人機(jī)工程學(xué)論文精選(九篇)

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第1篇：人機(jī)工程學(xué)論文范文

第一，項目任務(wù)前期調(diào)研。相關(guān)教師根據(jù)用人單位和市場需求量較大設(shè)備的基礎(chǔ)上，靈活選擇某知名企業(yè)的挖掘機(jī)作為本次項目任務(wù)對象，用人單位要求技術(shù)型人才掌握設(shè)備各部分的專業(yè)術(shù)語，了解設(shè)備的常見維護(hù)方法和內(nèi)容，了解設(shè)備維護(hù)作業(yè)方面的注意事項等，教師根據(jù)上述調(diào)研結(jié)果制訂項目任務(wù)工單。

第二，制訂項目任務(wù)工單。任務(wù)工單制訂的過程是師生共同探索完成項目任務(wù)的途徑和方法的流程，項目任務(wù)工單的制訂既要將理論和實(shí)際聯(lián)系起來，又要難度適當(dāng)，內(nèi)容適宜，概括性強(qiáng)，注重學(xué)生職業(yè)技能的培養(yǎng)和提升。結(jié)合學(xué)生所學(xué)挖掘機(jī)的專業(yè)知識和掌握的公共英語情況，將挖掘機(jī)底盤、電氣控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、工作裝置以及動力系統(tǒng)五大塊常見故障維護(hù)作為5個母項目任務(wù)，每個母項目任務(wù)下又可以分為若干子項目任務(wù)，再根據(jù)學(xué)生英語口語情況制定教學(xué)情景。項目制定完成后，教師和學(xué)生要對每個項目可能涉及的專業(yè)知識和英文進(jìn)行提前準(zhǔn)備，教師還要注意項目任務(wù)在實(shí)施過程中與其它教學(xué)手段的協(xié)調(diào)融合。

第三，準(zhǔn)備項目任務(wù)。事先將班級學(xué)生（42人）以宿舍為單位分為7個團(tuán)隊，為了充分調(diào)動和激發(fā)學(xué)生的積極性和熱情，每個團(tuán)隊從既定的5個母項目任務(wù)中任選一個自己熟悉或者感興趣的母項目任務(wù)，團(tuán)隊之間如果選擇的母項目任務(wù)沖突，那子項目任務(wù)就要不同，項目任務(wù)選定后，學(xué)生根據(jù)各自的項目任務(wù)去網(wǎng)絡(luò)、圖書館、用人單位等處收集相關(guān)資料，然后將收集的資料以PPT形式規(guī)整上交。這些都由團(tuán)隊成員協(xié)作完成，增強(qiáng)了團(tuán)隊合作，在資料收集過程中的還提升了學(xué)生的職業(yè)能力。

第四，實(shí)施項目任務(wù)。項目任務(wù)實(shí)施過程重點(diǎn)在于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題和解決問題的能力，實(shí)現(xiàn)理論知識向?qū)嶋H能力轉(zhuǎn)化的過程。項目任務(wù)實(shí)施時，挖掘機(jī)模塊需要的專業(yè)詞匯，采取圖文并茂的方式，由師生共同對挖掘機(jī)各個部分進(jìn)行回顧和翻譯，例如動臂（boom）；動臂缸（boomcylinder）；挖斗（bucket）等等，對于性能參數(shù)部分的專業(yè)詞匯，學(xué)生可以結(jié)合專業(yè)知識和公共英語知識自行連線翻譯，既增加趣味又降低難度，無形之中培養(yǎng)了自主學(xué)習(xí)能力。接下來學(xué)生根據(jù)自己在課前準(zhǔn)備的情況，由團(tuán)隊選派代表上臺進(jìn)行項目任務(wù)完成結(jié)果的展示和講解，這時要求學(xué)生盡量用英語講述，剛開始學(xué)生覺得困難吃力，經(jīng)過多次鼓勵和練習(xí)后，基本上能用簡單句子進(jìn)行故障維護(hù)的描述。這個過程既鍛煉了口語表達(dá)能力又增強(qiáng)了自信心。

第五，評估項目任務(wù)完成情況。每個團(tuán)隊展示和講解完畢之后，結(jié)合評價標(biāo)準(zhǔn)，由師生共同評價各團(tuán)隊完成的質(zhì)量，給出一個展示分值，教師再根據(jù)學(xué)生項目任務(wù)完成后上交的PPT課件和其他材料，對每個團(tuán)隊的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)評，對各團(tuán)隊的表現(xiàn)進(jìn)行總結(jié)，最后教師綜合各項指標(biāo)評出最佳團(tuán)隊，給予相應(yīng)的物質(zhì)或者平時成績加分獎勵，學(xué)生的期末成績由原來的筆試，改為平時任務(wù)工單成績加筆試成績。通過這種方式很多團(tuán)隊的凝聚力和協(xié)作能力越來越強(qiáng)。

2結(jié)語

第2篇：人機(jī)工程學(xué)論文范文

關(guān)鍵詞：教學(xué)；演講；設(shè)計；辯論；實(shí)物制作

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）13-0079-02

《人機(jī)工程與造型設(shè)計》是一門介紹人機(jī)工程學(xué)的基本理論和造型設(shè)計相關(guān)知識的課程，也是一門將技術(shù)與藝術(shù)緊密結(jié)合的課程[1]。人機(jī)工程與造型設(shè)計是作為一種新的產(chǎn)品設(shè)計觀和方法論而興起和存在的，是探討如何應(yīng)用各種先進(jìn)技術(shù)，達(dá)到產(chǎn)品科學(xué)與藝術(shù)的高度統(tǒng)一，它不同于傳統(tǒng)的工程設(shè)計，也不同于一般的藝術(shù)設(shè)計，而具有多學(xué)科相互滲透、交融的特點(diǎn)

人機(jī)工程與造型設(shè)計是一門多學(xué)科綜合的邊緣學(xué)科。人機(jī)工程學(xué)研究的主要內(nèi)容就是“人―機(jī)―環(huán)境”系統(tǒng)，人機(jī)工程學(xué)既研究人、機(jī)、環(huán)境每個子系統(tǒng)的屬性，又研究人機(jī)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)及其屬性。力求達(dá)到“人”盡其力，“機(jī)”盡其用，“環(huán)境”盡其美，使整個系統(tǒng)安全、高效，且對人有較高的舒適度和生命保障功能，最終達(dá)到系統(tǒng)綜合使用效能最高[2]。造型設(shè)計主要以各種產(chǎn)品為表現(xiàn)對象，在滿足產(chǎn)品物質(zhì)功能的前提下，用藝術(shù)手段創(chuàng)造出實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、美觀的產(chǎn)品，造型設(shè)計必須滿足實(shí)用要求的物質(zhì)功能和審美要求的精神功能兩方面的要求[3]。人機(jī)工程與造型設(shè)計包括設(shè)計生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)、人體測量學(xué)、工業(yè)造型設(shè)計的美學(xué)基礎(chǔ)、形態(tài)設(shè)計、色彩設(shè)計等豐富的內(nèi)容，通過人機(jī)工程與造型設(shè)計課程的學(xué)習(xí)，可使學(xué)生了解人機(jī)工程與造型設(shè)計的基本設(shè)計原理與方法，提高設(shè)計素養(yǎng)。本課程的特點(diǎn)是基本理論知識點(diǎn)涉及面廣、分布較散，內(nèi)容相互關(guān)聯(lián)較少，學(xué)生容易看懂，深入理解則有難度。如采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式，則不易引起學(xué)生的興趣，不利于培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、動手能力。而應(yīng)采取靈活的教學(xué)方式，對教學(xué)思路、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段進(jìn)行改革。已有學(xué)者在相應(yīng)的教學(xué)方法改革上進(jìn)行了有益嘗試。作者在教學(xué)中把相關(guān)知識和理論與實(shí)際情況相結(jié)合，將老師為主變?yōu)閹熒⒅氐慕虒W(xué)方式，把學(xué)生的創(chuàng)造性、主觀能動性和好勝心結(jié)合到教學(xué)中，發(fā)揮學(xué)生的積極性，旨在加深學(xué)生的理解，開闊思路，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。

一、論文演講

設(shè)計生理學(xué)與心理學(xué)基礎(chǔ)這一章包括人的神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能、人對信息的處理、人的感覺和知覺特性、視覺功能與特征、聽覺機(jī)能與特征、心理因素等內(nèi)容，這些內(nèi)容里的神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、人對信息的處理、記憶、遺忘等內(nèi)容與我們的日常學(xué)習(xí)有較大關(guān)系，對指導(dǎo)如何正確進(jìn)行學(xué)習(xí)有重大作用。在進(jìn)行生理學(xué)與心理學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)時，布置學(xué)生撰寫“根據(jù)生理學(xué)與心理學(xué)知識談如何學(xué)習(xí)”的小論文，要求學(xué)生們根據(jù)學(xué)到的生理學(xué)和心理學(xué)知識談如何學(xué)習(xí)得快，如何記得牢，如何提高效率，用所學(xué)知識指導(dǎo)日常學(xué)習(xí)。很多同學(xué)在教材知識的基礎(chǔ)上又查閱大量資料，并結(jié)合自己的經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)真撰寫論文，分別從身體健康、記憶、復(fù)習(xí)、遺忘等不同方面對學(xué)習(xí)的作用和影響進(jìn)行了論述，談了各種不同學(xué)科的正確的學(xué)習(xí)方法。老師把其中有特色的論文挑選出來，讓學(xué)生在課堂上進(jìn)行交流演講，各自介紹自己的好的學(xué)習(xí)方法和建議，每位同學(xué)演講結(jié)束后，由下面的學(xué)生提問，演講者解答。課堂上氣氛熱烈，一些平時上課總是坐在教室后排聽講的同學(xué)也大膽地演說，并能恰當(dāng)?shù)鼗卮鹌渌瑢W(xué)提出的問題，教學(xué)效果較好。課后有的同學(xué)說以前只知道認(rèn)真學(xué)習(xí)、努力學(xué)習(xí)，對如何正確地學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)的方法與技巧等知之甚少，通過知識學(xué)習(xí)和論文演講獲益非淺。通過讓學(xué)生演講和相互提問，鍛煉了學(xué)生的自我表現(xiàn)能力和演說口語表達(dá)能力，加深了對相關(guān)教學(xué)內(nèi)容的理解。

