人机工程学第人的机能特征专家讲座.pptx

第二级,第三级,第四级,第五级,第,3,章,人的机能特征,第3章 人机能特征,3.1 人神经系统,3.2 人信息传递,3.3 人感觉和知觉,3.4 视觉,3.5 听觉和其它感觉,3.6 心理现,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第1页,3.1 人神经系统,神经系统由中枢神经和周围神经组成,其组成情况以下:,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第2页,神经系统是机体主导系统,全身各器官、系统均在神经系统控制和调整下,相互影响,相互协调,确保机体整体统一及其与外界环境相对平衡。在此过程中,首先是借助于感受器接收体内外环境各种信息,经过脑和脊髓各级中枢整合,最终经周围神经控制和调整各系统活动,以使机体适应多变外环境,同时也调整着机体内环境平衡。,人一切心理和意识活动也是经过神经系统活动实现,所以,神经系统也是心理现象物质基础。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第3页,3.1.1 神经组织,人神经组织主要由神经元和神经胶质细胞组成。神经元也称神经细胞,它是神经系统结构、功效和营养单位,含有感受体内外刺激、整合信息和传导信息功效。神经胶质细胞分布在神经元周围,对神经元起支持、绝缘、营养、防御等作用。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第4页,1.神经元,一个神经元由三部分组成,一是包含有细胞核仁细胞体,它是神经元代谢和营养中心;二是由细胞体向外伸出呈树枝状短突部分,称为树突;三是由细胞体向外伸出一条细长单突,称为轴突,轴突外被髓鞘及施旺氏细胞包围组成神经纤维。神经纤维末端有许多分枝,称为神经末梢。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第5页,图3-1所表示为运动神经元基本模式。神经元树突接收由其它神经元传来信息,经细胞体整合后再由轴突将信息传递给另一神经元或肌细胞和腺细胞,从而在整个机体内形成传递信息神经元链。刺激沿神经纤维传递速度和轴突髓鞘厚度相关,也与轴突直径相关。髓鞘厚时,速度可达120 m/s,髓鞘很薄时,则可低至0.6 m/s。传递速度还与神经元之间间隙数目相关,因为突触间隙对刺激传递有微弱妨碍作用。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第6页,图3-1 运动神经元模式,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第7页,图3 2 突触结构模式,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第8页,突触由突触前膜、突触间隙和突触后膜三部分组成,如图3-2所表示。轴突末梢每个分支末端都有一个膨大成球状突触小体。突触小体内含有大量直径约为50 m突触小泡,贮存着高浓度化学递质(神经递质)。突触小体细胞膜称为突触前膜,与突触前膜相对应另一神经元细胞膜称为突触后膜,两膜间空隙称为突触间隙,宽约1530 nm。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第9页,因为突触前、后神经元之间有突触间隙相隔,并无原生质联络,所以信息传递是经过化学递质转变为电位改变而完成。当神经冲动传至突触前膜时,突触小泡即向前膜移动并附贴于前膜形成破裂口,此时,大量化学递质被释放到突触间隙并扩散至突触后膜,产生突触后电位。经过突触后电位作用,使神经冲动由突触前膜单向地传向突触后膜,引发突触后神经元兴奋或抑制。正是因为突触传递单向性,才确保了信息有效地传向中枢和大脑。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第10页,3.1.2 中枢神经系统,1.脊髓,脊髓是中枢神经系统最低级部位,位于脊柱脊椎管内,其上端进入颅腔扩展成为大脑一部分延髓。脊髓功效有二,一是传导功效,来自躯干、四肢和大部分内脏各种刺激经过脊髓传导至脑,而脑活动又经过脊髓传导至躯体和内脏,脊髓是脊神经与脑之间神经传导通路;二是反射功效,脊髓能够完成一些简单躯体反射和内脏反射,如腱反射、屈肌反射和行走反射等。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第11页,2.脑,脑是中枢神经高级部位,位于颅腔内,由大脑半球、间脑、中脑、脑桥、延髓和小脑六部分组成。,延髓为脊髓延续，但其功效比脊髓复杂。它不但是食物反射(如唾液分泌、咀嚼、吞咽等)和一些防御反射(喷嚏、咳嗽、呕吐等)中枢,而且是呼吸和循环系统反射性自动调整中枢,故有“生命之枢”之称。大部分由脊髓上行和脑下行神经纤维在延髓交叉,以致形成左、右大脑半球分别控制对侧躯体情况。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第12页,脑桥位于延髓上方、小脑腹侧,是联络小脑两半球上、下行神经纤维桥梁。脑桥参加或完成头面部肌肉如眼外直肌、咀嚼肌、表情肌)运动以及一些感觉(面部肤觉、味觉、平衡觉和听觉)形成。