安全人机工程 第二章 人的特征

《安全人机工程》课程教学大纲课程编号: 506119课程名称：安全人机工程英文名称：Safety Man-machinery Engineering (Safety Ergonomics)课程类型: 专业核心课总学时：48 讲课学时：48 实验学时：另有安排学分：3适用对象: 安全工程本专科先修课程：安全学原理执笔人：孟现柱审定人：一、课程性质、目的和任务安全人机工程学是安全工程专业的专业基础课。

本课程主要包括：人机工程学概论、人体测量数据的处理与应用、人的感知与反应特征、人的心理特征、人的作业特征、显示器与控制器的设计与布局、作业空间与作业环境设计、人机系统总体设计，典型的人机系统设计以及人机工程学应用范例。

本课程的目的是：研究实现以保证工作效率为必要条件和以追求实现人的安全为目标这一要求所需要的人机学理论、方法和采取安全设备工程或其它工程措施的依据。

本课程的任务是：1、使学生系统地掌握安全人机学方面的基础知识，为后续专业课程的学习提供必要的知识基础。

这些知识包括：1）使学生系统掌握人机工程学的基本概念、基本理论，领会“人—机—环境系统”的含义。

2）使学生系统掌握人、机的不同特性及人机功能的分配原则。

3）使学生系统掌握人体特性参数、人的反应、人体疲劳的测量方法。

4）使学生系统掌握显示装置、操纵装置、作业空间与作业环境的设计要求与设计方法。

2、培养学生运用所学安全人机学方面的知识分析和解决实际问题的能力，使学生能够运用安全学的思想和方法分析解决实际问题，使学生具有人机系统设计的初步能力，具备对一般企业中人机系统进行检查与评价的能力。

3、培养学生的探索精神和创新意识，实现学生知识、能力、素质的协调发展。

4、使学生了解安全人机学在人类社会发展中的作用。

5、使学生树立辩证唯物主义世界观。

二、课程教学和教改基本要求（1）教学过程中，要注意安全人机工程各部分内容之间的相互联系，应保证课程内容的系统性和完整性，同时着重加强学生对基本内容、基本方法的理解和掌握，注意理论联系实际，注重渗透工业生产和现代生活的观点、概念和方法，在教学中要注意引导学生逐步体会安全人机学的研究方法，对知识的形成、建立过程要作深入的分析，并适当地介绍有关的知识。

安全人机工程学习题一：名词解释第二章：人体的人机学参数水平面作业范围：人在台面前，在台面上左右运动手臂所形成的轨迹范围。

垂直面作业范围：手臂伸直，以肩关节为轴做上下运动所形成的范围。

坐姿空间作业范围：人坐姿时手脚所能达到的最大范围。

百分位数：工程上常以正态分布的某个百分位a处的人体尺寸数值Xa作为设计用人体尺度的一个界值以控制设计的适应范围，该界值称为百分位数。

方差：描述测量数据在中心位置（均值）上下波动程度差异的值标准差：方差的算术平方根。

抽样误差：抽样误差是指由于抽样的随机性而带来的偶然的代表性误差第三章：人的生理因素及生物力学特征感觉阈限：能引起感觉的一次刺激必须达到一定强度，能被感觉器官感受的刺激强度范围。