二、設(shè)計儀表

儀表是顯示裝置中使用最多的一類視覺顯示器，儀表的大小、顏色、刻度、指針、外形等對儀表的正常發(fā)揮作用有重要的影響，根據(jù)不同的使用人群和不同的使用環(huán)境，設(shè)計相應(yīng)的儀表，在講解儀表設(shè)計的基本原理后，必須讓學(xué)生實(shí)際設(shè)計，以便把理論和實(shí)際結(jié)合起來，每個學(xué)生根據(jù)自己的體會、生活經(jīng)歷等設(shè)計不同風(fēng)格、式樣的儀表，在設(shè)計完儀表后，組織學(xué)生交流，每人介紹自己設(shè)計的思路、意義、作用和使用環(huán)境等。通過交流，同學(xué)開闊了設(shè)計思路，加深了對儀表作用原理的理解，之后再進(jìn)行第二輪儀表設(shè)計，大家對儀表的設(shè)計有深刻的理解和印象。儀表是大家經(jīng)常見到的一種常用的設(shè)備，看似簡單，但真正開始設(shè)計，才能發(fā)現(xiàn)其中需要解決的各種尺寸關(guān)系、顏色配比問題，通過兩輪設(shè)計學(xué)生在繪圖、配色、比例關(guān)系、美學(xué)素養(yǎng)等方面有提高，體會出儀表設(shè)計中的奧妙。

三、正反方辯論

在工業(yè)造型設(shè)計的美學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)時，涉及比例與尺度、對稱與均衡、穩(wěn)定與輕巧、節(jié)奏與韻律、統(tǒng)一與變化、主從與重點(diǎn)、調(diào)和與對比、過渡與呼應(yīng)、比擬與聯(lián)想、單純與和諧等十個既對立又統(tǒng)一的概念，這些概念有的每一對概念既相互關(guān)聯(lián)近似，又有很大差異，短時間理解和記憶有一定難度，為此每一對概念請兩個同學(xué)結(jié)合自己的經(jīng)歷和體會，談其中一個概念的優(yōu)點(diǎn)、用途等，相互辯論，如兩個同學(xué)辯論調(diào)和與對比，一個同學(xué)認(rèn)為設(shè)計中應(yīng)多采用調(diào)和的表現(xiàn)方法，另一個則認(rèn)為在設(shè)計中采用對比的方法能帶來視覺沖擊，給人留下深刻印象，經(jīng)過這樣的熱烈辯論，大家對這些概念理解深刻、記憶牢固。在課堂上辯論讓學(xué)生在相互爭論中及時找出辯論對方論點(diǎn)中的漏洞和邏輯錯誤，把自己的觀點(diǎn)有條理地展現(xiàn)給大家，提高了思維敏捷能力和邏輯分析判斷能力。

四、實(shí)物制作

構(gòu)成是形態(tài)設(shè)計中的重要內(nèi)容，構(gòu)成包括平面構(gòu)成、立體構(gòu)成和色彩構(gòu)成。構(gòu)成是研究物質(zhì)世界形態(tài)要素及其組合規(guī)律的科學(xué)。它不以客觀物象為模特進(jìn)行寫生，而是從造型要素入手，把客觀物象分解為點(diǎn)、線、面、體，然后按照一定的秩序重新組合，構(gòu)成一新的形態(tài)。構(gòu)成與設(shè)計是有區(qū)別的。構(gòu)成研究的內(nèi)容是涉及各個藝術(shù)門類之間的、相互關(guān)聯(lián)的形態(tài)因素，從整個設(shè)計領(lǐng)域中抽取出來，專門研究它的視覺效果和造型特點(diǎn)，從而做到科學(xué)、系統(tǒng)、全面地掌握形態(tài)。構(gòu)成能為設(shè)計提供廣泛的發(fā)展基礎(chǔ)。構(gòu)成的構(gòu)思不完全依賴于設(shè)計師的靈感，而是把靈感和嚴(yán)密的邏輯思維結(jié)合起來，通過邏輯推理，并結(jié)合美學(xué)、工藝、材料等因素，確定最后方案。構(gòu)成是包括技術(shù)、材料在內(nèi)的綜合訓(xùn)練。在構(gòu)成過程中須結(jié)合技術(shù)和材料考慮造型的可能性。因此，作為設(shè)計師來講，不僅要掌握造型規(guī)律，且要了解或掌握技術(shù)、材料等方面的知識和技能。構(gòu)成的特點(diǎn)和技能必須通過實(shí)際的設(shè)計和制作才能深刻理解和掌握。布置學(xué)生制作實(shí)物，學(xué)生利用一切可以利用的材料，如紙張、木板、一次性筷子、易拉罐和礦泉水瓶等進(jìn)行構(gòu)成制作，包括平面的、立體的，所有的制作帶到教室展示交流，并評選最佳作品，取得較好的效果。通過實(shí)物制作，動手能力得到鍛煉，制作的作品形態(tài)各異，豐富多彩。

通過對《人機(jī)工程與造型設(shè)計》教學(xué)方式的改革，改變了老師講、學(xué)生聽的傳統(tǒng)教學(xué)模式，采用學(xué)生演講、設(shè)計、辯論、實(shí)物制作等教學(xué)方法，學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的理解和掌握有較大的提高，表達(dá)能力、邏輯分析能力、思維敏捷水平、動手能力得到加強(qiáng)提高，培養(yǎng)了學(xué)生的綜合能力，取得較好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]左春檉，楊斌宇，王曉峰，等.人機(jī)工程與造型設(shè)計[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007：12-13.

第3篇：人機(jī)工程學(xué)論文范文

關(guān)鍵詞：座椅 舒適度 分裂式 減震 彈簧

【分類號】：S220.2

2 設(shè)計原理及結(jié)構(gòu)

2.1設(shè)計原理

駕駛員發(fā)生的大量運(yùn)動都是由駕駛員不同的身體部位承擔(dān)的，根據(jù)雷皮佛（P.R.Rebiffe）提出的坐墊體壓分布圖，即在坐骨處壓力最大，像四周逐漸減少，自大腿部位時壓力降至最低值，來分布選擇彈簧，采用除中徑不同其他都相同的壓簧，使其即使承受不同的壓力也能發(fā)生相等的形變，達(dá)到均勻承載，剛度相等的目的，駕駛員發(fā)生的大量運(yùn)動都是由駕駛員不同的身體部位承擔(dān)的，不同的坐姿、不同的轉(zhuǎn)向以及轉(zhuǎn)向幅度的不同都將給大腿不同的壓力，為了使駕駛員在向前看與想后看，不同的轉(zhuǎn)向?qū)Υ笸人┘拥膲毫ο嗟龋瑢⒌装宸譃槿糠郑磳⒆蔚装迩昂髢刹糠?，前部分為分裂設(shè)計又分為兩部分，用扭簧把分裂部分與后底板連接起來，在駕駛員轉(zhuǎn)向時，通過扭簧的形變，來卸去腿部對壓簧施加的一部分力來緩解壓力。

圖1 體壓分布圖

2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計

駕駛座椅設(shè)計的主要參數(shù)有：座墊深度、座墊寬度、座墊高度、座墊角度、座墊與靠背的夾角、靠背寬度、靠背高度。設(shè)計原則的依據(jù)是：座墊、靠背的造形和曲線應(yīng)與人體放松狀態(tài)下的背部曲線和臀部曲線相吻合，能支撐到腰椎部位，不會因血液循環(huán)不良而引起肢體麻木，長時間乘坐不易感到疲勞；骨架及各機(jī)構(gòu)應(yīng)能滿足強(qiáng)度（安全）要求和使用要求，通過對座椅的前后上下、靠背的傾斜角度，使大部分人處于舒適狀態(tài)。尺寸的的確定是根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB10000一88《中國成年人人體尺寸》按照人機(jī)工程學(xué)的要求提供了我國成年人人體尺寸的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。人體的主要尺寸包括身高、體重、上臂長、前臂長、大腿長、小腿長等6項

椅面寬度：通常以女性臀寬尺寸的第95百分位數(shù)進(jìn)行設(shè)計，以滿足最寬人體的需要。椅面寬度一般可取400～500cm。椅面深度：不宜過深，應(yīng)以坐姿的第5百分位數(shù)進(jìn)行設(shè)計[12]，通?？扇?50～450cm。

座椅面傾角：由于駕駛員工作時身體需向前傾，所以傾角不宜過大，可取4°～6°

最終確定底板尺寸：總長：460mm，總寬：415，裂開部分長：180mm裂開部分中間隔斷寬：60mm

2.3彈簧的選擇與計算

壓簧采用的為油淬火回火碳素彈簧鋼絲B類

查表得：彈性模量E=196×10 3MPa

切變模量G=78.8×10 3MPa

表1 彈簧參數(shù)

（單位：mm）

根據(jù)雷皮佛（P.R.Rebiffe）提出的坐墊體壓分布圖原理：坐骨處壓力與周圍壓力相比，雖然逐級減少，但接近于2：1，由壓簧1選擇壓簧2，壓簧2與壓簧1有相同的材質(zhì)、相同的工作圈數(shù)、相同的材料直徑

f1=8F1D1 3n1/Gd14

f2=8F2D23n2/Gd24

n1=n2

d1=d2

F1：F2=2：1

要使f1=f2

則D13：D23= （f1G d14/8 F1n1）： （f2G d24/8 F2n2）

=（1/F1）：（1/F2）

=1：2

D1=25

D2=31

圓柱彈簧穩(wěn)定性計算

壓簧受載后容易發(fā)現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象如圖5所示

圖5 彈簧失穩(wěn)

為了避免失穩(wěn)現(xiàn)象出現(xiàn)，通常建議彈簧的長徑比b=Ho/D

b=Ho/D=100/25=4

彈簧兩端均為回轉(zhuǎn)端時，b≤2.6

彈簧兩端均為固定端時，b≥5.3

彈簧一端固定一端回轉(zhuǎn)時，b≤3.7

如果b大于上述數(shù)值時，必須進(jìn)行穩(wěn)定性計算，并限制彈簧載荷F小于失穩(wěn)時的臨界載荷Fcr，一般F=Fcr/（2～2.5），臨界載荷可按下列公式計算

CB為不穩(wěn)定值，由下圖查取

CB=0.21

C=D/d

k=F/f =Fd4/8D?n=Gd/8C?n

=7.88×103×5/8×53×10

=40

=0.21×40×100

=840N

通過計算：可以看出，彈簧確實(shí)有很好的減震作用，本論文所選擇的彈簧，能夠滿足人機(jī)工程學(xué)以及彈簧的彈性，不會出現(xiàn)失穩(wěn)的現(xiàn)象。

結(jié)論

本論文對座椅的設(shè)計，主要考慮座椅的安全和舒適，充分以人機(jī)工程原理為基礎(chǔ)來確定人機(jī)尺寸和結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新點(diǎn)是座椅底座前半部分為分裂式設(shè)計，增加了臀部和大腿的自由度，并且座椅采用可調(diào)節(jié)等效彈簧剛度和等效阻尼系數(shù)的駕駛座位懸架系統(tǒng)，使駕駛員均勻受載并且能夠有較為穩(wěn)定的駕駛環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