中脑位于脑桥上方,是视、听运动反射中枢。中脑反射机能对于机体定向反射含有主要意义。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第13页,位于延髓、脑桥和中脑中央部位一个广泛区域称为脑干网状结构,由各种起源神经纤维交织而成网络及散布其中神经细胞、核团组成。该结构存在两个相互对立调整系统激活系统和抑制系统。激活系统不停接收来自体内外各种刺激并经丘脑广泛地传至大脑皮质,引发大脑皮质处于醒觉状态。抑制系统则引发大脑皮质活动水平降低。两系统协调活动,使大脑皮质维持正常功效。脑干网状结构也调整内脏活动和躯体运动。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第14页,间脑位于脑干上方,由丘脑和下丘脑组成。丘脑是大脑皮质下低级感觉中枢。除嗅觉外,身体各部分感觉冲动均传至丘脑,经丘脑更换神经元后传向大脑各高级感觉中枢,引发特定感觉,故丘脑为各种感觉中继站。下丘脑是调整内脏活动和内分泌活动较高级中枢,同时也参加一些情绪反应活动及昼夜周期性改变活动等。,小脑位于颅后窝内,在延髓和脑桥背侧，大脑后下方。小脑主要机能是维持身体平衡、调整与校正肌肉担心度和协调肌肉运动。小脑损伤将造成肌肉动作时抖动而把握不住动作方向,无法完成精巧动作。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第15页,大脑半球位于中枢神经系统最高部位,被分为左、右两个半球,两半球之间经过联合神经纤维胼胝体连合与沟通。大脑表面有许多深浅不一皱褶,皱褶凹陷部位称为沟或裂,隆起部位称为回。三条主要沟裂将大脑分为额叶、顶叶、聂页叶、枕叶等四叶。半球表面被覆25 mm厚灰质细胞层,称为大脑皮质。皮质深部为髓质,亦称白质,有联络左、右大脑半球、同侧半球各区域以及皮质与低级中枢机能。靠近大脑半球底部埋藏于白质之中灰质核团,称为基底神经节,亦称大脑核,是调整肌肉担心度和确保机体完成复杂活动时使肌肉协同活动神经细胞集团,是大脑皮质下运动中枢。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第16页,大脑皮质是统一机体最高神经中枢。人大脑皮质大约含有140亿个神经细胞,在垂直切面上大致分6层排列。皮质浅部14层为最主要细胞层,其主要机能是对进入皮质各种冲动进行复杂精细分析、综合,并作出反应。皮层深部56层则主要是接收并传递14层信息。正是因为大脑皮质含有极大量神经元以及它们相互联络广泛性和复杂性,才使得大脑皮质含有完善分析、综合能力,成为人类思维和语言物质基础。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第17页,大脑皮质各个不一样区域在功效上含有不一样分工,如感觉区和运动区。但皮质各区域在功效上分工又不是绝正确,一个区域只是执行某一个功效关键部位,皮质其它区域也分散有类似功效。如皮质中央前回,主管全身骨骼肌运动,称运动中枢,但该区域也接收部分感觉冲动,而中央后回则主管全身感觉,称感觉中枢,但刺激该区域也可产生少许运动。一个某一中枢受损伤人,之所以并没有永远完全丧失该中枢所管理功效,正是依靠了皮质其它功效区域代偿结果。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第18页,1950年加拿大潘菲尔德(Penfield)绘制出了相当准确大脑皮质感觉区和运动区定位图(见图3-3)。该图所显示是沿中央沟纵切切面部位。因为控制身体某部位大脑皮质与被控制部位实际大小不成百分比,所以图中用两个变形人体表示皮质部位与身体解剖各对应部位关系。由图3-3(a)可见,身体各部位在大脑皮质运动中枢投影大小与该部位所从事运动精细复杂程度相关,如在人体上尽管口和手比下肢要小得多,但因为口和手是从事精细运动部位,所以它们在运动中枢投影尤其大。人体各部位在大脑皮质感觉中枢投影含有相类似特点，如图3-3(b)。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第19页,图3-3 大脑皮质运动区和感觉区定位图,（a)运动区；（b)感觉区,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第20页,图3-3 大脑皮质运动区和感觉区定位图,（a)运动区；（b)感觉区,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第21页,3.1.3 周围神经系统,周围神经系统是由脑和脊髓发出,其末梢分布于身体各器官和组织神经系统。它包含脊神经、脑神经和植物性神经。周围神经功效,一是接收来自体内外各种刺激并将其传导至中枢神经;二是传递由中枢神经发出指令并完成运动反应。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第22页,3.2 人信息传递,3.2.1 人信息加工模型,在人机系统特定操作过程中,人信息加工模型如图3-4所表示,该模型中每个框图代表信息加工一个机能,简称机能模块,带箭头线则表示信息流动方向。各模块机能简明讨论以下。