文献综述-农业装备驾驶室人机工程试验台的造型设计与研究

1、专业文献综述 题 目: 驾驶室人机工程学的研究现状 姓 名: 郝传鹏 学 院: 工学院 专 业: 工业设计 班 级: 学 号: 3 指导教师: 职称: 副教授 2017 年 2 月 19 日 南京农业大学教务处制驾驶室人机工程学的研究现状摘要：农业装备驾驶室设计在农业装备开发中至关重要。本文详细介绍了人机工程学的相关研究以及人机工程学在驾驶室应用上的研究。有效运用人机工程学理论，能够在有效提高工作效率的同时，提高操作的安全性,提升操作者工作舒适度，降低机械的人为损伤等。指出人机工程试验台通过仿真实验进行人机工程分析，完善了驾驶室人机工程评价系统，可以有效的弥补理论经验的不足，指导农业机械驾驶室的设计。关键词：农业装备驾驶室；人机工程学；人机工程试验台Research Status of Ergonomic experiment platform for vehicles CabAbstract: The design of agricultural equipment cab is vital in the development of agricultural equipment.T

2、his paper introduces the ergonomics research and the ergonomics research in the cab application. Effective use of ergonomic theory can effectively improve the efficiency , improve the safety of operation, improve the operators work comfort, reduce mechanical damage and so on at the same time. It is pointed out that the man-machine engineering experiment platform is analyzed by man-machine engineering through simulation experiment,which improves the man-machine engineering evaluation system of th

3、e cab.This can make up the deficiency of the theoretical experience and guide the design of agricultural machinery cab.Key words: agricultural vehicles cab；ergonomics；experiment platform 引言农业装备的驾驶室的设计质量直接影响驾驶员工作的作业效率、安全与舒适，因此驾驶室设计在农业装备开发中至关重要。随着人机工程学的迅速发展，国内外对于农业装备驾驶室的研究也不断深入。由于具有安全性高、再现性好、可开发性强和应用成本低等显著特点，近年来，开发驾驶与操作模拟及评价系统已成为国内外农业装备驾驶室的人机工程研究领域的重要发展方向之一。和室外道路测试和计算机仿真测试相比，室内台架试验有投入小、简单、精确、不受环境因素影响等优点，具有很强的人机工程研究价值。因此，农业装备驾驶室试验台逐渐进入人们的视线，成为研究驾驶室人机工程学的主要研究对象之一。一、人机工程学的研究综述.人机工程学的定义人机工程学是研究人机环境之间相

4、互作用的学科；让技术人性化的科学；其方法和手段涉及心理学、生理学、医学、人体测量学、美学和工程技术领域；研究的目的是使作业在效率、安全、健康、舒适等方面的特性得以提高1。人机工程学由技术科学、人体科学和环境科学组成；技术科学中又包括：工业设计、工程设计、安全工程和系统工程等；在人体科学中涉及：生理学、心理学、劳动卫生学、人体测量学和人体力学等；在环境科学中涉及环境保护学、环境医学、环境卫生学、环境心理学和环境检测学等。.人机工程学的研究内容和方法人机工程学研究内容包括：人的特性的研究、机器特性的研究、环境特性的研究、人机关系的研究、人环关系的研究、机环关系的研究、人机环境系统。主要研究方法包括：观察法、实测法、实验法、模拟和模型实验法、计算机仿真法、分析法、调查研究法等。在人机工程学研究领域，国外学术界对工作负荷与职业健康的研究论文最多(17.01%)，作业场所、作业方法研究(12.50%)及人机系统优化(9.03%)仍是重要的研究方向，行业研究则侧重如何将人因工程各研究领域知识及经验应用到某具体行业，如农业、铁路运输行业等；在国内，占比重最大的研究领域为组织和管理中的人因工程研究(1

5、5.97%)，人机系统研究(10.55%)也得到人们的普遍重视，这说明人的工作舒适感、人与机器之间的协调性以及人机界面问题被广泛重视，作业方法与场所改善研究(5.01%)所占还比重较小2。因此，加强人机工程学应用研究具有重要意义。.人机工程学的应用3.1改进机器设备和环境设施运用人机工程学改进机器设备的设计的典型例子是英国的赛尔对起重机驾驶室所做的工作。60 年代时，英国的起重设备操作人员劳动条件恶劣。据 1954-1955 年的统计，因起重机造成的伤亡事故的工时损失，约占整个工业伤亡事故工时损失总数的7%，伤亡 1392人，其中死亡9人。后来，经赛尔等人对操纵器的形状、大小、速度分档、位置、脚控操纵器、座椅、防尘隔声玻璃等进行了一系列的试验，取得了最佳结果，然后综合一起，重新设计起重机驾驶室，生产出新型封闭式驾驶室。这种驾驶室操作灵活方便、视野开阔、座椅舒适、防尘、隔声、防寒，为操作人员提供了良好的劳动条件，减少了人的失误和事故的发生。3.2改善劳动环境如在钢铁厂的剪切车间，钢锭经轧制后成为10-20t的钢板，需要在800-1000下将有疵点处切掉，整个操作过程中炽热烤人。工人暴露的