第4篇：人機(jī)工程學(xué)論文范文

關(guān)鍵詞：老年人；旅行包；以用戶為中心；背負(fù)系統(tǒng)；反犯罪

0 引言

中國老齡化日益嚴(yán)重，現(xiàn)在老年人生活水平逐漸提高，每年老年人的旅游人數(shù)已經(jīng)占到全國旅游總?cè)藬?shù)的20%以上，成為旅游人群中的重要組成部分。但是經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)：目前大多數(shù)的景點(diǎn)人滿為患，存在安全隱患問題；另一方面老年人這個群體身體狀況和心理的特殊性，普通的產(chǎn)品無使用人群劃分，不能很好地滿足老年人用戶的需求，針對老年人特殊需求而優(yōu)化的旅游設(shè)備是目前的市場空缺，所以開發(fā)設(shè)計滿足老年人需求的旅行設(shè)備顯得迫在眉睫、格外重要。

1 課題來源與研究背景

1.1 老年人群體的特征與現(xiàn)狀

我國老年人口的數(shù)量不斷增長，已經(jīng)成為老年人口最多的國家。隨著老齡化社會的來臨，我國老年旅游市場的人口數(shù)量和規(guī)模是巨大的，老年旅游產(chǎn)品展現(xiàn)出巨大的發(fā)展機(jī)遇。老年人群體的經(jīng)濟(jì)水平不斷地提高，從消費(fèi)水平來看，老年人的消費(fèi)潛力大。而且獨(dú)生子女帶來的社會問題，所以越來越多的老年人會選擇通過旅游的方式來充實(shí)自己的老年生活。

通過一系列調(diào)研我們發(fā)現(xiàn)老年人這個群體特征跟普通的用戶存在很大的差異：老年人在旅行時通常會攜帶一些常用藥品及自需特殊藥品；喜歡自帶食物，一般會選擇新鮮瓜果、熟食等，同時會準(zhǔn)備保溫杯；受身體素質(zhì)的局限性，老年人沒有很好的體力去持續(xù)性的負(fù)重，所以旅行包的重量基本是老年旅行者最關(guān)心的問題；老年人喜歡結(jié)伴出行，偏向選擇旅游團(tuán)；老年人這種弱勢群體在人多口雜的景點(diǎn)容易碰到扒手，人身和財產(chǎn)安全都需要高度重視等。

1.2 老年人旅行設(shè)備市場的空缺

老年人的文化和經(jīng)濟(jì)水平的迅速提高，消費(fèi)觀念也發(fā)生了很大的轉(zhuǎn)變，自然對老年產(chǎn)品提出了更高的要求。雖然目前老年人的生活質(zhì)量和水平引起社會各界的關(guān)注與重視，越來越多專門為老年人群體設(shè)計的產(chǎn)品出現(xiàn)在市面上，但是在有些方面的發(fā)展還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后，跟不上老齡化的速度。比如說像旅行設(shè)備這一系列的產(chǎn)品基本上都以年輕人的市場為主，很多產(chǎn)品都不能滿足老年人的需求，專業(yè)性和針對性都有待加強(qiáng)。

1.3 以用戶為中心設(shè)計理念的重要性

以用戶為中心的設(shè)計是20世紀(jì)80年代末興起的一種產(chǎn)品開發(fā)的概念與方法，通過對用戶背景的調(diào)研和分析，站在用戶的角度去考慮他們的操作習(xí)慣和使用情景，建立用戶心智模型，最終做出滿足用戶需求的設(shè)計。尤其是在為弱勢群體設(shè)計產(chǎn)品的時候，他們與普通用戶需求的差異性很大，所以以用戶為中心的設(shè)計理念顯得更加重要。

當(dāng)人體在老化的過程中，所有感覺器官會呈現(xiàn)不同程度的功能下降。老年人的肢體靈活度變差，肌肉的柔韌性退化，感光能力下降，出現(xiàn)老花眼、對色彩的敏感度降低等，這些參數(shù)的改變都會成為后面設(shè)計的依據(jù)，需要運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)方面的知識提供有力的數(shù)據(jù)支撐和保障。而且老年人這個群體成長背景的差異性會影響其操作方式和行為邏輯，我們需要根據(jù)核心用戶重塑心智模型而不是一概而論。

2 老年人旅行包的現(xiàn)狀

本文對現(xiàn)有的一些背包品牌進(jìn)行了調(diào)研和分析。目前背包市場主要包括兩大類：專業(yè)旅行背包和普通旅行包。盡管從這幾年背包發(fā)展情況來看，背包的背負(fù)舒適性成為研發(fā)重點(diǎn)，尤其是專業(yè)旅行包更加注重通風(fēng)性、穩(wěn)定性和貼合性等問題。但是通過對比分析市場上的背包，發(fā)現(xiàn)目前的背包基本上都沒有專門針對老年人群體設(shè)計的，存在市場空缺（見圖1）。同時大連民族學(xué)院的包海默，馮鳴，劉雪飛在論文“以一體化產(chǎn)品開發(fā)流程為基礎(chǔ)的老年產(chǎn)品設(shè)計”中分析了目前市場上的背包對于老年人來說確實(shí)存在了很多問題，不管是從功能還是外觀都沒有很好地滿足老年人的需求，需要重新進(jìn)行設(shè)計。

通過表1我們可以總結(jié)：第一，目前市面上的旅行包外觀、配色均針對現(xiàn)代年輕人審美，以年輕用戶的市場為主。第二，專業(yè)旅行背包的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、功能已經(jīng)相當(dāng)成熟。一般是針對專業(yè)的戶外運(yùn)動設(shè)計，價格普遍偏高，容量也很大。而老年人一般比較節(jié)儉，購買的時候會更加考慮價格。第三，普通容量的旅行包不具備背負(fù)系統(tǒng)，有背負(fù)系統(tǒng)的一般都是針對具有一定強(qiáng)度的戶外運(yùn)動者。第四，沒有考慮旅行包的安全性，在旅途中如何反犯罪，保護(hù)人身財產(chǎn)安全。第五，旅行包的空間分割比較單一、傳統(tǒng)，不能滿足用戶的多元化需求等.

3 老年人旅行包設(shè)計機(jī)會點(diǎn)

一個設(shè)計合理的旅行包可以更好地讓老年人享受旅途中的時光，通過前面的調(diào)研與分析，最后我們從背負(fù)系統(tǒng)改良、安全性反犯罪、空間再分配和視覺識別這四個方向進(jìn)行設(shè)計和改良。

背負(fù)系統(tǒng)的改良：將適合于高負(fù)重長時間跋涉而設(shè)計的其他背負(fù)系統(tǒng)針對老年人改進(jìn)并輕量化。老年人由于身體各項機(jī)能的衰退，即使相對較輕的行囊，背負(fù)長時間后依舊會造成大量的體力消耗。市面上公認(rèn)有效的背負(fù)系統(tǒng)往往安置于大容量專業(yè)性極強(qiáng)的登山包等設(shè)備上。改良并輕量化的背負(fù)系統(tǒng)可以讓包的重量平均分?jǐn)傇诶夏耆吮巢考把?，使之能長時間使用。而且需要考慮老年人會稍微有點(diǎn)駝背，應(yīng)該測量精確的數(shù)據(jù)，利用人機(jī)工程學(xué)的原理，讓背包更貼合老年人的背部等因素。

空間再分配設(shè)計：老年人攜帶的食物、衣物、藥物、雜物等旅行必備品與年輕人存在差異。針對性的空間分割便于老年人更好地對自身需要的物品更好的分類存放，在使用時同樣能方便地取出。傳統(tǒng)旅行包收納空間分類并非統(tǒng)一，次級空間分割遍布在包的各個位置，而主體空間一般獨(dú)立而唯一。對于老年人而言，并不利于他們對自己物品的分類收納，并在對物品位置的記憶上缺乏系統(tǒng)性指導(dǎo)。經(jīng)過改良后，可以把背包分為雜物區(qū)、食品區(qū)和衣物區(qū)，其中雜物區(qū)、食品衣物區(qū)為硬性分割的兩個空間，食品區(qū)與衣物區(qū)共享主體空間由防水層軟性分割。同時需要對藥品和保溫杯這種特殊物品的存儲進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)計，讓用戶可以便捷的拿取。 物品在收納時有了系統(tǒng)性的分類，因而對某一物品的位置記憶有了更好的指導(dǎo)幫助，提高使用效率。

視覺識別設(shè)計：隨著年齡增長，老年人的整體空間視覺，包括視覺敏銳度和對比敏感度都逐漸衰退。所以我們在設(shè)計旅行包的時候，考慮到老年人視覺上的特殊生理狀況，就需要考慮老年人如何能快速找到自己的包，同時也要最高效找到拉鏈處并打開包拿取物品。所以可以選擇純度比較高的顏色，也可以通過增加色塊的面積大小，讓老年人能快速識別。而且老年人擁有自身的時尚需求，而市面上的旅行設(shè)備只是針對那年輕人口味設(shè)計。針對老年人優(yōu)化的功能同樣可以在視覺上反映，突出老年人旅行包的獨(dú)特性。

安全性設(shè)計：產(chǎn)品的安全性是很重要的一個設(shè)計原則，一般主要包括用戶、產(chǎn)品和外在環(huán)境這三個因素，但是在這里重點(diǎn)需要考慮的是產(chǎn)品和外在環(huán)境的安全問題。因?yàn)槁糜尉包c(diǎn)通常游客眾多，老年旅行者警惕性下降存在安全隱患。傳統(tǒng)旅行包開啟拉鏈在外容易被扒竊。在設(shè)計的時候可以考慮把拉鏈頭放在比較隱蔽的位置，或者把開口的位置隱藏起來，讓扒手無處下手。

4 結(jié)語

隨著我國老年旅游人口逐年增長，我們必須要以用戶為中心，設(shè)計符合老年人使用的旅行設(shè)備。本文通過針對老年人這個弱勢群體進(jìn)行了相關(guān)的一些研究和分析，結(jié)合老年人真實(shí)的需求重塑心智模型，加入人機(jī)工程學(xué)的運(yùn)用，設(shè)計出針對老年人使用的旅行設(shè)備，并且為之后老年人產(chǎn)品設(shè)計提供相關(guān)參考資料。

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第5篇：人機(jī)工程學(xué)論文范文

［論文摘 要］當(dāng)前，我國機(jī)械學(xué)科背景下的工業(yè)設(shè)計專業(yè)設(shè)置盲目跟風(fēng)，存在機(jī)械類課程設(shè)置形同虛設(shè)、學(xué)生普遍缺乏應(yīng)有的審美能力、未突出學(xué)科交叉優(yōu)勢等問題。機(jī)械學(xué)科背景下的工業(yè)設(shè)計專業(yè)特色教育，應(yīng)著重提高學(xué)生的審美品位，讓學(xué)生切實(shí)掌握相關(guān)工程技術(shù)，結(jié)合機(jī)械學(xué)科特色來完善工業(yè)設(shè)計教育體系，使設(shè)計教育適應(yīng)社會發(fā)展趨勢和社會需求。 

 

