第一章人机工程学概论

现代人类离真正的自然界已愈来愈远。长时间以来，我们在被叫做“住房”的人造封闭空间内躲避自然界的风霜雨雪, 依靠被叫做 “衣服”的各式纤维或毛皮制品对付自然界的冷暖风寒, 我们学会了把自然界的食物煮熟以利于消化。我们创造了鞋和轮子以走得更快更省力。然而正当我们豪迈的宣称要征服自然，改造自然, 并忙着把几亿年前的沉积物挖出来变成垃圾时, 我们人类自身正在被自己创造的人造环境, 所谓的“第二自然”所改造。 今天的人类, 已经没有多少能力面对真正的自然界, 唯有生活在自己创造的环境中, 人类才能生存繁衍。因此, 人机工程学——一门专研究人与人造物关系的学科才变得如此至关重要。

●1.1人机工程学的命名和定义

人机工程学是研究人、机器机器工作环境之间相互作用的学科。该学科在其自身的发展过程中，逐步打破了各学科之间的界限，并有机地融合了各相关学科的理论，不断完善自身的基本概念、理论体系、研究方法以及技术标准和规范，从而形成了一门研究和应用范围都几位广泛的综合性边缘学科。因此，它具有现代各门新兴边缘学科共有的特点，如学科命名多样化、学科定义不同意、学科边界模糊、学科内容综合性强、学科应用范围广泛等。

●1.2人机工程学的起源和发展

英国是世界上开展人机工程学研究最早的国家，但本学科的奠基性工作实际上是在美国完成的。所以，人机工程学有“起源于欧洲，形成于美国”之说。本学科的起源可以追溯到20世纪初期，作为一门独立的学科，在其形成与发展史中，大致经历了三个阶段。

●1.3人机工程学与工业设计

人机工程学和工业设计两者强调的都是系统的最优化：人机工程学寻求“人——机——环境”系统的设计的最优化；工业设计则是寻求产品设计生产系统的最优化。同时，两者都把人的因素放在第一位。人机工程学为工业设计的研究从人、物和环境三方面提供了设计依据。

第二章人体测量参数与数据应用

骑着太高的自行车或者穿着过小的鞋子能使你对产品的尺度概念产生直接的体验。 通常人们认为, 尺度是产品设计中最容易解决的问题, 然而只要看看我们国内鞋类市场上混乱不堪的号码体系, 或者不符合学生身体状况的课桌椅, 就会知道尺度问题并不如想像的那么容易解决。

●2.1人体测量的基本知识

为了使各种与人体尺寸有关的设计对象能符合人的生理特点，让人在使用时处于舒适的状态和适宜得环境之中，就必须在设计中充分考虑人体的各种尺度，因而也就要求设计者能了解一些人体测量学方面得基本知识，并能熟悉有关设计所必需的人体测量基本数据的性质和使用条件。

●2.2人体测量函数

由于群体中个体与个体之间存在差异，一般来说，某一个体的测量尺寸不能作为设计的依据。为使产品适合于一个群体的使用，设计中需要的是一个群体的测量尺寸。然而，全面测量群体中每个个体的尺寸又是不现实的。通常是通过测量群体中较少量个体的尺寸，经数据处理后而获得较为精确的所需群体尺寸。

●2.3人体尺寸的应用原则

只有在熟悉人体测量基本知识之后，才能选择和应用各种人体数据，否则有的数据可能被误解，如果使用不当，还可能导致严重的设计错误。另外，各种统计数据不能作为设计中的一般常识，也不能代替严谨的设计分析。因此，当设计中涉及人体尺度时，设计者必须熟悉数据测量定义、适用条件、百分位的选择等方面的知识，才能正确地应用有关的数据。

第三章人体感知

人机系统的工作过程是人与机器相互作用的过程。本章将从人机工程学的观点来讨论人的感觉系统、神经系统和运动系统的机能特点及其功能限度，为人机工程设计提供有关人体生理学和心理学基础。

