Метод соматографии

• Рычаги управления должны быть установлены так, чтобы при их перемещении исключалась возможность случайного включения (выключения) смежного рычага.

 

 Рис. 2.2.3. Компоновка пульта управления: 1 - Рукоятка ручного тормоза; 2 - переключатель переднего-заднего хода; 3 - ручка рулевого колеса; 4 - педаль сцепления; 5 - Рулевое колесо; 6 - Выключатель звукового сигнала; 7 - Педаль тормоза; 8 - педаль акселератора (газа) – скорость зависит от степени нажатия; 9 - Рукоятка управления подъемом вил (на себя-от себя); 10 - Рукоятка управления наклоном мачты (на себя-от себя).

При выполнении компоновки пульта управления вилочным погрузчиком были учтены все эргономические нормы и требования. Управление вилами погрузчика осуществляется двумя рычагами.

Высота панели управления соответствует нормам, указанным на рис. 2.2.1, 4. Расстояние между рычагами взято из таблицы 2.2.2. Высота рычага переключения передач не должна быть ниже зоны оптимального захвата руки. Рычаги управления вилами не должны располагаться дальше зоны досягаемости рук (рис. 3.3). Расположение сиденья водителя основывается на рис. 2.2.2.

В итоге был спроектирован пульт управления погрузчиком, состоящий из 10-ти элементов. Учтены эргономические требования при компоновке пульта управления, соблюдены оптимальные расстояния между органами управления, которые располагаются в зоне досягаемости водителя.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Компоновка рабочего пространства оператора: определение углов обзора в горизонтальных и вертикальных плоскостях, углов наклона досягаемости

 

 

Требования к компоновке рабочего места

Соответствие параметров рабочего места размерам моторного пространства, антропометрическим данным человека, удобству его рабочей позы, рациональным и эффективным рабочим движениям способствует снижению величины статистической и динамической нагрузок при работе, уменьшению вероятности возникновения заболеваний (остеохондроз, радикулит и т.д.) и позволяет сохранить высокую и устойчивую работоспособность и производительность труда.

К факторам, определяющим организацию рабочего места, относятся: положение тела, рабочая поза, рабочие движения, максимальный темп движений, зоны деятельности.

Исходя из названия темы, рассмотрим только фактор, определяющий рабочее место – рабочая поза.

 

Требования к рабочей позе

Термин «рабочая поза» обозначает наиболее частое и предпочтительное взаиморасположение звеньев тела при выполнении трудовых операций. Сохранение той или иной позы происходит при активном участии нервно-мышечной системы, состояние которой характеризуется, прежде всего, величиной тонуса, суставных углов и т. п. В процессе проектирования алгоритмов трудовой деятельности, в выполнении которых преобладают моторные компоненты, и требуется длительное поддержание определенной рабочей позы, особое внимание следует уделять проектированию оптимальной рабочей позы и условий ее поддержания.

При этом следует исходить из положения, что наиболее вредным является не столько сама поза, сколько время, в течение которого человек в ней находится. Оптимальная рабочая поза должна служить исходным моментом при расчетах размеров досягаемости для рук и ног в пределах моторного пространства.

 

Рабочие зоны и закономерности рабочих движений

Предусматривая рабочее место оператора для проектируемой машины, конструктор предварительно должен определить рабочее пространство и рабочую зону. Под рабочим пространством подразумевается совокупность всех точек в пространстве, на которое может распространяться воздействие человека во время работы (эти точки доступны из одного положения оператора либо для их достижения требуется его перемещение).

В отличие от рабочего пространства рабочая зона — совокупность точек рабочего пространства, в котором обслуживание машины производится оператором из фиксированного положения.

Рис. 3.1.1. Основные антропометрические размеры.

 

Размеры рабочего места определяются размерами поля зрения, зонами действия рук и ног во время работы оператора.

Оптимальным решением при расчете рабочего места оператора следует считать такое, когда обеспечена возможность работы без излишней нагрузки не только в положении стоя, но и в положении сидя. В этом случае элементы управления должны быть расположены в пределах радиуса действия рук (рис. 3.1.1, табл. 3.1.1) или ног.

Различают оптимальные и полные размеры рабочего места. Оптимальные размеры определяют наиболее желательное пространство для размещения органов управления и индикаторов, поэтому наиболее важные из них необходимо размещать в пределах этого пространства. Полные размеры определяют только приемлемое, а не наиболее желательное пространство для размещения органов управления и индикаторов. Рабочее место должно обеспечивать одинаково хорошие условия для работы возможно большему числу людей различного роста и пропорций.