目前，我國已有美術(shù)院校、工科院校、綜合大學(xué)、農(nóng)林院校、師范院校等400多所院校開設(shè)了工業(yè)設(shè)計專業(yè)，形成了世界上最為龐大的工業(yè)設(shè)計教育網(wǎng)絡(luò)。由于國家教育部把工業(yè)設(shè)計專業(yè)歸屬于機(jī)械學(xué)科，因此，培養(yǎng)機(jī)械學(xué)科背景下的應(yīng)用型設(shè)計人才、強(qiáng)化學(xué)生在機(jī)械學(xué)科背景下的實(shí)踐能力、確立機(jī)械學(xué)科背景下工業(yè)設(shè)計專業(yè)的教育特色、凸顯機(jī)械學(xué)科的自身優(yōu)勢及發(fā)展特點(diǎn)，是目前工業(yè)設(shè)計教育的根本任務(wù)。 

機(jī)械學(xué)科是研究機(jī)械產(chǎn)品（或系統(tǒng)）的性能、設(shè)計與制造的理論和技術(shù)的科學(xué)。按照經(jīng)歷階段的性質(zhì)不同，機(jī)械科學(xué)可分成兩大分支學(xué)科：機(jī)械學(xué)和機(jī)械制造。機(jī)械學(xué)是對機(jī)械進(jìn)行功能綜合并定量描述以及控制其性能的技術(shù)科學(xué)，它的主要任務(wù)是把各種知識、信息注入設(shè)計，將其加工成機(jī)械系統(tǒng)能夠接受的信息并輸入機(jī)械制造系統(tǒng)，以便生產(chǎn)出滿足使用要求并能被市場接受的產(chǎn)品。在這一點(diǎn)上，機(jī)械學(xué)與工業(yè)設(shè)計的目的是一致的，都是為了滿足市場的批量化生產(chǎn)而進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計。機(jī)械學(xué)包括機(jī)構(gòu)學(xué)、機(jī)械振動學(xué)、機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度學(xué)、摩擦學(xué)、設(shè)計理論與方法學(xué)、傳動機(jī)械學(xué)、微機(jī)械學(xué)和機(jī)器人機(jī)械學(xué)等。機(jī)械制造是將設(shè)計輸出的指令和信息輸入機(jī)械制造系統(tǒng)并加工出合乎設(shè)計要求的產(chǎn)品的過程。機(jī)械制造科學(xué)與技術(shù)是研究機(jī)械制造系統(tǒng)、機(jī)械制造過程和機(jī)械制造手段的科學(xué)與技術(shù)，它包括機(jī)械制造冷加工和機(jī)械制造熱加工兩個部分。機(jī)械學(xué)科的理論基礎(chǔ)與技術(shù)手段是工業(yè)設(shè)計專業(yè)的必備知識，為工業(yè)設(shè)計專業(yè)提供科學(xué)技術(shù)支撐。 

但當(dāng)前我國高校機(jī)械學(xué)科背景下工業(yè)設(shè)計的特色建設(shè)并不理想。如何依托機(jī)械學(xué)科的先進(jìn)制造技術(shù)與設(shè)備條件及其較強(qiáng)的科學(xué)性和現(xiàn)實(shí)性來構(gòu)筑工業(yè)設(shè)計特色教育平臺，是當(dāng)前工業(yè)設(shè)計教育要解決的重要問題。 

 

一、我國機(jī)械學(xué)科背景下工業(yè)設(shè)計專業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 

 

1.工業(yè)設(shè)計專業(yè)設(shè)置盲目跟風(fēng) 

很多學(xué)校的工業(yè)設(shè)計專業(yè)設(shè)置于2000年前后。這一時期是工業(yè)設(shè)計專業(yè)的膨脹期，很多院校因有機(jī)械學(xué)科就盲目跟風(fēng)，設(shè)置了工業(yè)設(shè)計這一專業(yè)，而不是出于國內(nèi)工業(yè)發(fā)展的需求，專業(yè)設(shè)置缺乏必要的調(diào)研和論證，專業(yè)體系極不完善；與此同時，招生人數(shù)不斷增加，招生規(guī)模不斷擴(kuò)大，師生比例嚴(yán)重失調(diào)，致使教學(xué)質(zhì)量難以保證，學(xué)生專業(yè)素質(zhì)不斷下滑。學(xué)生經(jīng)“批量教育”后涌入市場，導(dǎo)致社會上此類人才表面上供大于求，畢業(yè)學(xué)生60%以上改行從事平面設(shè)計或室內(nèi)設(shè)計，近30%的學(xué)生完全脫離本行。［1］ 

2.機(jī)械類課程設(shè)置形同虛設(shè) 

機(jī)械學(xué)科背景下工業(yè)設(shè)計專業(yè)的培養(yǎng)方案大多安排有工程制造類課程，如機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)、機(jī)械制造基礎(chǔ)等，表面上強(qiáng)化了學(xué)生的設(shè)計與制造能力，但在師資配置、課程大綱制定、制造實(shí)踐能力培養(yǎng)等方面缺乏系統(tǒng)的思考，導(dǎo)致不同課程之間的關(guān)系成了一種機(jī)械性的相加，藝術(shù)仍是藝術(shù)，技術(shù)仍是技術(shù)，二者并未融合在一起，因而基于機(jī)械學(xué)科的工業(yè)設(shè)計專業(yè)特色并未真正形成。學(xué)生在實(shí)際設(shè)計中既不能很好地運(yùn)用技術(shù)性課程的理論知識，也不能獨(dú)立地處理與設(shè)計相關(guān)的技術(shù)問題。 

3.學(xué)生缺乏應(yīng)有的審美能力 

審美能力與審美品位是工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生應(yīng)具備的基本能力。機(jī)械學(xué)科背景下的工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生，其審美能力與審美品位較差，長于技術(shù)類課程的學(xué)習(xí)而對繪畫基礎(chǔ)、設(shè)計表現(xiàn)技法等課程缺乏熱情，惰于關(guān)注美、思考美。［2］很多學(xué)生做畢業(yè)設(shè)計時不懂得怎樣把作品的美感表現(xiàn)出來。 

4.學(xué)科交叉優(yōu)勢未能顯現(xiàn) 

學(xué)科的發(fā)展有很強(qiáng)的交叉性，這種交叉性包括專業(yè)之間、院系之間、學(xué)校之間、地區(qū)之間的交叉，從而形成一定范圍內(nèi)的資源共享和特色互補(bǔ)。工業(yè)設(shè)計是技術(shù)與藝術(shù)相結(jié)合的交叉學(xué)科，涵蓋美學(xué)、心理學(xué)、市場學(xué)、人機(jī)工程學(xué)、物理學(xué)、材料學(xué)與力學(xué)等學(xué)科范疇。當(dāng)前，機(jī)械學(xué)科的背景特色還未鮮明地融合在工業(yè)設(shè)計的學(xué)科教學(xué)中，機(jī)械學(xué)科的技術(shù)優(yōu)勢、技術(shù)條件、實(shí)驗(yàn)條件沒有與工業(yè)設(shè)計專業(yè)的相關(guān)課程結(jié)合起來，學(xué)科與專業(yè)之間缺乏銜接平臺，無法構(gòu)成系統(tǒng)的知識結(jié)構(gòu)。很多院校的工業(yè)設(shè)計專業(yè)雖然設(shè)置在機(jī)械學(xué)院（系）下面，但機(jī)械學(xué)科與工業(yè)設(shè)計處于完全分離的狀態(tài)，口頭上說相互交叉，但并未落實(shí)到具體的教學(xué)中。因此，要突出以機(jī)械學(xué)科為背景的工業(yè)設(shè)計專業(yè)特色，必須制定切實(shí)可行的設(shè)計教育方案。 

二、我國機(jī)械學(xué)科背景下工業(yè)設(shè)計專業(yè)的特色定位 

 

學(xué)科必須依賴特色而發(fā)展，失去特色就會失去競爭力、失去存在的價值，有特色才能發(fā)展，工業(yè)設(shè)計教育也不例外。國外有很多具有行業(yè)特色的工業(yè)設(shè)計專業(yè)，如美國藝術(shù)中心設(shè)計學(xué)院的汽車設(shè)計，英國考文垂大學(xué)藝術(shù)設(shè)計學(xué)院的交通工具設(shè)計、汽車設(shè)計等，都是特色鮮明的優(yōu)勢專業(yè)，同時又是服務(wù)于地方經(jīng)濟(jì)和全球經(jīng)濟(jì)、擁有巨大市場需求的特色專業(yè)。在我國，真正有特色的工業(yè)設(shè)計教育較少見，應(yīng)通過一系列的措施加強(qiáng)機(jī)械學(xué)科背景下工業(yè)設(shè)計專業(yè)的特色定位。 

1.提高學(xué)生的審美品位 

“眼高手高”是設(shè)計教育培養(yǎng)的基本目標(biāo)?！把鄹摺笔侵笇W(xué)生審美能力的培養(yǎng)，“手高”是指對學(xué)生設(shè)計表達(dá)能力的培養(yǎng)。機(jī)械學(xué)科背景下工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生的設(shè)計技法和設(shè)計藝術(shù)素養(yǎng)可以歸為三類：一是“眼高手高”型，能欣賞能表現(xiàn)；二是“眼高手低”型，能欣賞但不能表現(xiàn)；三是“眼低手低”型，不能欣賞也不能表現(xiàn)，一般為初學(xué)者。要想提高學(xué)生的設(shè)計技法水平，就得設(shè)法先提高學(xué)生的“眼力”水平，使之懂得欣賞經(jīng)典藝術(shù)品、經(jīng)典設(shè)計作品，學(xué)會鑒別藝術(shù)作品。這就要有目的有計劃地組織學(xué)生參觀美術(shù)展、設(shè)計展，多欣賞原作，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行設(shè)計藝術(shù)欣賞，培養(yǎng)學(xué)生形成高水準(zhǔn)的審美觀念和審美品位，提高學(xué)生對自然美、社會美和藝術(shù)美的感知和鑒別能力。 

在設(shè)計審美品位的培養(yǎng)中，觀察是形象信息儲存的輸入口——對設(shè)計作品的形式認(rèn)識需要觀察，形象記憶和形象思維也都以觀察為基礎(chǔ)。在擴(kuò)大“閱讀”量時，對“閱讀”對象的選擇應(yīng)考慮不同的形象、形式和內(nèi)容，以引導(dǎo)學(xué)生從設(shè)計作品如何反映對象的手段方法去觀察分析、從作品如何反映生活真實(shí)的角度去觀察分析、從作品中思維與認(rèn)識的美學(xué)形態(tài)表現(xiàn)過程去觀察分析。 

2.讓學(xué)生切實(shí)掌握相關(guān)工程技術(shù) 

