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人機工程學論文范文1
1設計思路
人機工程學是指應用人體測量學、勞動心理學等學科的研究方法［1］，起源于歐洲，形成和發展于美國，20世紀50年代開始迅速發展的一門新興邊緣科學。它從人的生理和心里特性出發，研究人、機、環境的相互關系和相互作用的規律，該學科在其自身的發展過程中，逐步打破了各學科之間的界限，以優化人－機－環境的一門科學［2］。國外對垃圾桶設計研究較早，一些發達國家如德國、美國、荷蘭等，其垃圾桶的設計大多考慮人機關系［3］，國內的垃圾桶設計與國外相比還存在差距，且對垃圾桶的設計很少考慮人機關系。該設計從垃圾桶的結構和功能出發，主要從垃圾桶外觀、結構尺寸、自動打包收緊功能、自動推袋功能等方面進行垃圾桶的設計，力求使用的避免用手接觸垃圾，有效防止細菌通過手傳播，保持室內空氣清新。并且垃圾桶的高度及其他尺寸符合人機工程學原理，色彩能與周圍環境相和諧，成為環境的重要組成部分。其總體設計原理如圖1所示。
2環保垃圾桶的創新設計
2．1垃圾桶的外形設計(1)外形尺寸設計要使垃圾桶與人之間達到最優化配合，使人不需大幅度改變自己的姿勢就可順利地將垃圾放到垃圾桶里。經研究與垃圾桶有關的人體尺寸有:立姿時的肘高、立姿時手的功能高度、立姿時雙手功能上舉高，手的長、寬等，見表1［4］。據人機工程數據圖2、3，當人投垃圾時，保持身體正直，手腕處于順直操作，腰部和腕關節處于相對放松的狀態。當身體彎曲和腕關節處于一系列別扭狀態時，會產生腰部及腕部酸痛、手的力量減小等，如長時間保持這個狀態會引起一些腰部及腕部的綜合癥。根據對多款垃圾桶的調查及垃圾桶的尺寸人機分析表1，一般的家用便捷垃圾桶的高度應為400～550mm。考慮到自動打包套袋垃圾桶的功能實現機構主要安裝在垃圾桶底部，將會占用一部分空間，占用的高度定位為100mm。所以垃圾桶的高度應取大一些，將垃圾桶的高度定位為500mm。垃圾桶的桶口直徑不應過大，在實際生活中一般生活垃圾偏多，考慮到飲料瓶的投放，垃圾桶投入口的桶口直徑應大于垃圾的投放尺寸，垃圾中廢棄飲料瓶的高度一般小于300mm，考慮到自動打包套袋垃圾桶要實現自動打包，在垃圾桶投入口處將會有鋼圈等打包機構，將會占用一小部分空間，所以垃圾桶的桶口直徑也應取大一些，所以將垃圾桶垃圾投入口的直徑定位為350mm。(2)外觀設計垃圾桶桶身設計要求外觀美觀大方，有一定藝術性和觀賞性，適合現代綠色環保的理念。在三維設計時，選用主流CAD軟件Pro/E5.0，其三維外形圖如圖4所示。圖4(a)垃圾桶的桶身正面設計有一個米老鼠圖案。在米老鼠頭像的下面，設計為一個內部齒輪傳動的保護罩，而上部分就是用來裝垃圾的。圖4(b)桶身背面設計的圖案是一動漫《喜羊羊與灰太狼》中灰太狼一家，卡通形象深受小朋友甚至是80，90后的喜愛，給人以溫馨幸福的感覺，整個桶身的設計看起來比較新穎，頗有中西結合的感覺。滿足現代年輕人的審美需求和有小孩家庭的氛圍營造。垃圾桶的桶蓋設計為帽子形狀，易清潔，很有觀賞性，桶蓋上有個透視孔，可清楚地看到垃圾是否裝滿;蓋上延伸部分，專門為開蓋設計，另外，桶蓋上有綠色環保標志，適合現代綠色環保理念。桶身的背面有兩個踏板，左邊是踏板一，主要控制打包機構，右邊是踏板二，主要控制推袋機構。踏板的顏色與灰太狼一家的皮膚的顏色相近，顏色協調。
2．2垃圾桶的功能實現(1)打包收緊機構設計如圖5所示，該傳動機構由踏板一、連桿、棘輪、錐齒輪，直齒輪等部分組成，當打包踩踏踏板一時，人踩踏踏板的力量通過連桿變為動能，帶動棘輪向左運動，從而帶動與之相連的錐齒輪向內轉動，進而帶動后面的直齒輪作對應的方向的轉動，最終將運動傳遞至垃圾桶上部的鋼圈收緊部分，其主要零件如圖6所示。(2)收緊扎口機構設計運動由上述踏板一傳遞至垃圾桶上部的鋼圈收緊部分后，通過轉動將鋼圈慢慢收緊，最終收緊好的垃圾口部被擠壓到V型卡槽中，對壓縮好的垃圾進行扎扣處理，如圖7所示。3)推袋機構的設計推袋機構如圖8，通過踩踏踏板二，運動由踏板經過各個連桿機構傳遞至推板上，推板與連桿連接處為間隙配合，由銷釘連接，在推出垃圾袋時不會翹起，整個過程保持版面豎直，垃圾也在水平方向被推出，效果圖如圖9。
3結語
人機工程學論文范文2
關鍵詞 駕駛艙設計;人機工程
中圖分類號：U46 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）21-0072-01
1 緒論
人機工程駕駛艙設計中的重要性：
