車輛人機(jī)工程學(xué)理論課件（第7章）

1、第第7 7章章 人機(jī)系統(tǒng)人機(jī)系統(tǒng)人機(jī)系統(tǒng)的功能分配2人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)4人機(jī)系統(tǒng)的功能和類型3 1機(jī)械系統(tǒng)人機(jī)界面的優(yōu)化匹配3 3人機(jī)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型3 5返回總目錄返回總目錄第第 7 章目錄章目錄回到本章目錄回到本章目錄回到本章目錄 據(jù)研究資料介紹，一種無(wú)人駕駛飛機(jī)的最初據(jù)研究資料介紹，一種無(wú)人駕駛飛機(jī)的最初800800次次飛行，失事次數(shù)多達(dá)飛行，失事次數(shù)多達(dá)155155次次; ; 而同類型的有人駕駛的飛而同類型的有人駕駛的飛機(jī)，最初機(jī)，最初800800次飛行中，失事次數(shù)只有次飛行中，失事次數(shù)只有3 3次，前者是后次，前者是后者失事次數(shù)的者失事次數(shù)的5252倍。即使不用人直接駕駛，而僅僅用倍。即使不

2、用人直接駕駛，而僅僅用人作監(jiān)管和后備的飛機(jī)，也比完全自動(dòng)化的無(wú)人駕駛?cè)俗鞅O(jiān)管和后備的飛機(jī)，也比完全自動(dòng)化的無(wú)人駕駛飛機(jī)的可靠度高飛機(jī)的可靠度高 1 1 倍以上。倍以上。 因此，可以認(rèn)為因此，可以認(rèn)為, ,有人參與的系統(tǒng)會(huì)比全自動(dòng)系統(tǒng)有人參與的系統(tǒng)會(huì)比全自動(dòng)系統(tǒng)更經(jīng)濟(jì)而可靠。更經(jīng)濟(jì)而可靠。 回到本章目錄7.3 機(jī)械系統(tǒng)人機(jī)界面的優(yōu)化匹配機(jī)械系統(tǒng)人機(jī)界面的優(yōu)化匹配人機(jī)界面問題的提出人機(jī)界面優(yōu)化匹配的目標(biāo)人機(jī)界面匹配合理程度的評(píng)價(jià)指標(biāo)匹配優(yōu)度的試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法評(píng)價(jià)的軟件系統(tǒng)回到本章目錄回到本節(jié)目錄回到本節(jié)目錄7.3.2 7.3.2 人機(jī)界面優(yōu)化匹配的目標(biāo)人機(jī)界面優(yōu)化匹配的目標(biāo)(1)(1) 保證系統(tǒng)運(yùn)行的

3、安全性保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全性 主要是指組成人機(jī)界面的各元件的布置位置，確保主要是指組成人機(jī)界面的各元件的布置位置，確保 不存在引發(fā)事故的潛在危險(xiǎn)源。不存在引發(fā)事故的潛在危險(xiǎn)源。 (2) (2) 提高系統(tǒng)的工效提高系統(tǒng)的工效 主要是指組成人機(jī)界面的各元件的布置位置主要是指組成人機(jī)界面的各元件的布置位置, , 總體總體布局合理布局合理, , 層次清楚層次清楚, , 各元件相對(duì)于操作人員的位置各元件相對(duì)于操作人員的位置, , 符合人機(jī)工程設(shè)計(jì)原理和原則符合人機(jī)工程設(shè)計(jì)原理和原則, , 使操作人員能夠高效率使操作人員能夠高效率地認(rèn)知、識(shí)別及響應(yīng)、操作。地認(rèn)知、識(shí)別及響應(yīng)、操作。回到本節(jié)目錄(3) (3)

4、 改善操作人員的舒適性改善操作人員的舒適性 主要是指組成人機(jī)界面的各元件的布置位置主要是指組成人機(jī)界面的各元件的布置位置, , 總體布總體布局非常合理局非常合理, , 層次非常清楚層次非常清楚, , 各元件相對(duì)于操作人員的位各元件相對(duì)于操作人員的位置置, , 很好地符合人機(jī)工程設(shè)計(jì)原理和原則，使操作人員能很好地符合人機(jī)工程設(shè)計(jì)原理和原則，使操作人員能夠舒適而高效率地認(rèn)知、識(shí)別及響應(yīng)、操作。夠舒適而高效率地認(rèn)知、識(shí)別及響應(yīng)、操作。 (4) (4) 保證操作人員的健康，最大程度地防止職業(yè)病的發(fā)生保證操作人員的健康，最大程度地防止職業(yè)病的發(fā)生 主要是指組成人機(jī)界面的各元件的布置位置主要是指組成人機(jī)界

