，對(duì)于個(gè)頭矮的西方人來說，問題解決了，而對(duì)于蒙古利亞種的東方人來說，還沒有。

前面說過，蒙古利亞種的一個(gè)特點(diǎn)，是手掌較窄、較平，而IE3在降低高度的同時(shí)，依然保留了很寬的鼠標(biāo)后部，對(duì)于掌弓明顯的雅利安人種來說，較寬的后部可以很好的貼合手掌，而對(duì)于蒙古利亞人種來說，則主要的壓力都由兩個(gè)手掌肌群承受了，長時(shí)間的手掌肌群壓迫導(dǎo)致對(duì)于持握感不敏感，而且由于掌后部不能很好的持握，所以更多的持握要靠手指控制，導(dǎo)致有手心的空心感。

現(xiàn)在，IE已經(jīng)發(fā)展到第四代。應(yīng)該說，IE4的造型設(shè)計(jì)是最為適合蒙古利亞人種的一代，它的尺寸是四代IE中最小的，而且高度適中。特別是在后部采取了縮進(jìn)的設(shè)計(jì)，在右側(cè)設(shè)計(jì)了延出部以放置小指和無名指，這都是非常適合我們中國人的。

三、未來鼠標(biāo)設(shè)計(jì)的發(fā)展方向

如同任何現(xiàn)有的技術(shù)一樣，鼠標(biāo)在技術(shù)發(fā)展過程中也持續(xù)地演進(jìn)，光學(xué)技術(shù)取代了過去非常容易沾上塵埃的機(jī)械滾輪，而今在照明光源和影像處理方面也進(jìn)一步改善，使用戶在使用鼠標(biāo)時(shí)更能精確定位。如：微軟公司新近發(fā)布的Blue Track系列鼠標(biāo)，藍(lán)光照明取代了傳統(tǒng)光學(xué)鼠標(biāo)一般所發(fā)出的紅光或雷射光，非雷射藍(lán)光光源和專利的光電技術(shù)以取代傳統(tǒng)的紅光/紅外線LED。采用CMOS影像傳感器和影像處理器ASIC，能降低功耗，并可能在特定的功耗條件下提高訊框處理速率。

光學(xué)技術(shù)在滾輪中導(dǎo)入了另一項(xiàng)鼠標(biāo)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵功能──用于滾動(dòng)控制的塑?！疂L輪’(wagon wheel)形成一個(gè)光學(xué)斬波器，并應(yīng)用于LED/光電晶體管的滾輪動(dòng)作感應(yīng)。其它的鼠標(biāo)輸入功能也相當(dāng)豐富，但就 如同平常左/右鼠標(biāo)鍵激活的簡單表面裝貼開關(guān)，以及按壓和傾斜滾輪以實(shí)現(xiàn)特殊功能等動(dòng)作一樣。

該設(shè)計(jì)在鼠標(biāo)和計(jì)算機(jī)主機(jī)之間采用了最受歡迎的無線鏈路，而不必使用混亂的連接線。收發(fā)器單芯片中內(nèi)建EEPROM，因而也不需使用額外的內(nèi)存。

總之，低功耗與高性能是當(dāng)今鼠標(biāo)設(shè)計(jì)發(fā)展的一大目標(biāo)。人體工學(xué)設(shè)計(jì)概念的廣泛傳播，舊的傳統(tǒng)鼠標(biāo)弊端在使用日益暴露，使設(shè)計(jì)師們開始考慮設(shè)計(jì)出一款全新的突破舊的模式的鼠標(biāo)外型。電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，使IC更小更精準(zhǔn)，這就使垂直鼠標(biāo)漸漸浮出水面，越來越多的出現(xiàn)在我們的視線中。我們相信隨著IC技術(shù)的發(fā)展以及使用要求的提高，鼠標(biāo)的外型會(huì)有更進(jìn)一步的演變！

四、展望二十一世紀(jì)的人機(jī)工程學(xué)

二十一世紀(jì)人類步入了信息時(shí)代，人機(jī)工程學(xué)的發(fā)展必然向著綠色設(shè)計(jì)、虛擬設(shè)計(jì)、信息化設(shè)計(jì)、數(shù)字化設(shè)計(jì)、智能化設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計(jì)的方向發(fā)展，更加人性化、高效能的設(shè)備、工具和日常生活用品是努力的目標(biāo)。

下一個(gè)世紀(jì)技術(shù)人性化的最大體現(xiàn)將在于計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)用化。從人機(jī)工程學(xué)的角度來說，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)把人類的空間感、行走等感覺和行為功能納入到人機(jī)交互之中，使得人與信息的交流變得更加自然和沒有阻礙。

現(xiàn)在人們一提上網(wǎng)就想到電腦，其實(shí)人們需要的并不是計(jì)算機(jī)，而是一個(gè)可以幫助人們工作的助手。人們希望能和電腦對(duì)話，用身體語言和它交流，甚至希望它能理解你的每一個(gè)暗示。計(jì)算機(jī)將從以機(jī)器為中心的界面轉(zhuǎn)向更為人性化的界面。

隨著人機(jī)工程學(xué)的應(yīng)用和實(shí)踐，我們相信這種情況就是不久的將來我們的生活中的場景。

【參考文獻(xiàn)：丁玉蘭《人機(jī)工程學(xué)》】