油烟机工效学试验研究

为研究油烟机清洗操作及结构设计的工效性,招募36名有经验的被试,搭建油烟机清洗及烹饪操作测试场景,对顶吸油烟机日常清洗部位,基于4个评价指标(可视性、距离、姿势及费力)综合给出各部位的清洗操作分值,得到油烟机底端外围、集烟腔及油杯后区的清洗可达域级别(轻松可达、比较费力可达及费力可达)分布。采用三维运动捕捉系统记录被试烹饪时的头部、左右手和锅具前端的活动范围,基于人机活动域分析得到顶吸油烟机人机碰撞高风险区域,以及侧吸油烟机倾角范围。研究方法和结果对油烟机安装、结构和布局设计及改善评估均有一定的实际应用价值。

高速列车座椅调节参数对舒适性的影响研究

为研究高速列车座椅参数对不同身高百分位人群的舒适性影响程度,文中对第5百分位、第50百分位及第95百分位人群在不同调节参数下开展主观舒适性和体压分布的试验研究。针对座椅调节参数对舒适性的影响,选择座面高度、座面深度、座面倾角和靠背倾角4个参数作为因素,设计4因素3水平的正交试验。采用极差法和灰色关联度分析法对正交试验数据进行分析,得到了座椅调节参数对3类百分位人群主观舒适性的影响规律及座椅参数的优化组合,同时得到了体压分布指标与主观舒适性的关联程度。研究发现:座椅调节参数对不同身高百分位人群的主观舒适性影响不同;第5百分位人群舒适性受座椅的靠背倾角和座面高度影响较大;第50百分位和第95百分位人群受靠背倾角、座面倾角影响较大;体压分布指标与不同人群主观舒适性的关联程度不同。研究结果可为高速列车座椅的参数优化和舒适性提升提供参考依据。

空气呼吸器对志愿消防员肌肉疲劳的影响研究

为了解背负空气呼吸器对志愿消防员肌肉疲劳的影响,对志愿消防员进行徒手及背负空气呼吸器的奔跑试验,累计测量60人次被试人员的表面肌电信号(sEMG)与压强数据,结合被试主观疲劳感受进行分析。结果表明:被试者左右股二头肌、左右腓肠肌与左右胫骨前肌的疲劳情况受空气呼吸器影响最大;空气呼吸器的背负会使肩、腰部出现疼痛感,需要更长时间恢复;左竖脊肌、左右腓肠肌与右胫骨前肌的疲劳与志愿消防员主观疲劳感受相关性最强。

美国NIOSH手工提举方程在中国的验证研究

目的总结国家标准GB/T31002.1的验证性实验研究过程,以指导国家标准的推广与应用。方法采用心理物理学法获取健康青年人不同提举高度、频率与水平距离下的最大可接受质量(Maximum acceptable weight of lift,MAWL),并分析MAWL与NIOSH手工提举方程质量推荐限值(RWL)间的差异。结果MAWL随三提举参数的增大呈显著降低趋势,多数RWL高于中国青年人的手工提举重物能力。结论国内青年人群应用NIOSH手工提举方程时,可通过调整提举高度系数与降低负荷常量予以修正。

手动抓握结构的人机适配性实验研究

目的通过实验研究,确定手工搬运重物时手动抓握结构的工效学设计要求和测评方法。方法通过用户使用习惯调研和人机交互行为分析,提炼出抓握结构的工效学设计和测评指标,应用目标用户进行典型结构样件的实际使用体验测试,并辅以虚拟仿真的方法对实验结果进行验证。结果获得满足手工搬运者搬运安全性和舒适性要求的抓握结构形状尺寸及位置的工效学设计要求。结论为手动抓握结构的工效学设计及评价提供参考。