●3.1感觉和知觉

人体是一个负责的生命系统，也是一个协同有序的工作系统。人的感觉器官、中枢神经系统、运动器官等人体子系统控制着人体对外界刺激的反应。首先是感觉器官，它是操作者感受人机系统信息的特殊区域，也是系统中最早可能产生误差的部位。人的感觉器官各有自身的特性、优点和适应能力。对于一定的刺激，选择合适的感觉通道，能获得最佳的信息处理效果。

●3.2视觉特征

人类认识世界80%的信息来自于视觉系统。视觉是感知中最重要的内容。视觉是由眼睛、视神经和视觉中枢的共同活动完成的。

●3.3听觉特征

听觉是仅次于视觉的重要感觉，其适宜的刺激是声音。人耳为听觉器官。

●3.4肤觉 嗅觉 味觉和本体感觉

其他感觉是指除了视觉和听觉以外的人接收信息的通道。包括肤觉、嗅觉、味觉和本体感觉。

●3.5感觉与知觉特征

感觉是一种最简单而又最基本的心理过程，在人的各种活动过程中起着及其重要的作用。感觉是人了解自身状态和认识客观世界的开端。知觉是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物和主观状况整体的反映。

第四章人的运动输出与行为特征

人机系统的工作过程是人与机器相互作用的过程。本章内容从人的生理学的角度，分析人体运动系统的构成以及系统中人操作和控制机器的施力特征，为操作控制界面的设计提供理论支持。

●4.1人体运动与骨杠杆

运动系统是人体完成各种动作和从事生产劳动的器官系统。由骨、关节和肌肉三部分组成。在研究中，人体骨杠杆的原理和参数与机械杠杆完全一样。在骨杠杆中，关节是支点，肌肉是动力源，肌肉与骨的附着点称为力点，而作用于骨上的阻力的作用点称为重点。

●4.2人体施力特征

在操作活动中，肢体所能发挥的力量大小除了取决于肌肉的生理特征外，还与施力姿势、施力部位、施力方式和施力方向有密切关系。

●4.3合理施力的设计原则

提高人体作业的额效率，一方面要合理使用肌力，降低肌肉的实际负荷；另一方面要避免静态肌肉施力。

第五章人机界面

早期的机器——信息输出量小，对机器的控制主要依赖于手工技能：手眼之间的配合。 现在的机器——智能机器使机器输出的能量和运作复杂程度提高，决策能力要求变高。 人机系统一旦建成，人机界面便随之形成。人机系统的人机界面是指系统中的人、机、环境之间相互作用的区域。通常人机界面有信息性界面、工具性界面和环境性界面等。

●5.1视觉信息界面

机器传递给人信息的显示装置，它们共同的特征是能够把机器设备的有关信息以人能接收的形式显示给人。在人机系统中，按人接收信息的感觉通道不同，可将显示装置分为视觉显示、听觉显示和触觉显示。

●5.2听觉信息界面和操纵界面

听觉信息传示具有反应快，传示装置可配置在任一方向上，用语言通话时应答性良好等优点，因而广泛应用在信号简单，要求迅速传递信号和视觉负担过重的场景中。 操纵装置设计需考虑大小和形态能适应人的手或脚的运动特征，用力范围应当处在人体最佳用力范围之内，不能超出人体用力的极限，重要的或使用频繁的操纵装置应布置载人反应最灵敏、操作最方便、肢体能够达到的空间范围内。

●5.3控制台和作业面设计

在现代化生产系统中，常将有关的显示器、控制器等器件集中布置在工作台上，让操作者方便而快速地监控生产过程，具有这一功能的工作台称为控制台。

●5.4手工工具设计

工具是人类四肢功能的扩展。使用工具使人类增加了动作范围、力度，提高了工作效率。

●5.5人与环境界面

在人-机-环境系统中，对系统产生影响的一般环境主要有：热环境、照明、噪声、震动、粉尘以及有毒物质等。本章介绍一般环境因素对人体的影响、防护标准、评价方法等内容，为设计各种舒适环境、允许环境或安全环境提供基础资料。

●5.6无障碍设计和共用性设计

随着老龄化和人口结构的变化，设计中的人性化要素引起重视。本节内容给出了无障碍设计和共用行设计的原则，用于指导现代产品和工业设备的优化。