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第23页,图3-4 人信息加工模型,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第24页,1.感觉贮存,又称感觉登记、感觉记忆或瞬时记忆,是由外界输入刺激后,人信息加工第一个模块。它贮存输入感觉器官刺激信息,保持极短时间记忆。因为外界信息处于快速改变状态,所以感官内以感觉痕迹形式登记信息,若不尽快被选取或抹掉,就会同新输入信息混杂造成对原有信息识别失效。外界信息输入感官后,只有受到格外注意信息,才能转换成一个较持久形式得到保持,不然信息就会快速消失。所以,由感觉登记向短时记忆过渡,关键是靠注意保持功效。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第25页,2.知觉编码,知觉过程信息加工,可分为“自下而上”和“自上而下”两种相互联络相互补充方式。“自下而上”信息加工是由输入信息即刺激物作用所引发加工,它主要依赖于刺激物本身性质和特征。“自上而下”加工是从知识经验开始加工。当外界刺激输入后,在注意参加下进行编码,头脑中已贮存与刚输入信息相关知识经验,甚至有组织结构图式被激活,其中适合于图式信息被加工,而不适合图式信息则被忽略。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第26页,头脑中被激活图式,实际上组成了一系列“知觉期待”,使得对刺激信息加工更为快速、准确，使图形从背景中快速分离,并尽快地被整合为知觉表征,产生对事物完整知觉。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第27页,3.记忆与决议,某个知觉对象一旦被知觉归类确定,个体将经选择决定对它作出行动。比如,行人横过马路时,已看见从左方驶来汽车,并已听到汽车鸣笛声,行人可能决定加紧速度横过马路或者马上停步。此时,决议是以反应选择形式表现出来。在有些情况下,人也可能对当前出现刺激暂不作出反应,而且决定把该刺激信息或者存入短时记忆,暂时保持不超出1min时间；,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第28页,或者存入长时记忆,永久贮存起来,到需要时,再依据预定检索计划和方法,由长久记忆中检索出信息输送到短时记忆,进行选择执行。在实际决议中,往往包含各种可能行动方案，所以需要分析比较,方便从各种方案中择优选取。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第29页,4.反应执行,信息经上述加工后,假如决定对外界刺激采取某种反应活动,这种决议将以指令形式输送到效应器官,支配效应器官作出对应动作。效应器官是反应活动执行机构。,5.反馈,反馈实质上是被动系统对主动系统反作用。将效应器官作出对应动作结果作为一个新刺激,返回传递给输入端,即组成反馈回路。人借助于反馈信息,加强或者抑制信息再输出从而更为有效地调整效应器官活动。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第30页,6.注意资源,从感觉贮存开始到反应执行各个阶段信息加工几乎都离不开注意。注意主要功效在于对外界大量信息进行过滤、筛选,即选择并跟踪符合需要信息,避开和抑制无关信息,使符合需要信息在大脑中得到精细加工。然而这并不意味着注意总是指向和集中在同一对象上,依据当前活动不一样需要,注意可有意识地从一个对象转移到另一个对象。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第31页,注意在一定条件下,还能够在同一时间内分配给两种或几个活动,如汽车司机在开车过程中,既要注意周围动态,又要注意掌握驾驶机械等。在当代复杂科学技术和生产活动中,只有具备较高注意分配能力,才能提升工作效率,预防出现差错和发生事故。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第32页,3.2.2 人信息贮存记忆,人们感知过、思索过、体验过、操作过事物,都能够保留在头脑中,而且在需要时候,又能够将它们重现出来,这一过程即为记忆。,记忆对于人类活动含有十分主要意义。它是人们获取知识、积累经验、进行高级认识活动和发展个性心理特征必要条件。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第33页,记忆包含两个基本过程为记和忆。记表达为识记和保持,即人们对于经历过事物,都能够经过识记,作为知识经验在大脑中保持下来。忆则表达为再认或回想,即在一定条件下,保持在人们头脑中知识经验再度活跃,使其得以再认和重现。所以,识记、保持、再认或回想是记忆过程中三个亲密联络着基本步骤。识记和保持是再认或回想基础和前提,而再认或回想则是识记和保持结果和检验。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第34页,经过再认和回想还能够促进识记内容得到深入巩固。当代识知心理学认为,记忆是人脑对信息取得、贮存和提取过程。记忆过程三个步骤,识记相当于信息输入和编码过程,也就是使不一样感官输入信息,经过编码而成为头脑可接收形式;保持相当于信息贮存,即信息在头脑中被再加工整理,使其成为有序组织结构,方便贮存;再认或回想相当于信息提取。