人机工程范文

人机工程篇1

在人机工程设计实践中，大部分学生采用了提出问题分析问题解决问题的方法，应用部分以人机知识来展开设计，但受现有教材限制，学生设计过程中缺乏创新，即使有创新，受三维建模技术和设计方法的限制及落后，三维建模结果与设计构思相差较大，达不到预期效果。

主要改革内容

随着计算机辅助设计技术的发展，计算机辅助人机工程设计已逐步完善，具有以下优势：在设计前期对设计方案和设计布局进行仿真评价，减少设计返工和实物原型的制作，缩短从设计到制造的周期和成本。计算机辅助人机工程设计的发展为工业设计人机工程的教学提出了新的发展方向，将计算机辅助人机工程内容引入到人机工程学课堂教学中，充分利用CreoParametricManikin提供的人机工程和人体因素分析两个模块功能，针对全球人群模拟和显示人机之间的交互，在一定程度上改进了传统的设计表现方法，也避免了专业实验设备不足、无法进行准确的设计验证等问题。

1教学内容及教学方法改革

根据工业设计专业的研究内容和专业研究方向，在教材选择上主要在保持课程内容完整的前提下，对现使用的教材内容进行了筛选，工业设计专业人机工程学主要教学内容包括：人体尺寸、桌椅设计、显示装置、操控装置、环境设计、工作空间与工作岗位设计等内容。对与工业设计不是密切相关的热环境和声环境等内容进行了删减，同时增加计算机辅助人机工程内容的讲解与操作训练。在设计表现方法上，增加自顶向下设计方法的讲解，在CreoParametric中应用该方法进行人机工程的设计与分析。

在理论讲授过程中，摆脱传统讲授方式，结合计算机辅助人机工程操作进行直观演示，以加深理解和应用。如在人体尺寸讲解过程中，可充分结合CreoParametric中人体库的知识，其Manikin全球人群库包括中国、意大利、日本、荷兰、美国男女各P5、P50、P95三个不同的百分位1850年龄组的数据，便于人体尺寸分布数据状态和各部分尺寸的直观展示；在显示装置章节中结合manikin的视觉分析功能，查看最佳视角等效果；在控制装置中结合manikin的可触及分析功能，展示手足的功能尺寸。将传统比较枯燥的理论知识通过计算机辅助人机分析的方式直观的展示出来，从应用的角度进行理论知识的讲解。

2计算机辅助人机工程的具体应用

计算机辅助人机工程在人机工程学教学中的具体应用主要有以下3个方面：CreoParametric（以前称为Pro/engineer）的基础操作学习、ManikinExtension专门培训、自顶向下设计（Top-DownDesign）方法的学习与应用。CreoParametric是PTC全新推出的设计软件系列，是3D产品设计领域的标准。目前国内大部分高校在计算机辅助设计教学中采用了该软件，大连大学机械工程学院工业设计专业一直将该软件作为计算机辅助工业设计课程教学的必选之一。新版培养方案中该课程与人机工程学课程在同一学期开设，为人机工程学课程改革提供了便利条件，在计算机辅助工业设计课程中能掌握CreoParametric的基本草绘、实体及曲面建模、装配和工程图等模块的基本操作，该课程的设置为计算机辅助人机设计的应用提供了软件操作基础。

ManikinExtension是完善数字化人体建模解决方案，为设计者在以人为中心的设计中打开一扇窗，是CreoParametric的新模块，因操作复杂，在人机工程学教学中必须增加该部分内容的讲授。主要讲授Manikin全球人群库的选择与替换，标准的3D人体模型的插入、定制和操控精确，宏观和微观及自定义人体姿势库的使用，可触及包络调整及分析，视野分析，重力分析，人体模型运动分析以及国际各类主流人机工程标准如姿态（RULA）、推拉（SNOOK）、举放（NIOSH）、能量消耗（GARG）等操作的过程与方法。通过该模块内容的讲解与具体操作，结合CreoPara-metric的基础操作知识，结合人机工程学基本理论知识，为计算机辅助人机工程的设计提供了软件操作基础及人机工程分析仿真操作基础，可完成比较完善的人机产品设计。

传统的人机工程设计方法已经不适合先进的计算机辅助人机工程的设计方法。传统的设计方法主要采用手绘草图、确定基本尺寸、三维建模仿真、物理样机的制作及人机分析的过程，花费了大量时间后发现没有达到用户需求或设计指标，而需要反复修改。采用CreoParametricManikin可改善此问题，在设计的初期将人机工程学作为首要考虑的因素，采用三维数字人体模型进行三维数字化建模仿真，此方法可通过自顶向下设计（Top-DownDesign）方法实现。在CreoParametric的装配模块中利用自顶向下设计方法，根据设计要求导入Manikin三维数字人体模型，进行产品三维模型的创建，在创建过程中充分考虑相关人机工程学要素，并进行相关的分析，可在一定程度上增加实物模型验证的准确性。采用自顶向下设计的方法，可增强人机设计的准确性，弥补实验室人机设备不足的问题。

人机工程教学改革实践案例展示

多媒体控制台是一款具有站姿、坐姿并综合手动控制装置和显示装置及操作岗位空间的产品适合作为人机工程学综合性设计题目。笔者以多媒体控制台的人机工程设计为例，展示Manikin在人机工程教学中的应用过程。多媒体控制台设计主要采用数字化人体进行辅助设计，笔者在对现有产品及使用过程进行调研后，提出了一款显示器角度可调整以满足站姿和坐姿操作下的最佳视角的要求、在站姿下便于鼠标操作的设计方案。为了确保设计数据的准确性，在计算机辅助设计初期就在数字化人体模型的基础上进行设计，首先导入P50中等身材的数字人体模型，调整站姿下操作多媒体控制体的姿势并保存，根据数字人体模型中手功能高和最佳视线确定显示器位置和控制台台面的高度，另设计倾斜的鼠标放置平面以避免操作鼠标时手腕背侧曲，长时间导致腕部的疾病；将数字人体模型由站姿调整为坐姿，并调整位置，设计操作台的高度，满足最佳操作平面的要求，根据坐姿的眼高来设计显示器的位置，因站姿下显示器位置和坐姿下显示器位置不一致，必须设计显示器调整装置，将显示器调整为坐姿下的最佳视角，在此基础上设计座椅的高度及脚踏的位置；然后分别将数字人体模型替换为女性P5百分位数字人体和男性P95百分位数字人体，检验不同高度操作人群的舒适性等人机问题，并做局部改进。