立姿上肢可及范围及其差异性实验研究

目的研究立姿上肢可及范围及其影响因素(手臂姿势、操作高度、左右手、性别及年龄)的可及范围差异性。方法搭建高度可调台架,在测量板上贴上间隔15°标尺,300名被试(男女各150人)用左右手依次完成男女各5个高度及15个测量方向的上肢可及范围测试。结果右手可及范围比左手可及范围远约8 mm(P<0.05);自然伸臂比用力伸臂可及范围近约21 mm(P<0.001);在肘高附近肩高以下高度范围,手臂可及范围随着高度增加而增大;在900 mm/1000 mm高度上,男性手臂可及范围比女性相应值远约32mm;年龄因素对可及性没有显著性影响。结论为作业布局优化、手动操控器人性化设计改善及工效评估提供基础数据参考。

下肢重复蹬伸至力竭过程中肌肉功能网络拓扑特性

背景:表面肌电已经被广泛用于监测肌肉疲劳,但传统肌电指标通常针对于单块肌肉,无法评价一组肌肉在疲劳过程中的变化。目的:建立肌肉功能网络,提取复杂网络参数,研究不同疲劳程度下的肌肉功能网络拓扑特性变化,为疲劳的监测、预防提供理论和方法依据。方法:11名受试者进行直到力竭的50%1RM单腿下肢蹬伸运动,同步采集股直肌、股外侧肌、股内侧肌、股二头肌长头、胫骨前肌、腓肠肌外侧肌、腓肠肌内侧肌7块肌肉的肌电信号,以及心电信号和Borg CR-10量表评分;根据Borg CR-10量表评分划分为轻度、中度和重度三个疲劳阶段,采用心率和心率变异性验证疲劳阶段划分的有效性;以7块肌肉为节点,使用肌肉信号的相干性构建肌肉功能网络,提取聚类系数、平均加权度、全局效率、特征向量中心性4个复杂网络参数;提取肌电信号的均方值振幅、中位频率、瞬时平均频率和共激活比4种指标,并在3种疲劳程度下进行比较。结果与结论:①3种疲劳阶段在心率及心率变异性上产生显著性差异,证明了疲劳阶段划分的有效性;②对于不同肌肉在3种疲劳程度下的肌电指标:均方值振幅和共激活比未表现出差异,中位频率在股外侧肌、股内侧肌和股二头肌长头表现出稳健的疲劳趋势,瞬时平均频率则在股直肌、股外侧肌、股内侧肌和股二头肌长头表现出稳健的疲劳趋势;瞬时平均频率的性能优于中位频率和均方值振幅,但三者仅在主要工作肌群能够获得较好的稳健趋势,共激活比不受疲劳因素的影响;③股外侧肌-股内侧肌、股外侧肌-股二头肌长头、股外侧肌-腓肠肌内侧肌和股内侧肌-股二头肌长头连接强度逐渐增加,平均加权度、聚类系数和全局效率在疲劳后表现出显著差异,并且与疲劳程度之间显著相关。结果表明:肌肉功能网络内的连通强度变化能够反映疲劳过程中肌肉间的协同性和互补性;聚类系数、平均加权度、全局效率可作为一组肌肉疲劳的监测指标。

汽车司机手部可及域测量及布局设计评估研究

为研究汽车驾驶室手动操控器布局的合理性,基于驾驶室座椅参数,搭建了驾驶姿态手臂可及范围测试场景。分别测量了70名司机在肩带和髋带约束下自然伸臂、用力伸臂及屈臂时右手食指可及范围和髋带约束下右手食指的最大可及范围,得到典型百分位下驾驶员右手操作时自然、舒适、极限及最大极限可及范围曲线和包络面。以驾驶室中控面板按钮操作为例,进一步验证了结果的合理性,对驾驶室手动部件的布局设计改善及评估有一定的应用价值。