5、面的各元件的布置位置, , 確保不確保不存在可能引發(fā)操作人員產(chǎn)生職業(yè)病的潛在危險(xiǎn)源。存在可能引發(fā)操作人員產(chǎn)生職業(yè)病的潛在危險(xiǎn)源。 回到本節(jié)目錄回到本節(jié)目錄 對(duì)元件對(duì)元件 Itemi 的評(píng)價(jià)結(jié)果可以表示為：的評(píng)價(jià)結(jié)果可以表示為： ItemEvaluationi =i (AreaBesti ， AreaGenerali ，F(xiàn)uncAreaLimiti ，Positioni ， Humank ) 式中式中: i 為對(duì)元件為對(duì)元件 Itemi 的客觀評(píng)價(jià)函數(shù)。的客觀評(píng)價(jià)函數(shù)。iiiWtionItemEvaluakuationSystemEval*)(niiiiEsEsEs1/梯形函數(shù) 上圖中的上圖中的

6、 d d 為評(píng)價(jià)函數(shù)中為評(píng)價(jià)函數(shù)中 “ “穩(wěn)定評(píng)價(jià)區(qū)域穩(wěn)定評(píng)價(jià)區(qū)域” ” 的中的中心，心，“穩(wěn)定評(píng)價(jià)區(qū)域穩(wěn)定評(píng)價(jià)區(qū)域” ” 表示在這一區(qū)域內(nèi)對(duì)該因素的表示在這一區(qū)域內(nèi)對(duì)該因素的評(píng)價(jià)是一致的，即在評(píng)價(jià)是一致的，即在 d d 的的 f f 鄰域內(nèi)的評(píng)價(jià)都是一樣的；鄰域內(nèi)的評(píng)價(jià)都是一樣的； d -f d -f 的左邊，對(duì)該因素的評(píng)價(jià)是線性下降的，下降的的左邊，對(duì)該因素的評(píng)價(jià)是線性下降的，下降的速度由速度由 g g 的大小決定；在的大小決定；在 d +f d +f 的右邊，對(duì)該因素的的右邊，對(duì)該因素的評(píng)價(jià)也是線性下降的，下降速度由評(píng)價(jià)也是線性下降的，下降速度由 h h 的大小決定。的大小決定。 梯形函

7、數(shù)的表達(dá)式示如下：梯形函數(shù)的表達(dá)式示如下：xhdhdxfdhfhdxfdxfdefdxgdfggdxgdxx 0 0)(機(jī)械系統(tǒng)人機(jī)界面多參數(shù)調(diào)節(jié)式仿真試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖部件部件可可 調(diào)調(diào) 節(jié)節(jié) 的的 因因 素素配配 備備 的的 附附 件件座座 椅椅座椅的安裝位置、座面高度、座椅的安裝位置、座面高度、靠背傾斜角度、腰靠位置靠背傾斜角度、腰靠位置手控操縱器手控操縱器安裝位置安裝位置根據(jù)不同需要選擇一種或根據(jù)不同需要選擇一種或多種元件（旋鈕、開關(guān)等）多種元件（旋鈕、開關(guān)等）腳控操縱器腳控操縱器腳踏板的安裝位置腳踏板的安裝位置不同形式的踏板不同形式的踏板儀表板儀表板傾斜角度，安裝位置傾斜角度，安裝位置

8、儀儀 表表安裝位置安裝位置根據(jù)不同需要選擇不同尺根據(jù)不同需要選擇不同尺寸的指針式或數(shù)字式儀表寸的指針式或數(shù)字式儀表指示燈指示燈安裝位置安裝位置根據(jù)不同需要選擇不同類根據(jù)不同需要選擇不同類型、顏色、大小的指示燈型、顏色、大小的指示燈工作臺(tái)工作臺(tái)臺(tái)面高度，臺(tái)面相對(duì)于水平臺(tái)面高度，臺(tái)面相對(duì)于水平面的傾角面的傾角d. d. 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ) 模糊綜合評(píng)判中，模糊綜合評(píng)判中，A A和和R R為已知，由此而求出為已知，由此而求出B:B: B=A B=AR R 這類問題這類問題, ,稱為綜合評(píng)判的正問題。稱為綜合評(píng)判的正問題。 如果已知的是如果已知的是B B和和R R，A A為未知，要根

9、據(jù)為未知，要根據(jù)B B和和R R求求A A， 即即: : X XR=BR=B 或者或者A A，B B為已知，為已知，R R為未知，要根據(jù)為未知，要根據(jù)A A、B B求求R R， 即即: : A AX=BX=B 這兩類問題，稱為綜合評(píng)判的逆問題。這兩類問題，稱為綜合評(píng)判的逆問題。jkjjBBNBBN ,max,10 不同算子下計(jì)算結(jié)果的綜合比較（節(jié)選部分工況）不同算子的比較元件元件視覺類元件視覺類元件儀表板儀表板手操縱元件手操縱元件腳操縱元件腳操縱元件座椅座椅0.200.220.320.090.17 (7-25) , 1 , 1iiiiiiittW1iittf1 ,iiiiittttW1 )1(

