книги / Эргономика и инженерная психология

способствуют 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