科技的發展促使著各行各業都逐漸向自動化、智能化方向發展。在以前需要人為完成的工作在當今時代很大部分都能夠由計算機來自動完成，而且比人工完成的速度更快、精確度更好，這就使得人機之間的關系發生了轉變。在現今人工智能技術、自動化技術已經被人們熟練的應用機的操作中，但是不管技術如何先進，人依舊是操作的主體，在整個過程中依舊起著決定性的作用。因此，為了更好的將飛機的作用發揮出來，必須要對人的體力、心理、生理等對人們產生影響的因素做到充分的考慮，使飛機駕駛艙設計適合人的要求，構成以人為中心的統一的人-機-環境系統。
2 人機工程在駕駛艙設計中的應用
人機工程學是按照人的特性來設計和優化人-機-環境系統的科學。其主要目的是使人能安全、健康、舒適和有效地進行工作。
人機工程學與航空技術的結合，是人機工程學研究和應用的一個極其重要的方面。在航空技術（如飛機駕駛艙）的人機系統設計中，無論是人機分工、人機界面設計，引入人機工程學的原理和方法，并滲入到航空技術設計之中，進行分析、評價和設計，會進一步提高人機系統整體優化水平。
2.1 人機工程學發展概況
人機工程學作為一門科學，其建立和發展僅50余年。
第一次世界大戰至第二次世界大戰期間，由于軍事的需要，使用了飛機、潛艇等現代化設備，開始重視兵員的選拔和訓練，人機關系有所改善，主要是使人去適應已定型的機器裝備。
第二次世界大戰至20世紀60年代，由于新設計的武器裝備不符合人的生理心理特點，即使經過嚴格訓練的人也難以適應，并經常發生事故，從而促使人們把人機匹配的研究方向從過去的由人適應機器轉向使機器適合于人。1959年，國際人類工效學學會（IEA）正式成立，標志著人機工程學已發展成為一門成熟的學科。
20世紀70年代后，人機工程已滲透至各個行業，且在高新技術領域中予以應用。1975年，國際標準化組織（ISO）成立了人類工效學標準化技術委員會（TC 159），標志著人機工程學的應用進入了一個新階段。
人機工程學在我國起步較晚，20世紀70年代末才確立起來并獲得蓬勃發展，1989年，中國人類工效學學會（CES）成立，并于1992年被國際人類工效學學會（IEA）接納為正式成員，標志著我國的人機工程學已進入一個新的發展階段。
2.2 人機工程設計
人機工程在飛機駕駛艙設計中應用的目的是提高駕駛員操作效率、減輕駕駛員工作負荷，以確保系統的安全可靠。飛機駕駛艙設計對人機性能有兩方面的要求：1）客觀的人機工程學設計原則;2）對這些設計原則的正確履行，使之在設計中轉化為駕駛艙的布局、尺寸、形態等各項指標中合理的人機數據。
2.2.1 人機工程設計原則
人機工程設計中應遵循的原則是安全、高效、舒適，這三個要求是相輔相成的。
安全是人機界面設計的第一原則，評估人機界面的安全性主要從以下幾個方面來進行：是否對飛行員有直接的生理傷害;是否易于造成飛行員的錯誤;提供一個友好的顯示界面;飛行員要能夠迅速有效地控制各個系統。
駕駛艙人機界面的舒適程度不僅僅關乎于駕駛人員的感覺，同時能夠影響到他們的心理及生理。這對于駕駛人員能力的發揮有很大的影響，甚至間接的影響到飛行的安全問題，因此，對此我們必須加以重視。
在設計駕駛艙人機界面的過程中，設計人員通常首先考慮的都是高效原則，將設計的功能和性能作為首要問題進行考慮，而對安全以及舒適度放在了次位，或者沒有做到足夠重視。其實在整個設計的過程中，這三者之間是緊密相關、互相影響的。因此在設計時應該對三方面通盤考慮，突出重點。同時應該加大科研投入，設計出飛行員喜歡的人機界面。
2.2.2 人機工程在飛機駕駛艙設計中的應用
1）人體尺寸數據庫及人體建模。
隨著CAD、CATIA等計算機輔助繪圖軟件的飛速發展，在飛機駕駛艙設計中，越來越多的用到人體模型。人體模型的建立，需要廣泛搜集人體尺寸數據，并建立人體尺寸數據庫及相關標準。我國在2003年了飛行員專用標準《中國男性飛行員人體尺寸》GJB4856-2003。
利用飛行員的人體尺寸數據，可以在CATIA等軟件中構建人體模型，來優化駕駛艙設計，使整個人機系統中的人和機器合理匹配。
2）操縱臺、儀表板和座椅等設計。
駕駛員眼位確定后，在進行操縱臺、儀表板和座椅等設計時需考慮駕駛員視野要求、駕駛員對操縱器件的可達性要求等。
在駕駛員眼位確定的前提下，應根據駕駛員坐姿身體尺寸設計操縱臺、儀表板的位置及傾斜角度，將安全操作所需要進行觀察辨認的所有顯示器和控制器提供給駕駛員。使他們在需要觀察一個控制器或顯示器時不需要移去一個障礙物或重新調節座椅，滿足第5百分位到第95百分位的駕駛員可視性、可達性要求。
飛機座椅屬于工作用座椅，在座椅設計時，通過以往的飛機各元件人機工程設計原理和相關試驗，按照駕駛員坐姿身體尺寸設計座高、座寬、座深、座面傾角、靠背、靠背傾角、扶手高度和坐墊，滿足第5百分位到第95百分位的駕駛員可達性要求。