视角：确定被观察物尺寸范围的两端光线射入眼球的相交角度。

视力（视敏度）：能够辨出视野中空间距离非常小的两个物体的能力。

视距：人在操作系统中正常的观察距离。

视野：当头部和眼球固定不动时所能看到的正前方空间范围。

动视野：当头部固定不动，眼球自由转动时能看到的空间范围。

静视野（注视野）：指当头部和眼球固定不动时所能看到的正前方空间范围。

明适应（亮适应）：当人从黑暗处到光亮处，有一个对光适应的过程。

暗适应：在黑暗中视觉感受性逐渐提高的过程。

视错觉：人观察外界物体形象和图形所得的印象与实际形状和图形不一致的现象，是视觉的正常现象。

掩蔽效应：一个声音的听阈因另一个声音的掩蔽作用而提高的现象。

听觉（掩蔽）残留：由于人的听阈的复原需要经历一段时间，掩蔽去掉以后，人耳的效应并不立即消除的现象。

听觉的辨别阈限：在某频率下，仍能够听到的该纯音的最小声级的分贝数。

反应时间：人从接收外界刺激到做出反应的时间。

疲劳：当人体内的分解代谢和合成代谢平衡不能维持，作业能力出现明显下降时叫疲劳。

在人体发生可以概括为失去功能或打乱功能的变化，也就是发生机能变化、物质变化、自觉疲劳和效率变化的现象。

闪光融合值：当闪光频率增大到某一值时，人眼对高于这个频率以上的闪光没有辨识能力感觉它是连续的光源第四章：安全人机功能分配人机功能分配：对人和机的特性进行权衡分析，将系统的不同功能恰当地分配给人或机，称为人机功能分配。

《安全人机工程学》教学大纲英文名称：Safety Ergonomics学分：2.5学分学时：40学时理论学时：40学时实验学时：0学时教学对象：安全工程专业先修课程：高等数学、概率统计教学目的：本课程是安全工程系本科生的专业任选课，是学生学习专业课、扩充专业知识和从事本专业的科研、生产工作的专业理论。

通过本课程的学习，使学生掌握安全人机工程学的基本概念和基本原则，能正确地较熟练地进行人机系统可靠性的计算，了解安全人机工程学的历史及发展方向和主要的研究领域，为人机系统的安全性设计、分析与评价，事故分析与安全设计等问题提供坚实的理论知识。

教学要求：本课程的教学与学习要侧重于准确理解安全人机工程学的基本概念和基本规律；对重要的标准、评价原则和设计方针应理解其制定的目的及适用的范围，加深学生对本专业课的理解，为其学习相关的专业课，提高自学与更新本专业知识提供一定的专业理论能力。

教学内容：第一章概论（3学时）1．人机工程人与机械的关系、人机工程的概念、人机工程的产生与发展、国内外人机工程的现状。

2．安全人机工程安全人机工程的概念、安全人机工程的主要研究方法、研究领域、安全人机工程与其他学科的关系。

3．人机关系人机系统的特点、功能、功能分配。

基本要求：了解人机工程学的产生和发展；人机关系的相关概念；人机功能分配的基本含义。

掌握安全人机工程学的概念和主要任务、以及安全人机工程学的研究领域。

重点：理解安全人机工程学的基本概念和主要任务。

难点：正确理解安全人机工程与其他学科的关系，安全人机工程学在整个安全工程学科中地位和作用。

第二章人的特性（5学时）1．感觉器官和运动器官的特性2．人体生物节律3．人体形态特征4．人体疲劳5．影响安全作业的心理因素基本要求：了解安全人机工程中所涉及到的人的生理特性和心理特性的基本内容：感觉器官和运动器官的特性、感觉、知觉、观察、注意、动机、性格等心理特征；理解人体生物节律、疲劳声等概念；掌握各种生理、心理特性对人体疲劳的影响、主要的疲劳计算方法、重点理解相对代谢率（RMR）的计算；重点：掌握人体生物节律的概念及规律；疲劳的概念、疲劳的计算方法、减少疲劳的措施。

第二章人机系统中人的基本特性第一节人的物理特性第二节人的数学模型第三节人的生理特性第一节人的物理特性一、人的几何特性1 人体测量的基本术语与测量用的仪器⏹被测者姿势（立姿、坐姿）⏹测量基准面测量方向支承面和着装基本测点及测量项目2人体尺寸测量用的主要仪器⏹人体测高仪_=+∙x x k sα第二节人体测量数据的应用1.人体测量数据选用的注意事项⏹操作⏹的安全距离等）⏹控制器的位移、显示器与测试点位置、安全防护罩上的空隙等），应以第5百分位的值作为适用的人⏹寸供群体使用时（如墙壁上的开关高度、门上把手尺寸等），应以第50百分位数作为适用的人体尺寸⏹层等，否则，盲目选用，设计出的产品适用性较差⏹人体测量数据应用应注意人体尺寸的变化。

