книги / Эргономика и инженерная психология
..pdfспособствуют обстоятельства, должен использовать в своих целях данный
фактор воздействия.
3.2.4.Свойства кожного анализатора
Вкоже имеются рецепторы, позволяющие воспринимать давление на
ееповерхность и вибрацию (общие тактильные рецепторы), боль, тепло, холод. Наибольшей чувствительностью к конкретному раздражителю об ладают те участки кожи, на которых сконцентрированы соответствующие рецепторы.
Ощущение прикосновения возникает даже при деформации одного волоска. Наиболее чувствительны к прикосновению губы, язык, нос, по душечки пальцев. Наименьшая чувствительность приходится на спину, живот, подошвы ног. Так, нижний порог для кончика пальца составляет
3 • 104 Па, а для тыльной стороны кисти рук - 1,2 • 105Па, т.е. в 4 раза вы ше. Болевой порог для тех же участков кожи составляет соответственно - 2,9 106 Па и 9,8 *105 Па. Дифференциальный порог по давлению состав ляет 7 % от исходного значения.
Пространственный порог этого восприятия определяется минималь ным расстоянием между двумя приложенными раздражителями, при кото ром ощущения еще не сливаются в одно. Для кончиков пальцев он равен нескольким миллиметрам, а для спины - 60 мм.
Латентный период ощущения давления на кожу составляет для раз ных участков кожи 0,09-0,22 с, что при правильном выборе места прило жения давления дает заметные преимущества перед зрительным и слухо вым анализаторами.
Тактильный анализатор играет огромную роль в деятельнс^сти чело- века-оператора, так как позволяет без зрительного контроля судить о со стоянии органов управления, а через это - о режимах объектов управления.
Очень велика роль этого анализатора, например, в работе скульпто ров, так как именно он позволяет лучше, чем какой-либо другой, судить о внешней форме предмета, о текстуре материала.
Вибрационная чувствительность находится в диапазоне 5-12000 Гц. Наибольшая чувствительность наблюдается при 200-300 Гц. В этом диапа зоне она возникает даже при очень малой амплитуде колебаний. Диффе ренциальный порог различения частот составляет 5-10 %. Это свойство позволяет использовать колебания механических вибраторов в качестве датчиков полезной информации.
Нормальная температура кожи колеблется от 32,5-33,5 °С. При от клонении температуры от этого значения в определенных пределах в обе стороны через некоторое время наступает адаптация к ней. В условиях адаптации человек не ощущает колебания температуры. Температурная чувствительность различна для различных участков кожи. При непосред ственном температурном воздействии на пальцы рук дифференциальный порог составляет 0,1-0,2 °С. Порог чувствительности к повышению темпе ратуры несколько выше, чем к ее понижению. Температура кожи ниже 0 °С и выше 51 °С вызывает чувство боли. Ощущение боли может быть вызвано также механическим, электрическим и химическим воздействием на поверхность кожи.
5.2.5. Свойства вестибулярного анализатора
Вестибулярный анализатор позволяет ощущать положение тела че
ловека по отношению к вектору силы тяжести и движение тела человека в
пространстве при ускорении. Рецептор вестибулярного анализатора распо ложен во внутреннем ухе.
Нижний порог ощущения изменения скорости при прямолинейном движении составляет 0,1-0,12 м/с2, при вращательном - 2,4 град/с2
Дифференциальный порог для прямолинейного движения равен 0,02-0,2 м/с2 , для вращательного - 2-3 град/с2
Порог различения наклона головы в стороны составляет 1°, вперед и назад - 2°.
Пороговая чувствительность к наличию поля тяготения равна 0,01 g.
Этот анализатор очень важен при деятельности человека на движущихся объектах.
3.2.6. Свойства кинестетического анализатора
Данный анализатор позволяет человеку ощущать взаимное положе ние подвижных частей тела (рук, ног и др.) без зрительного контроля. Ре цепторы дают возможность воспринимать растяжение и сокращение мышц, положение суставов.
Кинестетический анализатор играет большую роль в трудовой дея тельности человека, позволяя ему без участия зрения управлять траекто риями движения конечностей.
3.2.7. Свойства обонятельного и вкусового анализаторов
Человек способен различать до 400 видов запахов. Эта способность аналогична способности различения цветов и их оттенков с помощью зри тельного анализатора.