人机工程篇2

性别：女

户口：辽宁

目前城市：中山市

工作年限：五年以上

目前年薪：5-6万人民币

移动电话：(0)13000000000

电子邮箱：

居住地址：

自我评价：

5年以上的机械设计工作经验,通过CET-6.熟练运用AutoCAD,Pro-E,Solidworks和Office，熟悉加工工艺，能够从事设计开发和项目管理工作。

求职意向：

目标行业：机械/设备/重工，仪器仪表/工业自动化，汽车及零配件，石油/化工/矿产/地质

目标职位：机械工程师

期望地区：上海市

期望薪资：期待的工资水平福利需求，一般填面议比较稳妥

到岗时间：新岗位能够多长时间内到任

工作经历：

2007/07—现在XXX公司

所属行业：机械/设备/重工

设计部机械工程师

主要职责：

1.由个人独立负责项目，掌握项目进度，协助业务人员了解客户需求，设计检具、夹具，改造设备及现场测绘零部件，包括装配图，零件图，BOM清单，协助采购人员。

2.由个人独立负责项目，掌握项目进度。

3.公司客户有上海通用，上海大众，上海纳铁福，无锡博世，芜湖美的，昆山富士和，杭州万向等。

2003/06—2007/06：上海科伟达超声波设备有限公司

所属行业：机械/设备/重工

设计部机械工程师

主要职责：

1.负责项目，包括设备的装配图及零部件生产图纸，外协外购清单，管路图等,协助采购人员，支持业务人员，同时跟踪解决加工制造及装配调试过程中发生的问题，直至通过客户的验收，并编写说明书，有时还翻译出口设备的说明书(中译英)。

2.设计过全自动多臂机械手超声波清洗设备，全自动通过式隧道烘干设备，全自动高压喷淋、超声清洗、风切干燥(网带传动)等非标设备.

所属行业：机械/设备/重工

技术部技术员

主要职责：

编制工艺，并根据新加坡工程师设计的二维图纸，运用Cimtron进行三维造型工作，同时还翻译往来传真和E-mail。公司产品为玻璃器皿的不锈钢模具。

项目经验：

2008/06—2008/07：阀体加工夹具

开发工具：Pro-e,AutoCAD

项目描述：该夹具用于加工中心加工工件的夹具，通过侧向膨胀压紧器和固定板来压紧工件，通过弹簧削销来定位中心孔，通过椭圆槽转盘机构的长短轴来实现工件的放取。

责任描述：负责装配图及零件图的设计，制作时间进度表，跟催进度，解决生产装配过程中出现的问题.

开发工具：Pro-e,AutoCAD

项目描述：该检具用于检测铸件孔位的位置度，将产品放置于底板定位后通过销来检测工件的位置度，其中斜孔位置度的检测另制作了手持式的基准板及销，装配的检具通过三座标测量，若不在客户要求的公差范围内(±0.03)，需调整。

责任描述：设计装配图及零件图，制作时间进度表，跟踪进度，解决现场问题，调整检具达到客户要求的公差范围里。

2006/04—2006/06：全自动高压喷淋、超声清洗、风切干燥生产线设备

开发工具：AutoCAD

项目描述：该生产线是用于冲压铝件的清洗及干燥，通过电机驱动扁钢网带传输工件的，首先工件上料段，第一、二、三工位是中压喷淋，第四、五、六工位是高压喷淋，通过高压泵及高压喷雾系统，第七工位接空压机的风刀切水，第八工位是隧道炉烘干，最后工件下料。

责任描述：协助业务人员了解客户需求，设计生产制造的装配及零件图，与电气工程师沟通，支持采购人员，跟踪进度，解决生产现场出现的问题，客户初验收记录客户意见，直到通过客户终验收。

教育与培训：

1994/09—1998/06：武汉冶金科技大学机械设计制造及其自动化本科

证书：

1998/06学士学位证书

1996/09大学英语六级合格

人机工程篇3

通过实际经验，我们意识到，绝大多数的人不知道怎样正确使用削皮刀，这种错误使用的结果就是无尽的麻烦和不必要的伤害，其原因可以归结为设计不当和手持姿势不对。

本文就是想通过描述使用者使用削皮刀的整个过程来概述手握工具的设计准则问题。我们首先要做的就是“监视”削皮的过程，它能帮助我们认识到削皮过程中碰到的问题，并通过“设计”解决它。由于削皮刀的使用者是不受限制的，有男人、女人、小孩、老人，甚至左撇子等，所以本文要通过“普遍性”的思想来改善设计，从而达到完美设计。

我们可以用完整记录使用过程的方法找到真正的问题，并且在以后的设计中改进。本文的目的在于：

1.研究使用削皮刀的过程

2.使用削皮刀过程中的实质性问题

3.再设计

一、削皮过程研究

1．“使用者―工具―工作”的关系

此图是对消费者使用产品的图文说明。运用直观的图形形式帮助理解“消费者产品设计”的问题，帮助理解反馈控制系统的理论。

2．削皮刀使用目的

使用者使用削皮刀的目的也是我们设计的最终目的，这正是我们在设计过程中需要考虑的因素。人们使用手动工具的目的是：减少时间、力气、错误，增加性能、安全性、乐趣、满意度。

3．普遍的设计

普遍设计的原则：公平使用、使用过程中的适应性、简单和知觉性的使用方法、显而易见的信息、容忍性的误差、物理性适应度、动手处理使用过程中的范围和空间、整体设计。

为了找到使用者在使用削皮刀过程中碰到的实际问题，我们研究“使用全过程”的方法来找“使用者―工具―工作”之间的联系，来找使用者对削皮刀的真正需要。同时，通过普遍设计的原则来达到完美设计的标准。