10、 1 , 1ii1111ttWi待評(píng)價(jià)因素的層次結(jié)構(gòu)圖 b.b.具體表達(dá)式的推導(dǎo)具體表達(dá)式的推導(dǎo) 組成機(jī)械系統(tǒng)的元件十分復(fù)雜，不能分得太具組成機(jī)械系統(tǒng)的元件十分復(fù)雜，不能分得太具體，研究中將人機(jī)界面的組成元素按照操作方式分體，研究中將人機(jī)界面的組成元素按照操作方式分為六大類：視覺類（為六大類：視覺類（V V），手操作類（），手操作類（H H），腳操作），腳操作類（類（F F），工作臺(tái)類（），工作臺(tái)類（T T），面板類（），面板類（P P）和座椅類）和座椅類（S S），以此為基礎(chǔ)構(gòu)造實(shí)際的評(píng)價(jià)模型。），以此為基礎(chǔ)構(gòu)造實(shí)際的評(píng)價(jià)模型。 評(píng)價(jià)模型中采用的數(shù)據(jù)是評(píng)價(jià)模型中采用的數(shù)據(jù)是人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)中人

11、機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)中已已有的研究結(jié)論，具有完整性和權(quán)威性。有的研究結(jié)論，具有完整性和權(quán)威性。 評(píng)價(jià)采用五級(jí)評(píng)分制，即選評(píng)價(jià)集為評(píng)價(jià)采用五級(jí)評(píng)分制，即選評(píng)價(jià)集為: : B B=(=(b b1,1,b b2,2,b b3,3,b b4,4,b b5)=(5)=(優(yōu)秀，良好，中等，較優(yōu)秀，良好，中等，較差，極差差，極差) )。 人眼的視覺特征 xxxxxxxxxxxxxx74074722/ )74(7270170655/ )65(6550050522/ )50(5255155572/ )57(570)(5 xxxxxxxxxxxxxx70070655/ )70(6540140382/ )38(383503

12、5402/ )35(4050150522/ )52(520)(4 xxxxxxxxxxxxxx40040382/ )40(3835135335/ )33(3330030322/ )30(3235135405/ )40(400)(3 xxxxxxxxxxxxxx35035332/ )35(3330130255/ )25(2500055/530130325/ )32(320)(2 xxxxxxxx30030255/ )30(2501055/ )5(50)(1 ),(25242322212vvvvvvrrrrrR1vR3vR),vvvvvrrrrrR ),(35343332

13、313vvvvvvrrrrrR35311511321)(vvvvTvvvvrrrrRRRR)(321vvvvaaaA 131iviavvAB vRvAvRBB),(1ijinijRAB656261252221151211654321rrrrrrrrrrrrrrrBBBBBBRSPTFHV161iia654321aaaaaaA AB R)()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()(6565554543532521515646545444343242141463653543433323213136265254243232221212616515

14、4143132121111rarararararabrarararararabrarararararabrarararararabrarararararab)(,),(),(max()(000021uuuuniAAAA回到本節(jié)目錄回到本節(jié)目錄機(jī)械系統(tǒng)的虛擬人機(jī)界面軟件評(píng)價(jià)流程圖(3)(3)軟件評(píng)價(jià)的實(shí)施步驟軟件評(píng)價(jià)的實(shí)施步驟軟件運(yùn)行界面評(píng)價(jià)人體數(shù)據(jù)輸入添加評(píng)價(jià)人體圖 7-15c1添加工作臺(tái)、儀表板、座椅添加方向盤、布置操縱桿、布置腳控元件布置儀表板元件評(píng)價(jià)結(jié)果直觀評(píng)價(jià)拉變速桿、撥旋鈕，踩腳踏板回到本節(jié)目錄7.3.5 機(jī)械系統(tǒng)人機(jī)界面匹配優(yōu)度的試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法回到本節(jié)目錄回到本節(jié)目錄7.4 人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)在機(jī)器設(shè)計(jì)中的地位和作用人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的概念對(duì)人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的程序 人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià) 人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法 回到本章目錄回到本節(jié)目錄回到本節(jié)目錄回到本節(jié)目錄回到本節(jié)目錄回到本節(jié)目錄回到本節(jié)目錄回到本節(jié)目錄系統(tǒng)作業(yè)結(jié)構(gòu)的三種基本形式回到本節(jié)目錄回到本節(jié)目錄nPEnkk/1人機(jī)系統(tǒng)聯(lián)系鏈作圖分析法回到本節(jié)目錄7.5 人機(jī)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型人機(jī)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型人機(jī)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的概念人機(jī)系統(tǒng)模型的結(jié)構(gòu) 人機(jī)系統(tǒng)模型的特性人機(jī)系統(tǒng)的模糊控制模型人機(jī)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型回到本章目錄回到本