Чувствительность обонятельного анализатора зависит от вида паху чего вещества, концентрации его молекул в воздухе, температуры, влажно
сти, движения воздуха. Наибольшая чувствительность (минимальный, нижний порог) возникает при 25-30 °С. Адаптация к запахам, наступаю щая довольно быстро, сопровождается значительным повышением обоня тельного порога, а в ряде случаев приводит к изменениям ощущения.
Дифференциальный порог интенсивности запаха в среднем состав ляет 38 %. Человек легко различает каждый из запахов совместно или по следовательно предъявленных двух источников. Если один из запахов по интенсивности превышает другой, то происходит маскировка менее интен сивного из них. При одновременном предъявлении некоторых пар пахучих веществ может происходить полная взаимная компенсация запахов (унич тожение) или заметное их ослабление.
Считается, что все возможные вкусовые ощущения получаются пу тем определенных сочетаний кислого, соленого, горького и сладкого. Нижние вкусовые пороги по интенсивности не одинаковы для разных ве ществ, а дифференциальный порог в среднем равен 20 %. Восстановление чувствительности после устранения воздействия раздражителя на вкусо вые рецепторы наступает через 10-15 минут.
Контрольные вопросы
1.Перечислите основные свойства анализаторов человека и дайте им объяснения.
2.Основные энергетические свойства зрительного анализатора, ис ключая цветоощущения.
3.Влияние различных цветов на эмоциональный тон наблюдателя. Конкретные рекомендации по использованию этих закономерностей в эр гономике и дизайне. Приведите примеры.
4.Пространственные характеристики зрительного анализатора.
5.Временные характеристики зрительного анализатора.
6.Суть критической частоты мельканий. В каких случаях использу ется этот показатель?
7.Сопоставьте физические параметры звука с соответствующими ощущениями.
8.Пороговые характеристики акустического анализатора по интен сивности.
9.Частотные характеристики акустического анализатора. Практиче ские рекомендации, в том числе по учету зависимости ощущения громко сти от интенсивности и частоты сигнала.
10.Рекомендации по построению речевых служебных сообщений.
11.Какие ощущения испытывает человек посредством кожного ана
лизатора?
12.Параметры тактильных и вибрационных ощущений. Определите
их роль.
13.Роль вестибулярного анализатора, его возможности.
14.Свойства кинестетического анализатора.
15.Свойства обонятельного и вкусового анализаторов.
4.СОПОСТАВЛЕНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СВОЙСТВ АНАЛИЗАТОРОВ
4.1.Взаимодействие анализаторов
Описанные выше свойства анализаторов характеризуют каждый из них при условии изоляции других анализаторов от воздействия соответст вующих сигналов. Все анализаторы объединены в общую сложную взаи мосвязанную систему. Взаимосвязь анализаторов проявляется, в основном, в изменении их чувствительности. Причем влияние сигнала одной модаль
ности на чувствительность анализатора, воспринимающего сигнал другой модальности, может носить как положительный, так и отрицательный ха рактер. Вот почему эффект от дублирования информации сигналами раз ной модальности должен определяться экспериментально.
Известно, что чувствительность зрительного анализатора в перифе рической зоне возрастает под влиянием запаха некоторых веществ (то луола, нашатырного спирта и др.), вкуса сладкого, слабого вкуса соленого и кислого, холода, легкой мышечной работы, удобной сидячей, позы и уменьшается под влиянием громких звуков, тепла, тяжелой мышечной ра боты, стоячей позы, снижения барометрического давления. Под воздейст вием громких звуков уменьшается чувствительность центральной зоны видения.
Характеристики анализаторов ухудшаются под влиянием таких не благоприятных факторов, как высокие и низкие температуры, вибрация, утомление, перегрузка информацией или ее дефицит, стрессовое состояние ит.д.
Действие слуховых раздражителей повышает чувствительность к си нему и зеленому цветам, но снижает - к красному. Наблюдается повыше ние зрительной чувствительности при слабых вкусовых ощущениях.
Известно, что приятные запахи повышают аппетит. Наблюдается влияние музыки на вкусовые ощущения. У художников очень распростра нено взаимное влияние зрительных и звуковых образов. Так, художник И. Левитан при работе над картиной «Над вечным покоем» постоянно слушал музыку Бетховена. Некоторые же композиторы обладают «цвет ным слухом» (Скрябин, Чюрленис), что находит отражение в их произве дениях.
Художники, изображая материал поверхности какого-либо объекта (его фактуру), обычно переживают соответствующие тактильные ощуще
ния. Подобные ощущения испытывает и внимательный зритель хорошо исполненного изображения.