3）可達性、可視性評估驗證。
采用電子模型與實體模型相結合的方法，供飛行員體驗新飛機駕駛艙，對可視性和可達性進行評估驗證，提高設計效率和質量。
利用CATIA等軟件設計1：1的飛機駕駛艙模型，并用CATIA軟件中的人機工程模塊進行駕駛姿勢評價、視域分析和可達性仿真驗證，對駕駛艙的設計進行評估和完善，能夠有效的縮短研制的周期并降低研制成本，給飛行員建立一個舒適、安全的飛行環境。
3 未來人機工程在駕駛艙設計中應用展望
盡管目前我們已經將CITTA等軟件的人機工程設計與仿真驗證應用于設計駕駛艙的過程中，但是就現實情況而言還不能夠完全的滿足駕駛員體驗駕駛艙的要求，而且因為軟件中生成的人體模型沒有穿著衣物，這樣對衣物尺寸的設計會有很大的影響。虛擬座艙的適時出現能很好的解決這一問題。
虛擬座艙是虛擬現實技術在航空領域的重要應用。虛擬座艙有臨境性、交互性和想象力的特點，能使人進入一種封閉的虛擬環境，通過人機接口輸出3維視覺、聽覺和觸覺信息，多通道刺激人的感官，從而使人在頭腦中形成身臨現實環境的感覺;同時，又能接受人的手指動作、話音、頭眼指向等多通道控制信息，實現人機交互。
參考文獻
人機工程學論文范文3
關鍵詞： 人類工效學；設計；SolidWorks；CATIA
中圖分類號：TP399 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2012）06-0119-01
0 引言
隨著計算機技術的發展，在概念設計階段使用三維數字化人機工程設計是現代工業設計的必然要求。以人體參數為基礎建立的數字人體模型是描述人體形態和力學特征的有效手段，是研究、分析、設計和評價人機系統不可缺少的測量和模擬工具。目前可進行人機工學分析的軟件較多，本文嘗試以SolidWorks和CATIA這兩種三維軟件為例來探討計算機輔助技術在人類工效學方面的應用。
1 建立模型的思路
由于SolidWorks軟件基于具體的尺寸繪制草圖完成建模，然后通過在裝配體文件中添加幾何關系組成完整的人體模型。所以在創建之前需要計算出各個人體百分位所針對的主要部位尺寸。筆者首先進行了油田作業工人的人體測量工作，由于人體測量中所得到的測量值，都是離散的值隨機變量，大多數都符合正態分布(高斯分布)規律，因而可根據概率論與數理統計理論對測量數據進行統計分析，從而獲得所需群體尺寸的統計規律和特征參數[1]。
通過實際測量，利用上述方法可以計算出對應人體尺寸百分位5%、10%、50%、90%、95%共5組模型尺寸。由于所有部位零件都使用了SolidWorks的配置功能，所得到的最終模型通過選擇不同配置就可以改變各部位的尺寸比例。
CATIA與SolidWorks不同，它具有專門的人機分析模塊，還提供了美國、加拿大、韓國、日本和法國的人體模型數據庫，遺憾的是沒有中國的人體模型。這里筆者依據韓國人人體模型的各部位比例和測量參數，通過修改模型庫中韓國人的相關參數[2]，還可以建立針對目標人群的文件來實現，如圖1所示，當定義完人體模型相關數據后導入CATIA的人體模型庫，然后再確定要建立的人體模型的父系產品、人體模型名、性別、百分數，就能生成中國地區的虛擬人體模型[3]。
2 人機優化方法的不同
使用SolidWorks筆者建立了一個操作平臺,這里對于操控域設置為站姿操作方式來進行設計。以空間分析為例，根據人機工學對站姿操作評估的需求，作業面高度同作業姿勢有關。一般在站姿作業時，身體向前或向后傾斜以不超過10°～15°為宜，工作臺高度一般為操作者身高的60％左右。當臺面高度為900mm～1100mm時，臺面處于最佳作業區內[4]。以此為依據，可以參考導入的人體模型對平臺進行優化，將作業人員所處的作業空間尺寸設定為1100mm*900mm的空間，滿足作業崗位中橫向活動間距大于1000mm的要求，參考建立的人體模型還可以近一步設定操控臺面的最低線距離操作站立面的距離為1135mm，由于操控臺平面為坡面，最高處與最低處的高度差為111mm，則可以算得操控平面中線距離作業站立面的高度為1191mm，在身高60%的比例高度稍微偏高處，在軟件中完全適合我們所測得的平均身高為1753mm的華北地區作業人員使用。操控臺寬度為540mm，與虛擬人體模型肩寬接近，兩側各多出83mm。這樣作業者作業時手臂減少橫向的施力，可以降低肌肉疲勞。依據以上人機工學評價標準，我們最終完成的操控域的優化設計工作。
