人机工程学和产品设计
班级：机械107班姓名：刘清勇学号：Z100501714
随着科学技术的发展，以及人们对各种服务以及舒适操作的需求，人机工程学得到了长足的发展。

国际人机工程学会（International Ergonomics Association）对本学科所下的定义为：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；研究在工作中、家庭生活中和休假时怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒适性等问题的学科。

顾名思义，人机工程学研究的是人与机器之间的相互关系。

其根本宗旨是使人能够更加方便舒适的操作机器，提高生产效率，减少误操作，使人与机器能够和谐共处。

所以人的因素至关重要。

举个简单的例子：人提水壶时要考虑水壶方便、适应手提；往里装水，盖子可以用手打开；水烧开后壶会热，要有隔热手柄；要把水烧开的信息告诉使用壶的人；把烧开的水倒出来。

这是人机工程学在生活中的简单应用，它与我们生活中的方方面面都息息相关。

其中人、机、环境构成了一个人——机——环境系统，在进行产品设计时，要综合考虑着三方面的因素，努力做到三者的协调统一。

人机系统设计的目的就是创造最优的人机关系、最佳的系统效益、最舒适的工作环境，充分发挥人、机各自的特点，取长补短、相互协调、相互配合。

如何合理分配人与机在系统功能以及人机间有效传递信息是系统整体设计的基本问题。

随着科学信息技术的发展，人们面对的是大量快速传递的信息，要求操作时精度高、快速准确。

同时人机界面由硬件向软件转移，这时人与机都进入了一个新的阶段，因此新系统中人的特性如何体现，人与机的功能如何分配，机器系统如何更宜人等成为系统设计的主要内容。

人机工程学的研究方法主要有七种：1. 观察法可借助摄影或录像；2. 实测法借助仪器进行实际测量；3. 实验法在实验室或作业现场进行多次反复观测； 4. 模拟和模型试验法；5. 计算机数值仿真法； 6. 分析法；7. 调查研究法。

对于每种方法的运用要结合具体的设计环境、现有生产条件、资金水平、以及人的技术水平来具体选取。

下面我以手套为例来简述人机工程学的产品设计过程。

第一，手套的号码人手的尺寸：
首先要考虑的问题是手套的尺寸如何适合于人的形态和功能范围的限度，相对于人的参数主要是人的结构尺寸和功能尺寸。

人的结构尺寸指的是静态尺寸，而功能尺寸指的是动态尺寸。

当我们买一双手套时会发现没有与我们的手完全相符的手套，不是有点大就是有点小，所以要考虑功能尺寸。

手套的不合适会对我们的手造成一定的伤害，尤其是在一些重要的生产线上，不合适的手套很有可能会引发重大事故。

然后根据不同年龄阶段男女手尺寸的特点，设计一系列不同尺寸的手套，来满足各种年龄的需求。

第二，手套的松紧程度：
手套如果过紧就会是人佩戴起来不舒适，如果是在工业环境，佩戴不舒适的手套就会影响工作心情，进而会影响工作效率，给工厂效益带来损失。

而手套过送的话则容易产生松脱，对于冬天保暖用手套，过松还会保暖效果差，佩戴不舒适。

对于工厂佩戴手套，比如说车工，松手套就容易引发工商，造成人身伤亡。

所以进行手套的松紧设计时，一定要使松紧适度，不要过松也不要过紧，充分考虑人的因素。

第三，手套的材料。

手套材料的设计是手套设计中的一个不可忽视的重要环节，根据手套的不同公用，其材料也不尽相同。

对于冬天保暖用手套，其考虑的主要因素是舒适保暖，所以在设计时应该该选用棉线为主，而对于公用手套，其考虑的主要因素是安全，所以要考虑材料的耐腐蚀性、耐磨性、绝缘性、耐热性等特点。