Все приведенные факты свидетельствуют о важности учета взаимо действия анализаторов в деятельности дизайнера и эргономиста.
При нарушении функций одного анализатора этот недостаток ком пенсируется за счет других анализаторов. Так, при потере слуха обостряет ся зрение, повышается тактильная чувствительность. Об этом свидетельст вует успешная деятельность слепых, глухих и даже слепоглухих.
Принципиальным, с точки зрения организации деятельности опера тора, является способ предъявления ему информационных сигналов. В од ном случае информация воспринимается в непосредственной форме, по мимо использования технических средств отображения информации. На зовем такие системы системами непосредственного восприятия информа ции. Если сигналы поступают оператору только от приборов, то соответст вующие системы можно охарактеризовать как системы опосредствованно го (инструментального) восприятия информации. Во многих случаях опе ратору предъявляются сигналы обоих видов. Весьма часто при создании систем непосредственного восприятия информации ставится задача изоля ции оператора от сигналов, воспринимаемых им как помеха (вибрация, акустические шумы и т.д.). Практика разработки человеко-машинных сис тем свидетельствует о том, что очень часто такие сигналы несут в себе важные информационные составляющие, порой неосознаваемые операто ром. Для анализа информационного содержания помех можно использо вать приведенные ниже методы [15].
Один из методов основан на проведении натурных экспериментов с обычным информационным обеспечением оператора и с изоляцией соот ветствующего анализатора или с изоляцией источника нежелательного сигнала. Статистическая оценка значимости различия каких-либо показа
Точный количественный контроль сигналов (особенно дискретных) легче осуществляется зрительным анализатором. Облегчает и улучшает деятельность операторов реализация адекватности между ощущением сигнала (его модальностью) и содержательным смыслом контролируемого параметра.
Свойство слухового анализатора является причиной его стандартно го применения как аварийного и предупреждающего. В связи с малым его дифференциальным порогом по высоте сигнала слуховой анализатор весьма перспективен для кодирования быстро изменяющихся процессов.
Свойства тактильного и кинестетического анализаторов всегда учи тываются при конструировании и выборе органов управления технически ми объектами. Значительный положительный эффект может быть получен за счет подачи на орган управления усилия, пропорционального управляе мому параметру объекта.
Вестибулярный анализатор играет большую роль при управлении человеком подвижными объектами, если его рабочее место расположено непосредственно на этих объектах.
И дизайнеру, и эргономисту в обязательном порядке необходимо учитывать связь модальностей информационных сигналов с вызывающими ими эмоциями. Наибольшими возможностями в этом отношении облада ют зрительные восприятия (цвет, внешняя структура объекта), музыкаль ная форма акустических сигналов, тембр человеческого голоса.
В большинстве случаев значение латентного периода не играет ре шающей роли при оценке того или иного анализатора по причине абсо лютной малости этого параметра и малого его отличия для различных ана лизаторов. При необходимости сократить реакцию оператора на опреде ленную ситуацию более значимые результаты могут быть получены за
счет использования возможностей человека экстраполировать (предуга дывать) развитие событий.
4.2.Примеры учета свойств анализаторов
вэргономической практике
Йример 1. Машинист одноковшового экскаватора воспринимает си туацию в естественной, незакодированной техническими средствами фор ме. Его задачей является управление процессом копания с наполнением ковша породой и перемещением ковша к транспортному средству (с раз грузкой ковша) и обратно - к забою. Особенно сложна операция копания, так как кроме совмещенного управления перемещением ковша по двум ко ординатам машинисту необходимо регулировать усилия копания. Кроме того, машинисту фактически не подается прямая информация об усилиях, возникающих в механизмах (нагрузке).
Кабина машиниста современных экскаваторов плохо изолирована от сильного шума, создаваемого электроприводами и механизмами. В связи с этим разрабатываются средства повышенной звукоизоляции кабины. Пе ред модернизацией кабины необходимо было ответить на вопрос, не несут ли эти шумы полезной информации о нагрузке.
С этой целью был проведен натурный эксперимент, в ходе которого машиниста изолировали от шумов с помощью специального шлемофона. Оказалось, что шлемофон фильтрует только высокочастотные помехи, не связанные с большой интенсивностью звука. Тогда к телефонным капсу лам шлемофона быт подключен магнитофон. Затем машинисту подава лись предварительно записанные технологические шумы. Естественно, что эта информация не совпадала по времени с реальным протеканием процес сов копания. В результате качество управления экскаватором со стороны