這里我們將修井機的操控域設計為室內坐姿作業方式。CATIA也具有獨立建模的能力，首先對操控域進行建模，然后導入建立好的人體模型。在對現場作業姿勢有了充分了解后，可以利用約束工具進行身體部位與其它虛擬物體的定位，利用干涉檢查和終止干涉來避免虛擬人體模型的身體和虛擬物體的重合，使人體模型姿勢符合作業姿勢。
由于CATIA具有人體模型姿態分析（HPA）模塊，所以我們可以直接針對這一坐姿，利用CATIA的姿態評估大腿與小腿夾角的舒適度為92.6%。同理對其他模型部位進行評估。以這一坐姿為依據，我們可以調整操控域的座椅以及作業臺的具體尺寸，使得操控域滿足作業人機舒適性的要求。
3 結論
在對操作平臺操控域兩種不同方案的人機優化過程當中我們可以得到以下結論：SolidWorks和CATIA雖然都能進行三維建模，但是在建模方面SolidWorks采用參數化驅動模型，用數值參數和幾何約束來控制三維幾何體建模過程要更加簡便易行，當發現不符合人機工學要求的尺寸時可以及時修改。其不足之處是當人體模型建立完成之后沒有一個專門的人機分析模塊對方案進行智能化分析，需要借助工程圖和零件圖依據人機工程學的人機評價標準來人工調整。而CATIA雖然在所建立模型的編輯和調整上不如SolidWorks便捷，但是它擁有專門的人體模型構造（HBR）模塊和人體模型姿態分析（HPA）模塊，可以很快地對所需作業姿勢進行優化評價。評價結果以分數來顯示清晰明了。
通過以上比較我們可以總結出這樣的一個設計思路，如果結合兩個軟件各自的優勢，利用SolidWorks對操作平臺進行建模工作，然后使用CATIA軟件確定最佳的作業姿勢，最終以這一姿勢所需要的具體人機尺寸來修改SolidWorks中建立的操控域模型，這樣整個設計過程會更加便捷有效。
參考文獻：
[1]載敏．基于人機工程的動態人體模型研究和應用．四川大學研究生學位論文．2004（5）：12-13.
[2]郝增濤．80型輪式裝載機駕駛室人機工程學設計.吉林大學，2008：62-63．
人機工程學論文范文4
工程理論知識與產品設計的實際應用之間的轉化成為實驗教學的關鍵，打造一個適合工業設計學生學習工程類知識，并能與產品創新設計實踐相結合的專業課工程實驗教學大平臺極具實際教學意義。該文通過分析河海大學機電工程學院工業設計系工程實驗教學中存在的實際問題，在工程實驗教學大平臺建設所需相關設備已具雛形的基礎上，針對團隊教師在工程實驗教學及科研的特長，提出搭建適合工科院校工業設計的工程實驗教學大平臺的建設構想并進行了實踐。
關鍵詞
工科類;工業設計;工程實驗教學;大平臺建設
我國高校工業設計專業設置主要分為兩大類，藝術類工業設計和工科類工業設計，即藝術型和工科型。工業設計專業的課程設置也因各自之所長及傾向性不同而不盡相同。我國的工業設計教育已經走過了20多年的歷程，從早期的美術教育體系中逐漸走了出來，向著綜合型體系發展，工業設計中的工科類課程逐漸受到重視［1］。目前國內工業設計專業開設的課程可以分為學科基礎課、專業基礎課和專業課三大類。工科類課程，如力學、電工學、材料學、工藝學、機械設計等均屬學科基礎課，來自于工科學科基礎課程教學大平臺，其重要性隨著我國工業設計的發展以及設計領域的擴大，越來越得到重視［2］。要培養學生的創造性思維、創新能力以及解決問題的能力，全面實現專業培養目標，就必須對長期以來工業設計工科類課程一般采用工程設計專業的教材和教學方法這一教學模式進行改革。
1工科工業設計專業工程實驗教學大平臺建設的重要性
工程理論課程教學改革成為研究的重點，而工程實驗教學的改革卻被忽視，特別是專業課中的工程實驗教學，涵蓋專業基礎課和專業主干課，是工科學科基礎課程教學大平臺的重要教學補充，是深化學生應用工程知識提高產品創新設計能力的重要環節。打造專業課中的工程實驗教學大平臺(以下簡稱大平臺)，是將工程理論知識和設計專業知識進行融合的關鍵實踐渠道。該平臺上包含眾多實驗課程，核心實驗課程有產品模型制作，設計材料———設計材料認知實驗，設計心理學———人類心理感知實驗，人機工程學———人體尺寸測量及眼動儀實驗，產品設計I———產品拆裝工程實驗，展示設計———產品新媒體展示實驗等。工科院校的學科特點決定了學生只有更具實踐操作能力才更具就業升學競爭力。區別于藝術院校工設專業學生重外觀設計的美觀性而輕視功能結構的工程可行性，工科院校工設專業學生依托工科背景的知識能力結構，在設計領域更具長足的發展優勢。這種工科背景知識能力體系的建立，一方面需要在工科院校工科學科基礎課程教學大平臺的支持下，打下堅實的產品設計工程知識基礎;另一方面則需要專業課中的工程實驗教學大平臺的拓展，提升產品的創新設計能力。對于工科工業設計專業，實驗教學體系的架構及實驗教學內容需要將工科特色和設計教育特點進行融合，既不能生搬硬套機械專業的實驗教學模式，又不能完全拋棄工程類知識要點而流于形式上的設計。工程理論知識與產品設計的實際應用轉化成為實驗教學的關鍵，打造一個適合工業設計學生學習工程類知識，并能與產品創新設計實踐結合起來的大平臺極具實際教學意義［3］。
