3.4 Эргономические принципы размещения и конструирования органов управления

Работа на многих современных производственных машинах и оборудовании отличается операторско-диспетчерским характером труда и требует от конструктора знания эргономических принципов рационального проектирования пультов управления, самих органов управления (ОУ) и выбора средств информации, не требующих от оператора излишнего напряжения памяти и внимания.

К органам ОУ относятся: кнопки, переключатели, педали, рукоятки, рычаги, маховички, штурвалы.

ОУ должны быть легко доступны, рационально расположены и хорошо просматриваться оператором. Их конструктивное оформление должно (в зависимости от функционального назначения) различаться по конструкции, цвету, материалу и др.

В зоне зрительного поля оператора и оптимальной досягаемости располагают наиболее важные и часто используемые ОУ. При этом особо выделяют аварийные ОУ и те, которыми оператор пользуется “вслепую” – они по форме, размерам, цвету, отдельному расположению должны отличаться от остальных. Часто такие ОУ дублируют для удобства пользования ими в разных положениях оператора.

Второстепенные ОУ можно располагать вплоть до крайних границ зоны досягаемости и визуального контроля. Органы периодической настройки и редко используемые могут размещаться в удобных по конструктивным соображениям местах оборудования.

Обычно ОУ компонуют в несколько четко различимых и функционально связанных групп. Простейший пример – клавиатура персонального компьютера.

Количество ОУ должно быть оптимальным (т.е. минимально необходимым) и они должны иметь высокую степень соответствия антропометрическим, биомеханическим и психофизиологическим возможностям человека. Их конструкция должна быть удобна для руки, обеспечивать безопасность оператора и блокировки, исключающие случайные срабатывания и возможность постановки их в неправильное или запрещенное положение.

Сегодня такие ОУ как электрические и пневматические кнопки, линейные и поворотные переключатели, хорошо конструктивно отработаны и широко представлены рядом фирм на рынке элементной базы машиностроения. Конструктор должен уметь выбрать подходящие и с учетом эргономических факторов расположить их на машине и выносном пульте управления. Однако при проектировании уникальных изделий или дизайнерской проработке единого стилевого решения новой техники (дорогие стиральные машины, факсы, аудиоаппаратура и т.п.) проектируются и сами кнопки и переключатели. Правда, чаще это касается лишь формы собственно нажимных элементов и поворотных рукояток, в то время как конструкция самого переключателя по соображениям надежности и экономики обычно принимается стандартной.

Для аварийного быстрого отключения используются так называемые ладонные кнопки.

Рычаги (управляющие и силовые рукоятки), педали и маховички обычно проектируются вместе с машиной. В эргономике разработаны соответствующие правила и рекомендации проектирования таких ОУ и размещения их на машине. Так, например, управляющие рычаги не должны иметь более 8 фиксированных положений, лучше – 2 - 4 положения.

Форма рукоятки управляющих и силовых рычагов должна хорошо соответствовать способу захвата рукоятки кистью, характеру перемещения, развиваемым усилиям (сравните рукоятки ножовки, электроинструмента, ручного тормоза автомобиля, портновских ножниц и др.). Вопросы рационального проектирования рукояток рассматриваются в разделе эргономики – хиротехника.

Диаметры маховиков в машиностроении обычно выбираются в диапазоне 150…400 мм в зависимости от прикладываемого усилия, высоты их расположения над полом и рабочей позы оператора. Рукоятку маховика часто делают не вращающейся, что способствует повышению точности регулировки.

Педали служат для дискретного или плавного (без точностных требований) ввода управляющего воздействия. Педали должны проектироваться с учетом их возврата в исходное положение пружиной. При этом полный ход педали не должен превышать 125 мм, частота использования – до 20 раз/мин, усилие – не более 60…120 Н (60 Н – если работает только носок ступни), а при частом нажатии на педаль усилие следует уменьшить до 20 Н. При работе стоя использовать педали не рекомендуется.

При проектировании машины конструктору следует предусматривать линейную зависимость между величиной усилия на ОУ и результирующим эффектом. Не следует думать, что чем меньше усилие, прикладываемое к ОУ, тем лучше будет для оператора. Если оператор не будет чувствовать усилия противодействия со стороны ОУ, то это может существенно снизить точность перемещения ОУ. Поэтому при использовании сервомеханизмов, позволяющих оператору экономить мышечную силу, в конструкцию закладываются устройства искусственной имитации противодействия органов управления (например, в системе управления самолетом).

Конкретные рекомендации по проектированию ОУ и их компоновке для различных проектных ситуаций можно найти в справочной эргономической литературе.