美國著名的工業(yè)設(shè)計大師雷蒙得•羅維曾說：“當(dāng)我能夠把美學(xué)的感覺與我的工程技術(shù)基礎(chǔ)結(jié)合起來的時候，一個不平凡的時刻必將到來?！惫I(yè)設(shè)計是科學(xué)技術(shù)與美學(xué)藝術(shù)相結(jié)合、相融合的專業(yè)，如何實(shí)現(xiàn)二者的深度融合一直都是設(shè)計教育的核心課題。機(jī)械學(xué)科背景下實(shí)現(xiàn)設(shè)計技術(shù)與設(shè)計藝術(shù)的融合，奠定機(jī)械學(xué)科背景的工業(yè)設(shè)計專業(yè)特色，要求學(xué)生在工程技術(shù)方面掌握制圖學(xué)，掌握設(shè)計施工語言的材料學(xué)，熟悉力的作用和傳遞的加工工藝學(xué)，熟悉人機(jī)工程學(xué)和計算機(jī)輔助設(shè)計。設(shè)計師掌握的知識越多、接受新知識的能力越強(qiáng)、設(shè)計方法越靈活，其創(chuàng)新能力就越強(qiáng)、成功率就越高。 

3.結(jié)合機(jī)械學(xué)科特色，完善工業(yè)設(shè)計教育體系 

機(jī)械學(xué)科背景下的工業(yè)設(shè)計學(xué)科應(yīng)加強(qiáng)以工程技術(shù)為特色的工業(yè)設(shè)計教育。工程技術(shù)包括很多方面，如加工技術(shù)、制造技術(shù)、人機(jī)工程、材料力學(xué)等。優(yōu)選其中的某些方向，并作為與工業(yè)設(shè)計學(xué)科相關(guān)的特色予以強(qiáng)化，可形成一種資源共享和特色互補(bǔ)的共生循環(huán)的教育模式。 

機(jī)械學(xué)科背景下工業(yè)設(shè)計專業(yè)特色的建設(shè)，最關(guān)鍵的一環(huán)在于求變：辦學(xué)思路上求變，課程設(shè)置上求變，培養(yǎng)方式上求變，教學(xué)模式上求變。美國學(xué)者a.j.普洛斯曾說過：“設(shè)計教育的目的不是造就設(shè)計人員，而是解放他們?！边@給工業(yè)設(shè)計專業(yè)特色教育提供了有益啟示，也拓展了人們的設(shè)計思維。如湖南工業(yè)大學(xué)根據(jù)工業(yè)設(shè)計專業(yè)課程的特點(diǎn)和性質(zhì)，將其劃分為4個課程群，即藝術(shù)基礎(chǔ)課程群、設(shè)計基礎(chǔ)課程群、機(jī)械工程技術(shù)課程群、專業(yè)設(shè)計課程群。理清各課程群的總體教學(xué)目標(biāo)以及內(nèi)部各課程的分工合作關(guān)系，把工業(yè)設(shè)計實(shí)踐能力培養(yǎng)與創(chuàng)新能力培養(yǎng)細(xì)化到各課程中，使之相互協(xié)調(diào)、相互彌補(bǔ)。各課程群按照能力培養(yǎng)由低到高、由淺入深的階段性模式安排，更有利于達(dá)到人才培養(yǎng)的目的。在培養(yǎng)模式上，強(qiáng)調(diào)以設(shè)計為中心，以一系列精心制作的設(shè)計專題為核心，有機(jī)地編排相應(yīng)的支撐知識，使學(xué)生在這些專題學(xué)習(xí)過程中培養(yǎng)綜合設(shè)計創(chuàng)造能力，使幾大課程體系通過相關(guān)專題組合成有機(jī)的、相互聯(lián)系的整體。在教學(xué)模式上，引入“工作室”制，強(qiáng)化教師對學(xué)生素質(zhì)的全方位培養(yǎng)，使學(xué)生的學(xué)習(xí)更具深度和廣度。 

 

三、結(jié)語 

 

美國著名教育學(xué)家劉易斯在《21世紀(jì)教育》一文中說：“面向21世紀(jì)的教育戰(zhàn)略，不僅要求教育去適應(yīng)未來，更強(qiáng)調(diào)創(chuàng)造未來?！睂W(xué)校生產(chǎn)的“產(chǎn)品”是學(xué)生，畢業(yè)生質(zhì)量的好壞，直接體現(xiàn)著學(xué)校的辦學(xué)層次和辦學(xué)水平。在我國，工業(yè)設(shè)計教育的規(guī)模越來越大，師生人數(shù)不斷增加，但數(shù)量的增加并不能說明工業(yè)設(shè)計教育實(shí)力的增強(qiáng)，還必須使畢業(yè)生與市場緊密結(jié)合，以滿足人才市場的需求。因此，應(yīng)根據(jù)工業(yè)設(shè)計專業(yè)所具有的學(xué)科特色和優(yōu)勢確定工業(yè)設(shè)計專業(yè)的特色發(fā)展方向，以保證工業(yè)設(shè)計專業(yè)人才培養(yǎng)的質(zhì)量，使設(shè)計教育能很好地適應(yīng)社會發(fā)展趨勢和社會需求。 

 

［參 考 文 獻(xiàn)］ 

第6篇：人機(jī)工程學(xué)論文范文

關(guān)鍵詞：CDIO；工業(yè)工程；培養(yǎng)模式改革；項目驅(qū)動式教學(xué)

CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate），CDIO以完整的項目研發(fā)為載體，產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的過程，學(xué)生以主動的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)，完成專業(yè)知識、創(chuàng)新能力、職業(yè)能力的培養(yǎng)[1]。工業(yè)工程具有鮮明的工程屬性，但工業(yè)工程又不同于一般的工程學(xué)科，它不僅要應(yīng)用自然科學(xué)和工程技術(shù)，而且要應(yīng)用社會科學(xué)及經(jīng)濟(jì)管理知識，是一門技術(shù)與管理相結(jié)合的交叉學(xué)科，特征是綜合性[2]。工業(yè)工程師需要具備自然科學(xué)、工程技術(shù)、社會科學(xué)及經(jīng)濟(jì)管理知識的高級復(fù)合型人才[3]。我校工業(yè)工程專業(yè)在制定培養(yǎng)方案時一直遵循培養(yǎng)德、智、體、美全面發(fā)展，知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展，適應(yīng)社會建設(shè)和發(fā)展需要，具備堅實(shí)的機(jī)電工程技術(shù)基礎(chǔ)，掌握現(xiàn)代工業(yè)管理基本理論和方法，具有一定的創(chuàng)新精神和較強(qiáng)的工業(yè)工程實(shí)踐能力的復(fù)合性高級應(yīng)用型人才。通過引入CDIO理念對工業(yè)工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式探索式改革，達(dá)到培養(yǎng)具有工程創(chuàng)新能力、人文素質(zhì)和職業(yè)道德標(biāo)準(zhǔn)的新型工程技術(shù)人才。

1工業(yè)工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式現(xiàn)狀分析及改革內(nèi)容

1.1工業(yè)工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式現(xiàn)狀分析

從近年來需求單位招聘畢業(yè)生的要求和就業(yè)質(zhì)量跟蹤反饋的信息來看，企業(yè)需求的工業(yè)工程人才主要包括專業(yè)技能水平和能否融入團(tuán)隊兩個方面。我校以培養(yǎng)特色鮮明的工業(yè)工程應(yīng)用型人才為目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識有機(jī)統(tǒng)一，同時學(xué)生的素質(zhì)教育也逐漸被重視，在過去的人才培養(yǎng)模式上存在著以下問題：

（1）實(shí)踐教學(xué)體系缺乏先進(jìn)性、實(shí)用性、創(chuàng)新性和有效性。各實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)獨(dú)立，多為具體的課程服務(wù)，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)系統(tǒng)性較差，沒有形成體系，綜合性、設(shè)計性和開放性實(shí)驗(yàn)比例不高，不利于學(xué)生的動手能力和創(chuàng)造力的培養(yǎng)。

（2）忽視了人文、素質(zhì)教育，缺乏團(tuán)隊合作意識。注重專業(yè)知識的培養(yǎng)，在職業(yè)道德，團(tuán)隊合作，人格魅力等方面的人文素質(zhì)教育未達(dá)到足夠重視。

（3）人才培養(yǎng)與企業(yè)需求有差距。在知識結(jié)構(gòu)上，還存在不盡合理的問題，課程內(nèi)容知識更新慢，教學(xué)內(nèi)容偏重經(jīng)典理論傳授缺乏學(xué)科前沿動態(tài)介紹，部分課程與實(shí)踐脫離。

（4）教學(xué)方法單一，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不足。缺乏教學(xué)方法的創(chuàng)新與改革，學(xué)生對課程學(xué)習(xí)興趣不濃，課堂教學(xué)效果不理想，應(yīng)開創(chuàng)一種新的教學(xué)模式，讓學(xué)生在寓教于樂的氛圍里主動參與學(xué)習(xí)。現(xiàn)有的教學(xué)環(huán)節(jié)很難使學(xué)生受到創(chuàng)新思維訓(xùn)練，學(xué)生只是完成實(shí)綱或計劃中規(guī)定的內(nèi)容，去學(xué)應(yīng)知應(yīng)會的知識，科研和各類科技競賽相結(jié)合不夠深入，這不利于提高學(xué)生的創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力，本專業(yè)中的拔尖人才培養(yǎng)受局限。

1.2基于CDIO理念的改革內(nèi)容

基于CDIO模式的工業(yè)工程專業(yè)培養(yǎng)關(guān)注知識傳授的系統(tǒng)性，強(qiáng)調(diào)通過項目類課程來培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的綜合創(chuàng)新能力、溝通與合作的能力[4]。根據(jù)我校實(shí)際情況主要從以下三方面進(jìn)行人才培養(yǎng)模式的改革:

（1）課程體系建設(shè)方面改革，形成以項目驅(qū)動為主導(dǎo)的課群。將基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)課程、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計等環(huán)節(jié)以課程群組的方式將整個課程體系有機(jī)整合。避免相關(guān)課程之間的重復(fù)，并綜合相關(guān)課程知識點(diǎn)形成以項目驅(qū)動式的課群。

（2）教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法改革，基于CDIO理念對核心課程進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法改革，緊密結(jié)合專業(yè)最新發(fā)展趨勢和工程實(shí)際應(yīng)用需求現(xiàn)狀及時更新和發(fā)展教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)方法方面實(shí)現(xiàn)以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的系統(tǒng)工程培養(yǎng)方式的教學(xué)方式。同時加強(qiáng)課外指導(dǎo)和輔導(dǎo)，鼓勵學(xué)生參加豐富多彩的科技活動、參與實(shí)踐創(chuàng)新的科研項目，培養(yǎng)其系統(tǒng)的項目設(shè)計實(shí)施能力及團(tuán)隊合作創(chuàng)新意識。

（3）創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)改革，鼓勵學(xué)生帶著項目問題進(jìn)行主動探究實(shí)踐學(xué)習(xí)。重點(diǎn)開展創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)，以CDIO創(chuàng)新項目為載體，教學(xué)指導(dǎo)，學(xué)生分組合作，共同參與完成項目從構(gòu)思、設(shè)計、運(yùn)行到實(shí)施方案及措施。