根据不同的工作环境，选用不同的材料来生产，以满足各种使用要求。

此外还要考虑材料的成本，在满足使用要求的前提下，尽可能的选用低成本的材料，选择最优性价比材料，如此，才可获得最大的经济效益。

此外，人的心理及行为特征在人机工程学中也是重要的考察因素。

从知觉的过程得知，客观事物是首先被感觉，然后才能进一步被知觉，所以知觉是在感觉的基础上产生的，感觉的事物个别属性越丰富、越精确，对事物的知觉也就越完整、越正确。

感觉和知觉都是客观事物直接作用于感觉器官而在大脑中产生对所作用的反映。

在生活和生产活动中，人都是以知觉的形式直接反映事物，而感觉只作为知觉的组成部分而存在于知觉之中，很少有孤立的感觉存在，在心理学中称为“感知觉”。

感觉反映的是客观事物的个别属性，而知觉反映的是客观事物的整体。

感觉的性质较多取决于刺激物的性质，而知觉过程带有意志成分，人的知识、经验、需要、动机、兴趣等因素直接影响知觉的过程。

在人机工程学中，不可避免的要进行人体测量。

其中的基本测点及测量项目如下：
头部测点（16个）头部测量项目（12项）
躯干和四肢部位测点（22个）躯干和四肢部位测量项目（69项）对于这些测点及测量项目，应根据具体情况来适当选取。

下面再举例说明人机工程学在汽车设计中的作用
汽车是人的代行工具，与人在日常生活中息息相关，己形成独特的汽车文化。

“一堆冰冷的钢铁”是无法满足现代人精神和文明需要的。

车身造型设计必须以人为本，体现人机协调，使用操作方便、舒适，使汽车适应人的各种生理和心理要求，从而提高工作效率、保障安全、维护健康。

未来的车身造型设计将在车身外观设计、人机工程以及室内环境等方面更加注意人性化的发展。

人机工程学在对人的特性进行详细研究的基础上设定了一系列的设计准则，用来指导汽车产品的设计，主要是人和汽车之间的界面设计。

其中与汽车设计相关的主要有
1）基于人体感官的界面设计例如，人的视觉有视角、视野、可视光波长范围、颜色分辨力、视觉灵敏度、定位错觉、运动错觉、视觉疲劳等特性，汽车的挡风玻璃、仪表板和仪表的设计就要充分考虑这些特性，使驾驶者能够得到足够的视区，能够迅速辨认各种信号，减少失误和视觉疲劳。

交通标志的设计也应该采用大多数人能明辩的颜色和不易产生错觉的形状。

2）基于人体形态的界面设计不同地区和人种、不同年龄和性别都具有不同的身体尺寸，为不同地区和群体设计的汽车就要参考特定对象的人体参数，在现代社会条件下，以一种产品规格想占有不同地区的市场是很难的。

人在生活和劳动中又具有各种不同的形态，人体在不同的姿态下工作，全身的骨头和关节处于不同的相对位置，全身的肌肉处于不同的紧张状态，心脏负担不同，疲劳程度也不同。

设计一台机器首先要考虑采用什么身体形态来操纵，选定姿态后，还要考虑以最舒适的方式对人体进行支撑，并适当地布置被操作对象的位置，从而减少疲劳和误操作。

例如司机在驾驶汽车的时候采用坐姿，坐椅的设计要符合人体骨骼的最佳轮廓，仪表的布置应在易于看到的地方，操纵杆/板的位置要在人体四肢灵活运动的范围内。

3）基于力特性的界面设计人体在不同的姿态下，用力的疲劳程度不同，操纵机器所需的力量应该选择在对应姿态下不易引起疲劳的范围内。

例如转向助力器就是为了减轻操纵力而设计的。

人体在不同的姿态下最大拉力、最大推力也不相同，例如坐姿下人腿的蹬力在过臀部水平线下方20度左右较大，操纵性也较好，所以刹车踏板就安装在这个位置上。

人体在不同的姿态使用不同的肌肉群进行工作，动作的灵活性、速度和最高频率都不相同，例如腿的反复伸缩具有较低的频率，而手指则可以用较高的频率进行敲击。

因此，对应不同的操纵频率应采用不同的动作方式来完成。

4）基于人脑特性的界面设计人脑对事物的认识和反应有自己的特点，体现在他的行为和对外界的反应中。

人喜欢用直觉处理事情，不善于烦琐过程和精确的计算。

对于协助人脑进行工作的计算机，如何进行人机界面的设计一直是热门的论题。

无论是从低级语言到高级语言，到面向对象、面向任务的编程方式的发展，还是图形终端、鼠标定位、窗口系统、多媒体、可视化、虚拟现实等方面的进展，都体现了这个主题。

近年来，人工智能已经在汽车上应用，车载电脑可以协助驾驶者认路、换档、避碰……。

可以毫不夸张地说，现代社会中，凡成功的机器产品，不能缺少人机工程学的理念。

也正因为如此，越来越多的汽车公司在设计产品的时候都将人机工程作为设计考虑一大要素。