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人体工程学售货员跟你说“…我们产品的设计符合人体工学原理…”你如何理解？都说设计要“以人为本”，那么怎样才算是“以人为本”的设计？在设计中有没有要遵循的依据和原理呢？引言引言熟悉人体工程学的概念及发展历程；了解人体工程学的研究内容与方法；研究与人体工程学相关的学科；掌握人体测量的方法及应用；掌握人体工程学在环境设计中的应用。教学目的第一章第一章人体工程学概述一、人体工程学的名称欧洲各国人类工效学美国人机工程学，人的因素工程学俄罗斯工程心理学，生物技术学德国劳动科学日本人间工学中国工效学，人机工程学，人体工程学，设备利用学人体工程学（HumanEngineering）由6门分支学科组成，即：人体测量学、生物力学、劳动生理学、环境心理学、工程心理学、时间与工作研究。第二次世界大战后发展起来的一门新学科。研究“人—机—环境”系统中人、机、环境三大要素之间的关系，为解决该系统中人的效能、健康问题等方面提供理论与方法的科学。第一章第一章人体工程学概述二、人体工程学的定义人——操作者或使用者；机——泛指人操作或使用的物，可以是机器，也可以是用具、工具或设施、设备等；环境——人、机所处的周围环境，如作业场所和空间、物理化学环境或社会环境等。人—机—环境系统——指由共处与同一时间和空间的人与其使用的机器以及它们所处的周围环境所构成的系统。第一章人—机—环境的含义：第一章以人为主体，运用人体测量、生理及心理测量等方法，研究人的结构功能、身体力学、社会心理学等方面与产品设计、室内外设计之间的协调关系，以符合安全、健康、高效、舒适等各层次的需求，实现“人—机—环境”的和谐共存。经验人体工程学科学人体工程学现代人体工程学早期历史～20世纪前期1945～1960年1960年～现在第一章三、人体工程学的发展（一）经验人体工程学（～1945年）：在生存与生产中形成第一章早在石器时代，人类就学会选择石块打制成可供敲、砸、刮、割等各种用途工具，从而产生了原始的人机关系。早期土陶的制造考虑到人与物之间的关系，在器物的设计上增加了提手、耳扣、底座等，增加了人们使用器物的舒适度。第一章我国人体工程学：《考工记》一书，记载着当时社会生产中按照人体尺寸设计的工具及车辆的制作方法。《水浒传》中有一段描述：花和尚鲁智深要打一根100斤的禅杖，铁匠说对他说：“肥了，不好看，也不中使，依着小人，好生打一条62斤的水磨禅杖与师父。使不得，休怪小人。…”这说明人们在社会生产实践的过程中发现，器物必须与人（使用者）相适应。第一章第一章古希腊人体工程学：雕像和绘画表明了古希腊人有很好的人类学知识，他们利用人体各部分的相对比例关系作为设计的基本比例。比如：帕提亚神庙圆柱的高度是其柱脚直径的8倍，而8：1正是女性身高和脚长之间的比例。由于了解人的视错觉特性，建筑师在设计建筑物时充分利用视错觉，给观者特别的感觉。例如：帕提亚神庙中巨大的柱子并非是笔直的，而故意设计成一定的弯曲弧度，却给人以挺拔精巧的感觉。帕提亚神庙第一章18世纪末人机工程学进入研究阶段第一章美国工程师泰勒是最早进行人和机器匹配问题研究的学者。1898年，泰勒在伯利恒钢铁厂对铁锹铲煤作业进行了研究。他用5公斤、10公斤、17公斤和20公斤四种装煤量的铁锹进行试验，最终发现用10公斤铁锹作业效率最高。这就是著名的“铁锹作业试验”。1911年，吉尔布雷斯用新发明的高速摄影机拍摄砌砖工的动作过程，经动作分析把砌砖动作由17个减至5个，使作业效率提高了三倍多。这一被称作“砌砖作业试验”的研究开创了“动作与时间研究”的先河。第一章泰勒和吉尔布雷斯的试验研究成果为人机学的建立奠定了基础。这一阶段主要特点是：机器设计的主要着眼点在于力学、电学、热力学等工程技术方面的优选上，在人机关系上是以选择和培训操作者为主，使人适应于机器。