1、人体工效学与康复人体工效学与康复工程实验工程实验实验内容实验内容u空间位置特征对视觉搜索绩效的影响空间位置特征对视觉搜索绩效的影响u视觉显示终端的目标拾取运动的研究视觉显示终端的目标拾取运动的研究u不同姿势的握力与捏力研究不同姿势的握力与捏力研究空间位置特征对视觉搜索绩效的影响空间位置特征对视觉搜索绩效的影响l实验目的实验目的l实验被试者实验被试者l实验设备实验设备l实验任务实验任务l实验步骤实验步骤l实验结果实验结果l实验结论实验结论实验目的实验目的视觉搜索是人获得信息的重要手段。由于适应环视觉搜索是人获得信息的重要手段。由于适应环境的需要，视觉系统形成了一定的搜索习惯特性，而境的需要，视觉
2、系统形成了一定的搜索习惯特性，而眼睛运动就这一系列特性的主要外部表现。视觉搜索眼睛运动就这一系列特性的主要外部表现。视觉搜索受到很多因素影响，例如：任务难度、个体的经验、受到很多因素影响，例如：任务难度、个体的经验、状态和能力等。在实际应用中（如飞机仪表板设计、状态和能力等。在实际应用中（如飞机仪表板设计、空中搜索或驾驶员培训等）都会涉及到不同空间位置空中搜索或驾驶员培训等）都会涉及到不同空间位置信息搜索问题。信息搜索问题。本实验考查空间位置效应对视觉搜索过程的影响本实验考查空间位置效应对视觉搜索过程的影响，即靶目标处于不同象限时，是否在反应时、正确率，即靶目标处于不同象限时，是否在反应时、正
3、确率上存在差异。上存在差异。实验被试者实验被试者选取北京航空航选取北京航空航天大学在读研究生天大学在读研究生共共1010人（人（N=10N=10），），其中男生其中男生6 6人，女生人，女生4 4人，平均年龄人，平均年龄24.524.5岁，裸视力或矫正岁，裸视力或矫正视力在视力在1.01.0以上，所以上，所有被试均未参加过有被试均未参加过视觉搜索实验。视觉搜索实验。实验设备实验设备德国德国SMISMI公司设计制造的的公司设计制造的的iView XiView X系列系列REDRED型型(桌面式桌面式)眼动仪一台，包括一台笔记眼动仪一台，包括一台笔记本电脑和一台显示器。其中显示器用来呈本电脑和一台
4、显示器。其中显示器用来呈现刺激图片，并采集被试的眼动数据，笔现刺激图片，并采集被试的眼动数据，笔记本电脑用来分析、处理采集到的数据。记本电脑用来分析、处理采集到的数据。实验任务实验任务实验时让被试者在显示器屏幕上的干扰字符中搜索目标实验时让被试者在显示器屏幕上的干扰字符中搜索目标字符，显示器按数学概念字符，显示器按数学概念“象限象限”分为以屏幕中心为坐标分为以屏幕中心为坐标基点的四个区域，分别为第一、第二、第三、第四象限。基点的四个区域，分别为第一、第二、第三、第四象限。所有的干扰项所有的干扰项-目标项共目标项共1616组，依次如下：第一象限：组，依次如下：第一象限：b-db-d，i-li-l
5、，M-NM-N，Q-OQ-O；第二象限：；第二象限：2-Z2-Z，C-OC-O，E-FE-F，G-CG-C；第；第三象限：三象限：1-L1-L，8-38-3，S-5S-5，W-VW-V；第四象限：；第四象限：B-PB-P，-u-u，R-PR-P，t-t-。按实验设计将目标项分别放置于不同象限，。按实验设计将目标项分别放置于不同象限，组合成组合成1616幅图片。每幅图片搜索项目总数为幅图片。每幅图片搜索项目总数为8 88 8个（个（161616cm16cm）（含）（含6363个干扰项与个干扰项与1 1个目标项），图片背景色个目标项），图片背景色的的RGBRGB值分别为：值分别为：R=143R=1
6、43，G=188G=188，B=143B=143，干扰，干扰-目标字符目标字符颜色的颜色的RGBRGB值分别为：值分别为：R=0R=0，G=0G=0，B=0B=0。实验步骤实验步骤实验在一个安静、亮度充足和温度舒适的屋子里进行。实实验在一个安静、亮度充足和温度舒适的屋子里进行。实验中有两名主试：一名操作眼动仪；另一名帮助被试者调整验中有两名主试：一名操作眼动仪；另一名帮助被试者调整坐姿及位置，每次对一名被试进行实验。坐姿及位置，每次对一名被试进行实验。向被试介绍有关实验的要求和内容向被试介绍有关实验的要求和内容。被试坐在显示器前的椅子上，尽量保持头部不动，调整坐被试坐在显示器前的椅子上，尽量保
7、持头部不动，调整坐姿及显示器高度，使被试平视时能使视线会聚屏幕中央。姿及显示器高度，使被试平视时能使视线会聚屏幕中央。若显示器上未出现黄色或红色指示箭头，则可以开始实验若显示器上未出现黄色或红色指示箭头，则可以开始实验，否则需要继续调整。，否则需要继续调整。向被试宣读指导语向被试宣读指导语:“你的任务是在快速准确的找出屏幕你的任务是在快速准确的找出屏幕上不同于其他字符的字母或数字后。快速按下键盘空格键，上不同于其他字符的字母或数字后。快速按下键盘空格键，在问卷中输入你所找到的不同字符。明白了吗在问卷中输入你所找到的不同字符。明白了吗?”?”（被试回（被试回答明白，往下进行；如有疑问，重新说明。
8、）答明白，往下进行；如有疑问，重新说明。）呈现实验练习材料，让被试先练习到熟练为止。呈现实验练习材料，让被试先练习到熟练为止。正式实验。呈现视觉搜索材料，眼动仪开始记录数据。正式实验。呈现视觉搜索材料，眼动仪开始记录数据。10位被试者的搜索反应时数据（位被试者的搜索反应时数据（mm)实验结果实验结果实验结果实验结果不同象限不同字符的搜索反应时数据（不同象限不同字符的搜索反应时数据（mm)象限描述统计量极小值极大值均值标准差一b-d0.043 4.873 2.7138 1.402662 i-l1.596 5.821 2.8889 1.355578 M-N1.409 8.179 4.2534 2.