显然,信息编码越完善、组织越有序,提取也就越轻易,反之,则提取越困难。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第35页,依据信息输入、加工、贮存、提取方式不一样以及信息贮存时间长短不一样,记忆可分为瞬时记忆、短时记忆和长时记忆三个阶段。记忆三个阶段是相互联络、相互影响并亲密配合,也是三个不一样水平信息处理过程。在瞬时记忆阶段,外界信息展现后,是以感觉痕迹形式在感觉统计器内被直接登记,并不进行心理加工。被登记信息中,只有受到尤其注意部分,才能转入短时记忆。短时记忆信息主要是以语音听觉形式编码和贮存,是一种初步低水平信息加工。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第36页,短时记忆中信息提取是逐项依次检索方式。短时记忆中信息只有被及时复述或复习部分,才能转入长时记忆。长时记忆中信息,是按照意义进行编码和组织加工,并按层次网络贮存。长时记忆中信息提取更多地依赖于线索和中介。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第37页,1.瞬时记忆,瞬时记忆是记忆初始阶段,它是外界刺激以极短时间一次展现后,一定数量信息在感觉通道内快速被登记并保持一瞬时过程。瞬时记忆包含图像记忆和声象记忆两种。图像记忆为作用于视觉器官图像消失后,图像马上被登记在视觉统计器内,并保持约0.251 s时间记忆。声象记忆为作用于听觉器官刺激消失后,声音信息被登记在听觉统计器内,并保持约2 s时间记忆,最长不超出4 s。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第38页,瞬时记忆特点是:含有鲜明形象性;信息保持时间极短;记忆容量较大,几乎进入感官全部信息均可被登记。不过其中只有被尤其注意信息或者进行模式识别被赋予一定意义信息,才能转入短时记忆,而其余部分则快速消失。,瞬时记忆功效在于为大脑提供对输入信息进行选择和识别时间。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第39页,2.短时记忆,短时记忆又称操作记忆或工作记忆。它是信息一次展现后,保持时间在1 min以内记忆。短时记忆有以下特点。,1)信息保持时间短。无复述情况下,普通保持520 s,最长不超出1 min。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第40页,2)记忆容量小。信息一次展现后,马上正确记忆最大量普通为72个互不关联项目。,但若在记忆过程中将输入信息重新编码使小单位联合成为有意义相关联较大单位组块,降低信息中独立成份数量,即可显著提升短时记忆广度,增加记忆信息量。比如,给定3784621124数字系列,而你或者你亲属或熟悉朋友生日恰好是62年11月24日,这么,你就仅仅需要记住3、7、8、4和生日就行了,即经过组块,扩大了短时记忆容量。利用组块方法,增加记忆信息量,不但适合用于数字系列,而且也适合用于其它性质材料。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第41页,3)对中止高度敏感。比如许多人都有这么体验,当正在电话盘上拨电话号码时,突然有些人喊你名字,拨号将以错误或不完整情况结束。由此可见,短时记忆极易受干扰。受干扰程度,取决于短时记忆中存贮信息多少。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第42页,4)短时记忆中信息可被意识。通常人们意识不到贮存在瞬时记忆和长时记忆中信息,不过完全能够意识到短时记忆中信息存在,即只有短时记忆中信息才能保持在人们当前意识之中。当需要贮存于长时记忆中信息时,也只有先提取信息回溯到短时记忆系统,在这里进行有意识加工,并与当前刺激相结合,才能付诸应用。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第43页,短时记忆在当代化生产、管理、通讯以及人机系统中含有主要作用。比如,在自动化控制系统中,作业者是依据仪表所显示数据进行操作和控制,所以必须利用短时记忆系统记住仪表显示数据。操作完成,数据已无用,即可忘记。另外,人们在进行各种即时活动时也都离不开短时记忆,如听课或听汇报记笔记、打字员按稿打字及翻译人员口译过程等等。,设计人机系统时,更应充分考虑人短时记忆特点,以免加重操作者心理负担,造成人为差错。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第44页,3.长时记忆,长时记忆是记忆发展高级阶段,它是保持时间在1 min以上乃至数月、多年，甚至终生不忘记忆。长时记忆中贮存信息,大多是由短时记忆中信息经过各种形式复述或复习转入,但也有些是因为对个体含有尤其重大意义而印象深刻事物在感知中一次形成。长时记忆中信息是按意义进行编码和组织加工。编码种类有两类,一类是语义编码,对于语言材料,多采取这类编码;另一类是表象编码,即以视觉、听觉、嗅觉、味觉甚至温度觉等心理图像形式对材料意义编码。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第45页,长时记忆含有极大容量,能够说是没有程度,它能够包容人整个一生所取得全部知识和经验。