2專業課中的工程實驗教學存在的問題
由于對實驗教學重視程度不足，實驗設備制約等原因，專業課中的工程實驗教學存在諸多問題，特別是實驗教學課程的工程理論知識與設計實踐的結合性不強，實驗設計針對性差，實驗教學內容滯后于最新工程發展趨勢，實驗教學手段創新程度不夠無法引起學生興趣［4］。
2.1設備多有閑置
我們到相關院校走訪調研，發現普遍存在的問題是工程實驗設備多有閑置。在專業建設之初或進行專業評估時，院校會投入較多資金進行實驗室建設，其中存在相當程度的盲目采購，為了視覺上的“高大上”而不是實際的實驗課程需要。其次，受工業設計專業重外觀輕實用的教學誤區影響，存在部分教師和學生寧愿在電腦上出效果圖紙上談兵，也不愿通過工程實驗檢驗產品可行性的錯誤的設計觀念，導致實驗教學中設備閑置情況時有發生，特別是在工程實驗教學中的應用不夠充分［5］。
2.2教學體系建設不完善
因設計專業的特殊性，部分工程實驗課程無法從理論課程中分離出來，理論教學和實驗教學由專業教師一把抓;而部分工程實驗課程是由藝術教育背景的教師講授，工科教育背景的專業教師沒有完全發揮特長。專業課實驗教學體系亟須改革，特別是工程實驗課程需要根據設備及課程特點合理安排師資，科學開設課程進行實驗教學［6］。
2.3以工程實驗教學驅動產品創新設計的動力不足
多數設計院校專業教師重視從設計學科的角度以傳統的造型方式探索設計的多種可能性，而在如何通過工程實驗教學提升學生創造力方面意識淡薄。學生以工程知識驅動產品創新設計的意識不足，對工科課程整體不夠重視，導致對專業課中的工程實驗課程不夠重視，輕視理論與實際的結合，造成產品設計中看不中用，鮮有通過機構創新、材料創新、人機交互方式創新的設計新作品。
3工程實驗教學大平臺的建設思路
3.1實驗教學體系梳理
3.1.1調研工科類兄弟院校工設專業實驗教學發展狀況
團隊教師在相關兄弟院校進行了廣泛考察，對實驗室建設、實驗教學體系設置、實驗課程設置、實驗教學內容及方式，進行了全面的分析和比較，總結了各自特點和優劣勢。針對專業課中的核心工程實驗課的實驗設計方法進行的學習，對實驗教學方式進行的討論，為河海大學機電工程學院工程實驗教學大平臺建設提供了參考。
3.1.2研究工科學科基礎課程教學大平臺中的實驗課程
工科學科基礎課程教學大平臺的理論課程及實驗，一般是由無任何設計教育背景的純工科教師授課，必然存在講授內容從工程理論出發而不涉及工業設計應用的問題;設計專業學生理論學習往往如看天書，而課程實驗則是跑龍套走過場。這就要求研究工科學科基礎課程教學大平臺中的實驗課程研究，使之適合設計專業學生學習，并與大平臺中的實驗課程順利銜接。研究與設計相關聯課程的設置合理性，使得教師從工業設計應用角度進行理論講授和實驗設計，并通過課程中的科學性及系統性的實驗教學提升設計專業學生對于工程類知識的理解和應用水平，為后期專業課中的相關教學應用打好基礎。
3.1.3研究大平臺的核心實驗課程的實驗教學設計方法
大平臺的核心實驗課程是以專業課中的設計研究和應用為目標，結合工科學科基礎課程教學大平臺中的課程知識點和實驗手段后凝練提升而成的。研究實驗設計的方式方法，研究實驗課題設置的科學性、合理性，對確保學生通過相關實驗教學掌握工程知識，提升創新設計能力尤為重要。要求實驗教師從教學內容、教學方法、課程作業、考核方式等多方面、多角度深入進行改革。
3.2搭建大平臺設備基礎
結合前期對兄弟院校的調研成果、本專業學生和相關教師的意見，從實驗設備特點及團隊教師特長出發，對大平臺的建設進行規劃，形成可行的平臺建設方案。完成大平臺的體系搭建、整體實驗課程設置更新、實驗教學內容方向確定等多項工作。機電工程學院已采購的實驗設備包括激光非接觸式三維掃描儀(逆向工程實驗)、小型產品雕刻機(3D打印實驗)、快速成型機(快速成型實驗)。人機工程實驗室(眼動測試、人體尺寸測量、人體反應度測試)和產品拆裝工程實驗室(產品內部工程結構認知)等工業設計核心實驗室建設完成，并有多臺套數位板及觸摸屏(數字化產品快速表達、產品人機操作界面演示、產品新媒體展示)?，F階段機電工程學院設備覆蓋了產品創新設計的全過程，形成了建設大平臺的設備基礎。
3.3整合教學師資力量