Таблица 3.1.1

Антропометрические данные населения СССР

Обозначение размеров	Размер, мм
	максимальный	средний	минимальный
А	672/610	622/568	572/525
В	777/711	723/661	610/510
С	2280/2110	2140/1981	2000/1860
D	1460/1365	1370/1281	1280/1200
Е	657/644	620/584	565/524
F	410/375	380/349	350/323
G	355/330	327/302	300/276
H	500/457	465/427	432/395
I	950/846	830/726	710/600
K	1655/1548	1560/1458	1465/1348
L	366/344	352/322	436/310
M	1460/1365	1370/1281	1280/1200
N	1094/1021	1018/959	944/890
О	1090/1018	1014/956	940/887
P	800/737	743/686	688/635
Q	—	300/300	—
R	283/260	—	250/220
S	1775/1567	1680/1567	1585/1470

 

Примечание. В таблице представлены усредненные данные размеров (в числителе — для мужчин; в знаменателе — для женщин).

 

Для проектирования органов управления и контроля необходимо знать границы и основные зоны зрительного поля человека. Если фиксировать взгляд на неподвижной точке, находящейся впереди наблюдателя на уровне глаз, то при этом (более или менее четко) видны предметы, расположенные в пределах определенного пространства (вверх, вниз, вправо и влево от центральной точки). Это пространство называют зрительным полем (рис. 3.1.2). Измеряют его угловыми мерами.

Исходной координатой поля зрения является линия наблюдения — воображаемая линия от переносицы до объекта, на котором фиксируется взгляд. Нормальная линия наблюдения (или взора) проходит на 10° ниже линии горизонта при работе в позе стоя и на 15° — в позе сидя.

Угол, измеряемый в вертикальной и горизонтальной плоскостях, в пределах которого человек может видеть органы управления и индикаторы, только переводя взор с необходимой скоростью и точностью, считается оптимальным углом зрения. Углы зрения 30° и 40° в вертикальной плоскости соответствуют работе без напряжения глаз и концентрированного внимания.

На рис. 3.1.2, а даны предельные расстояния до объекта при нормальной освещенности последнего. Наилучшее восприятие обеспечивается в случае фронтального наблюдения с углом обзора 30° (рис. 3.1.2, б). Допустимый угол рассматривания сбоку не должен превышать 45°. При его увеличении изображение значительно искажается.

 

 

 

 

В зависимости от четкости восприятия объектов обычно зрительное поле подразделяется на три основные зоны (рис. 3.1.2,6):

- центрального зрения, характеризуется наиболее четким восприятием предметов в пределах 1,5—3°;

-   мгновенного зрения (18°), охватывает часть зрительного поля, где возможно зрительное восприятие при ограниченном времени;

-   эффективной видимости, составляет угол 30° и соответствует пространству, в пределах которого возможно достаточно четкое восприятие при необходимости концентрированного внимания.

Поле зрения ограничено углом зрения и дистанцией наблюдения. При движениях глазного яблока и поворотах головы (без напряжения шейных и глазных мышц) поле зрения возрастает. Угол обзора при неподвижной голове (рис. 3.1.2, б) составляет 120° и при поворотах головы увеличивается до 220°.

При рассматривании объектов глаз двигается скачкообразно (около 3% времени рассматривания расходуется на движение, остальное же время взор фиксирован). Продолжительность фиксационной паузы невелика и составляет 0,2—0,5 с, однако и во время паузы глаз совершает непроизвольные мелкие движения порядка 18".

Весьма важными для художника-конструктора являются также следующие закономерности:

1) горизонтальные движения глаз осуществляются быстрее вертикальных, первые менее утомительны; в свою очередь, горизонтальные размеры и пропорции оцениваются точнее вертикальных;

2) прямолинейные контуры прослеживаются легче, чем криволинейные, а плавные сопряженные переходы линий — легче, чем ломаные. Неожиданные переходы контура вызывают задержку зрительного восприятия, привлекают внимание наблюдателя, поэтому эта закономерность может быть использована при конструировании, когда необходимо выделить определенные элементы композиции;

3) скачкообразный характер движения предопределяет целесообразность применения ритмических композиций;

4) предшествующие образы оказывают влияние на последующие в процессе быстрой смены объектов восприятия. Например, если после продолжительного рассматривания кривой перенести взгляд на прямую линию, то прямая будет казаться изогнутой, после рассматривания наклонной линия вертикаль (или горизонталь) кажется наклонной и т. п. Это явление получило название «последействия образов».