2基于CDIO理念人才培養(yǎng)模式改革與實(shí)踐

2.1CDIO理念的學(xué)習(xí)和培養(yǎng)方案的修訂

我校專業(yè)教師通過學(xué)習(xí)CDIO工程教育模式，明確其培養(yǎng)目標(biāo)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，借鑒國內(nèi)外高校CDIO教育模式經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)工業(yè)工程專業(yè)特征及我校工業(yè)工程特色，修訂了2013培養(yǎng)方案，培養(yǎng)方案加強(qiáng)了實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的合理設(shè)置，突出了創(chuàng)新教育，培養(yǎng)方案的修訂內(nèi)容包括：（1）增加相關(guān)課程提升專業(yè)知識的集成綜合應(yīng)用能力，例如：增開《供應(yīng)鏈管理》、《產(chǎn)品開發(fā)》、《精益生產(chǎn)》等課程。（2）在集中實(shí)踐環(huán)節(jié)增加《工程訓(xùn)練》來提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。（3）由專業(yè)老師吸納不同年級、不同層次學(xué)生開展《工程培養(yǎng)創(chuàng)新學(xué)習(xí)團(tuán)隊》課外課內(nèi)CDIO理念下的實(shí)踐學(xué)習(xí)。

2.2項目驅(qū)動式教學(xué)模式的改革

CDIO理念強(qiáng)調(diào)項目驅(qū)動下的一體化教學(xué)模式，結(jié)合工業(yè)工程專業(yè)屬性及CDIO模式培養(yǎng)能力要求，確定了三個項目類別。

2.2.11級項目驅(qū)動式教學(xué)模式的改革1級項目要求能完整的貫穿于整個本科教學(xué)階段，使學(xué)生系統(tǒng)地得到構(gòu)思、設(shè)計、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作的整體訓(xùn)練[2]。本專業(yè)1級項目除了通過工程訓(xùn)練、畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計等大四的課內(nèi)實(shí)踐環(huán)節(jié)外，還通過工程培養(yǎng)創(chuàng)新學(xué)習(xí)科研教學(xué)團(tuán)隊課內(nèi)外開展CDIO理念下的項目式教學(xué)模型，專業(yè)老師吸納不同年級、不同層次學(xué)生形成1級項目小組。1級包含本專業(yè)主要核心課程和能力要求的項目，本專業(yè)1級項目的工程訓(xùn)練/內(nèi)容包括：（1）創(chuàng)新產(chǎn)品方案及設(shè)計；（2）節(jié)能或環(huán)境友好的產(chǎn)品構(gòu)思與設(shè)計；（3）面向人因工程學(xué)的產(chǎn)品設(shè)計與制作；（4）機(jī)電產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計及性能分析；（5）電動、液壓、氣動部件成本分析與設(shè)計；（6）電氣、PLC、微機(jī)控制系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用等內(nèi)容

2.2.22級項目驅(qū)動式教學(xué)模式的改革2級項目以相關(guān)核心課程群和相關(guān)能力要求為基礎(chǔ)，作為1級項目的支撐，2級項目即是對相關(guān)課程群的綜合，也是對整個教學(xué)體系的補(bǔ)充，主要培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用相關(guān)課程內(nèi)容的能力[6]。本專業(yè)課程建設(shè)項目梳理課程，建立CDIO理念的二級項目驅(qū)動的課程體系，構(gòu)思2級項目，建立分層次，重綜合，切實(shí)際的2級項目驅(qū)動式課程群，二級項目主要包括（1）工程設(shè)計及工藝優(yōu)化類；（2）成本與質(zhì)量控制類；（3）計算機(jī)應(yīng)用類；（4）生產(chǎn)與物流系統(tǒng)優(yōu)化類。二級項目驅(qū)動下的教學(xué)模式通過教師開展課群的教學(xué)內(nèi)容及方法改革，同時課程群的專業(yè)老師通過課內(nèi)、外教學(xué)環(huán)節(jié)，進(jìn)一步擴(kuò)展、優(yōu)化、整合3級項目內(nèi)容，進(jìn)行課群的綜合性2級項目的設(shè)計和實(shí)現(xiàn)，并培育1級項目團(tuán)隊。

2.2.33級項目驅(qū)動式教學(xué)模式的開展3級項目是根據(jù)核心課程內(nèi)容需要而設(shè)，加強(qiáng)課程知識的理解，加強(qiáng)能力的培養(yǎng)，3級項目主要通過課程設(shè)計、實(shí)習(xí)過程，采用不同方面的實(shí)踐環(huán)節(jié)提升學(xué)生的實(shí)踐能力，培養(yǎng)創(chuàng)新精神，本專業(yè)帶有3級項目的實(shí)踐環(huán)節(jié)主要包括：（1）提高機(jī)械工程基礎(chǔ)能力方面的實(shí)踐環(huán)節(jié)：機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計、制造工藝與質(zhì)量控制課程設(shè)計。（2）鞏固專業(yè)課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)：物流工程課程設(shè)計、生產(chǎn)與運(yùn)作管理課程設(shè)計、人因工程學(xué)課程設(shè)計。課內(nèi)實(shí)踐采用一人一題（項）的方式開展項目式教學(xué)模式，3級項目的類別包括：某產(chǎn)品的質(zhì)量管理、某設(shè)備的可靠性分析、人機(jī)工程學(xué)設(shè)計、人機(jī)工程學(xué)應(yīng)用、計算機(jī)輔助產(chǎn)品設(shè)計、某產(chǎn)品工藝優(yōu)化、采用MRPⅡ/ERP軟件編制物料需求計劃、某車間設(shè)備布置設(shè)計、生產(chǎn)流水線質(zhì)量管理系統(tǒng)的設(shè)計等3級項目，3級項目的開展為1、2級項目的實(shí)施打下基礎(chǔ)。

2.3多元化的教學(xué)方法改革

CDIO理念的教學(xué)過程中應(yīng)采用以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體，基于項目、問題的探究式教學(xué)模式進(jìn)行課堂教學(xué)及實(shí)踐教學(xué)。本專業(yè)主要以2級項目驅(qū)動下的課程群教師為教學(xué)團(tuán)隊進(jìn)行了教學(xué)方法的改革。在教學(xué)手段和方法上，將啟發(fā)式、討論式、生產(chǎn)實(shí)際案例式等多種教學(xué)方法運(yùn)用于課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)之中，充分調(diào)動學(xué)生積極性，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，培育創(chuàng)新能力，請企業(yè)相關(guān)專家進(jìn)行講座等方式指導(dǎo)學(xué)生的課程學(xué)習(xí)及CDIO項目實(shí)施。在實(shí)踐環(huán)節(jié)上，依托我校漁業(yè)生產(chǎn)工藝與裝備工程實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺，開展產(chǎn)學(xué)研一體化實(shí)踐教學(xué)，深化校企合作模式，以教師科研項目、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練、工程培養(yǎng)創(chuàng)新學(xué)習(xí)團(tuán)隊等方式開展項目驅(qū)動式實(shí)踐教育，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐，培養(yǎng)拔尖人才。

3結(jié)束語

本專業(yè)依據(jù)我國工程教育指導(dǎo)方針及CDIO理念進(jìn)行了人才培養(yǎng)模式的改革，將CDIO理念應(yīng)用于工業(yè)工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式，貫穿于教學(xué)方法、創(chuàng)新實(shí)踐教育開展、課程體系建設(shè)、師資隊伍建設(shè)、團(tuán)隊建設(shè)，專業(yè)提升等方面。根據(jù)我專業(yè)實(shí)際情況從CDIO理念的學(xué)習(xí)、培養(yǎng)方案的修訂、項目驅(qū)動式的教學(xué)模式改革、課程內(nèi)容及教學(xué)方法改革，創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)開展等方面實(shí)現(xiàn)了CDIO理念的工業(yè)工程專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的改革與實(shí)踐。促進(jìn)了學(xué)生深入掌握各門核心課程知識、并將知識融會貫通應(yīng)用于工程實(shí)踐領(lǐng)域，培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神的高素質(zhì)應(yīng)用型人才的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

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第7篇：人機(jī)工程學(xué)論文范文

形式美是人們在長期的社會實(shí)踐過程中，在創(chuàng)造美的過程中，不斷地熟悉和掌握各感性質(zhì)料的特性，并對其形成的聯(lián)系進(jìn)行抽象、概括和總結(jié)得出來的。形式美的法則有（1）變化與統(tǒng)一（2）對比與調(diào)和（3）對稱與均衡（4）節(jié)奏與韻律 中國論文

形式美在設(shè)計藝術(shù)中的運(yùn)用

（1）產(chǎn)品設(shè)計中的形式美。在產(chǎn)品設(shè)計中，新材料的運(yùn)用，新的造型，新的形式運(yùn)用，更能引起人們的關(guān)注?！皠?chuàng)造一種新的造型形式來表現(xiàn)具有特殊功能的產(chǎn)品，是依據(jù)產(chǎn)品特有的功能，設(shè)計師平時的審美素養(yǎng)和設(shè)計技巧，現(xiàn)代、時尚的審美趣味，現(xiàn)代先進(jìn)的制造技術(shù)、人機(jī)工程學(xué)的原理。不同的經(jīng)營理念導(dǎo)致產(chǎn)品個性異樣化與風(fēng)格統(tǒng)一化并存的狀況。”這便是對產(chǎn)品設(shè)計中體現(xiàn)形式創(chuàng)作的解釋。

沙里寧的郁金香椅，簡潔大方，現(xiàn)代氣息濃郁。動靜感的對比和紅白色彩的對比運(yùn)用，體現(xiàn)了形式美的法則。還有他的扶手椅也很有特點(diǎn)，材料給人溫馨的感覺，在形態(tài)上像一個張開的嘴巴，極具韻律美。那蝴蝶椅，不僅在形式上運(yùn)用了自然生態(tài)事物的特性，而且充分運(yùn)用了材料的材質(zhì)美，充分運(yùn)用了材料的紋理，有一種直觀的形式美。

（2）建筑設(shè)計中的形式美。建筑藝術(shù)設(shè)計中設(shè)計的材料、造型、建筑設(shè)計的風(fēng)格集中體現(xiàn)了設(shè)計的形式美的法則。形式美在建筑藝術(shù)中具有很重要的作用，所以意大利文藝復(fù)興時期的著名建筑家帕拉第奧在談到建筑的形式美時，甚至認(rèn)為“美產(chǎn)生于形式，產(chǎn)生于整體和各個部分之間的協(xié)調(diào)”。

米拉公寓的設(shè)計曲線的運(yùn)用較多，柱子和門窗的設(shè)計都比較獨(dú)特。本來應(yīng)該靜的建筑，卻給人以動的視覺感受。這便是節(jié)奏和韻律、變化與統(tǒng)一的形式美的體現(xiàn)。