二、做削皮实验进行研究

这个试验采用对使用者使用削皮刀整体过程的观察，用相机记录下被测者的行为和客观感受进行研究。

1．削皮刀分析

我们来分析目前市场上普遍流行的两种削皮刀，如下：

削皮刀包括四个部分：

a．刀片：作用是削掉水果和蔬菜的外皮

b．钻孔处：掏孔的作用

c．把手：手握的地方

d．挂孔：便于挂在钩子上

2．试验

我们选了10个人进行了这个使用削皮刀全过程的试验。

（1）受测者基本尺寸测量结果

量测项目

平均值

标准差

身高cm

177.6

4.2

体重kg

77.8

5.6

掌长cm

18.6

0.5

掌心长cm

10.4

0.5

虎口长cm

17.2

1.5

掌宽cm

9.6

0.5

肘指尖长cm

44.6

1.8

（2）使用全过程

我们使用了两种不同的削皮刀和三种不同的水果蔬菜，并且记录下了整个的试验过程，很清楚地了解到使用者在削皮过程中的想法。

经过分析那些数据，把使用两种削皮刀的情况根据工作效率和实际操作进行了分类。工作效率的那一类主要集中在使用者的手握技巧上，他们中的绝大多数都使用同样的方式，唯一不同的就是各自在技巧上的差别。实际操作的那一类目的在于区分那些使用者怎样手握和实际操作的方式。使用者会问一些使用方面的问题，因此通过这个试验，我们就可以把那些不同的方面分类总结并改进设计。

三、削皮试验结果

1．发现问题

通过使用削皮刀的过程分析，发现削皮的过程中，需要扩展的问题包括掌握把手的尺寸，舒适的角度，削皮的安全度，以下是我们提出的问题：

l操作的正确性

我们观察到即使用同一个削皮刀，每个人的把握和操作也是不同的。错误的把握会影响工作完成的效率，使用者会感到疲劳或者受到伤害。

l当把握削皮刀时手腕的角度

把握的正常的方式是：一只手握着把手，另一只手需要按着水果。所以在操作的过程中，从手腕处会产生一个角度。但是如果不正确的方式继续延伸，那么也许会扩展范围或者手腕的位置，导致使用者受到伤害。

使用者用一只手握住把手，这时产生一种力量，相同的压力会作用在手腕的肌肉上。另外，如果手的姿势不正确，就会产生酸痛感。

2解决问题

在整体调查中，可以把问题分成认知和操作。在把握的方式上，主要是使用者过去的经历和认知。另一些问题也许是不好的设计，为了改善这一点，我们可以从两个方向设计。一个是告诉使用者怎样把握，另一个是改进削皮刀，包括材料、把手、刀片、角度、安全感。

l削皮刀的设计应该使使用者只是从表面上正确把握。结构应该很简单，以便加工制作起来比较容易。

l削皮刀的把手应该沿着我们所把握的槽，因为人的手不是由直线构成的。

l大拇指必须放在一个点上，以便产生压力，证实使用者的想法。

l人们所合适的把握的长度

3．设计要点：

lA部分是大拇指所在的点,扩大控制的角度

lB部分是把手的槽,设计的目的是提供正确的把握方式和好控制

l全部的设计

1单一的结构容易加工2两侧没有沟槽,就不会积累污垢

3设计成曲线,是为了增加美感4为使用者设计合适的把手尺寸

四、手握式工具的分析

为了便于研究，我们首先要分析一下手的肌肉分布情况和一般手握式工具所存在和要解决的问题：

1．手部肌肉的名称及位置

A：拇指指压处肌肉B：拇指与食指之间虎口处（骨间肌）

C：食指外侧边缘肌肉D：拇指与无名指与手掌间肌肉

E：小指外侧边缘肌肉F：手掌外侧边缘肌肉

G：掌心部位H：鱼际I：腕部

2．手握式工具设计原则：

为了保证实用效率和健康，工具必须满足以下基本要求：有效地实现预定的功能；与操作者身体成适当比例。使操作者发挥最大效率；按照作业者的力度和作业能力来设计；适当考虑性别，训练程度和身体素质上的差异；工具要求的作业姿势不能引起疲劳。

设计手握式工具时，应遵循以下人机工程学原则。

1．避免静态肌肉复合

当使用工具时，臂部必须上举或长时间抓握，会使肩，臂及手部肌肉处于静态施力，导致疲劳，降低作业效率。

2．保持手腕处于顺直状态

手腕顺直操作时，腕处于正中的放松状态，但当手腕处于掌屈，背屈，尺偏等别扭的状态时，就会产生腕部酸痛，握力减小。

3．避免掌部组织受过大压力

操作手握式工具时，有时常要用手施相当大的力。如果工具设计不当，会在掌和手指处造成很大的压力，妨碍血液在尺动脉的循环，引起局部缺血，导致麻木，刺痛感等。好的把手设计应该具有较大的接触面，使压力能分布于较大的手掌面积上，减少压力；或者使压力作用于不太敏感的区域，如拇指与食指之间的虎口位。有时，把手上有指槽，但如果没有特殊作用，最好不留指槽，因为人体尺寸不同，不合适的指槽可能造成某些操作者手指局部的应力集中。

另外，从不同性别来看，男女使用工具的能力也有很大的差异。女性约占人群的48％，其平均手长约比男性短20mm，握力值只有男性的2/3。所以，设计工具时，必须充分考虑这一点。

五、讨论

通过观察使用者的削皮过程，我们发现，大多数使用者对于操作有不同的看法。所以，设计的主要焦点在于定向性操作。实验结果表明，一个再设计的削皮刀能提供给使用者正确的预言。虽然效率没有明显提高,然而这也许是由于我们对于实验中削皮刀的尺寸的欠缺。接下来我们应该做的是需要完善削皮刀的尺寸，这样是为了更好的提高效率。