一方面从事某种工作的劳动人群的身材有变化时，其最佳适应尺寸也应随之改变；另一方面，世界各国人体身高有增加的趋势，近20年来世界各国人体的身高平均每10年增加1cm，我国的人体身高增加更快，所以在收集或选用人体尺寸资料时应注意这种现象。

2.功能修正量和心理修正量（1（2）为了消除人们心理上的“空间压抑感”、“高度恐惧感”和“过于接近时的窘迫感和不舒适感”等心理感受，或者是为了满足人们“求美”、涉及人的产品和环境空间设计第三节人的生理特性人的生理特性主要包含人的感觉和知觉特性，人的生理适应性，人的生理节律性。

人体的兴奋性和反应性也反映在上述特性中。

一、人的感知特性1、人的感知反应过程•人机系统（见图3-1）•人的神经系统结构（见图2）2、人的感觉特性感觉：是人脑对直接作用与感觉器官的客观事物个别属性的反应。

（1）感觉的分类及相应特点：①接受外部刺激的外感受器，它可以反映外界事物属性的外部感受，如视觉、听觉、嗅觉、味觉和皮肤感觉；②接受人体内部刺激的内感受器，它反映内脏器官在不同转态时的内部感受，如饥、渴等内脏感觉；③在身体外表面和内表面之间的本体感受器，它反映身体各部分的运动和位置情况的本体感觉，如运动感觉、平衡感觉等。

第一章概论人机工程学是运用人的生理学、心理学和其他有关学科知识，使机器和人相互适应，创造舒适和安全的工作与环境，从而提高工效的一门科学。

安全人机工程学是从安全的角度和着眼点，运用人机工程学的原理和方法去解决人机结合面的安全问题的一门新兴学科。

人机结合面就是人和机在信息交换和功能上接触或互相影响的领域（或称“界面”）安全人机工程学得研究对象是人、机和人机结合面三个安全因素。

第二章人体的人机学参数耗氧量：人体用过循环、呼吸系统所能摄入的氧气量称为摄氧量。

人体在单位时间内所消耗的氧气量称为耗氧量。

人体在从事高度反正体力劳动时，循环、呼吸（氧运输）系统的功能经1~2min后达到人体极限摄氧能力，这时，人体单位时间内的摄氧量称为最大摄氧量。

最大耗氧量可以作为允许最大体力消耗的标志，其影响因素主要有年龄、性别、海波高度、体能训练、劳动强度、持续时间等。

人体测量数据的运用准则：1.最大最小准则2.可调性准则3.平均准则4.使用最新人体数据准则5.地域性准则6.功能修正与最小心理空间相结合准则7.标准化准则8.姿势与身材相关联准则9.合理选择百分位和适应度准则第三章人的生理和心理及人体生物力学特性感觉是人脑对直接作用于感觉器官（眼、耳、鼻、舌、身）的客观事物的个别属性的反映。

感觉有：视觉、听觉、嗅觉、触觉（包括触觉、温度觉、痛觉）、味觉、运动觉、平衡觉、空间知觉以及时间知觉等。

感觉适应性：对感觉器官持续刺激，假若刺激强度固定，则作用时间的长短将决定该刺激是否能引起反应，时间过短不能引起反应：时间过长，反应逐渐减小，以致消失。

人能够产生视觉是由三个要素决定的：视觉对象、可见光和视觉器官。

视觉运动的规律：1.眼睛沿水平方向运动比沿垂直方向运动快而且不易疲劳2.视线的变化习惯从左到右、从上到下和顺时针反响运动。

3.人眼对水平方向尺寸和比例的估计比对垂直方向尺寸和比例的估计要准确得多4.当眼睛偏离视中心时，在偏移距离相等的情况下，人眼对左上限的观察最优，依次为右上限，左上限，而右下限最差。

