Характеристики управляющих движений.

Управляющие движения оператора характеризуются группами характеристик:

• скоростными (временными),

• пространственными,

• силовыми,

• точностными.

Основной скоростной характеристикой операций включения является время двигательной реакции. Это время в общем случае зависит от расстояния R, на которое перемещается рука, и ширины органа управления W и определяется соотношением:

Т = а + b Tp,

где а и b — константы, численные значения которых равны а = 0,07 с, b = 0,074 с; Тр — комплексный индекс трудности.

Для повторяющихся движений основной характеристикой скорости является частота их повторения, или темп.

Установлено, что максимальный темп вращательных движений 4,0-4,8 об./с. Темп вращения существенным образом зависит от размеров ручек управления и величины их сопротивления движению.

Максимальный темп нажимных движений при величине усилия 25 г составляет для ведущей руки 6,68 нажимов/с, для неведущей — 5,3 нажимов/с. При увеличении усилия до 400 г темп уменьшается и составляет соответственно 6, 14 и 5,59 нажимов/с.

Максимальный темп ударных движений изменяется от 5 до 14 уд./с. В среднем он равен 8,5 уд./с. Для продолжительного же периода работы оптимальный темп составляет 1,5-5,0 уд./с.

Когда движение выполняется в ответ на часто поступающие внешние дискретные сигналы, человек способен реагировать на каждый сигнал только в том случае, если интервал между сигналами составляет не менее 0,5 с.

Когда же второй сигнал подается через более короткий промежуток времени, то начало реакции на него задерживается до завершения реакции на предыдущий сигнал. Данный эффект называется психологической рефракторной фазой.

К пространственным характеристикам движений оператора относятся размеры моторного поля (зоны досягаемости) и траектории движений.

Моторная деятельность оператора характерна прежде всего тем, что моторные координации являются тонкими, и, следовательно почти все движения осуществляются без перемещения туловища. Исходя из этого, размеры моторного поля (при неподвижном положении туловища) определяются длиной вытянутой руки.

\

В моторном поле различают три зоны: максимальной, допустимой и оптимальной досягаемости.

Максимальная зона ограничена дугами, описываемыми кончиками пальцев максимально вытянутых рук при их движении в плечевом суставе, допустимая – движением расслабленных рук, а оптимальная – движением рук в локтевом суставе.

Как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях наиболее удобной, т.е. оптимальной, является зона 1 (рис. 1 и 2). В пределах этой зоны могут выполняться наиболее точные и очень частые движения и размещаться наиболее важные и очень часто используемые органы управления.

В зоне 2 - зона легкой досягаемости (рис. 1 и 2) могут выполняться достаточно точные и частые движения и размещаться важные и часто используемые органы управления.

В пределах зоны 3 - зона досягаемости (рис. 1 и 2) могут выполняться менее точные и редкие движения, так как в следствие увеличения амплитуды движения на их выполнение затрачивается больше времени и при высокой частоте такие движения становятся энергетически невыгодными. В зоне 3 могут размещаться менее важные и редко используемые органы управления.

Наиболее редкими должны быть движения рук кзади от нулевой линии, требующие поворота туловища.

В зонах оптимальной и допустимой досягаемости возможны наиболее быстрые и точные движения при минимальной утомляемости оператора. Поэтому здесь рекомендуется располагать наиболее важные и часто используемые органы управления.

В зоне максимальной досягаемости точность и скорость управляющих движений заметно снижается, утомление наступает быстрее. Поэтому в этой зоне возможна лишь непродолжительная работа.

Следует также отметить, что в зависимости от требуемых усилий и точности движений в этих зонах существуют некоторые рациональные уровни.

Так, например, рычаги, требующие для своего перемещения больших усилий, следует размещать на нижних уровнях оптимальной зоны.

 

Траектория движений может быть различной. Однако, несмотря на их практическую неограниченность, некоторые из траекторий являются наиболее предпочтительными.

Например, экспериментально установлено, что эллиптические и круговые движения являются более выгодными по сравнению с прямолинейными. Замена прямолинейных движений круговыми заметно увеличивает производительность труда и снижает утомляемость.

Движения человека определяются также силовыми характеристиками.

Основной из них является величина усилия, развиваемая рукой при движении. Эта величина определяется характером движения (вытягивание, толкание, отведение и т. д.) и углом между плечом и вертикалью тела.

Усилия, необходимые для осуществления управляющих действий, устанавливаются с учетом:

• способа перемещения органа управления

(пальцами, кистью с предплечьем, всей рукой),

• частоты использования,

• продолжительности непрерывного воздействия на органы управления,

• скорости выполнения управляющего действия,

• положения человека в процессе управления.

Наибольшее усилие может быть развито: при вытягивании на себя (54,4 кг), толкании от себя (62,6 кг), а наименьшее усилие развивается при толкании вниз (18,6 кг), отведении от себя (15,5 кг).

Величина усилия, развиваемого человеком при вытягивании и толкании, резко падает при уменьшении угла между плечом и вертикалью тела

Максимальное усилие, развиваемое левой рукой, в среднем на 10-15% меньше

Силовые характеристики движений человека должны учитываться при выборе сопротивления органов управления. Фактические сопротивления органов управления должны быть значительно меньше этих усилий.

Так, например, рекомендуемые усилия должны составлять:

• на рукоятке - 2-4 кг,

• ножных органах управления, используемых редко, — до 30 и часто — 2-5 кг,

• рычагах ручного управления, используемых периодически-12-16,постоянно -2-4,

• тумблерах и переключателях: «легкого типа» — 0,14-0,16, «тяжелого типа» — 0,6-1,2.

Для некоторых видов деятельности иногда отсутствует возможность для человека осуществлять зрительный контроль в процессе двигательного акта.

В этом случае большое значение имеют точностные характеристики движений оператора, т. е. возможности человека по различению (без участия зрительного контроля): а) направления, б) размаха, в) длительности, г) силы движения.

Эти характеристики особенно необходимо учитывать при организации дозированных движений.

Наиболее точные ощущения характерны для движений, совершаемых на расстоянии 15-35 см от средней точки тела. Уже на расстоянии 40-50 см точность анализа существенно снижается.

Точность попадания рукой в нужное место на пульте управления составляет ±15 см в средней зоне ниже груди и ±30 см в крайних зонах.

Амплитуда движений наиболее точно оценивается в пределах 8-12 см. Более короткие амплитуды переоцениваются, более длинные недооцениваются.

Движения сверху вниз обычно переоцениваются.

Длительность движения может оцениваться с точностью 0,1—0,2 с.

При изучении дозирования усилий выявлено, что оператор с большей точностью способен сохранять одно и то же усилие, чем изменять его в определенных пределах.

Специальные тренировки позволяют значительно повысить точность регулировочных усилий. Так, если до тренировки пороги различения веса и нагрузок находились в пределах 3-10 %, то после тренировки различение веса осуществлялось уже с точностью до 1 %.