第一章（二）科学人体工程学（1945～1960年）：二战中诞生第一章二次世界大战期间，美国80%飞机事故是由于人与机器之间关系不当造成的。这些事故使人们意识到,无论多么先进的装备,也要与操作者的操作能力相适应才能发挥效用。在设计新型的装备时,人的行为特征和能力极限应该是考虑的主要因素之一。二战期间，首先在军事领域中开展了与设计相关学科的综合研究和应用。如在设计武器时聘请解剖学家、生理学家、心理学家为武器设计出谋献策，提供适合操作人员生理、心理需要的设计参数。相继出现了“实验心理学”、“人体测量学”等学科。战争结束后，学科的研究从军事领域向非军事领域发展，并逐步把应用在军事领域的研究成果来解决工业与工程设计中的问题，如飞机、汽车、机械设备、建筑设施以及生活用品等。第一章这一阶段主要特点是：重视工业与工程设计中“人的因素”，力求使机器适应于人。第一章（三）现代人体工程学（1960年～）：学科确立阶段第一章现代人体工程学特点：1）着眼于机械设备的设计，使机器的操作不超越人的能力极限，而不是让人去适应机器。2）密切与实际应用相结合，通过严密计划设定的广泛实验性研究，进行具体的机械装备设计。3）综合心理学、生理学、功能解剖学、物理学、数学、工程学各方面的知识。现代人体工程学的研究方向：把“人—机—环境系统”作为统一的整体来研究。即在充分考虑人与机相互关系的同时，还要考虑到各种环境因素(如声、光、气体、温度、色彩、辐射等)以及在高空或水下作业的生命保障系统等。这样，就把人机相互适应的柔性设计提高到人—机—环境的系统设计高度，使人—机—环境的系统和谐统一，从而获得系统最佳的综合使用效能。第一章MIT智能房间清华大学智能教室人机交互、人机界面第一章第一章四、人体工程学的研究内容与方法（一）研究内容1．人机系统中的人人体尺寸；信息的感受和处理能力；运动的能力；学习的能力；生理及心理需求；对物理环境的感受性；对社会环境的感受性；知觉与感觉的能力；个人之差；环境对人体能的影响；人的长期、短期能力的限度；人的反射及反应形态；人的习惯与差异（民族、性别等）；错误形成的研究。第一章2．人机系统中由人使用的机械部分如何适应人的使用（1）显示器：仪表、信号、显示屏；（2）操纵器：各种机具的操纵部分，杆、钮、盘、轮、踏板等；（3）机具：家具、设备等。3．环境控制如何适应人的使用（1）普通环境：建筑与室内外空间环境的照明、温度、湿度控制等。（2）特殊环境：比如冶金、化工、采矿、航空、宇航和极地探险等行业，会遇到极特殊的环境：高温、高压、振动、噪声、辐射和污染等。第一章物理的原则：如杠杆原理、惯性定律、重心原理，在人体工学中也适用；生理、心理兼顾原则：了解人的结构，除了生理，还要了解心理因素。人是具有心理活动的，人的心理在时间和空间上是自由和开放的，它会受到人的经历和社会传统、文化的影响。因此，必须对这些影响心理的因素进行研究；考虑环境的原则：人机关系并不是单独存在的，它存在于具体的环境中，单独地的研究三个方面，再把它们和起来，不是在研究人体工学。因为它们是存在于人—机—环境的相互依存关系中，绝不可分开讨论。第一章（二）研究时需遵循的原则：自然观察法实测法实验法模拟和模型试验法计算机辅助研究分析法（三）研究方法第一章1.自然观察法通过观察和记录自然情景下发生的现象来认识研究对象的一种方法，对动作分析、功能分析、工艺流程分析都用此法。有目的、有计划的科学观察，是在不影响事件的情况下进行的。自然观察法也可以借助特殊仪器，这样更准确、更深刻地获得感性知识。如：要获取人在厨房里的行为，可以用摄像机把对象在厨房里的一切活动记录下来，然后，逐步分析整理。第一章2.实测法借助仪器设备进行实际测量的方法，是对人体静态与动态参数的测量，人体生理参数的测量或对系统参数、作业参数的测量等，是普遍使用的方法。