Моторное поле и зоны досягаемости

Рис. 4.1

Антропометрические обмеры проводятся прежде всего по этим точкам. На основе большого числа обмеров установлено, что значения антропометрических признаков – случайные величины, распределенные по нормальному закону. При этом стандартное отклонение для них составляет 6 см, то есть s = 6 см. Поэтому с доверительной вероятностью 95 % можно считать, что оценка антропометрического признака определяется как М±12см, где М – среднее значение измеряемого антропометрического признака (параметра). Приведённое соотношение следует из известного правила 2s.

Антропометрические признаки отличаются заметной групповой изменчивостью – этнической, половой и профессиональной. Разные народы (этносы) имеют неодинаковые средний рост и пропорции тела. Средний рост мужчины в России составляет по последним данным 172 см. Средний рост женщин в нашей стране, как и в других странах, принят как 94 % от среднего роста мужчины, то есть 162 см. Таким образом, границы 95 % доверительного интервала для роста составляет 160 – 184 см у мужчин и 150 – 174 см у женщин.

Средние антропометрические параметры являются основой при проектировании рабочих мест операторов и, в частности, при определении габаритов кабин, рациональных размеров пультов и т.п. Так как машина должна быть удобной не только в управлении, но также при ремонте и наладке, то с учётом антропометрических параметров определяются и габаритные размеры смотровых люков, окон, проёмов между узлами и ответственными деталями. Важнейшим понятием при антропометрическом проектировании является моторное поле.

Рабочее место водителя должно составлять с конструкцией автомобиля единый комплекс, поэтому к нему в антропологическом отношении предъявляются особые требования. Во время работы и особенно при длительных рейсах водителю необходимо обеспечить естественное положение тела с возможностью смены и чередования рабочих положений, то есть рабочее место и зоны размещения органов управления (ручных и ножных) должны диктовать водителю удобную рабочую позу. В этом случае при установлении пространственных взаимосвязей на рабочем месте весьма важную роль играет правильное определение размеров моторного поля, то есть пространства, в котором водитель совершает основные и вспомогательные управляющие движения. Для практических целей прежде всего необходимо выявить на основании антропометрических данных, учёта рабочей позы и характера движений водителя границы основных зон досягаемости (для рук и ног) моторного поля. Чёткое знание границ этих зон в каждом конкретном случае проектирования необходимо для правильного размещения (компоновки) органов управления на пульте в зависимости от их значимости. В этом состоит смысл антропологического соответствия оператора и машины.

Все органы в зависимости от частоты манипулирования ими можно разделить на три группы:

- постоянного пользования (оператор не теряет контакт с ними в процессе управления);

- частого пользования (допускается кратковременная потеря контакта в процессе управления);

- редкого пользования (реже 5 раз за смену).

Естественно, что в наиболее удобных зонах досягаемости моторного поля должны прежде всего размещаться органы управления постоянного и частого пользования. В моторном поле различают три зоны – максимальной, допустимой и оптимальной досягаемости. В зонах оптимальной и допустимой досягаемости возможны наиболее быстрые и точные движения при минимальной утомляемости оператора. Поэтому здесь следует располагать органы управления постоянного и частого пользования. Следует отметить, что в зависимости от требуемых усилий и точности движений в этих зонах существуют некоторые рациональные уровни. Так, например, рычаги, требующие для своего перемещения больших усилий, следует размещать на нижних уровнях оптимальной зоны. Требования к точности перемещения легче всего удовлетворяются на средних уровнях. В зоне максимальной досягаемости точность и скорость управляющих движений заметно снижаются, утомление наступает быстрее. Поэтому в данной зоне возможна лишь непродолжительная работа.

Таким образом, для рациональной компоновки органов управления необходимо построение моторного поля оператора. Одним из наиболее распространённых методов его получения является соматография. Соматография – это метод, заключающийся в конструировании схематических изображений человеческого тела в различных рабочих позах с использованием анатомических и антропометрических данных и приёмов технического черчения. Схематическое изображение человека обычно заменяют плоскими манекенами с шарнирными сочленениями подвижных частей в основных антропометрических точках, что позволяет придавать им необходимую рабочую позу. Манекены выполняют в масштабе 1:5 или 1:10 из прозрачного материала. Затем на чертежи соответствующих видов машин накладывается манекен в удобной рабочей позе. На эти же чертежи наносят контуры основных зон моторного поля, соответствующих выбранному положению манекена.

Рациональная компоновка органов управления должна базироваться не только на правильном пространственном расположении их в моторном поле оператора. Здесь необходимо учитывать также и такие характеристики движений оператора, как скоростные, силовые и точностные.

Основной скоростной характеристикой операций включения является время двигательной реакции. Это время в общем случае зависит от расстояния R, на которое перемещается рука, и ширины органа управления W и определяется соотношением:

где а = 0.07 с, в = 0.074 с.

Силовые характеристики движений человека должны учитываться при выборе сопротивления органов управления. Необходимо только иметь ввиду, что сопротивления органов управления должны быть значительно меньше максимальных усилий, развиваемых рукой человека. Рекомендуемые усилия на органы управления приведены в таблице.

Для некоторых видов деятельности иногда отсутствует возможность осуществлять зрительный контроль в процессе двигательного акта. В этом случае большое значение имеют точностные характеристики движений оператора, то есть возможности человека по различению (без участия зрительного контроля) направления, размаха, длительности и силы движения. Эти характеристики особенно необходимо учитывать при организации дозированных движений. Наиболее точные ощущения характерны для движений, совершаемых на расстоянии 15 – 35 см от средней точки тела. Уже на расстоянии 40 – 50 см. точность анализа существенно снижается. Точность попадания рукой в нужное место на пульте управления составляет ±15 см в средней зоне ниже груди и ±30 см в крайних зонах.