Вопрос 37. Эргономическое проектирование органов управления

Органы управления представляют собой элементы интерфейса (связи) в СЧМ, с помощью которых оператор передаёт механи­ческую энергию или информацию технической части системы для выполнения автоматических функций управления.

Органи­зация, отбор и размещение органов управления осуществляют­ся с учётом анатомических, антропометрических, биомеханичес­ких и физиологических характеристик человека.

Основные органы управления – это кнопки, клавиши, тумблеры, переключатели, маховики и штурвалы, ножные педали.

Кнопочные и клавишные переключатели применяют для осу­ществления операций быстрого включения и выключения аппа­ратуры, выбора нужного параметра, набора и ввода логической и количественной информации и команд управления. Кнопочный переключатель срабатывает от осевого перемещения привода в виде кнопки, а клавишный переключатель — от перемещения (вращения) клавиши вокруг смещенной оси. Расположение кно­почных и клавишных переключателей по высоте должно нахо­диться на уровне локтя сидящего человека при горизонтальном расположении предплечья и согнутой под углом 90° в локтевом суставе руки. Рациональный угол наклона панели клавиатуры ра­вен 15°. Располагают кнопки и клавиши в ряд горизонтально с расстоянием между кромками кнопок не менее 5 мм, а в особых случаях и вертикально с использованием функционально-цветового кодирования.

Для сокращения времени ввода управляющих воздействий кнопочные, и клавишные переключатели выполняются с обратной связью. Это свойство выключателя, заключающееся в том, что в момент приведения в действие его подвижная система оказывает упругое сопротивление пальцу или кисти руки человека, а после завершения действия сигнализирует о вводе информации механически (тактильному анализатору) резким падением упругого со­противления, акустически (слуховому анализатору) — «щелчком», или визуально (зрительному анализатору) — световым сигналом. Для уменьшения информационной загрузки зрительного анализа­тора оператора целесообразно организовывать обратную связь ме­ханическими или акустическими способами.

Рычажные переключатели (тумблеры) применяются для быстрого включения, выключения и переключения режимов работы, не требуют при управлении больших физических усилий, хорошо опознаются на рабочем месте, позволяют осуществлять операции с большой ско­ростью.

Расстоя­ние между приводными элементами соседних тумблеров должно быть не менее 20, а при одновременном действии несколькими пальцами — 16 мм.

Форма приводного элемента (рычажной части) тумблера может быть конусообразной, многогранной или цилиндрической с расширением на конце в виде шарика или лопатки. При кодировании тумблеров их форму можно изменять, однако не должно быть острых кромок и граней.

На приводном элементе тумблера не допускаются плоские грани с радиусом перехода менее 0,2 мм — для тумблеров легкого типа и менее 0,5 мм — для тумблеров тяжелого типа. Приводной элемент тумблера должен иметь длину не менее 10- 15 мм и толщину в расширен­ном участке 3 — 5 мм. Межпозиционные перемещения рычажка должны выполняться в секторе 40 — 60 граду­сов — для двухпозиционного тумблера и в секторе 30 — 50 градусов — для трехпозиционного.

Положение тумблера, характеризующее его состоя­ние, должно легко распознаваться визуально, тактильно и на слух (как щелчок). Позиция приводного элемента "верх" должна соответствовать состоянию "включено", "низ"— состоянию "выключено". Тумблеры легкого типа должны рассчитываться на усилия до 7 Н, тяжелого — на усилия 7 - 25 Н.

Поворотные выключатели и переключатели предназначены для плавной или ступенчатой регулировки или переключения, когда необходимо получить более трех положений.

Ручкам, рассчитываемым на точную регулировку, необходимо обеспечить диапазон поворотов на 30—60 градусов в каждую сторону от нулевой точки, а у рассчи­тываемых на большое усилие боковые поверхности долж­ны быть ребристыми для обеспечения надежного захвата.

Расстояние между краями соседних ручек при работе пальцами должно составлять не менее 20 мм, при работе в перчатках — не менее 25 мм, при работе кистью — не менее 50 мм, при работе двумя руками — не менее 70 мм.

В граничных положениях выклю­чатели должны иметь стопорные фиксаторы. При прохождении нулевого положения целесообразно предусмотреть обратную связь путем увеличения усилия вращения не более чем на 10% от основного. Для опознания ручек тактильным анализатором (прикосновением) их формы должны различаться между собой.

Маховики и штурвалы применяются для медленного враще­ния и точного поворота или перемещения части орудия труда (суппорта, инструмента) при значительных усилиях на оси (более 100 Н). Центр маховика располагается на высоте 230 мм от поверхности сидения или высоте 900...1050 мм от пола при работе в положении стоя. Для получения информации о пере­мещении маховиков и штурвалов они снабжаются указателем или счетчиком числа оборотов.

Ножные педали используют при больших усилиях и небольшой точности ввода управляющих воздействий, а также для сокращения времени управления и уменьшения нагрузки на руки.

При большом количестве органов управления ис­пользуют методы группировки, учитывая при этом частоту об­ращения к тем или иным приборам во время выполнения ра­бочего алгоритма.

Часто используемые органы управления и индикации следует помещать в центральной зоне, редко — на периферии. В центральной зоне также располагают аварий­ные средства отображения и управления, обеспечить прост­ранственное и функциональное соответствие между органами управления и дисплеями. Необходимо выдерживать дистан­цию между определёнными типами органов управления и ин­дикации для уменьшения явлений интерференции и перепуты­вания.