如坐椅设计需要的人体尺度，我们必须对使用者人群进行实际的测量，对所测的数据进行统计处理，为坐椅的设计提供准确人体尺度依据。第一章3.实验法当实测法受到限制时采用的一种方法，一般在实验室进行，也可以在作业现场进行。如需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。第一章4.模拟和模型试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逼真的实验，可以得到更符合实际的数据。比如研究车辆碰撞的人机系统的模拟与模型。第一章5.计算机辅助研究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。第一章6.分析法在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。目前，常采用如下几种分析法：1）瞬间操作分析法5）危象分析法2）知觉与运动信息分析法6）相关分析法3）动作负荷分析法7）调查研究法4）频率分析法第一章生理学：研究人的感觉系统，血液循环系统，运动系统等基本知识。心理学：研究人的感觉、知觉、注意、警觉、拥挤、领域、私密性、向光性等心理活动。环境心理学：研究人和环境的交互作用，刺激与效应，信息的传递与反馈，环境行为特征和规律等。人体测量学：研究人体的特征，人体结构尺寸和功能尺寸及其在设计中的应用等。第一章五、人体工程学的相关学科第一章六、人体工程学在环境设计中的应用人体的结构非常复杂，从人类活动的角度来看，人体的运动器官和感觉器官与活动的关系最密切。运动器官方面，人的身体有一定的尺度，活动能力更有一定的限度，无论是采取何种姿态进行活动，皆有一定的距离和方式，因而与活动有关的空间和家具器物的设计时必须考虑人的体形特征、动作特性和体能极限等人体因素。感觉器官方面，人的知觉与感觉与室内环境之间存在着极为密切的关系，诸如室内的温度、湿度、光线、声音等环境因素皆直接和强烈地影响着人的知觉和感觉，并进而影响人的活动效果。因而了解人的知觉和感觉特性，可以为室内设计建立环境条件的标准。1.为确定空间范围提供依据影响空间大小、形状的因素多，最主要的因素是人的活动范围以及家具设备的数量和尺寸。因此，在确定空间范围时，必须搞清使用这个空间的人数，每个人需要多大的活动面积，空间内有哪些家具设备以及这些家具和设备需要占用多少面积等。作为研究问题的基础，首先要准确测定出不同性别的成年人与儿童在立、坐、卧时的平均尺寸。还要测定出人们在使用各种家具、设备和从事各种活动时所需空间的体积与高度，这样一旦确定了空间内的总人数，就能定出空间的合理面积与高度。第一章第一章2.为设计家具提供依据家具的主要功能是实用，无论是人体家具还是贮存家具都要满足使用要求。属于人体家具的椅、床等，要让人坐着舒适，书写方便，睡得香甜，安全可靠，减少疲劳感。属于贮藏家具的柜、橱、架等，要有适合贮存各种物品的空间，并且便于人们存取。为满足上述要求，设计家具时必须以人体工学作为指导，使家具符合人体的基本尺寸和从事各种活动需要的尺寸。第一章第一章3.为确定感觉器官的适应能力提供依据人的感觉能力是有差别的，从这一事实出发，人体工程学既要研究一般的规律，又要研究不同年龄、不同性别的人感觉能力的差异。以视觉为例，人体工程学要研究人的视野范围、视觉适应及视错觉等生理现象。在听觉方面，首先要研究人的听觉极限，即什么样的声音能够被人听到。其次，要研究音量大小会给人带来怎样的心理反应以及声音的反射、回音等现象。触觉、嗅觉等方面的问题也很多。研究这些问题，找出其中的规律，对于确定室内环境的各种条件（如色彩配置、景物布局、温度、湿度、声学要求等）都是必需的。第一章