Рабочее место оператора должно составлять с конструкцией машины единый комплекс. Необходимо обеспечить естественное положение тела во время работы с возможностью смены и чередования рабочих положений. Неудобная поза приводит к чрезмерному утомлению, сутулости и может явиться причиной профессионального заболевания. Таким образом, с целью уменьшения утомляемости рабочее место и зона размещения органов управления должны выбираться с учетом возможных изменений рабочей позы.

Исходным положением оператора относительно машины считается такое, из которого оказывается возможным свободно наблюдать за рабочим процессом и управлять им. В большинстве случаев рабочая поза стоя является основной (крупное кузнечно-прессовое оборудование, большинство металлорежущих станков, литейные машины и т. д.). Однако, например, подъемно-транспортные машины рассчитаны на работу сидя, а при проектировании многих легких и тяжелых, уникальных станков предусмотрена возможность смешанной позы.

На основании специальных данных эргономики, учитывающих антропометрические показатели и характер рабочих движений человека, выявлены границы удобных рабочих зон. На рис. 3.1.3 показаны рабочие зоны для рук и ног, а также размерные соотношения на рабочем месте.

Размеры зон ручного действия (рис. 3.1.3,а) определяются расстоянием между плечевыми суставами — условными центрами вращения рук, — оно составляет 380 мм; максимальной зоной досягаемости без наклона корпуса, описываемой радиусом R = 720 мм; максимальной зоной захвата без наклона корпуса, ограниченной R = 600 мм; оптимальной зоной захвата, описываемой R 300 мм; возможным увеличением зоны досягаемости и захвата при корпусе, наклоненном вперед на 400 мм.

Наиболее удобным для расположения ручных органов управления является пространство, ограниченное оптимальными размерами (оптимальная зона ручного действия). Длительная работа в пределах максимальных зон утомительна, так как производится с предельным вытягиванием рук. Все ручные органы управления с учетом их нейтрального положения и перемещения в любом направлении должны быть расположены в пределах полной зоны ручного действия, т. е. пространства, ограниченного предельными размерами.

Конструкция станины машины не должна мешать свободному перемещению рабочего вдоль узлов, на которых расположены ручные органы управления.

Величина возможного перемещения оператора по горизонтали во время управления машиной определяется зоной действия ног. В боковой плоскости эта зона описывается радиусом длины ноги при угле ее поворота не более 30° от вертикали. Пространство, наиболее удобное для размещения педалей, показано на рис. 24, в.

Антропометрические данные населения разных стран отличаются друг от друга. Так, средний рост взрослого мужчины в США составляет 176 см, а в Японии — 164 см. В соответствии со среднесоюзными данными для населения СССР средний рост мужчины принят равным 168 см и женщины—158 см (табл. 3.1.1).

Учет антропометрических данных при проектировании машин необходим для удобной работы как во время эксплуатации, так и в период ремонта и отладки. Поэтому в конструкции должны быть предусмотрены оптимальные габариты смотровых люков, окон, проемов между узлами и ответственными деталями. Так, рекомендуется выбирать ширину проема, равную 75% глубины зоны досягаемости плюс 150 мм; диаметр отверстия, равным 110 мм, для того чтобы можно было просунуть руку по локоть; диаметр отверстия, равным 125 мм, для того чтобы просунуть руку по плечо (при работе в зимней одежде необходимо еще добавить 75 мм); размеры проема для выпрямленной кисти и для сжатой кисти; для кисти с предметом свободное пространство вокруг объекта должно быть равно 45 мм (для перчаток добавить еще 20 мм). Для нажимной кнопки диаметр отверстия должен составлять 40 мм, а для захвата кнопки двумя пальцами необходимо, чтобы диаметр отверстия был равен 65 мм.

Фактические размеры рабочей зоны зависят от конструктивных особенностей обслуживаемой машины и определяются либо экспериментальным путем с помощью макетов и моделей, либо непосредственно в процессе проектирования с использованием приемов соматографии.

Во время работы движения человека должны подчиняться принципам естественности, одновременности, симметричности и ритмичности, экономии движений, а также некоторым закономерностям, связанным со скоростью и точностью движений.