在機電工程學院可用于工程實驗教學的設備基礎上，對其能支撐的各種實驗教學課程進行系統研究。組織相關教師根據科研方向和特長，對實驗設備的操作流程和實驗項目進行學習和探索，以兼有工科和設計教育雙重背景的教師擔任平臺中核心實驗課程教學。旨在傳統實驗教學的基礎上針對工程實驗教學進行改革創新，嘗試在數字化設計大背景下進行實驗教學的改革探索，搭建覆蓋工業設計專業主干課的大平臺，設置融會貫通相關工科知識的工程實驗教學內容，以及巧妙結合我系設備的實驗教學，以形成產品創新設計流程的全覆蓋。
3.4建設支持產學研全面合作的大平臺
在實驗教學的基本功能基礎上，挖掘出支持教師科研、支持學生素質與能力創新訓練、支持研究所對外進行企業項目合作的諸多可能性，使得產學研有機融合，達到學生、教師、系所的全面能力提升。鼓勵教師將科研項目引入該平臺的工程實驗教學環節，根據實驗設備的科研使用現狀，拓寬將科研項目引入實驗教學的可能性及相關途徑，形成基于科研項目的實驗教學模式。通過開放性的工程實驗教學平臺，使學生能在該平臺支持下進行相關素質能力訓練和學科競賽，進行創新創業訓練等，達到該平臺在實驗教學之外的其他功能。最終將大平臺延伸到校企合作環節，以建立產學研結合并創收的良好局面。
4工程實驗教學大平臺的建設效果
4.1完成大平臺中核心工程實驗課程教學設計
實驗教學設計力求避免生搬硬套機械類專業的實驗教學模式，正視設計專業學生對于工程實驗的區別性需求，及針對學生特點選擇實驗課題，突出工程知識點和產品創新設計的融合。團隊教師合作進行多門實驗課程建設，編制實驗教學大綱，撰寫實驗指導書，并進行相關實驗教學實踐。以48學時的“產品設計I”為例，專門拆出8學時進行產品拆裝工程實驗，由工科背景和設計背景兼有的實驗教師進行實驗教學組織，并邀請電動工具修理店師傅現場進行示范講解;學生分組根據實驗任務書進行產品拆裝，并撰寫實驗報告書;同時進行PPT和視頻，學生反饋良好。
4.2校級教改項目資金支持
大平臺中核心工程實驗教學課程依托的專業課程全部得到校級教改項目資金支持。以《工業設計創新教學團隊建設》項目為依托，結合《產品設計I研究性教學課程培養》項目、《人機工程學核心課程的建設與實踐教育教學研究課題》項目，及3個翻轉課堂實踐項目《設計材料及加工工藝》《產品設計II》《展示設計》，團隊教師以產品創新設計為目標，在相關專業課程中進行了工程實驗教學的初步探索，力求通過教學理念創新和授課方式革新提升實驗教學質量。
4.3將教師科研項目滲透到實驗教學設計中
以大平臺為依托，團隊教師將科研項目和研究方向滲透到實驗教學設計中，建設了多支學生產品創新設計團隊，如逆向工程創新設計團隊、3D打印產品服務體系創新設計團隊、人機工程實驗眼動分析實驗團隊等。同時通過各種設計比賽、學生素質與能力項目培養及創新創業訓練計劃，摸索出以工程實驗教學驅動產品創新設計的諸多教學方式。獲得15項大學生創新創業訓練計劃資金支持，其中8項為國家級創新創業訓練計劃，課題均與教師科研方向相關，內容涵蓋產品數字化虛擬展示設計、家具用品DIY設計、火災救援逃生后裝備產品服務體系設計、傳統水利農具改良設計等，在大平臺的支持下完成概念孵化和后期設計工作。在工程實驗教學推動下，我系學生設計作品在國際級及國家級比賽中屢獲殊榮。
4.4完成多本教材編寫并出版發行
《產品造型設計材料與工藝》(普通高等教育“十一五”國家級規劃教材)，獲得江蘇省精品教材稱號。該書從設計專業學生角度出發，重新對知識體系進行構建，書中涉及大量產品設計材料與工藝實際應用案例。《工業設計創新實驗訓練》(普通高等教育“十二五”規劃教材)，是基于機電工程學院部分工程實驗設備進行的實驗教學內容總結。書中涉及了產品拆裝工程實驗、逆向工程實驗、快速成型實驗及產品虛擬展示實驗等工程實驗教學重要環節?！懂a品改良設計》(高等院校設計藝術系列教材)總結了“產品設計I”授課教師多年的教學經驗，集中展示了工程實驗教學環節案例及學生成果。同時，團隊教師在工程實驗教學和相關工程研究領域發表多篇論文，成果顯著。
5結束語
機電工程學院大平臺建設周期長、工作任務重，其中也出現了部分問題，尚處于不斷調整階段。該平臺建設需要學院領導高度的認同及支持，也需要本系教師自身科研水平和教學能力的提升，更需要團隊持之以恒的實驗教學實踐才能初見成效。希望本文能為工科工業設計兄弟院校提供建設經驗并誠懇期待交流。
作者：馮亞娟 周妍黎 嚴波 丁治中 單位：河海大學機電工程學院
參考文獻
［1］屈文濤，岳治，徐劍波，等.工業設計專業實驗教學平臺建設的思考與實踐［J］.石油教育，2010(6):89－91.
［2］胡玲鳳.工業設計機械基礎實驗教學的設計與實踐［J］.機械設計與制造，2005(12):8－9.