6、肌肤，特别是脸面，灼热难忍。英国的克劳莱就辐射热对人体的影响做了大量实验。根据实验结果，克劳莱对车间内的设备进行了重新设计。他们主要采用一种新的玻璃镀金层压玻璃。这种玻璃热透过率只有 10%-20%，而光透过率可达50%，实践证明用这种玻璃装备的操作热室效果非常好。3.3防护设计防护设计可以分为设计防护装置设计和个人防护用品设计。专为防护安全而设置在机械设备上的各种防护装置，其结构和布局应设计合理，使人体各部位均不能直接进入危险区。对机械防护装置设计应符合与人体测量参数相关的尺寸要求。个人防护用品设计范围极广， 它既用于已有安全装置防止伤害的场合，也用于一些无法提供安全装置的危险作业场所。为着重保护易受伤害的身体部位，在不同的危险场所，需要设计不同的器具；对于同一种器具，根据具体作业要求与环境的不同，设计重点也应不同。3.4调节人机之间匹配操纵机器的人劳动日益沉重，工作超负荷成为一个突出的问题。在这种情况下，人往往出现应激反应，导致重大事故发生。现代人机系统中，作业人员是在特定环境中操作和管理复杂系统和各种数字化设备，当人在这种环境中工作时，既要靠眼睛来观察环境，又要靠细致的注视来完成

7、精确的控制动作，通过人机工程技术分析，就可知道人在操作时如何分配注意力、体力，同时了解仪表、屏幕以及外视景如何设计和合理分配才能获得最好的人机交互，既减轻操作人员的工作负荷又避免出错，切实提高人机工效。这对于计算机系统、自动化控制、交通运输、工业设计、军事领域以及社会系统中重大事变( 战争、自然灾害、金融危机等) 的应急指挥和组织系统、复杂工业系统中的故障快速处理、系统重构与修复、复杂坏境中仿人机器人的设计与制造等问题的解决都有着重要的参考价值。人机工程学的发展及方向人机工程学的发展经历了经验人机工程学、科学人机工程学和现代人机工程学三个阶段。人机工程技术是 21 世纪信息领域需要解决的重大课题。美国 21 世纪信息技术计划中的基础研究内容为 4 项：软件、人机交互、网络、高性能计算机。其中，人机建模研究在信息技术中被列为与软件技术和计算机技术等并列的六项国家关键技术之一，并被认为“对于计算机工业有着突出的重要性, 对其它工业也很重要”。美国国防关键技术计划不仅把人机交互列为软件技术发展的重要内容之一。在中国，人机工程学的研究较晚， 系统的深入开展是在“文革”以后。1980 年 4 月

8、，国家标准局成立了全国人类工效学标准化技术委员会，统一规划、研究和审议全国有关人类工效学的基础标准的制定。我国 973、S863、十五计划及未来的十一五计划均将人机交互列为主要内容。当前， 随着我国科技和经济的发展，人们对工作条件、生活品质的要求正逐步提高，对产品的人机工程特性也会日益重视。现在，人机工程已广泛应用于各种领域，我们看到有越来越多的厂商将“以人为本”、“人体工学的设计”作为产品的特点来进行广告宣传， 特别是计算机和家具等与人体直接接触的产品更为突出。实际上，人机工程学就是让机器及工作和生活环境的设计适合人的生理心理特点，使得人能够在舒适和便捷的条件下工作和生活。二十一世纪人类步入了信息时代，随着计算机技术和网络技术的发展，基于人机工程学的虚拟设计和测试评价已经成为可能，这不仅可以节省大量的时间和资源，而且可以增强企业的竞争能力，人机工程学的发展必然向着信息化、智能化、网络化的方向发展。人机工程学作为应用性学科，与人的工作生活息息相关，设计生产出更加人性化、高效能的设备、工具和日常生活用品是努力的目标3。二、人机工程在驾驶室上的应用研究综述随着现代工业化的发展，人机工程学在

9、驾驶室上的应用越来越广泛，在这一领域，国外广泛采用计算机辅助设计、人体模型仿真等先进技术手段，在驾驶室设计中大量采用新技术，新结构。美国车辆工程学会（Society of Automotive Engineers）的Lee和Ferraiuolo研究表明座椅设计要考虑可调节性、目的性、汽车的用途、一般汽车座椅设计的设计约束和人体测量尺寸的变化等因素4。之后该学会另外几名研究人员Thakurta，K，Koestor，D，Bush，N，Bachle， S等人指出了不舒适的主观评价与座椅压力测量之间显著的相关性。研究结果表明，压力分布对于主观舒适度评价的影响是显著的，腰部和坐骨支撑的影响要比肩部和人腿的支撑显著5。此外，国外的一些相关研究也已经应用到了实际当中。例如美国Wedge Support Products公司在研究了颈部的受力后，开发了The Add On Head Rest产品。这种产品提出了一种针对长途驾驶疲劳的解决方案。NASA（美国航天部）的Leatherwood教授提出了一种经验模型，将室内噪音、驾驶室振动、车辆动力组成等因素考虑在内，用于预测驾驶室的不舒适度。 国内针对驾驶室人机工程学的研究起步较晚，但也已经取得了一定的研究成果。湖南大学和日本千叶大学的相关学者采

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