六、结论

这次研究主要用了两个结构作为这个过程，一个是使用过程，另一个是普遍设计。通过使用过程的研究，我们了解到了在使用削皮刀的过程中，使用者面临的问题，通过了解使用者使用时存在的问题，使这些问题转化成设计元素。作为普遍设计，它服务于设计原理，主要是因为，使用削皮刀的人很广泛，跨度从年龄到性别，到能力，甚至左右手的使用。因此，为所有人设计是普遍设计的最终目的。整个研究集中在于这两种方法，结果是令人满意的。

人机工程篇4

关键词： 人机工程学；夹具设计；人机环境；以人为本

 

0 引言

随着现代化工业的发展，人机工程学的应用越来越受到人们的重视。人机工程学是研究人、机及环境相互作用的学科[1]，研究人和机器以及环境的相互作用，研究人在工作、生活中怎样才能够统一考虑工作效率、人体健康、安全和舒适等问题，是把人－机－环境系统工程运用系统科学思想和系统工程方法，正确处理人、机、环境三大要素的关系，探讨人机环境系统最优组合的一门科学，如何实现人－机－环境系统的最优组合是我们研究的核心问题。已有研究表明，在设计、生产中应用人机工程学是必要和有效的[2]。本文利用人机工程学的原理对机床夹具设计过程中的有关工作效率、人的健康、安全和人机环境匹配等几方面进行探讨。

1 基于人机工程学的设计内容

将人机工程学应用于机床夹具设计过程应当包含两个方面：1）应用是全过程的；2）应用是全方位的。全过程、全方位地应用人机工程学进行夹具设计，不仅体现其功能的科学性、使用的合理性，还要考虑到舒适、安全、省力和高效等功能[3]。人机工程学在夹具设计中的应用要体现在夹具设计的每个阶段，具体内容如下：

按照这个要求，机床夹具设计从工作效率、人体健康、安全和人机匹配几个方面来进行。

1.1 工作效率

机床夹具设计的总体目标就是“优质、高效、低成本”，在保证质量的前提下，高效率是我们追求的一直追求的重要方面，所谓“高效”是指夹具的工作效率最高，使用价值最大，这是对夹具设计提出的最根本要求之一。在夹具设计中，除了按照生产纲领合理配置夹具的定位装置、夹紧装置、对刀或导向装置、分度装置等夹具各个组成部分的自动化程度，提高生产效率外，装、夹动作应准确、迅速、操作方便，安全省力[5]；各个部分的操作手柄、杠杆、开关、显示装置或其它辅助工具应放在操作者的最大工作范围之内，并且要尽可能靠近操作者，但应避免放在操作者的正前方且按动作顺序进行排列与布置；应使操作者手移动的距离和移动次数越少越好；夹具上的各种操作机构的位置应尽量使操作者在使用时不改变或极少改变身体位置；尽可能采用联动夹紧机构。从而缩短辅助时间，提高人的工作效率。

1.2 人体健康、安全

所谓“安全”是指在系统中不出现人体的生理危害或伤害。在夹具设计中，要坚持“以人为本”的基本指导思想，夹具设计应安全可靠，确保操作者的人身安全。对于存在离心力的夹具，需采取的平衡措施，方法有两种，一是在较轻的一侧加平衡块，平衡块的位置最好可以调节。二是在较重的一侧加减重孔[5]。设计夹紧装置时，为防止工件在加工过程中因振动而松动，夹紧装置要有足够的夹紧力和自锁性能；夹紧装置的自锁装置性能应可靠，以防止产生松动，致使工件有飞出的危险；对于存在冲击载荷的夹具设计时，夹紧力大小要求保证工件夹紧可靠，施力方向和作用点要恰当，必要时可采用辅助支承和浮动夹紧装置，以提高夹紧刚度，因此夹具各元件要具有足够的强度和刚度。在设计和布置定位元件时，应尽量使主要支承面大些，定位元件的支承之间要尽量远些；还要注意防止夹具上的元件与机床的回转件相碰，引发安全事故。夹具上尽可能避免有尖角或突出夹具体（或机床）轮廓之外的元件，必要时应加防护罩。

安全防护装置的设计可以分为两个部分：为保证安全设置在机床上的防护装置设计和个人防护用品设计。防护装置设计的结构和布局应设计合理，防止人体各部位均不能直接进入危险区，主要包括防止人的误操作而引发的事故，要有防误撞装置，比如可以增大操作阻力或按钮保护盖板；防止操作者误入危险区而设置的安全防护装置，比如设置防护网或防护挡板；为防止切屑、切削液飞溅而危害操作者的健康和安全，可设置防护罩或防护挡板。安全防护装置与夹具的配套设计，防护装置设计要保证操作者容易对加工区进行观察。最好有通过对系统进行自动监测与诊断的方式去避免或排除故障、避免事故发生的装置。个人防护用品设计应符合人体工程学，包括防尘、防潮、隔声用品的设计，为操作者提供良好的工作条件，减少不必要的危害。

1.3 人机环境之间的最佳匹配

人－机－环境系统强调“机宜人”、“人宜机”，将人、机、环境这三个要素看成一个相互作用、相互依赖的系统，并用系统工程的方法使系统处于最佳的工作状态。要使人、机、环境三大要素相互之间达到最佳匹配，就要使人－机关系、人－环关系、人－机－环境关系的总体设计要合理。夹具的设计要符合人的生理、心理特点；工作环境要符合人的特性。

在机的总体布局时，夹具的高度应使操作者可以变换操作姿势，可以坐、站交替，具有舒适感；夹具的操作手柄、杠杆、开关、显示装置或其它辅助工具应与人体尺寸相适应（人体平均身高大约1700mm），绝大多数人习惯用右手操作工具和做各种用力的动作，这一事实在人机系统设计时应该予以考虑。夹具设计要能够降低工人的劳动强度和对工人的技术水平要求，双手和身体的动作应该尽量以减少不必要的体力消耗为准则，过度消耗体力容易引发安全事故；夹具的结构工艺性要好，便于制造、装配、调整、检测和维修。维护作业应满足人的要求，维护时间要短、维护费用低，满足与维护有关的可靠性与安全性的要求；夹具的检查点、润滑点以及液压气压系统的维护点都要布局在便于接近的位置；显示器应尽可能安排在视野中心范围之内，使人的视觉效果最优，避免产生视觉疲劳。