（3）雕塑中的形式美。雕塑是一種重要的造型藝術(shù)，雕塑與建筑一樣屬于帶給人一種靜穆感覺的藝術(shù)類型，然而，在一些雕塑作品中卻蘊(yùn)涵著無限動感，無限的力量。

（4）繪畫中的形式美

我們中國的極具意蘊(yùn)之美的中國畫，從整個構(gòu)圖和線條的運(yùn)用上講，重心平穩(wěn)，畫面簡潔生動、透氣。畫面上有大塊面的留白，大面積的空白與或濃或淡的墨色形成了鮮明的對比，這恰恰使得畫面更靈動，更氣韻生動，而并沒有感覺到空。國畫講究“形神兼?zhèn)洹钡囊饩趁馈Ｗ⒅厍榕c景的融合，注重物我、自然的和諧統(tǒng)一，講究含蓄。

形式美在我們的日常生活和藝術(shù)創(chuàng)作中都有著廣泛的體現(xiàn)，形式美滲透到了設(shè)計藝術(shù)的各個領(lǐng)域，我們今后的設(shè)計創(chuàng)作過程中，要客觀地、能動地運(yùn)用這些形式美的法則，以便創(chuàng)作出更美、更有用的、賦予形式美的佳作。

參考文獻(xiàn)

第8篇：人機(jī)工程學(xué)論文范文

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第9篇：人機(jī)工程學(xué)論文范文

[關(guān)鍵詞]平衡機(jī)器人 系統(tǒng)控制界面設(shè)計

中圖分類號：TP242 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）18-0018-03

正文：

平衡康復(fù)機(jī)器人融合了機(jī)器人技術(shù)、康復(fù)醫(yī)療理論，人體平衡理論，壓力傳感器技術(shù)，計算機(jī)技術(shù)等，是國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。平衡康復(fù)機(jī)器人通過分析作用于壓力板的足底壓力數(shù)據(jù)準(zhǔn)確地測量平衡能力，通過壓力板的生物反饋訓(xùn)練來訓(xùn)練平衡能力以達(dá)到康復(fù)治療的效果。平衡康復(fù)機(jī)器人是平衡能力患者的一大福音，是醫(yī)療人員的得力助手，有著廣闊的前景和需求。

1.研究現(xiàn)狀

1.1 國外研究現(xiàn)狀

國外康復(fù)機(jī)器人起步早，投入資金充足，目前已經(jīng)形成了產(chǎn)業(yè)鏈，歐洲早在2000年就取得了康復(fù)訓(xùn)練器的進(jìn)展。

現(xiàn)在國外市面上已經(jīng)有著幾款不俗的平衡康復(fù)機(jī)器人可供選購，下面就對他們進(jìn)行介紹：

①意大利Tecnobody公司研發(fā)的Tecnobody PK254P：

Tecnobody PK254P是一款集平衡測試盒平衡訓(xùn)練于一體的康復(fù)機(jī)器人。Tecnobody PK254P提供了不同姿勢下的平衡測量和平衡訓(xùn)練，主要分為動態(tài)測量和測試、靜態(tài)平衡和測試、軸向平衡和測試、坐姿下測量和測試。其控制系統(tǒng)軟件也圍繞著其功能有評估、訓(xùn)練和反饋幾大模塊，軟件還提供了病人資料管理以供數(shù)據(jù)的存儲和讀取。機(jī)器人主要是用于評定/訓(xùn)練受試者運(yùn)動控制能力、平衡能力（含軀干平衡能力），提高本體感覺功能。當(dāng)患者與斜板進(jìn)行相互運(yùn)動的時候，平板上獲得的數(shù)據(jù)是根據(jù)每個單一運(yùn)動轉(zhuǎn)化為電脈沖而得到，并且把所得數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)诫娔X。軟件將對這些電脈沖進(jìn)行詳細(xì)分析，之后便在電腦控制端將顯示出一個描跡，這與斜板上的成角運(yùn)動或在其上施加的力是一致的。

②德國的Zebris公司研制的平衡訓(xùn)練器POSTUROMED（如圖1）：

POSTUROMED是一種神經(jīng)矯形治療裝置。是利用其不穩(wěn)定性和可調(diào)節(jié)性，用以治療和訓(xùn)練病理性身體姿勢改變的設(shè)備，尤其是側(cè)重對身體承重關(guān)節(jié)的功能性不穩(wěn)定的訓(xùn)練。POSTUROMED可應(yīng)用于神經(jīng)康復(fù)，疼痛的治療，平衡能力及感覺運(yùn)動的訓(xùn)練，達(dá)到以下目的：（1）身體承重關(guān)節(jié)的功能穩(wěn)定性。（2）部分的疼痛治療，尤其是影響到運(yùn)動系統(tǒng)的慢性背部和姿勢性的疼痛。（3）預(yù)防性的協(xié)調(diào)功能訓(xùn)練。

系統(tǒng)通過交互式訓(xùn)練與姿勢本體感覺的治療緊密結(jié)合在一起，有嚴(yán)格的姿勢訓(xùn)練原則。通過從簡單到復(fù)雜的七個治療與階段，使治療效果達(dá)到最大化?？梢哉{(diào)節(jié)的不穩(wěn)定表面治療對于治療病理性的姿勢反應(yīng)度和關(guān)節(jié)活動功能的不穩(wěn)定性有著良好的效果。

1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

近幾年國內(nèi)的一些大學(xué)也開始相關(guān)研發(fā)然而國內(nèi)研究還與國外有著較大差距，尚沒有類似國外biodex balance_sd集平衡測試、平衡訓(xùn)練與一體的，人機(jī)交互較好的平衡康復(fù)機(jī)器人的出現(xiàn)，在平衡測試和訓(xùn)練的理論研究方面也略顯不足，國內(nèi)大多還停留在針對國外現(xiàn)有平衡測試儀信度和效度的研究上，在平衡測試方法上也沒有形成統(tǒng)一的平衡測試標(biāo)準(zhǔn)。

①Sway 機(jī)器人

Sway 機(jī)器人是哈爾濱工程大學(xué)制作的雙輪移動機(jī)器人的實(shí)物，如圖2所示：Sway 機(jī)器人由上位機(jī)和機(jī)器人車體兩個主要部分構(gòu)成，兩者是分開的，通過無線通訊交換數(shù)據(jù)。

機(jī)器人的車體系統(tǒng)構(gòu)成如圖2所示：該機(jī)器人采用Cygnal公司推出的C8051F005單片機(jī)作為人機(jī)交互上位機(jī)的控制核心。車體的傾斜角度檢測儀采用AD公司推出的雙軸加速度傳感器ADXL202以及反射式的紅外線距離傳感器。利用PWM技術(shù)控制兩臺直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。上位機(jī)與機(jī)器人之間的數(shù)據(jù)通信采用迅通生產(chǎn)的PTR2000超小型、超低功耗高速無線收發(fā)數(shù)傳MODEM。人機(jī)交互界面則采用240×128圖形液晶點(diǎn)陣、方向搖桿及按鍵?；谶@些完備而又可靠的硬件設(shè)計，此機(jī)器人也使用了一套獨(dú)特的軟件算法，實(shí)現(xiàn)了Sway的平衡控制與數(shù)據(jù)交換功能，如圖3所示。

1.3 目前的發(fā)展現(xiàn)狀總結(jié)

平衡機(jī)器人的研究經(jīng)歷了二十多年的不斷發(fā)展，不僅結(jié)構(gòu)、形式與功能上有很大改善，訓(xùn)練方法也隨著社會的進(jìn)步逐步增多。作為幫助人訓(xùn)練平衡能力的機(jī)器，機(jī)械結(jié)構(gòu)的合理性，智能控制的有效性，系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜性，人機(jī)交互的輔等等決定了它的研究還有待提高。當(dāng)前，國外人體平衡功能測試評估和訓(xùn)練系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)過多年的發(fā)展，但其操作復(fù)雜，價格高昂；國內(nèi)對平衡機(jī)器人的研究水平還仍然處于初級階段，雖然也出現(xiàn)了不少研究成果，但還未生產(chǎn)出真正投入使用的產(chǎn)品，研究方面還存在著以下問題：

（1）康復(fù)訓(xùn)練較為被動，模式單調(diào)枯燥。

（2）測試、訓(xùn)練模式單一，過分依賴醫(yī)師。

（3）缺乏康復(fù)理論的指導(dǎo)。

而我國的平衡康復(fù)機(jī)器人較國外還有一定的差距，雖然已經(jīng)有相當(dāng)一部分國產(chǎn)康復(fù)機(jī)器人投入市場且性價比較高，但是在功能和結(jié)構(gòu)上還有如下缺陷：

（1）平衡訓(xùn)練模塊薄弱

（2）動態(tài)平衡功能不足

2.平衡訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計的基本原則

（1）安全性原則：因?yàn)榛颊哌M(jìn)行平衡訓(xùn)練時要站在平衡訓(xùn)練系統(tǒng)測試平臺上，所以必須優(yōu)先考慮在使用時患者是否康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人產(chǎn)生干涉，平衡訓(xùn)練系統(tǒng)本身不會對患者造成傷害，并且保證患者在運(yùn)動中不會因?yàn)檎玖⒉环€(wěn)跌倒而受到傷害。

（2）有效性原則：這里所指的有效性是指平衡測試評估和訓(xùn)練系統(tǒng)能夠完成規(guī)定的動作，如按照一定軌跡進(jìn)行運(yùn)動，從而帶動患者進(jìn)行有效的平衡訓(xùn)練，同時，在檢測患者的平衡能力時，儀器受系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的影響較小，從而有效的測得所需的數(shù)據(jù)。這也是對平衡訓(xùn)練機(jī)器人的基本要求。

（3）經(jīng)濟(jì)性原則：所設(shè)計的平衡功能測試評估和訓(xùn)練系統(tǒng)能否廣泛的推廣很大程度上取決于下平衡功能測試評估和訓(xùn)練系統(tǒng)是否有較為適合的經(jīng)濟(jì)成本。目前很多國外生產(chǎn)的平衡功能測試評估和訓(xùn)練系統(tǒng)由于造價成本過高導(dǎo)致其應(yīng)用范圍只局限于大型的醫(yī)療機(jī)構(gòu)，而限制了平衡訓(xùn)練系統(tǒng)在國內(nèi)的進(jìn)一步推廣。因而從降低成本的角度上來說，設(shè)計該平衡訓(xùn)練系統(tǒng)時，在保證有效性的基礎(chǔ)上，應(yīng)該盡可能的簡化機(jī)構(gòu)，并且使用合適的材料。

（4）創(chuàng)造性原則：創(chuàng)造是人類的本領(lǐng)。人類如果不發(fā)揮自己的創(chuàng)造性，生產(chǎn)就不能發(fā)展，科技就不會進(jìn)步，也就沒有人類的今天。設(shè)計只有作為一種創(chuàng)造性活動才具有強(qiáng)大的生命力。因循守舊，不敢創(chuàng)新，只能永遠(yuǎn)落在別人后面。特別是在當(dāng)今世界科技飛速發(fā)展的情況下，在機(jī)械設(shè)計中貫徹創(chuàng)造性原則尤為重要。

