人体感知与人机工程学论文

人体感知与人机工程学论文

　　人体工程学和环境心理学都是近数十年发展起来的新兴综合性学科。过去人们研究探讨问题，经常会把人和物、人和环境割裂开来，孤立地对待，认为人就是人，物就是物，环境也就是环境，或者是单纯地以人去适应物和环境对人们提出要求。而现代室内环境设计日益重视人与物和环境间，以人为主体的具有科学依据的协调。因此，室内环境设计除了依然十分重视视觉环境的设计外，对物理环境、生理环境以及心理环境的研究和设计也已予以高度重视，并开始运用到设计实践中去。
　　第一节人体工程学的含义和发展
　　人体工程学(HumanEngineering)，也称人类工程学、人间工学或工效学(Ergonomics)。工效学Ergonomis原出希腊文“Ergo”，即“工作、劳动”和“nomos”即“规律、效果”，也即探讨人们劳动、工作效果、效能的规律性。

　　人体工程学起源于欧美，原先是在工业社会中，开始大量生产和使用机械设施的情况下，探求人与机械之间的协调关系，作为独立学科有40多年的历史。第二次世界大战中的军事科学技术，开始运用人体工程学的原理和方法，在坦克、飞机的内舱设计中，如何使人在舱内有效地操作和战斗，并尽可能使人长时间地在小空间内减少疲劳，即处理好：人—机—环境的协调关系。及至第二次世界大战后，各国把人体工程学的实践和研究成果，迅速有效地运用到空间技术、工业生产、建筑及室内设计中去，1960年创建了国际人体工程学协会。

　　及至当今，社会发展向后工业社会、信息社会过渡，重视“以人为本”，为人服务，人体工程学强调从人自身出发，在以人为主体的前提下研究人们衣、食、住、行以及一切生活、生产活动中综合分析的新思路。

　　日本千叶大学小原教授认为：人体工程学是探知人体的工作能力及其极限，从而使人们所从事的工作趋向适应人体解剖学、生理学、心理学的各种特征。”

　　其实人—物—环境是密切地联系在一起的一个系统，今后“可望运用人体工程学主动地、高效率地支配生活环境”。

　　人体工程学联系到室内设计，其含义为：以人为主体，运用人体计测、生理、心理计测等手段和方法，研究人体结构功能、心理、力学等方面与室内环境之间的合理协调关系，以适合人的身心活动要求，取得最佳的使用效能，其目标应是安全、健康、高效能和舒适。人体工程学与有关学科以及人体工程学中人、室内环境和设施的相互关系。
　　第二节人体工程学的基础数据和计测手段
　　一、人体基础数据
　　人体基础数据主要有下列三个方面，即有关人体构造、人体尺度以及人体的动作域等的有关数据。
　　1、人体构造
　　与人体工程学关系最紧密的是运动系统中的骨骼、关节和肌肉，这三部分在神经系统支配下，使人体各部分完成一系列的运动。骨骼由颅骨、躯干骨、四肢骨三部分组成，脊柱可完成多种运动，是人体的支柱，关节起骨间连接且能活动的作用，肌肉中的骨骼肌受神经系统指挥收缩或舒张，使人体各部分协调动作。

　　2、人体尺度
　　人体尺度是人体工程学研究的最基本的数据之一。
　　3、人体动作域
　　人们在室内各种工作和生活活动范围的大小，即动作域，它是确定室内空间尺度的重要依据因素之一。以各种计测方法测定的人体动作域，也是人体工程学研究的基础数据。如果说人体尺度是静态的、相对固定的数据，人体动作域的尺度则为动态的，其动态尺度与活动情景状态有关。

　　室内设计时人体尺度具体数据尺寸的选用，应考虑在不同空间与围护的状态下，人们动作和活动的安全，以及对大多数人的适宜尺寸，并强调其中以安全为前提。

　　例如：对门洞高度、楼梯通行净高、栏杆扶手高度等，应取男性人体高度的上限，并适当加以人体动态时的余量进行设计；对踏步高度、上搁板或挂构高度等，应按女性人体的平均高度进行设计。
　　二、人体生理计测
　　根据人体在进行各种活动时，有关生理状态变化的情况，通过计测手段，予以客观的、科学的测定，以分析人在活动时的能量和负荷大小。

　　人体生理计测方法主要有：
　　1、肌电图方法
　　把人体活动时肌肉张缩的状态以电流图记录，从而可以定量地确定人体该项活动强度和负荷。
　　2、能量代谢率方法
　　由于人体活动消耗能量而相应引起的耗氧量值，与其平时耗氧量相比，以此测定活动状态的强度，能量代谢率的计算式，以及不同活动的能量代谢率（RMR）。其计算式如下：

