操縱裝置

操縱裝置是人機交互過程中“人”向“機”傳送控制信息的重要途徑之一，操縱裝置選型合理與否將對操作人員的操縱體驗產生重要影響，也是導致人為差錯的重要影響因素之一。

操縱裝置是通過操作者的動作來使機器啟動、停車或改變運行狀態的各種元器件、部件、機構及其組合等環節，是操作者與機器設備進行人機交互的橋 梁；其基本功能是把操作者的響應輸出轉換成機器設備的輸入信息，進而改變 或控制機器設備的運行狀態。

人機交互系統中，操縱裝置是指通過人的動作(直接或間接)來使機器啟動、停車或改變運行狀態的各種元件、器件、部件、機構以及它們的組合等環節。其基本功能是把操縱者的響應輸出轉換成機器設備的輸入信息，進而控制機器設備的運行狀態。操縱裝置的設計，最基本的原則是使操作者能在一個作業班次內，準確、舒適、方便地持續操縱而不產生早期疲勞，為此，設計者必須充分考慮人體的體形、尺度、生理特點、運動特徵和心理特徵，以及人的體力和能力的限度，才能使所設計的操縱裝置達到較高的舒適性。

操縱裝置的類型很多，按人體操作部位的不同，將手臂動作與手掌動作歸結到同一類，可分為手控操縱裝置和腳控操縱裝置兩大類。

影響操縱裝置舒適性的因素主要包括以下四個方面的內容：

(1)操縱裝置的安裝位置。

包括裝置與操作者具有直接作用關係的各種機構：如踏板、操縱桿和各種按鈕、旋鈕裝置。操作者與這些裝 置的相對位置直接影響到操作者在對裝置施力過程中的操縱力及行程值，人因工程學和工效學知識均表明操縱裝置安裝位置的布局要慮及人體測量學、人的感受特性與生物力學特性；因此在對操縱裝置舒適性進行研究時，操縱裝置的安裝位置或稱操縱裝置的空間布局應作為其影響因素之一。

(2)操縱裝置的反作用力。

在操縱過程中，如果設計的操縱裝置的阻力值過小，不僅不會使操作者感覺到舒適，而且更容易使其肌肉產生疲勞感，併產生誤操作。令人感到舒適的裝置在操縱過程中應對人體有一定的反作用力，從而產生一種變相的力學信息反饋，這樣操作者對自身的施力及操縱情況才‘有一個客觀的了解，在操作過程中才能對身體各部分的用力進行合理分配。

(3)操縱裝置的材料與形狀。

各類操縱裝置的材料與形狀設計對操縱裝置舒適性有直接的影響，符合人體觸感或外觀的裝置會使操作者產生舒適的感覺，如汽車操縱桿的形狀與人的手部內側凹凸區域相符，並且其製作材料是人們普遍喜歡的磨砂材質，這樣對提高該操縱桿的舒適性有很大作用；所以有必要將操縱裝置的材料與形狀作為影響操縱裝置舒適性的因素之一。

(4)裝置運行過程中的外部環境。

外部環境不同時，操作者在操縱時的施力次數與大小均有所不同，一定時間內的操縱會使這些細小差別的時間累積效果在操作者感覺中有所體現，從而對操縱裝置的舒適性有所影響。因此在對操縱裝置舒適性進行分析與研究時，裝置運行過程中的外部環境應作為影響因素之一。

按照人體操縱部位的不同，為便於後期人體動作屬性的相關計算，將操縱動作劃分為五種基本類型：

(1)手抓式：包含手指、手掌、手臂動作，以手掌為支撐基準點，重點在手指的抓取行為，手臂動作為輔助行為。

(2)手握式：包含手指、手掌、手臂動作，以腕部為支撐基準點，重點在手掌的接觸行為，手臂動作以及手指動作為輔助行為。

(3)指觸式：包含手指、手掌以及部分手臂動作，以指掌連接處為支撐基準點，重點在手指的接觸行為，手掌以及手臂動作為輔助行為。

(4)腳踏式：包含腳部、踝部、下肢動作，根據實際情況確定基準點，當操作者為立姿操作，則以足踝連接處為基準點：當操作者為坐姿操作時，以人體所坐座椅的中立位置參考點為基準坐標系。

(5)拉握式：包含手指、手掌、手臂動作，以肩臂連接處為支撐基準點，重點在手臂的剛體運動，手指、手掌動作為輔助行為。