夹具使用过程中的噪声、粉尘、切削液对人体、环境的污染也是不容忽视的，切削过程中的噪声、粉尘、切削液往往会对操作者造成身体伤害、会对环境造成污染，在夹具设计时，就要考虑对噪声、粉尘、切削液等污染物进行防治。

2 结束语

随着我国社会和科技的发展，人们对工作条件、生活品质的要求会越来越高，对产品的人机工程特性也越来越重视。提高采用人机工程学原理设计的机床夹具，使人机环境的关系更加协调，对提高企业生产率、降低综合成本，对构建和谐社会具有十分重要的意义。

参考文献：

[1]丁玉兰，人机工程学[m].北京理工大学出版社，2005.

[2]abrahamson l.production economics analysis of investment initiated to improve working environment[j].appl.ergon.2000，31（1）：1-7.

[3]吴强等，基于人机工程学的设计实践[j].机械设计与制造，2007（6）：45-47.

[4]马江彬，人机工程学及其应用[m].机械工业出版社，1993.

人机工程篇5

Zhang Fuhua；Liu Zhaofu；Liang Yan'gang

（Etsong （Qingdao） Tobacco Machinery Co.， Ltd.，Qingdao 266021，China）

摘要： 结合条烟装封箱机的功能、以人的行为参数为基础，设计最适合人操作的部件和人机界面，阐述人机工程学能使人更好地掌握和运用机械设备潜在能力，提高驾驭机器的本领，使条烟装封箱机等烟草机械设计能真正体现出人性化设计，人―机―环境形成高效、经济、安全的有机系统。

Abstract: Based on the function of sealing machine of cigarette and parameter of human behavior, component and human-computer interface is designed to adapt to human operation. The article states that human engineering makes people better master and use the potential function of mechanical equipment and improves people's ability to keep the machine in hand, makes the design reflect human-centered design, and takes people-machine-environment as highly effective, economic, safe organic system.

关键词： 人机工程学 装封箱机 视觉检测

Key words: human engineering；sealing machine；visual inspection

中图分类号：TH6 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）29-0062-01

0引言

人机工程学是研究人的特性及工作条件与机器相匹配的科学。随着控制论、信息论、系统论和人体科学等学科中新理论的建立和条烟自动化物流的高速发展，人机工程学在条烟装封箱机中的地位和作用越来越重要，提高工作效率，保证产品质量，为操作者提供一个健康、安全、舒适的工作环境。本文以条烟装封箱机为例，介绍人机工程学在其中的具体应用。

1功能

无论哪种型式的条烟装封箱机均具有：堆垛入箱推进装箱封箱等系列过程的操作功能。

2人机工程学在其中具体应用

利用人体特征参数可以定量地设计出合理的条烟装封箱机，人体特征参数测量包括内容很多，但与条烟装封箱机设计有关的主要方面有人体静态尺寸、人体动态尺寸等，以此为据设计最适合人操作的部件高度、人机界面。在设计中为了保证系统高效，一般要求各种操纵器都处于在人体躯干不活动时手足所能及的范围之内；为了保证操作者的舒适和不易疲劳，必须保证人的操作活动处于人体各部活动舒适姿势的调节范围内。

2.1 人体动态测量参数人体动态测量数据是指在被测者活动状态下测取的各种活动范围，它可为设计合理的操作活动范围和舒适的操作姿势提供依据。

2.2 人在操作过程中完成的主要动作类型

2.2.1 定位动作定位动作是人朝着所要求的目标移动，并达到目标的动作。触摸屏的主画面，包括设置、故障、操作说明等按键，按下设置按键，输入密码，再次按下设置按键，进入系统设置画面，可以对操作系统进行设置；按下故障按键，可以进入故障画面；按下操作说明按键，进入操作说明画面，可以查询条烟装封箱机的操作说明。

2.2.2 连续动作连续动作也叫追踪动作，是对操作进行连续控制的动作，是一种需要意识参与的全程控制行为。如设备启动前，必须做好准备工作。程序模块必须设置完毕，设备构件必须对准完毕。按以下次序进行：①预选尺寸。在触摸屏的设置画面预选尺寸（正常情况为50条/箱）选择必须符合本设备所包装的数量及相应的纸箱规格的要求。②检查喷胶系统。在触摸屏的设置画面选择是否选用喷胶系统（正常情况为选择喷胶系统），熔胶使用前必须加热，所以在设备启动前约30分钟，应该打开加热装置，使热熔胶达到设定的温度。另外，还需检查储胶槽的溶胶液面高度。③检测胶带装置。在触摸屏设置画面选择胶带装置（正常情况为选择胶带装置），使用胶带装置前，须检查是否有足够的胶带。④检查操作盘。按操作盘上的“复位”按钮，使系统初始化，并取消所有的故障显示。如果仍有故障显示，设备不能启动。

2.2.3 经济动作人在操作时的动作直接影响工作效率。因此，为了减少操作疲劳，缩短操作时间，提高工作效率，需要寻求最合理的动作――即经济动作。为此研发了缺条视觉检测系统，该系统通过对装封箱机装箱过程的监测，自动判断装入烟箱内的条烟是否缺失，检测到缺条现象时，发出声光报警信号，显示并保存缺条信息，该系统能够保存装封箱机一年产量的装箱图片，并能够按照生产时间和阅读工程码进行历史查询，查询的内容包括装箱图片、生产时间、工程码、班次和品牌，该系统检查产品质量比人工方式速度快，精度高，大大提高生产效率和生产自动化程度。

3结论

人机工程学在条烟装封箱机中应用以来，操作人员由2台/人/班提高到4台/人/班，维修人员由4台/人/班提高到10台/人/班，装箱能力由4箱/分提高到8箱/分（50条/箱），适应国内广泛应用的高速卷烟包装机组，产品的合格率达到100%，使人能更好地掌握和运用机械设备潜在能力，提高驾驭机器的本领，为工作者提供安全、舒适的环境，从而达到提高工作效率，保证产品质量的根本目的，使条烟装封箱机等烟草机械的设计能真正体现出对人的尊重和关心，人―机―环境形成高效、经济、安全的有机系统，为企业取得了显著的经济效益和良好的社会效益。

参考文献：

[1]汤军.产品设计 造型设计基础.华中科技大学出版，2007，06.