关于家庭研究的Living Lab平台应用探讨

伴随互联网、IoT和AI技术的发展,智能消费电子产品(如智慧家电、家庭机器人)日益走进并深刻影响家庭生活。基于家庭真实生活环境的以用户为对象的人机交互(HCI)研究的重要性日益凸显,对家庭应用场景、用户需求和用户体验的理解关系到产品的成功与否。传统家庭研究方法存在生态效度、数据采集和用户参与意愿等问题,Living Lab研究方法是家庭用户研究的最新探索之一。本文作者介绍了Living Lab平台及其应用案例,讨论了该平台的优势、挑战和对未来工作的启示。

目标出现概率、目标有无和时间压力对视觉搜索绩效的影响

生产生活中很多视觉搜索任务是在低目标出现概率、有时间压力的条件下进行的。本研究分析了目标出现概率、目标有无和时间压力对视觉搜索任务绩效的影响。实验将目标出现概率作为组间变量,目标有无和时间压力作为组内变量,进行了完全2×2×2因子实验设计。结果表明时间压力和低目标出现概率会显著降低搜索时间、凝视时间和凝视次数。目标有无和时间压力、目标有无和目标出现概率对搜索时间的影响交互效应显著。时间压力和目标出现概率对搜索时间的影响交互效应不显著,但对凝视时间和凝视次数的影响交互效应显著。实验结果对于视觉搜索作业任务设计,尤其是如安检等有时间压力、低目标出现概率的作业任务设计具有指导意义。

中国成年人指侧捏力测量研究

指捏力受人体参数、姿势、职业背景等因素影响有差异,指捏力常分为指尖捏力、三指捏力和侧捏力,侧捏力值最大且常用,测量了768名成年男女(18岁~60岁)的优势手的指侧捏力约为10.1 kg/6.9 kg,利用一般线性模型单变量分析及多元线性回归综合分析了性别、年龄、体质指数(BMI)、抽样点及劳动强度的侧捏力差异,研究结果对手功能诊疗、康复训练及手动操纵力工效评估和改善有实际应用价值。

动态视觉搜索任务中显示移动速度对视觉疲劳的影响

本文探究动态视觉搜索任务中显示移动速度对视觉疲劳的影响。研究采用动态视觉搜索任务,移动速度设置为0°/s,2°/s,4°/s,6°/s,8°/s。视觉疲劳程度由临界闪烁频率衡量。结果表明搜索时间在40 min以内,视觉疲劳程度随搜索时间增加而增加。移动速度为2°/s时的视觉疲劳度与移动速度为0°/s时的视觉疲劳度没有显著差异。当移动速度在2°/s^6°/s时,视觉疲劳度随移动速度的增加而增加。移动速度为6°/s时的视觉疲劳度与移动速度为8°/s时的视觉疲劳度没有显著差异。

基于VICON和JACK的家具结构工效仿真

家具产品的结构设计合理与否直接影响着用户的购买意愿及使用效果。运用人机工效学理论,针对家具产品结构设计人性化问题,通过VICON运动捕捉系统记录典型操作任务的实验数据,并用JACK工效分析软件进行相应的任务动作分析,结合实验中对任务动作的主观评价,给出家具产品结构设计的工效推荐值。此方法能用来研究和测评家具及家电产品的舒适及极限结构尺寸。

多目标搜索过程中的眼动研究

本文主要探讨多目标搜索过程中目标搜索时间的规律和眼动行为特征。试验任务由计算机编程实现,并将字符呈现在1个24英寸的显示器上,任务要求受试者在呈现的字符中找出3个目标字符,同一组的3个目标字符之间具有较高的相似度,而不同组的目标字符和干扰字符之间具有不同的相似度。试验过程中记录了搜索时间数据和眼动数据。结果表明,目标字符与干扰字符相似度较高时注视点数量也较多;受试者在搜索过程中主要有三种眼动模式,即平行搜索模式、系列搜索模式和平行-系列搜索模式,且平行-系列搜索模式具有最好的搜索绩效,即使用平行-系列搜索模式的受试者所用的时间最短;目标呈现的顺序对于搜索绩效有明显影响;目标字符与干扰字符之间的相似度也会影响搜索绩效。