长时记忆中信息提取方式是再认或回想。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第46页,4.遗忘,经过编码加工后信息,有序地贮存在人头脑中。保持在头脑中信息,伴随时间推移和以后经验影响,不论在数量上还是在质量上,都将发生一定改变。在数量上改变一个主要表现,即为识记保持量逐步降低,致使识记过信息不能再认或回想,或者发生错误再认或回想,这就是遗忘。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第47页,遗忘属于人正常生理和心理现象。遗忘对于人现有主动意义,也有消极作用。遗忘应该淘汰信息,从而减 轻人脑力负担,显然是主动。然而遗忘必须保持信息,却又是消极。19世纪末期,德国心理学家H艾宾浩斯(HEbbinghaus)对记忆和遗忘进行了大量系统试验研究。图3-5是依据艾宾浩斯1885年试验数据绘制保持和遗忘曲线。由该曲线可知,遗忘发展进程是不均衡,在识记后短时间内,遗忘速度很快,以后逐步减缓,一定时间后,则处于稳定状态而几乎不再忘记。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第48页,图3-5 艾宾浩斯保持和遗忘曲线,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第49页,1)识记材料性质。试验结果表明，动作记忆最易于长久保持，一项技能一年后只遗忘29%。其次是形象材料、有意义材料，如能引发兴趣、符合需要、在生活工作中占有主要地位材料比抽象材料、无意义材料易于记忆。,2)识记材料数量。识记材料数量越多，识记后保持量越少。试验证实，若识记5个材料保持率为100%，则识记10个材料保持率下降为70%，识记100个材料保持率下降为25%。有意义识记材料，当识记数量增加到一定程度时，遗忘速率将靠近于无意义材料遗忘曲线。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第50页,3)学习程度。将识记材料刚才学到就能一次正确背诵程度，称为适度学习，即学习程度为100%。学习程度超出100%学习，则称为过分学习。比如学习某一材料用60 min时间恰好到达能一次正确背诵，则称该60 min到达学习程度为100%，若将该材料再继续学习30 min，过分学习程度即到达150%。试验表明，学习程度到达150%，效果最正确。若低于此程度，记忆效果不理想，如表3-1所表示。若超出此程度，记忆效果也不再继续上升。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第51页,表3-1 学习程度对记忆影响,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第52页,4)个体主观状态。个体主观状态如学习动机、学习情绪、学习方法、已经有知识经验等均影响记忆效果。,遗忘原因尽管当前尚无定论，但试验表明，干扰是产生遗忘主要原因。对信息保持干扰有两种类型。一类称为前摄干扰，即先前学习材料对识记和回想后学材料干扰。另一类称为倒摄干扰，即后面学习材料对保持和回想先学材料干扰。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第53页,前摄干扰强度随先学材料数量以及先后两种材料内容相同程度增加而增加。倒摄干扰受前后两种材料相同程度、后学材料难度以及先学材料保持程度等原因制约。当前后学习材料完全不一样时，倒摄干扰作用最小，而前后两种材料既相同又不相同时，倒摄干扰作用则最大。后学习材料难度越大，倒摄干扰作用也越大，而先学材料保持程度越好，则倒摄干扰作用越小。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第54页,前摄干扰和倒摄干扰作用不但表现在两种材料学习之间，而且也表现在同一个材料学习中。通常学习材料首尾部分轻易记住，而中间部分轻易遗忘，就是因为首部无前摄干扰，尾部无倒摄干扰，而中间部分则现有前摄干扰又有倒摄干扰，双重干扰影响了记忆效果。,克服遗忘最好方法是复习，而只有依据遗忘规律进行复习，才能收到事半功倍最正确效果。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第55页,3.2.3 人信息输出,在人机系统中，人信息输出，通常表现为效应器官(比如手、足)操作运动。所以，效应器官运动速度和准确度直接关系到人机系统效率和可靠性。,1.操作运动类型,依据完成操作情况，操作运动可分为定位运动、重复运动、连续运动、逐次运动、静态调整运动等五种。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第56页,1)定位运动。,定位运动是在作业过程中，人体或肢体依据作业所要求到达目标，由一个特定位置运动到另一个特定位置运动，是操纵控制一个基本运动。定位运动包含视觉定位运动和盲目定位运动，前者是在视觉控制下进行运动，后者则是在排除视觉控制，凭借记忆中储存关于运动轨迹信息，依靠运动觉反馈而进行定位运动。,2)重复运动。