安全人机工程学人的生理特征1. 简介安全人机工程学是一门关注于人类与计算机系统之间交互以及人类在使用计算机系统过程中的安全性的学科。

安全人机工程学人员主要研究与设计能够提高用户体验和保护用户信息的人机界面。

在这一过程中，了解和考虑用户的生理特征是至关重要的。

本文将介绍安全人机工程学人员需要了解的几个重要的生理特征。

2. 生理特征2.1 视觉特征视觉是人类最重要的感知方式之一，也是人机交互中最常用的输入方式。

安全人机工程学人员需要了解用户的视觉特征，以便设计出更符合人眼视觉习惯的界面，提高用户的使用体验。

一些常见的视觉特征包括：•视力敏感度：人的视力敏感度会随着年龄的增长而下降，因此在设计界面时需要注意合理利用对比度和颜色，以保证在不同年龄段用户之间的可读性。

•视野范围：了解用户的视野范围有助于设计更加合理的布局和可见性的元素，避免重要信息被忽略或难以察觉。

2.2 音频特征音频作为人机交互的一种重要方式，也需要考虑用户的听觉特征。

安全人机工程学人员可以通过了解用户的听力能力和听觉频率范围来设计更适合的声音提示和反馈。

一些常见的音频特征包括：•听力敏感度：人们的听力敏感度在不同年龄和频率下都会有所不同，因此在设计音频提示时需要在合适的频率范围内。

•噪音容忍度：了解用户对噪音的容忍度有助于在设计过程中避免过于刺耳的音效，以提高用户舒适度和满意度。

2.3 手部特征手部是人机交互中最常用的工具，了解用户的手部特征可以帮助设计更符合人手操作习惯的界面和输入方式。

一些常见的手部特征包括：•握持力和灵巧度：了解用户的握持力和灵巧度有助于设计更适合用户操作的按钮和控件大小。

•反应时间：了解用户的手部反应时间可以帮助设计出合理的交互界面，以降低用户的误触几率。

3. 总结安全人机工程学人员在设计人机界面时需要考虑用户的生理特征，以提高用户的使用体验和操作效率。

视觉、音频和手部特征是其中几个重要的方面。

通过了解用户的视觉敏感度、听力敏感度、手部握持力和灵巧度等特征，可以设计出更符合用户习惯和需求的界面和交互方式。

安全人机工程学习题第一章 安全人机工程学概述及其研究方法1 安全科学是一门跨学科、跨行业的新兴科学，试从分支学科的角度分析一下安全科学的体系层次。

2 安全科学的基础理论可概括为哪几个方面，请谈一下你对这些理论的认识与理解。

3 系统科学是以系统及其机理为研究对象的一种元科学，试阐述系统科学的体系可划分成哪几个层次？并阐述各层次的内涵。

4 人-机-环境系统工程研究的核心问题是什么？它是从哪几个基础理论出发的？着重分析哪几个要素？历经哪几个步骤？去实现整个系统总体性能的哪些目标？5 何谓人机工程学？它所研究的对象是什么？其内涵是什么？6 何谓安全人机工程学？它在安全科学、系统科学、管理科学以及人-机-环境系统工程学科中处于什么位置？如何理解它所处的位置？7 在人-机-环境系统的整体高度上去研究人的特性与孤立地去研究人的特性有何区别？请举例说明。

8 安全人机工程学研究哪些方面的内容？为什么要进行这些方面的研究呢？为什么在进行某一方面研究时仍然强调把人、机、环境作为系统整体，从系统整体出发去进行相应方面的研究呢？9 研究安全人机工程学的基本方法是什么？为什么说安全人机工程学的研究必须要以系统科学、安全科学、工程生理学、工程心理学、优化理论、管理科学以及工程控制理论为基础理论，瞄准人-机-环境系统，强调系统性，注重工程应用性。

坚持以人为中心，在确保人身安全的前提下研究人、机、环境三大要素相互间如何才能达到最佳匹配，实现人-机-环境系统总体性能最优。

你如何理解这段话？能否举例说明这段话的深刻含义？ 10 为什么说理论分析与实验研究是安全人机工程学研究的两大基本手段？请举例说明。

第二章人的基本特征1 人的基本特性包括哪些方面？为什么研究人-机-环境工程问题时必须了解和掌握人的基本特性呢？2 什么是人体的静态测量？它与动态测量有何区别？3 某地区人体测量的平均值1650x m m -=，标准值57.1D S mm =，求该地区第95、90以及第80百分位的尺寸数据。