［3］韓霞，楊恩源.我校工業設計專業逆向工程實驗的開發與研究［C］//北京高等教育實驗室工作研究會2009年學術研討會論文集.北京:北京高等教育實驗室工作研究會，2009:213－218.
［4］陳靜勇，鄒越，朱寧克，等.構筑建筑設計的數字化實驗教學平臺的探討［J］.實驗技術與管理，2010，27(3):181－183.
人機工程學論文范文5
［論文摘 要］當前，我國機械學科背景下的工業設計專業設置盲目跟風，存在機械類課程設置形同虛設、學生普遍缺乏應有的審美能力、未突出學科交叉優勢等問題。機械學科背景下的工業設計專業特色教育，應著重提高學生的審美品位，讓學生切實掌握相關工程技術，結合機械學科特色來完善工業設計教育體系，使設計教育適應社會發展趨勢和社會需求。
目前，我國已有美術院校、工科院校、綜合大學、農林院校、師范院校等400多所院校開設了工業設計專業，形成了世界上最為龐大的工業設計教育網絡。由于國家教育部把工業設計專業歸屬于機械學科，因此，培養機械學科背景下的應用型設計人才、強化學生在機械學科背景下的實踐能力、確立機械學科背景下工業設計專業的教育特色、凸顯機械學科的自身優勢及發展特點，是目前工業設計教育的根本任務。
機械學科是研究機械產品（或系統）的性能、設計與制造的理論和技術的科學。按照經歷階段的性質不同，機械科學可分成兩大分支學科：機械學和機械制造。機械學是對機械進行功能綜合并定量描述以及控制其性能的技術科學，它的主要任務是把各種知識、信息注入設計，將其加工成機械系統能夠接受的信息并輸入機械制造系統，以便生產出滿足使用要求并能被市場接受的產品。在這一點上，機械學與工業設計的目的是一致的，都是為了滿足市場的批量化生產而進行產品設計。機械學包括機構學、機械振動學、機械結構強度學、摩擦學、設計理論與方法學、傳動機械學、微機械學和機器人機械學等。機械制造是將設計輸出的指令和信息輸入機械制造系統并加工出合乎設計要求的產品的過程。機械制造科學與技術是研究機械制造系統、機械制造過程和機械制造手段的科學與技術，它包括機械制造冷加工和機械制造熱加工兩個部分。機械學科的理論基礎與技術手段是工業設計專業的必備知識，為工業設計專業提供科學技術支撐。
但當前我國高校機械學科背景下工業設計的特色建設并不理想。如何依托機械學科的先進制造技術與設備條件及其較強的科學性和現實性來構筑工業設計特色教育平臺，是當前工業設計教育要解決的重要問題。
一、我國機械學科背景下工業設計專業的發展現狀
1.工業設計專業設置盲目跟風
很多學校的工業設計專業設置于2000年前后。這一時期是工業設計專業的膨脹期，很多院校因有機械學科就盲目跟風，設置了工業設計這一專業，而不是出于國內工業發展的需求，專業設置缺乏必要的調研和論證，專業體系極不完善；與此同時，招生人數不斷增加，招生規模不斷擴大，師生比例嚴重失調，致使教學質量難以保證，學生專業素質不斷下滑。學生經“批量教育”后涌入市場，導致社會上此類人才表面上供大于求，畢業學生60%以上改行從事平面設計或室內設計，近30%的學生完全脫離本行。［1］
2.機械類課程設置形同虛設
機械學科背景下工業設計專業的培養方案大多安排有工程制造類課程，如機械制圖、機械設計基礎、機械制造基礎等，表面上強化了學生的設計與制造能力，但在師資配置、課程大綱制定、制造實踐能力培養等方面缺乏系統的思考，導致不同課程之間的關系成了一種機械性的相加，藝術仍是藝術，技術仍是技術，二者并未融合在一起，因而基于機械學科的工業設計專業特色并未真正形成。學生在實際設計中既不能很好地運用技術性課程的理論知識，也不能獨立地處理與設計相關的技術問題。
3.學生缺乏應有的審美能力
審美能力與審美品位是工業設計專業學生應具備的基本能力。機械學科背景下的工業設計專業學生，其審美能力與審美品位較差，長于技術類課程的學習而對繪畫基礎、設計表現技法等課程缺乏熱情，惰于關注美、思考美。［2］很多學生做畢業設計時不懂得怎樣把作品的美感表現出來。
4.學科交叉優勢未能顯現
學科的發展有很強的交叉性，這種交叉性包括專業之間、院系之間、學校之間、地區之間的交叉，從而形成一定范圍內的資源共享和特色互補。工業設計是技術與藝術相結合的交叉學科，涵蓋美學、心理學、市場學、人機工程學、物理學、材料學與力學等學科范疇。當前，機械學科的背景特色還未鮮明地融合在工業設計的學科教學中，機械學科的技術優勢、技術條件、實驗條件沒有與工業設計專業的相關課程結合起來，學科與專業之間缺乏銜接平臺，無法構成系統的知識結構。很多院校的工業設計專業雖然設置在機械學院（系）下面，但機械學科與工業設計處于完全分離的狀態，口頭上說相互交叉，但并未落實到具體的教學中。因此，要突出以機械學科為背景的工業設計專業特色，必須制定切實可行的設計教育方案。
二、我國機械學科背景下工業設計專業的特色定位
學科必須依賴特色而發展，失去特色就會失去競爭力、失去存在的價值，有特色才能發展，工業設計教育也不例外。國外有很多具有行業特色的工業設計專業，如美國藝術中心設計學院的汽車設計，英國考文垂大學藝術設計學院的交通工具設計、汽車設計等，都是特色鮮明的優勢專業，同時又是服務于地方經濟和全球經濟、擁有巨大市場需求的特色專業。在我國，真正有特色的工業設計教育較少見，應通過一系列的措施加強機械學科背景下工業設計專業的特色定位。