[2]机械设计手册第一卷.第二版机械工业出版社.

[3]吕杰锋.人机工程学.清华大学出版社，2009，07.

[4]机械设计与人机工程学1（摘录）、机械设计与人机工程学2（摘录）百度网，2009，03.

[5]王林，沈立纬.视觉检查系统在烟草行业的应用，2001.

[6]石林，郁波.行为参数――工业设计人机工程学教程.广西美术出版社，2009，06.

[7]中国成年人人体尺寸（GB/T10000-1988）中国标准出版社，1989，09，

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[8]张瑞菊，王晏民，李德仁.快速处理大数据量三维激光扫描数据的技术研究[J].测绘科学，2006，05.

[9]张明慧.基于视频图像的动态实时测量技术的实现[D].中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所），2003.

人机工程篇6

关键词：机床造型；人机工程学；设计

1.机床门的人机配合

1.1机床门的宽度尺寸与人机配合

机床门是机床整体造型的重要部件，在机床的操作过程中，与操作人员接触较多，其尺寸与结构是否合理，对机床操作的易用性有着重要的影响。机床门的设计除了要求其造型要与机床外罩相配合，还需要考虑门的宽度尺寸。门的宽度尺寸不但会对机床整体外观造成较大影响，而且还会关系到机床使用性能的好坏及工件是否能放入防护内部。因此，在门的造型设计中宽度尺寸是一个不可忽视的要素。机床门的宽度尺寸主要受到工作台尺寸的限制，为了方便操作人员装卡零件的需要，门的宽度尺寸在一般情况下要求略大于工作台的宽度，即把工作全敞开。由于不同型号机床的工作台尺寸差别较大，因此门的造型也需要作较大的变化，以满足操作人员的工作要求。对于工作台较小的机床一般采用单开门的结构，而对一于工作台较宽的机床则多选用门。因为要把工作全敞开，如果采用单门结构，机床门的体积过大，推拉操作较吃力，不便于使用，所以在大型的加工中心等机床中门的结构较为常见。

图1.1机床双门结构 图1.2 机床单门结构

1.2机床门的高度尺寸与人机配合

在机床门的造型设计中，门的高度尺寸也应适当地考虑。特别是在大型的加工中心的设计中，由于机床体量大，门的高度尺寸要比普通机床大些。机床门是操作者视觉与触觉频繁接触的部件，如果门的高度尺寸过大，会对操作者的心理造成不好的影响。因此要处理好门的比例与尺度的关系，使得门的造型能够更好地反映了其功能性的要求。

1.3机床门的轮廓与人机配合

门的轮廓与外罩正面轮廓不一致的现象，这种机床门的安装与外罩不在同一面上，外罩有一部分凹陷，使门能够正常推拉。现有的造型大致可按造型感觉分为曲门、直门和折门三种，其造型的变化要随外罩造型的变化而变化。

2.观察窗的人性化设计

2.1 观察窗的操作与人机结构

观察窗的作用主要是操作者可通过它对一加工工件和机床的运动进行观察。这种观察和显示数据一起构成了机床对个人的重要反馈。操作者对工件的观察在监视控制中是十分频繁的，观察的姿势受观察窗的影响很大，因此观察窗的设计是机床人机工程设计中需要把握的要点。

2.2观察窗的造型与人机结构

观察窗作为数控机床正立面的视觉中心，其造型对整体造型风格的表现起着画龙点睛的作用。现有数控机床的观察窗造型变化较多，但要求与整体造型风格相协调。方形观察窗带有小圆角常与以直线、平面为主，边角较硬直的外罩造型相匹配，给人以规整、精确的感觉。而带有大圆角的观察窗造型常与以曲面感觉为主的或面与面之间过渡较为圆滑的外罩造型相搭配。现有数控机床的观察窗造型已不再以方形为主，尤其是国外的数控机床造型越来越多地采用曲线造型和一些不规则形作为观察窗的外形，以满足机床造型风格多样化的需要。

3.把手的人性化设计

3.1 把手的操作与人机结构

把手是操作人操作机床常接触的部件，在设计时要考虑到操件人员的舒适度，这直接影响了操作人员的工作效率。把手的设计，考虑的因素较多，作为人手抓握的部件，直径与长度要与人手的尺寸相适应，使得抓紧舒适，操作方便，国家标准的操纵器一般人类工程学要求手掌把手的截面直径尺寸为20mm，并且优先选用12-18mm直径的把手，把手过长、过粗或者过细、过小都不利于人手抓握和施力。另外，不同身高的人使用。手的活动范围和肘的高度不同确定了最佳把手控制区，相关数据可以通过查阅资料获得。

3.2把手的外形轮廓与人机结构

把手虽然在数控机床外观部件中体积较小，但其造型的视觉冲击力却不小。把手的造型和安装的位置都要考虑人机工程学方面的因素，以方便操作者使用。把手的造型主要由把手的截面形状和外形轮廓线决定。现有机床的把手截面多以圆形为主，但方形截面把手也有少量的应用。现有把手的外形轮廓线可归纳为直、曲、折三种，每种造型可分别与不同造型风格的机床造型搭配，但要考虑风格协调的问题，直把手多用于方正的机床造型；曲把手多用于曲面的造型，以体现整体形态的张力感；而折把手多应用于面与面之间转折变化丰富的机床造型，形成整体风格的统一。