,重复运动是在作业过程中，连续不停地重复相同动作，如用手旋手轮、敲击物体等动作。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第57页,3)连续运动。,连续运动亦称追踪运动，是操作者对操纵控制对象连续地进行控制、调整运动，如焊工按事先画好图形用焊枪进行切割运动。,4)逐次运动。,逐次运动是若干个基本动作按一定次序相对独立地进行运动。比如，雨夜中开动汽车动作，就是按照打开点火开关、按下开启按钮、打开车灯和开动雨刷等一连串有次序基本动作来完成，即为逐次运动。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第58页,5)静态调整运动。,静态调整运动是在一定时间内，没有运动表现，而是把身体相关部位保持在特定位置上状态。比如，在焊接作业中，手持焊枪使其稳定在一定位置上，以确保焊接质量。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第59页,2.操作运动速度,1)反应时间和运动时间。,反应时间。是指从刺激展现到人作出反应之间时间间隔，即为从感官接收信息到发生反应各信息加工阶段所花费时间总和。其中包含：感受器将刺激转化为神经冲动需138 ms，传入神经将冲动传导至大脑等神经中枢需2100 ms，神经中枢进行信息加工需70300 ms，传出神经将冲动传导至肌肉需1020 ms，肌肉潜伏期和激发肌肉收缩需3070 ms。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第60页,上述各段时间总和113528 ms即为反应时间。显然，神经中枢加工过程所花费时间为反应时间主要组成部分。,反应时间分简单反应时间和选择反应时间。简单反应时间是指当单一刺激展现时，人只需作出一个特定反应所需时间。选择反应时间是指当两种或更各种刺激展现时，不一样刺激要求作出不一样反应所需要时间。通常选择反应时要比简单反应时间长20200 ms。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第61页,影响反应时间原因有：不一样感觉通道反应时间不一样，如表3-2所表示；不一样效器官发动反应速度不一样，所以引发反应时间也不一样，比如手反应比脚快；刺激强度增大，反应时间缩短，如弱光刺激反应时间为0.205 s，强光刺激反应时间则为0.162 s；刺激性质不一样，反应时间也不一样，比如味觉，对咸刺激反应时间最短，对苦刺激反应时间最长；,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第62页,表3-2 各种感觉通道反应时间,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第63页,刺激出现时间不确定程度越大，反应时间越长；经过重复练习，可缩短反应时间。另外，反应复杂程度影响反应时间长短，简单反应反应时间较短，而选择反应反应时间则较长。,在选择反应中，反应时间又随信息量增加而延长，如表3-3所表示。同时，选择反应时间也随选择任务复杂程度增加而延长。所以，降低选择数目，提升刺激信号清楚性和可辨性，也是缩短反应时间一个方法。个体身心状态，如动机、气质、灵活性等也影响人反应时间。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第64页,表3-3 反应时与选择数目标关系,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第65页,运动时间。是指运动开始至运动结束所花费时间，即完成反应动作时间。运动时间随运动距离与方式而改变。普通完成控制操作最少需300 ms。所以，从刺激展现到反应动作完成最少需500 ms。在没有任何期待(预先警告)情况下，反应时间加运动时间普通为0.71 s，甚至1 s以上。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第66页,2)定位运动速度。,运动速度可用完成运动时间表示。试验表明，定位运动时间随目标距离增加而增加，随目标宽度增加而缩短，这一关系可用以下公式表示,（3-1）,式中：,MT,定位运动时间；,D,目标距离；,W,目标宽度；,a、b,常数。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第67页,定位运动反应时间和运动时间是相互独立。目标距离和目标宽度改变只影响运动时间而不影响反应时间，刺激反应条件改变则只影响反应时间而不影响运动时间。,试验表明，定位运动时间和运动方向关系为：右手向右上方作定位运动时间最短，即速度最快；以肘为轴前臂受控运动比牵动上臂及肩部运动幅度较大受控运动速度快、准确度高。,表3-4为人体各部位动作最大速度。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第68页,表3-4 人体各部位动作最大速度(次/min),人机工程学第人的机能特征专家讲座,第69页,3)重复运动速度。,重复运动是在速度上有较高要求运动。对于手轮和曲柄操作运动，其运动速度受旋转阻力和旋转半径以及是否是优势手影响。当旋转阻力最小时，旋转半径为3 cm，旋转速度为最大，伴随旋转半径增大或减小，旋转速度也随之下降。