1. Антропометрические и биомеханические характеристики.
2. Рабочие движения оператора. Сенсомоторная регуляция.
1. Антропометрические и биомеханические характеристики.
Антропометрические характеристики.
Эти характеристики включают размеры тела человека и его отдельных частей. Являются случайными величинами, подчинёнными нормальному закону распределения. Различают статические и динамические антропометрические характеристики. Первые используются для установления размеров и параметров рабочего места оператора, а вторые — для определения объёма рабочих движений, зон досягаемости и видимости, создания биомеханических моделей человека.
При проектировании используются в основном справочные данные, таблицы и модели — манекены.
Биомеханические характеристики.
Описывают характеристики человеческого тела в терминах механики. Используются аналогии для анализа параметров тела:
ткань — эластичные, несущие нагрузку поверхности и пружины.
При инженерно-психологическом рассмотрении биомеханических систем используются физико-математические модели, включающие кинематические цепи, динамические особенности взаимодействия мышц и скелета, особенности позы человека — оператора, распределения нагрузок во время выполнения рабочих и управляющих движений. Биомеханический анализ позволяет определить оптимальные соотношения, дающие возможность выполнять рабочие движения с минимальными затратами энергии.
2. Рабочие движения оператора. Сенсомоторная регуляция.
Любая профессиональная деятельность осуществляется в форме моторных действий руками: эти действия представляют собой сложно координированную деятельность, в которую вовлечены практически все системы организма. Дистальные части руки не ограничены в формировании различных траекторий перемещений в пространстве. Кисть по отношению к плечевому поясу имеет семь степеней свободы, по отношению к грудной клетке — 16 степеней свободы, а по отношению к опоре (стопам) — около 30. Это обеспечивает «безграничную» свободу перемещений дистальных частей руки: они могут перемещаться по любым траекториям, словно не имеют никакой связи с туловищем.
Любое управляющее действие человека состоит из «микродвижений», корректируемых и осуществляемых под контролем центральных механизмов регуляции мозга. Действие не воспроизводится, а «строится» в процессе своего выполнения, поэтому его нельзя повторить в пространстве, а можно лишь создать новое действие, близкое по целям и структуре ранее выполненному.
Движения, возникающие при решении двигательной задачи, разделяют на три группы:
— «рабочие или исполнительные», с помощью которых осуществляется воздействие на орган управления;
— «гностические», направленные на познание объекта. К ним относятся осязательные, ощупывающие, измерительные и другие движения;
— «приспособительные», состоящие из установочных, уравновешивающих и других движений.
Рабочие движения оператора осуществляются в пределах моторного поля - части рабочего места, на которой расположены органы управления.
Исполнительные рабочие движения (операции) по назначению органов управления разделяют на:
• операции включения, выключения и переключения. Их основная характеристика — время реакции;
• выполнение последовательного ряда повторяющихся движений при операциях кодирования и передачи информации. Их характеристики — темп и ритм движений;
• манипуляционные, связанные с дозированием движений по силовым, пространственным и временным параметрам. Используются при настройке аппаратуры и точной установке управляемого объекта. Основной параметр — точность дозировочных реакций;
• операции сенсомоторного слежения. Заключаются в непрерывном решении задачи согласования положения управляемого объекта в пространстве с перемещающимся объектом — целью.
Большинство управляющих движений выполняется после восприятия и анализа информации в сенсомоторных системах, включающих совместную деятельность анализаторных, воспринимающих органов и исполнительных движений. Различают три типа сенсомоторных реакций:
реакция на движущийся объект в формах компенсаторного и преследующего слежения.
Простая сенсомоторная реакция заключается в ответе заранее известным способом (например, нажатием на кнопку) на внезапно появляющийся, но заранее известный сигнал. Время реагирования складывается из латентного (скрытого, связанного с обработкой сигнала в нервной системе) и времени моторного акта. Латентное время реакции зависит от вида воздействия и составляет:
Время моторного акта зависит от вида и траектории движения.
Сложная сенсомоторная реакция включает задачу выбора. Каждому из входных сигналов соответствует определённое действие, например, нажатие тумблера. Время реакции при этом является функцией, зависящей от сложности выбора, количества поступающей оператору информации, направления и формы движений, предыдущего опыта оператора.
Повторяющиеся движения зависят от их темпа. Максимальный темп при ударах пальцем составляет для мизинца — 48-56; безымянного — 57-62; среднего — 63-69; указательного — 66-70 ударов за 15 секунд. Максимальный темп нажимных ударов для ведущей руки составляет 6,68 нажима/с, для неведущей — 5,3 нажима/с.
При высоком темпе сигналов, следующих один за другим, возникает явление «психического блока», проявляющееся в пропуске сигналов и появлении реакций с большим латентным временем.
Вращательные движения рук зависят от направления поворота и совершаются быстрее при повороте правой рукой направо, чем при повороте налево.
Задачи слежения заключаются в удержании с помощью органов управления движущегося объекта на заданной траектории или его совмещении с другим движущимся объектом.
Различают «компенсаторное» и «преследующее» слежение. Первое заключается в восприятии оператором разности между входным и выходным сигналами и сведении её к нулю, а второе — при восприятии оператором всего хода изменений и сведении разностной ошибки к нулю.
Эффективность решения задач слежения зависит от вида реагирования системы слежения. Выделяют «позиционное слежение», «слежение по скорости», «слежение по ускорению».
Оператор при решении задач слежения рассматривается как звено в системе управления. Основным параметром, определяющим возможности системы с непрерывным управлением, является полоса пропускания, которая составляет для человека ~ 1 Гц.
При проектировании систем, включающих задачи слежения, необходимо учитывать наличие ограничений в деятельности оператора, возникающих вследствие его невысокой пропускной способности и задержек в биомеханических системах. Квалифицированное управление и слежение должны использовать имеющиеся у человека механизмы предвидения и предвосхищения динамики движения объекта и поведения управляемой системы.