　　运动时氧耗量-安静时氧耗量
　　能量代谢率（RMR）=—————————————
　　基础代谢率耗量
　　3、精神反射电流方法
　　对人体因活动而排出的汗液量作电流测定，从而定量地了解外界精神因素的强度，据此确定人体活动时的负荷大小。
　　三、人体心理计测
　　心理计测采用的有精神物理学测量法及尺度法等。
　　1、精神物理学测量法
　　用物理学的方法，测定人体神经的最小刺激量，以及感觉刺激量的最小差异。
　　2、尺度法
　　以顺序在心理学中划分量度，例如在一直线上划分线段，依顺序标定评语
　　可由专家或一般人，相应地对美丑、新旧、优劣进行评测。
　　第三节人体工程学在室内设计中的应用
　　由于人体工程学是一门新兴的学科，人体工程学在室内环境设计中应用的深度和广度，有待于进一步认真开发，目前已有开展的应用方面如下：
　　一、确定人和人际在室内活动所需空间的主要依据
　　根据人体工程学中的有关计测数据，从人的尺度、动作域、心理空间以及人际交往的空间等，以确定空间范围。

　　二、确定家具、设施的形体、尺度及其使用范围的主要依据
　　家具设施为人所使用，因此它们的形体、尺度必须以人体尺度为主要依据；同时，人们为了使用这些家具和设施，其周围必须留有活动和使用的最小余地，这些要求都由人体工程科学地予以解决。室内空间越小，停留时间越长，对这方面内容测试的要求也越高，例如车厢、船舱、机舱等交通工具内部空间的设计。

　　三、提供适应人体的室内物理环境的最佳参数
　　室内物理环境主要有室内热环境、声环境、光环境、重力环境、辐射环境等，室内设计时有了上述要求的科学的参数后，在设计时就有可能有正确的决策。

　　四、对视觉要素的计测为室内视觉环境设计提供科学依据
　　人眼的视力、视野、光觉、色觉是视觉的要素，人体工程学通过计测得到的数据，对室内光照设计、室内色彩设计、视觉最佳区域等提供了科学的依据。

　　第四节环境心理学与室内设计
　　在阐述环境心理学之前，我们先对“环境”和“心理学”的概念简要地了解一下。环境即为“周围的境况”，相对于人而言，环境可以说是围绕着人们，并对人们的行为产生一定影响的外界事物。环境本身具有一定的秩序、模式和结构，可以认为环境是一系列有关的多种元素和人的关系的综合。人们既可以使外界事物产生变化，而这些变化了的事物，又会反过来对行为主体的人产生影响。例如人们设计创造了简洁、明亮、高雅、有序的办公室内环境，相应地环境也能使在这一氛围中工作的人们有良好的心理感受，能诱导人们更为文明、更为有效地进行工作。心理学则是“研究认识、情感、意志等心理过程和能力、性格等心理特征”的学科。
　　关于环境心理学与室内设计的关系，《环境心理学》一书中译文前言内的话很能说明一些问题：“不少建筑师很自信，以为建筑将决定人的行为”，但他们“往往忽视人工环境会给人们带来什么样的损害，也很少考虑到什么样的环境适合于人类的生存与活动”。以往的心理学“其注意力仅仅放在解释人类的行为上，对于环境与人类的关系未加重视。环境心理学则是以心理学的方法对环境进行探讨”，即是在人与环境之间是“以人为本”，从人的心理特征来考虑研究问题，从而使我们对人与环境的关系、对怎样创造室内人工环境，都应具有新的更为深刻的认识。

　　一、含义
　　环境心理学是研究环境与人的行为之间相互关系的学科，它着重从心理学和行为的角度，探讨人与环境的最优化，即怎样的环境是最符合人们心愿的。

　　环境心理学是一门新兴的综合性学科，环境心理学与多门学科，如医学、心理学、环境保护学、社会学、人体工程学、人类学、生态学以及城市规划学、建筑学、室内环境学等学科关系密切。

　　环境心理学非常重视生活于人工环境中人们的心理倾向，把选择环境与创建环境相结合，着重研究下列问题：

　　1、环境和行为的关系；
　　2、怎样进行环境的认知；
　　3、环境和空间的利用；
　　4、怎样感知和评价环境；
　　5、在已有环境中人的行为和感觉。
　　对室内设计来说，上述各项问题的基本点即是如何组织空间，设计好界面、色彩和光照，处理好室内环境，使之符合人们的心愿。