若旋转阻力增大，最大旋转速度下降。当旋转阻力为49 N时，旋转半径为4 cm曲柄旋转运动速度为最大。使用哪只手对于运动速度影响如表3-5所表示。人机工程学第人的机能特征专家讲座,第70页,对于手指敲击计算机键、打字、发电报等简单重复运动，手敲击速度最快为514次/s，但这个速度只能保持不长时间。普通人速度为1.5次/s。表3-6列出了试验中被试在15 s内各手指敲击次数。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第71页,表3-5 手运动最大速度,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第72页,表3 6 手指在15 s内敲击最屡次数,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第73页,3.操作运动准确度,盲目定位运动准确度以人正前方为最高；右手稍高于左手，同一方位下方高于上方。,连续运动是在运动全过程中要求准确控制运动，不过，因为手臂颤动，往往使运动偏离设计轨迹，从而造成操作动作准确度下降。试验表明，手臂颤动对连续运动准确度影响是，手臂前后运动准确度显著低于垂直面内上下运动和水平面内左右运动准确度。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第74页,图3-6 速度准确度操作特征曲线,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第75页,操作运动速度和准确度之间关系，可用如图3-6所表示速度准确度操作特征曲线表示。由该曲线可知，操作运动速度越慢，准确度越高。但当速度慢到一定程度后，再以低速度来提升准确度已无太大意义。所以，曲线拐点处(图中A点)，速度准确度综合绩效最正确，即在该点处不但速度较快，而且错误较少。该点称为最正确工作点。在实际工作中，操作者普通愿将工作点选在最正确工作点靠右侧某一位置。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第76页,4.手运动速度和准确度,手运动速度和准确度，普通有以下规律。,1)普通右手较左手运动速度快，故称右手为优势手。右手由左向右运动又比由右向左运动速度快。,2)手朝向身体运动比离开身体运动速度快，前后往复运动比左右往复运动速度快。,3)从上往下运动比从下往上运动速度快。,4)水平面内运动比垂直面内运动速度快。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第77页,5)旋转运动比直线运动速度快，且顺时针运动比逆时针运动快。,6)向下按按钮比向前按按钮操作准确，水平安装旋钮比垂直安装旋钮操作准确。,7)手操作旋钮、指轮、滑块准确度，以操纵旋钮为最正确，指轮次之，滑块最差。,8)圆柱形手柄，直径10 mm左右比30 mm以上操作准确；L型柄头比圆柱柄头操作准确；设置手臂支撑手柄操作比无手臂支撑准确。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第78页,3.3 人感觉和知觉,3.3.1 感觉,感觉是人脑对直接作用于感觉器官事物个别属性反应。人们对任何事物认识，都是从感觉开始。感觉是人们了解外部世界渠道，也是一切复杂心理活动基础和前提。人感觉包含视觉、听觉、本体感觉、化学感觉(嗅觉和味觉)及皮肤感觉等。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第79页,视觉、听觉、嗅觉、肤觉能将外部环境信息传递给操作者，而本体感觉能通知操作者躯体正在进行动作及其相对于环境和机器位置，它们直接影响操作者决议。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第80页,外部环境中有许多物质能量形式，人体一个感觉器官只对一个能量形式刺激尤其敏感。能引发感觉器官有效反应刺激称为该感觉器官适宜刺激，如眼适宜刺激为可见光，而耳适宜刺激则为一定频率范围声波。表3-7列出了人体各主要感觉器官适宜刺激及其识别外界特征。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第81页,表3-7 人体主要感觉器官适宜刺激及其识别特征,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第82页,1.感受性和感觉阈限,感受性是感觉器官对适宜刺激感觉能力，用感觉阈限大小来度量。人各种感觉都有下面两种类型感受性和感觉阈限。,1)绝对感受性和绝对感觉阈限。,产生感觉需要有到达一定强度适宜刺激。刚才能引发感觉最小刺激量，称为绝对感觉阈限下限，感觉出最小刺激量能力称为绝对感受性。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第83页,若刺激过大，超出了正常程度，将使感觉消失而引发痛觉，甚至造成感官损伤。刚才使感觉消失最大刺激量称为绝对感觉阈限上限。刺激量在上、下阈限之间才能引发感觉。比如，人眼只对波长380780 nm光波刺激产生反应，380 nm和780 nm即为视觉下阈限和上阈限，波长在380 nm以下或780 nm以上光波都不能引发视觉。