林业机械装备设计

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人机界面的人性化设计

人机界面是指人机之间信息显示、传递与控制的系统，包括显示系统、控制系统。界面设计的任务就是要使信息传递及控制系统安全、可靠，符合人的生理、心理特征。界面设计应主要从人机工程学的角度，对控制器和显示器进行合理安排。一般来说，林业机械装备上往往有多种控制器和显示器，因此，控制器和显示器的合理匹配是界面设计的主要内容。除将控制器和显示器布置在人的视觉及可触及的理想范围内，还要按重要程度、使用频率、逻辑功能、使用顺序等四项原则进行布置。林业机械装备通常都将显示装置和控制装置装配成一个控制台或控制盘，因此控制-显示就应该有一个合理的运动关系，如显示器采用数字显示还是模拟显示；对显示仪表的控制是用简单的旋钮还是用同一尺寸的曲柄。实验证明，旋钮的控制优于曲柄，它可以使控制更方便、更精确。为了使用者能迅速、准确辨认，控制器通常还要利用其大小、位置、颜色、形状等进行编码。机械装备的信息显示系统可向使用者传递各种信息，这些信息经过使用者的汇集、加工和处理，再通过控制系统反馈给机械设备。在信息传递过程中，使用者对信息的接收速度、处理速度、反馈速度及其相应的准确性在很大程度上取决于信息显示系统的设计。由于对信息接收的器官不同，显示系统有视觉显示器、听觉传示器、触觉显示器和动觉显示器等。在作业过程中，对显示器的选择主要依据信息的特征、作业活动情况及作业环境而设计。当传递复杂、抽象或多样化的信息在噪声较大的作业环境中传递，以及操作人员工作地点固定不动的情况下传递宜选用视觉显示装置；当传递的信息简单、紧急，操作人员的工作又要求四处走动或环境被严重干忧（如灯光昏暗、粉尘飞扬、工作地点杂乱等）的情况下，采用听觉传示较为理想；触觉显示器及动觉显示器也应依据信息特点及人的作业要求选择。在这几种显示器中，视觉显示器由于信息传递量大、传递方式多样化而占主要地位。控制系统的设计质量直接影响机电设备的运转情况，因此对控制器的设计要符合人机工程学要求。从控制器的编码、操纵阻力到控制器的形状、大小等都要进行人机工程学分析。对控制类人机界面的设计主要应考虑林业机械装备显示装置与人信息通道特性的匹配；操纵器与人体运动特性的匹配；显示器与操纵器性能的匹配等，从而针对不同的系统研究设计最优的显示-控制方式。控制器的操纵大多由手来完成，手动控制器常见的有旋钮、按键（包括键盘）、手柄、转轮等几种。这不仅因为手操作起来灵敏、准确，而且手的操作功能多种多样，如手可以有握持、定位、分离、装配等动作。手动控制器的设计应该符合手的生理特点、运动规律及活动范围，否则不仅影响手的操作动作，长期使用还会影响手的健康。如尺寸设计过大，操纵阻力设计不适宜，在使用时将压迫手掌使之紧张，造成酸麻、手胀等不适感觉。因此，手控制器的设计应考虑其外形结构及尺寸等适应人手的活动要求。

设备外观的人性化设计

外观设计也就是设备的造型设计，也称其为设备的艺术造型。林业机械设备的传统形象一直比较粗放，过去无论设计还是制造，都没有对其外观给予足够的重视。林业机械设备艺术造型不仅应能体现其功能的合理性及外在质量的统一性，使机器的形态与其结构、功能及使用要求相统一，还应体现出设备的技术先进性和符合时代感的审美要求。外观设计包括很多方面，如各部分的比例得当、形体流畅、色彩协调、显示装置与控制装置布置美观以及便于直观操作和有醒目的标识等。另外，在外形及色彩使用上还应兼顾设备的安全性，如在一些高危机械设备中应使用安全色和安全标志。此外，还要注意色彩的流行性、国际规定的警戒色、民族地域的用色习惯、企业专用色以及各国对色彩的好恶等方面，以避免产生误会导致产品受到抵制。

操作舒适性的人性化设计

劳动条件的好坏，不仅影响作业质量和生产率，而且直接关系到林业机械装备使用者的身心健康。所以，在林业机械设备设计时就应充分考虑到使用者的安全与舒适，这也是林业机械发展中一个迫切需要研究和解决的问题。舒适性与许多影响因素有关，很难用一个简单的指标来评价。林业机械设备的使用者是否舒适，取决于安全状况，振动、噪声，驾驶室内的温度、湿度，发动机废气污染，操纵方法与操纵力，照明、显示装置，通讯条件等是否在使用者人体最佳适应范围内。在一定意义上说，就是要处理好人与机械的关系。以人为主体，和以机械为劳动工具的人机关系中，主要体现在“机宜人”和“人适机”的关系上。供人使用的机械，应尽量满足人的生理、心理特征，符合人的审美观和价值观，尤其要满足人的安全需要，让人能最大限度地发挥其作用。如联合伐木机和采运机械的驾驶室应为翻滚保护结构（ROPS），满足抗侧翻碰撞和吸收动能这两方面的要求；竖直矩形的仪表盘面在定性显示中的认读时间最短，准确性也较高，而开窗式的仪表盘面在定量显示中的认读时间最短。

本文作者：徐克生刘瑞林李时舫孟凡烨作者单位：国家林业局哈尔滨林业机械研究所