举出我们日常生活中与人机工程学相关的例子,并进行分析(请至少举出三个例子)

这是我对另一位网友关于工业设计与人机工程的回复：

人机工程学的目标是根据人类的能力来设计商品和机器，人与物达到完美兼容是其追求的境界。
工业设计中的人机工程学研究基本从以下四个方面：
1.和人体有关的应用，如家具，电脑，家电等，它们都要考虑人的尺寸、人的力学能力、人的感知能力、人的信息传递及使用的心态变化等等。
2.操控的应用，即手控、脚控、眼控、声控等设备或机器的操作方式，如遥控设备、游戏杆、脚踏开关等。
3.信息显示的应用，如导航仪、电子屏幕等
4.人机界面的应用，如眼控对焦相机，眼睛看到哪相机自身就能感知而拍到哪，机器能捕捉人的意图。
总之其中心理念就是“以人为本” 。以上乃本人多年工业设计工作中对海量信息资料的归纳总结，希望能对你有所帮助！

举出我们日常生活中与人机工程学相关的例子

1、门把手一般在左手边于右手掌握。

2、鼠标的形状手掌的弧度。

3、很多用品的尺寸，如桌椅的高度。

工业设计中的人机工程学研究基本从以下几个方面：

1、和人体有关的应用，如家具，电脑，家电等，它们都要考虑人的尺寸、人的力学能力、人的感知能力、人的信息传递及使用的心态变化等等。

2、操控的应用，即手控、脚控、眼控、声控等设备或机器的操作方式，如遥控设备、游戏杆、脚踏开关等。

人机工程学的显著特点：

在认真研究人、机、环境三个要素本身特性的基础上，不单纯着眼于个别要素的优良与否，而是将使用“物”的人和所设计的“物”以及人与“物”所共处的环境作为一个系统来研究。在人机工程学中将这个系统称为“人——机——环境”系统。

这个系统中，人、机、环境三个要素之间相互作用、相互依存的关系决定着系统总体的性能。本学科的人机系统设计理论，就是科学地利用三个要素间的有机联系来寻求系统的最佳参数。

什么是人体工程学，工业设计与人机工程?

人体工程学研究的主要内容可概括为以下几方面，人体特性的研究，人体特征的研究探讨的主要是在设计中与人体有关的问题。如人体形态特征参数，人的感知特性，人的反应特征等。人机系统的总体设计，人机系统工作效能的高低首先取决于它的总体设计，也就是要在整体上使机与人体相适应。工作场所和信息传递装置的设计，工作场所设计合理与否，将对人的工作效率产生直接影响。研究作业场所设计的目的是保证物质环境适应于人体的特点，使人以无害于健康的姿势从事劳动，既能高效完成工作，又感到舒适。仅从室内设计这一范畴来看，确定人和人际在室内活动所需空间的主要依据，根据人体工程学中的有关计测数据，从人的尺度，动作域，心理空间及人际交往的空间等，以确定空间范围，确定家具，设施的形体，尺度及适用范围的主要依据，家具设施为人所使用，因此它们的形体，尺度必须以人体尺度为主要依据，同时，人们为了使用这些家具和设施，其周围必须留有活动和使用的最小余地，这些要求都由人体工程科学地予以解决。室内空间越小，停留时间越长，对这方面测试的要求也越高，例如车厢，船舱，机舱等交通工具内部空间的设计。提供适应人体的室内的物理环境的最佳参数，室内物理环境主要有室内热环境，声环境，光环境，重力环境，辐射环境等，室内设计时有了上述要求的科学的参数后，在设计时就有可能有正确的决策。对视觉要素的计测为室内视觉环境设计提供科学依据人眼的视力，视野，光觉，色觉是视觉的要素，人体工程学通过计测得到的数据，对室内光照设计，室内色彩设计，视觉最佳区域等提供了科学的依据。