图3.1机床把手造型

4.小结

数控机床的整体造型是由外观件所组成，造型风格也是由外观件的特征来表现，特征部件与机床整体造型是局部与整体的关系，要从整体的需要来处理局部，同时也要处理好局部要素之间的关系，从局部来进一步完善全局。在数控机床造型设计的过程中要处理好特征部件造型与整体的协调关系，以实现机床整体造型的协调统一。

参考文献：

[l]赵江洪.设计艺术的含义[M].第一版.长沙：湖南大学出版社，1999，1.5

[2]许喜华.工业造型设计[M].第一版.杭州：浙江大学出版社，1986，33.35

[3]吴祖育，秦鹏飞.数控机床[M].上海：上海科学技术出版社，2000

人机工程篇7

传统的机械工程包括机械设备动力与制造工艺的研究，通过运用机械运动原理实现机械设备的正常运行。而机械电子工程重视实现传统机械系统能量的连接，信息连接是信息连接的重点。随着机械工程与电子工程的融合度越来越高，机械电子工程的智能化会成为未来的发展趋势。

1 机械电子工程概述

1.1 机械电子工程的定义

机械电子工程与其他相关学科之间有着紧密的联系，结合了各学科的优点，是一门比较复杂的综合性学科。机械电子工程以电子、机械、计算机技术为核心，通过科学合理的设计将各个模块优点发挥到最大。虽然机械电子技术需要运用各方面知识，但是机械电子产品的内部结构并不复杂，只需要将一些简单的机械电子元件按照规划进行科学的组合，就可以最大限度的提高产品的性能，减少成本的投入，在提高产品质量的同时提高企业的经济效益。

1.2 机械电子工程的发展

在机械电子工程发展的初期，人们并没有认识到机械电子工程的广阔的发展前景，由于缺乏必要的资源支持，机械电子工程的技术水平也极低，机械电子产品主要以手工制作为主，其工业化水平十分低下，机械电子工程的发展受到了极大的限制。随着机械电子工程的重要性日益凸显和其市场需求的扩大，人们开始重视对机械电子工程技术的开发，为了进一步提高其生产效率，机械电子工程逐渐实现在机械工业中的应用，并获得了飞速的发展。随着机械电子工程与机械工业的结合，实现了机械电子产品的流水线的生产，促进了生产水平的提高，提高了生产效率，可以实现机械电子产品可以在短时间内投入市场。但是目前我国主要引进国外的标准生产线，产品的生产模式与我国实际的生产需求差距很多，生产线本身的灵活性极弱，生产出的产品并不能够满足国内市场的需求。为了促进机械电子工程的进一步发展，需要结合我国国内市场的实际需求，将机械电子工程与人工智能相结合，充分发挥机械电子工程的优点，逐步实现其产业化与智能化。

2 人工智能概述

2.1 人工智能的学科定义

人工智能通过计算机的使用极大的延伸了自身的智能，主要通过对计算机功能的深入研究得到的一门学科，这门学科具有极大的发展前景，是21世纪的最重要的学科之一。计算机技术的发展是人工智能学科得以发展的关键，因此计算机技术是人工智能学科的基础。但是人工智能学科并不是单一涉及到一门学科，此外还与信息论、心理学、控制论等多个学科存在着交叉关系，因此，人工智能学科吸收了其他各个学科的优点，具有极强的发展潜力。

2.2 人工智能的发展阶段

2.2.1 萌芽阶段

随着世界第一台计算器的诞生标志着人工智能研究之路的开始，但是这个阶段的发展十分缓慢，但是这个阶段为人工智能的研究积累了大量的经验。直到世界第一台计算机诞生之后，加快了人工智能研究的角度，依旧没有取得实质性进展。所以这个阶段属于经验积累阶段，为之后发展奠定基础。

2.2.2 第一个发展阶段

1956年“人工智能”命题的提出标志着人工智能的发展进入了第一个高峰期。这个阶段主要是博弈、和基本原理的证明，这个阶段最大的贡献大大解放了人们的思想，为之后的发展提供了理论支持。

2.2.3 第二个发展阶段

人工智能第二个发展阶段的标志是1977年全球第五届人工智能会议的召开，经过这个会议逐渐促使了人工智能与实际生产的结合，使人工智能获得了一个巨大的飞跃，使其进入了知识层面的发展。

3 机械电子工程与人工智能的关系

随着社会信息化的进一步推进，为机械电子工程技术的发展带来了契机，人工智能的加入为了机械电子工程的发展开拓了巨大的发展空间。传统的机械电子系统，缺乏必要的稳定性，面对逐渐增多的信息量，单纯通过人工的方式进行处理显得力不从心，急需要一种可以处理多种不同类别信息的技术。在这种情况下人工智能的加入为机械电子工程的发展提供了巨大支持。人工智能通过建立相关模型、控制模型，实现对信息的处理，最终根据处理的信息能够很好的完成故障的诊断。除此之外人工智能使用模糊推力系统和神经网络系统这两种方法实现了对系统的数据信息进行全面的描述，最终实现对机械电子系统的科学合理的控制。

在人工智能漫长的发展过程中，每个阶段的发展都十分缓慢，并没有实现人工智能的实质性的变革。但是随着人工智能与机械电子工程逐渐结合之后，形成了由量变到质变的巨大飞跃，使世界进入了机械电子工程时代。随着人工智能在机械电子工程领域的广泛应用，人工智能逐渐形成了神经网络系统和模糊逻辑系统，通过这两个系统对人类的思维模式进行模拟来解决多变的工程应用问题。人工智能在机械电子工程中的广泛应用过程中逐步完善了自身的缺陷，为自身的发展提供了一个新的发展路径。

从以上可以看出发展过程机械电子工程与人工智能二者具有密不可分的联系。一方面在机械电子工程的发展过程中正是由于人工智能的加入是机械电子工程的发展带来新的契机。另一方面，人工智能通过在机械工程领域的应用，为自身的发展提供了一个新的路径。