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第84页,2)差异感受性和差异感觉阈限。,当两个不一样强度同类型刺激同时或先后作用于某一感觉器官时，它们在强度上差异必须到达一定程度，才能引发人差异感觉。差异感觉阈限即为刚才能引发差异感觉刺激之间最小差异量。对最小差异量感受能力则为差异感受性。德国生物学家韦伯(EHWeber)发觉，在中等强度刺激范围内，差异感觉阈限随最初刺激强度改变而改变时是有一定规律可循，即差异感觉阈限与最初刺激强度之比为一常数，即,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第85页,式中：,I,差异感觉阈限；,I,最初刺激强度；,K,常数，称为韦伯百分比。,式(3-2)所表示即为韦伯定律。各种感觉韦伯百分比,K,值是不一样，见表3-8(括号内数值为最初刺激强度)。,（32）,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第86页,人各个感觉器官感受能力发展是不平衡，而不一样职业又有各自不一样方面感受能力要求。如对音乐工作者，要求含有较高听觉分辨能力，对美术工作者及一些行业检验人员要求有较高视觉颜色分辨能力，而对自动化系统监控人员，则要求视觉和听觉都有较高感受性。所以，感受性对于职业选择和工种分配含有实际价值和意义。另首先，人感觉能力又含有很大发展潜力，经过训练后，一些方面感受性能够取得极大提升。如有经验炼钢工人能够依据炼钢炉内火焰颜色判断炉内温度并把握钢水出炉火候；机修工人能够依据机器运转异常声音判断机器发生故障部位并确定故障性质。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第87页,表3-8 不一样感觉在中等刺激强度范围内韦伯百分比,K,值,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第88页,2.感觉适应,在同一刺激物连续作用下，人感受性发生改变过程，称为感觉适应。这种适应现象几乎在全部感觉中都存在，但适应表现和速度是不一样。除视觉暗适应外，各种感觉适应大都表现为感受性逐步下降乃至消失。视觉适应中暗适应约需45 min以上，明适应约需12 min。听觉适应约需15 min。味觉和轻触觉适应分别约需30 s和2 s。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第89页,3.3.2 知觉,客观事物各种属性分别作用于人不一样感觉器官，引发人各种不一样感觉，经大脑皮质联合区对来自不一样感官各种信息进行综合加工，于是在人大脑中就产生了对客观事物各种属性、各个部分及其相互关系综合整体映象，这便是知觉。知觉是在感觉基础上对客观事物所产生高一级认识。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第90页,感觉性质较多地取决于刺激物性质，而知觉在很大程度上却受到人知识、经验、情绪、态度等原因制约和影响，所以知觉不是对当前客观事物各种感觉堆积，而是人们借助于已经有知识经验对当前事物所提供信息进行选取、了解和解释过程。在人们认识客观事物过程中，极少有孤立感觉存在，客观事物总是以知觉形式直接被反应。知觉有以下基本特征。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第91页,1)知觉整体性。把知觉对象各种属性、各个部分知觉成为一个统一有机整体，称为知觉整体性。比如人们在开始观察图3-7时，依据其组合特征，并未认知为12个点和许多虚线段，而是看作两个等边三角形和圆。知觉整体性可使人们在感知自己熟悉对象时，只依据其主要特征即可将其作为一个整体而被知觉。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第92页,图3-7 知觉整体性,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第93页,2)知觉了解性。依据已经有知识经验去了解当前感知对象，称为知觉了解性。因为人们知识经验不一样，所以对知觉对象了解也会有差异。与知觉对象相关知识经验越丰富，对知觉对象了解也就越深刻。在复杂环境中，知觉对象隐蔽、外部标志不鲜明、提供信息不充分时，语言提醒或思维推论，可唤起过去经验，帮助人们去了解当前知觉对象，使之完整化。另外，人情绪状态、定势状态也影响人对知觉对象了解。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第94页,3)知觉恒常性。当知觉条件在一定范围内改变了时候，知觉映象依然保持相对不变，这种特征称为知觉恒常性。如日光下红花绿叶，在月光下人们依然知觉为红花绿叶，知觉并不因光源颜色改变而随之改变，这是颜色恒常。另外还有形状恒常、听知觉恒常等。,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第95页,图3-8 反转图形,人机工程学第人的机能特征专家讲座,第96页,4)知觉选择性。人们总是按照某种需要或目标主动地有意识地选择其中少数事物作为知觉对象，对它产