人体工程学的研究方法

人体工程学的研究广泛采用了人体科学和生物科学等相关学科的研究方法及手段，也采用了系统工程、控制理论、统计学等其他学科的一些研究方法，而且本学科的研究也建立了一些独特的新方法。使用这些方法来研究以下问题：测量人体各部分静态和动态数据；调查、询问或直接观察人在作业时的行为和反应特征；对时间和动作的分析研究；测量人在作业前后以及作业过程中的心理状态和各种生理指标的动态变化；观察和分析作业过程和工艺流程中存在的问题；分析差错和意外事故的原因；进行模型实验或用电子计算机进行模拟实验；运用数学和统计学的方法找出各变量之间的相互关系，以便从中得出正确的结论或发展成有关理论。常用的研究方法有：1.观察法为了研究系统中人和机器的工作状态，常采用各种各样的观察方法，如工人操作动作的分析，功能分析和工艺流程分析等都属观察法。2.实测法实测法是一种借助于仪器设备进行实际测量的方法。例如，对人体静态和动态参数的测量，对人体生理参数的测量或者是对系统参数、作业环境参数的测量等。3.实验法这是当运用实测法受到限制时采用的一种研究方法，一般在实验室中进行，也可以在作业现场进行。例如，为了获得人对各种不同的显示仪表的认读速度和差错率的数据，一般实验室进行试验；为了了解色彩环境对人的心理、生理和工作效率的影响，由于需要进行长时间研究和多人次的观测，才能获得比较真实的数据，通常在作业现场进行实验。4.模拟和模型实验法由于机器系统一般比较复杂，因而在进行人机系统研究时常采用模拟的方法。模拟方法包括对各种技术和装置的模拟，如操作训练模拟器、机械模型以及各种人体模型等。通过这类模拟方法可以对某些操作系统进行仿真实验，得到从实验室研究外推所需的更符合实际的数据。因为模拟器和模型通常比其模拟的真实系统价格便宜得多，但又可以进行符合实际的研究，所以应用较多。5.计算机数值仿真法由于人机系统中的操作者是具有主观意志的生命体，用传统的物理模拟和模型方法研究人机系统，往往不能完全反映系统中生命体的特征，其结果与实际相比必有一定误差。另外，随着现代人机系统越来越复杂，采用物理模拟和模型的方法研究复杂的人机系统，不仅成本高、周期长，而且模拟和模型装置一经定型，就很难作修改变动。为此，一些更为理想和有效的方法逐渐被研究出来，其中的计算机数值仿真法已成为人体工程学研究的一种现代方法。数值仿真是在计算机上利用系统的数学模型进行仿真性实验研究。研究者可对尚处于设计阶段的未来系统进行仿真，并就系统中的人、机、环境三要素的功能特点及其相互间的协调性进行分析，从而预知所设计产品的性能，并进行改进设计。应用数值仿真研究，能大大缩短设计周期，并降低成本。6.分析法分析法是上述各种方法中获得了一定的资料和数据后采用的一种研究方法。人体工程学研究常采用以下几种分析方法：（1）瞬间操作分析法。生产过程一般是连续的，人和机械之间的信息传递也是连续的。但要分析这种连续传递的信息很困难，因而只能用间歇性的分析测定法，即采用统计学中的随机采样法，对操作者和机械之间在每一间隔时刻的信息进行测定后，再用统计推理的方法加以整理，从而获得人机环境系统的有益资料。（2）知觉与运动信息分析法。人机之间存在一个反馈系统，即外界给人的信息，首先由感知器官传到神经中枢，经大脑处理后，产生反映信号再传递给肢体对机械进行操作，被操作的机械又将信息反馈给操作者，从而形成一个反馈系统。知觉与运动信息分析法，就是对此反馈系统进行测定分析，然后用信息传递理论来阐述人机间信息传递的数量关系。（3）动作负荷分析法。在规定操作所必须的最小间隔时间条件下，采用电子计算机技术来分析操作者连续操作的情况，从而推算操作者工作的负荷程度。另外，对操作者在单位时间内工作的负荷进行分析，可以获得用单位时间的作业负荷率来表示操作者的全部工作负荷。（4）频率分析法。对人家系统中的机械系统使用频率和操作者的操作动作频率进行测定分析，其结果可以获得作为调整操作人员负荷参数的依据。（5）危象分析法。对事故或者近似事故的危象进行分析，特别有助于识别容易诱发错误的情况，同时也能方便的查找出系统中存在的而又需用较复杂的研究方法才能发现的问题。（6）相关分析法。在分析方法中，常常要研究两种变量，即自变量和因变量。用相关分析法能够确定两个以上的变量之间是否存在统计关系。利用变量之间的统计关系可以对变量进行描述和预测，或者从中找出合乎规律的东西。例如对人的身高和体重进行相关分析，便可以用身高参数来描述人的体重。统计学的发展和计算机的应用使相关分析法成为人机工程学研究的一种常用方法。（7）调查研究法。人体工程学专家还采用各种调查方法来抽样分析操作者或使用者的意见和建议。这种方法包括简单的访问，专门调查、精细的评分、心理和生理学分析判断以及间接意见与建议分析等。