4 总结

人机工程篇8

关键词：人机工程；人体性能；环境因素

人、机器和环境之间的关系是人机工程学的主要研究内容，该门学科的研究方法众多，评价手段非常丰富，包括心理学和生理学等等，通过对人机工程学理论的深入研究，我们能够通过多门学科的有效应用，为工业设计领域提供必要的理论依据，这种做法能够有效提高我国工业设计领域的工作效率，能够极大的改善工业设计的工作方式，因此，我们必须对其予以高度的重视。

一、人体特性

作业者以及机器的使用者在人机工程学理论中被称之为“人”，研究人机工程学理论中的“人体特性”应当从以下两个方面入手。一是深入的研究人体结构。[1]从本质上来说，该种研究方式就是在应用人体尺寸测量知识来实现对人体结构的研究，从而将单个主体同群体之间的差别挖掘出来，得出相关数据。这些数据能够为人体测量提供必要的标准。例如，在设计驾驶员座椅的时候，我们就可以以人体数据为标准，制作出适应驾驶员实际情况的座椅等等，由此可见，人机工程学理论在工业设计中占据着非常重要的地位。二是深入的研究人的具体劳动动作。在这里我们又将人的具体劳动动作称之为作业，其内涵是设计者通过作业这种手段，将材料逐步转变为与具体工作顺序相一致的活动。所谓作业空间是指作业者以及机器的使用者在工作的过程中，同机器以及工具等所需要的所有空间总和。之所以进行作业空间设计主要目的在于通过这种方式能够将人机系统的工程优势充分的发挥出来，从而不断的满足作业的需求。[2]笔者认为，在设计作业空间的过程中，设计者应当做到全方面的考虑诸多因素，例如个人的行为因素、设计作品的舒适度等等，只有这样做，才能够设计出符合大众需求的优秀作品。良好的作业空间具有以下几方面的优势，一是作业者的工作效率能够得到极大的提升；二是能够确保作业者四肢所分担的工作量保持适中；三是适应群体的范围非常广泛；四是安全性高，舒适、便捷。在设计作业空间的过程中，我们应当遵循以下几点要求：1）在设计作业空间的过程中，设计者应当以具体设施和元件的重要程度为依据，像显示器、控制器这类装置是比较重要的装置，因此，在布置这类装置的过程中，我们应当考虑布置区域是否能够方便作业者进行操作，笔者认为，这些设备可以安放在空旷的作业区内。[4]2）在设计作业空间的过程中，设计者还应当依照具体设施和元件的使用频率进行布置。在最佳操作区域内放置的设施和元件往往是一些使用频率较高的元件，值得注意的是，在依照该顺序进行摆放的过程中，应当尽可能的将上述元件安排的接近一些，这样做能够使整个操作过程形成一个流水线，极大地提高了工作效率。3）在设计作业空间的过程中，设计者除了应用上述顺序进行排序外，还可以依照不同设施和元件的功能来进行排序，这样，能够极大地方便操作，提升管理水平。值得注意的是，上述排列顺序并不是独立存在，是有机结合在一起的。设计者在进行空间布局的过程中，应当将上述顺序有机结合在一起，并在此基础上，充分考虑作业的安全性、人流的组织形式以及方便特殊人群等因素，可见，虽然空间布置看上去比较简单，其中所蕴含的道理则非常的多。

二、机器系统

作业者以及机器的使用者所操作和使用的产品就是指人机工程学中的“机”，值得注意的是，大家在理解这一概念的过程中，应当明确这里所说的“机”并不是狭义的机器。机器系统主要研究和设计人机界面层次，它具有一定的具体性。一般情况下，我们会将机器系统划分为两个方面，一是显示设计，二是控制设计。很早以前的一段时间内，我们都是通过手工技能来实现对机器质量的控制的，在这种情况下，作业者及机器的使用者与机器之间的协调配合就显得非常重要。常见的手动控制机器的作业包括机床操作等等。随着社会的发展，科学技术水平的提升，大型智能机器应运而生。与传统机器不同，大型智能机器的输出量非常大，其操作幅度也越来越复杂，这就要求作业者以及机器使用者（人）具有较强的决策能力，能够正确的判断信息，并以此为依据选择正确的操作方案。现如今，人机工程学的主要研究内容已经逐步向显示器与控制器的设计方向转变。显示器在工作过程中占据着非常重要的位置，主要原因在于，现如今的生产过程中，操作人员需要大量的处理信息，这就要求操作人员具备精准的、快速的信息处理速度，而上述这些要求则必须通过显示器来实现；控制器在信息传递的过程中也发挥着巨大的作用。笔者认为，设计师在设计控制器的过程中，应充分考虑操作人员的性别特征以及生理尺寸，这样才能够提高工作效率。

三、环境因素

在人机系统中，环境的作用也非常的重要。所谓环境主要是指人们工作的环境以及生活的环境。这些小环境往往与人机系统存在着密切的联系。工作环境不好，会给作业者带来一定的负面影响，例如，作业者如果长期在声音较大的环境下工作，就会导致听力有所下降等。因此，必须对环境因素给予高度的重视。通过长期的研究与实践我们可以得出这样的结论，在深入了解人体对环境中各种因素适应能力的基础上，我们可以确定什么样的环境才能够保障作业者以及机器使用者工作的舒适度，才能够确保他们的安全，使整个作业在安全的环境下进行，这样做，能够极大地提高作业者以及机器使用者工作的积极性，保障他们的健康。四、结语总而言之，工业设计中人机工程学理论的研究具有非常重要的意义，它能够进一步提高作业者的工作效率，保障作业者的人身安全，除此之外，还能够实现流水操作，从而推动工业领域的发展，正因如此，我们应当对其予以高度的重视。

作者:王兴 单位:九江职业技术学院

参考文献:

[1]卢兆麟,汤文成.工业设计中的人机工程学理论、技术与应用研究进展[J].工程图学学报,2009,06:1-9.

[2]刘继航.工业设计中的人机工程学理论、技术与应用研究进展[J].科技展望,2015,09:280.

[3]姚君,刘淼,陈亚明,王菊.基于人机工程学知识的设计认知与应用方法研究[J].包装工程,2010,06:5-8.