（5）以市場需求為導(dǎo)向的原則：機(jī)械設(shè)計作為一種生產(chǎn)活動，與市場是緊密聯(lián)系在一起的。從確定設(shè)計課題，使用要求，技術(shù)指標(biāo)，設(shè)計與制造工期到拿出總體方案，進(jìn)行可行性論證，綜合效用分析（著眼于實(shí)際使用效果的綜合分析），盈虧分析直至具體設(shè)計，試制，鑒定，產(chǎn)品投放市場后的信息反饋等都是緊緊圍繞市場需求來運(yùn)作的。設(shè)計人員要時時刻刻想著如何設(shè)計才能使產(chǎn)品具有競爭力，能夠占領(lǐng)市場，受到用戶青睞。

（6）標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化原則：標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，通用化簡稱為“三化”?！叭笔俏覈F(xiàn)行的一項很重要的技術(shù)政策，在機(jī)械設(shè)計中要認(rèn)真貫徹執(zhí)行。標(biāo)準(zhǔn)化是指將產(chǎn)品（特別是零部件）的質(zhì)量，規(guī)格，性能，結(jié)構(gòu)等方面的技術(shù)指標(biāo)加以統(tǒng)一規(guī)定并作為標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行。貫徹“三化”的好處主要是：減輕了設(shè)計開發(fā)的工作量，提高了設(shè)計質(zhì)量，同時也縮短生產(chǎn)周期；減少了刀具和量具的規(guī)格，更有利于設(shè)計與制造，也降低了生產(chǎn)成本；便于組織標(biāo)準(zhǔn)件的規(guī)?；?，專門化，易于保證產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約材料，降低成本；提高互換性，便于維修；便于國家的宏觀管理與調(diào)控以及內(nèi)，外貿(mào)易；便于評價產(chǎn)品質(zhì)量，解決經(jīng)濟(jì)糾紛。

（7）整體優(yōu)化原則：設(shè)計要貫徹“系統(tǒng)化”和優(yōu)化的思想。性能最好的機(jī)器其內(nèi)部零件不一定是最好的；性能最好的機(jī)器也不一定是效益最好的機(jī)器；只要是有利于整體優(yōu)化，機(jī)械部件也可以考慮用電子或其他元器件替代。總之，設(shè)計人員要將設(shè)計方案放在大系統(tǒng)中去考慮，尋求最優(yōu)，要從經(jīng)濟(jì)，技術(shù)，社會效益等各方面去分析，計算，權(quán)衡利弊，盡量使設(shè)計效果達(dá)到最佳。

（8）人機(jī)工程原則：機(jī)器是為人服務(wù)的，但也是需要人去操作使用的。如何使機(jī)器適應(yīng)人的操作要求，人機(jī)合一后，投入產(chǎn)出比率高，整體效果最好，這是擺在設(shè)計人員面前的一個課題。好的設(shè)計一定要符合人機(jī)工程學(xué)原理。

3.機(jī)器人控制系統(tǒng)方案設(shè)計

3.1 平衡機(jī)器人的工作原理

該傳動系統(tǒng)主要是由電機(jī)，鏈傳動系統(tǒng)，絲桿螺母副，彈簧及彈簧導(dǎo)向管組成的，如圖4所示。根據(jù)傳動系統(tǒng)圖容易看出，該機(jī)構(gòu)由電動機(jī)帶動與電機(jī)軸相連的鏈輪轉(zhuǎn)動，通過鏈條將電機(jī)的轉(zhuǎn)動傳遞到三根不同直徑的螺母絲桿運(yùn)動副上，由于三根絲桿的直徑不相同，造成了絲桿的軸向運(yùn)動距離不同，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了不同方向上的傾斜運(yùn)動，通過彈簧導(dǎo)向管實(shí)現(xiàn)變阻尼的傾斜運(yùn)動。絲桿盤上均勻分布有8根彈簧導(dǎo)管，彈簧將絲桿板與訓(xùn)練板連接在一起，從而將絲桿板兩個方向上的傾斜運(yùn)動轉(zhuǎn)移到訓(xùn)練板，拉動訓(xùn)練板兩個方向上的運(yùn)動。

4.機(jī)器人控制系統(tǒng)總體方案---基于labview的控制軟件設(shè)計

Labview擁有強(qiáng)大的界面控制編程功能。平衡機(jī)器人需要進(jìn)行的一系列訓(xùn)練與測試，都可以用Labview軟件進(jìn)行仿真設(shè)計，為使用者提供簡約易懂的畫面指導(dǎo)，使機(jī)器人在操作上和心理上都更易讓人接受。

4.1 平衡系統(tǒng)人機(jī)界面設(shè)計

根據(jù)平衡機(jī)器人的功能要求以及平衡問題出現(xiàn)的不同原因，人機(jī)界面進(jìn)行編程設(shè)計時，需實(shí)現(xiàn)多種模式要求，如圖5所示。

（1）迷宮控制

迷宮控制訓(xùn)練模式能夠讓病患在靜態(tài)環(huán)境和動態(tài)環(huán)境迷宮中隨著一可重復(fù)生成的型態(tài)移動，如圖6所示。基本調(diào)節(jié)模式與穩(wěn)定度極限相似。使用者可根據(jù)自身的情況，隨意調(diào)整迷宮等級以創(chuàng)造簡單或復(fù)雜的環(huán)境來操縱。由靜態(tài)模式改變至動態(tài)模式會加速其康復(fù)進(jìn)程。打分是以百分比為基礎(chǔ)且等于所有擊中目標(biāo)數(shù)/總的設(shè)定目標(biāo)數(shù)。

（7）隨機(jī)控制

為了加強(qiáng)病患的運(yùn)動神經(jīng)控制與內(nèi)耳前庭的訓(xùn)練，平衡機(jī)器人需要設(shè)置隨機(jī)控制訓(xùn)練，如圖7所示。這種訓(xùn)練在靜態(tài)模式和動態(tài)模式下都可以進(jìn)行。在靜態(tài)模式中，病患可在其傾斜蓋運(yùn)動，移動光標(biāo)讓其始終保持在移動目標(biāo)中。在動態(tài)模式中，病患必須同時使用臀部、膝蓋與腳踝以在隨機(jī)移動目標(biāo)內(nèi)操縱平臺光標(biāo)。

（8）測試模式

為了可讓醫(yī)療人員量化病患在一靜態(tài)或者不穩(wěn)定的表面維持動態(tài)單向或雙向姿勢穩(wěn)定度，以此來評估病患之神經(jīng)肌控制，所以平衡機(jī)器人需要讓病患進(jìn)行平衡系統(tǒng)測試，如圖8所示。

靜態(tài)測試是用來測病患的重力中心的角度偏離能力。身體重量會在靜態(tài)量測中發(fā)揮作用。人之重力中心大約為其體重的55%。當(dāng)選擇靜態(tài)模式時，軟件會提示選擇您的重量，根據(jù)使用者所選的重量可提供一個適當(dāng)?shù)撵o態(tài)量測刻度。此模式測試用于移動障礙之基線測試，用在內(nèi)耳前庭失常和整形外科病患都是理想的情況。若靜態(tài)測試分?jǐn)?shù)良好，患者可進(jìn)步至動態(tài)測試與訓(xùn)練。

在動態(tài)測試模式中，病患的能力檢測可從控制該平臺角度的課程量化為鎖住位置的變化來反應(yīng)，也可計算為隨著時間偏斜的程度。較大之變化程度意味著比較遲緩的神經(jīng)肌反應(yīng)。進(jìn)一步神經(jīng)肌活力狀態(tài)可以從前/后與中間/側(cè)向平臺傾斜量化而獲得。預(yù)期數(shù)值與比較報告可用于繪制病患表現(xiàn)之圖表，雙向比較可快速地將每一下肢間的不同做出比較。

同樣根據(jù)平衡問題出現(xiàn)的幾個因素的不同，需要進(jìn)行的平衡測試有姿勢穩(wěn)定度，穩(wěn)定度極限，運(yùn)動員單腳與跌倒風(fēng)險四個模式。運(yùn)動員單腳與跌倒風(fēng)險的測試結(jié)果都可與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)做比較。姿勢穩(wěn)定度與穩(wěn)定度極限測試可在不同困難程度下得到。雙向報告（以一腳站立之姿勢穩(wěn)定度表現(xiàn)與另一只腳站立之比較）可在姿勢穩(wěn)定度測試下的更多選擇中得到。

5.結(jié)論

本文旨在設(shè)計一款能夠進(jìn)行訓(xùn)練與測試的平衡機(jī)器人，并實(shí)現(xiàn)對它的系統(tǒng)控制研究。在對國內(nèi)外平衡機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合目前平衡的一些原理及訓(xùn)練方法，提出了平衡機(jī)器人，并闡述了其控制系統(tǒng)設(shè)計的全過程。主要完成的內(nèi)容如下：

（1）從力學(xué)角度和生理角度分析了平衡對于人體的重要性以及一些影響平衡能力的因素。分析比較了觀察法、量表評定法以及平衡儀評定法，最終選擇了平衡儀評定法來支持平衡機(jī)器人的評定。接著從安全性、經(jīng)濟(jì)性、有效性、創(chuàng)造性、整體性等方面強(qiáng)調(diào)了平衡訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計時要遵循的一些基本原則，最后比較了傳統(tǒng)靜態(tài)平衡訓(xùn)練法、Bobath平衡訓(xùn)練法以及平衡儀訓(xùn)練法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍，最終選擇平衡儀訓(xùn)練法作為平衡機(jī)器人的訓(xùn)練方案。

（2）平衡機(jī)器人控制方案的設(shè)計。從保持穩(wěn)定性、實(shí)現(xiàn)不同的平衡訓(xùn)練模式、保持安全性、心理上易于接受四個方面提出了對平衡機(jī)器人的設(shè)計要求。明確了平衡機(jī)器人需要實(shí)現(xiàn)的一些功能，完成了機(jī)器人的建模，并介紹了平衡機(jī)器人的工作原理方式。對MATLAB、C#以及LabVIEW這些可以進(jìn)行界面控制的軟件進(jìn)行了分析，比較了它們的優(yōu)缺點(diǎn)，最終選擇LabVIEW作為的界面編程軟件。

（3）根據(jù)平衡機(jī)器人需要進(jìn)行的訓(xùn)練及測試任務(wù)，利用LabVIEW對它的人機(jī)互動界面進(jìn)行了編程設(shè)計與仿真分析，實(shí)現(xiàn)了對機(jī)器人界面的控制。并對幾種訓(xùn)練及測試模式作出了詳細(xì)的分析說明，讓患者根據(jù)自身狀況選擇合適的康復(fù)訓(xùn)練。

參考文獻(xiàn)