1.提高學生的審美品位
“眼高手高”是設計教育培養的基本目標?！把鄹摺笔侵笇W生審美能力的培養，“手高”是指對學生設計表達能力的培養。機械學科背景下工業設計專業學生的設計技法和設計藝術素養可以歸為三類：一是“眼高手高”型，能欣賞能表現；二是“眼高手低”型，能欣賞但不能表現；三是“眼低手低”型，不能欣賞也不能表現，一般為初學者。要想提高學生的設計技法水平，就得設法先提高學生的“眼力”水平，使之懂得欣賞經典藝術品、經典設計作品，學會鑒別藝術作品。這就要有目的有計劃地組織學生參觀美術展、設計展，多欣賞原作，指導學生進行設計藝術欣賞，培養學生形成高水準的審美觀念和審美品位，提高學生對自然美、社會美和藝術美的感知和鑒別能力。
在設計審美品位的培養中，觀察是形象信息儲存的輸入口——對設計作品的形式認識需要觀察，形象記憶和形象思維也都以觀察為基礎。在擴大“閱讀”量時，對“閱讀”對象的選擇應考慮不同的形象、形式和內容，以引導學生從設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的角度去觀察分析、從作品中思維與認識的美學形態表現過程去觀察分析。
2.讓學生切實掌握相關工程技術
美國著名的工業設計大師雷蒙得羅維曾說：“當我能夠把美學的感覺與我的工程技術基礎結合起來的時候，一個不平凡的時刻必將到來?！惫I設計是科學技術與美學藝術相結合、相融合的專業，如何實現二者的深度融合一直都是設計教育的核心課題。機械學科背景下實現設計技術與設計藝術的融合，奠定機械學科背景的工業設計專業特色，要求學生在工程技術方面掌握制圖學，掌握設計施工語言的材料學，熟悉力的作用和傳遞的加工工藝學，熟悉人機工程學和計算機輔助設計。設計師掌握的知識越多、接受新知識的能力越強、設計方法越靈活，其創新能力就越強、成功率就越高。
3.結合機械學科特色，完善工業設計教育體系
機械學科背景下的工業設計學科應加強以工程技術為特色的工業設計教育。工程技術包括很多方面，如加工技術、制造技術、人機工程、材料力學等。優選其中的某些方向，并作為與工業設計學科相關的特色予以強化，可形成一種資源共享和特色互補的共生循環的教育模式。
機械學科背景下工業設計專業特色的建設，最關鍵的一環在于求變：辦學思路上求變，課程設置上求變，培養方式上求變，教學模式上求變。美國學者A.J.普洛斯曾說過：“設計教育的目的不是造就設計人員，而是解放他們。”這給工業設計專業特色教育提供了有益啟示，也拓展了人們的設計思維。如湖南工業大學根據工業設計專業課程的特點和性質，將其劃分為4個課程群，即藝術基礎課程群、設計基礎課程群、機械工程技術課程群、專業設計課程群。理清各課程群的總體教學目標以及內部各課程的分工合作關系，把工業設計實踐能力培養與創新能力培養細化到各課程中，使之相互協調、相互彌補。各課程群按照能力培養由低到高、由淺入深的階段性模式安排，更有利于達到人才培養的目的。在培養模式上，強調以設計為中心，以一系列精心制作的設計專題為核心，有機地編排相應的支撐知識，使學生在這些專題學習過程中培養綜合設計創造能力，使幾大課程體系通過相關專題組合成有機的、相互聯系的整體。在教學模式上，引入“工作室”制，強化教師對學生素質的全方位培養，使學生的學習更具深度和廣度。
三、結語
美國著名教育學家劉易斯在《21世紀教育》一文中說：“面向21世紀的教育戰略，不僅要求教育去適應未來，更強調創造未來。”學校生產的“產品”是學生，畢業生質量的好壞，直接體現著學校的辦學層次和辦學水平。在我國，工業設計教育的規模越來越大，師生人數不斷增加，但數量的增加并不能說明工業設計教育實力的增強，還必須使畢業生與市場緊密結合，以滿足人才市場的需求。因此，應根據工業設計專業所具有的學科特色和優勢確定工業設計專業的特色發展方向，以保證工業設計專業人才培養的質量，使設計教育能很好地適應社會發展趨勢和社會需求。
［參 考 文 獻］
人機工程學論文范文6
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新能源電動汽車動力電池的壓力建模
基于混合邏輯動態的過程控制實驗裝置故障檢測
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等速人體肌力康復系統核心裝置研制
變量讀寫功能的數控機床位置測量系統的轉換
基于多移動的協同智能DSAS的結構設計
統一建模語言的全功能點度量方法
古諾雙寡頭模型視角下創新型廠商專利許可策略研究
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我校學報編輯論文在全國核心期刊與期刊國際化、網絡化研討會上作大會交流
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