9、026458 Q-O1.429 13.253 5.1574 4.081181 二2-Z1.209 2.952 1.8510 0.599816 C-O1.186 12.874 5.3109 3.695180 E-F1.188 6.309 3.0617 1.985787 G-C1.254 6.508 3.7975 1.776683 三1-L2.128 4.837 2.9465 0.856707 8-31.595 6.945 3.1224 1.600261 S-51.694 3.834 2.6717 0.735484 W-V1.533 11.561 3.6678 3.287344 四B-P1.223
10、 6.320 2.5113 1.839598-u1.957 19.059 5.3060 5.146169 R-P2.867 11.394 5.8386 2.948937 t-1.308 6.492 3.0749 1.609472 实验结果实验结果不同象限的搜索反应时数据（不同象限的搜索反应时数据（mm)上下视野的反应时数据（上下视野的反应时数据（mm)左右视野的反应时数据（左右视野的反应时数据（mm)象限均值标准差极小值极大值13.753381.1618012.7145.15723.505281.4467281.8515.31133.10210.4202712.6723.66844.18270
11、1.6355032.5115.839视野均值 标准差 极小值 极大值 上视野 3.88790.591015 2.572 4.797 下视野 3.64250.892092 2.622 5.249 视野均值 标准差 极小值 极大值 左视野 3.30360.884025 2.127 4.757 右视野 3.96820.991188 2.820 6.184 实验结论实验结论p四个视野象限内搜索反应时无显著差异，但搜索速度的四个视野象限内搜索反应时无显著差异，但搜索速度的快慢顺序为：三象限、二象限、一象限、四象限。快慢顺序为：三象限、二象限、一象限、四象限。p上下视野间的搜索反应时无显著差异，但上视野的
12、搜索上下视野间的搜索反应时无显著差异，但上视野的搜索速度比下视野搜索速度慢。速度比下视野搜索速度慢。p左右视野间的搜索反应时无显著差异，但左视野的搜索左右视野间的搜索反应时无显著差异，但左视野的搜索速度比右视野搜索速度快。速度比右视野搜索速度快。视觉显示终端的目标拾取运动的研究视觉显示终端的目标拾取运动的研究l实验目的实验目的l实验被试者实验被试者l实验设备实验设备l实验任务实验任务l实验步骤实验步骤l实验结果实验结果l实验结论实验结论实验目的实验目的目标拾取运动是人机交互的一种基本操作目标拾取运动是人机交互的一种基本操作形式形式,目标拾取运动特性的研究目标拾取运动特性的研究,对于人机界对于人
13、机界面的宜人化设计和人机系统整体性能的提高面的宜人化设计和人机系统整体性能的提高都有着重要指导作用。本实验通过对比人对都有着重要指导作用。本实验通过对比人对视野中不同位置间的反应速度及移动速度的视野中不同位置间的反应速度及移动速度的不同，研究人体对不同区域目标拾取的优先不同，研究人体对不同区域目标拾取的优先顺序，希望为人机界面上元素的布局设计提顺序，希望为人机界面上元素的布局设计提供依据。供依据。实验被试者实验被试者被试者为被试者为10名北航生物医学工程系研究生名北航生物医学工程系研究生，其中男生，其中男生5位，女生位，女生5位，年龄为位，年龄为23-25岁，岁，身体健康，矫正视力在身体健康，
14、矫正视力在1.0以上，均无无眼部以上，均无无眼部疾病。疾病。实验设备实验设备实验设备的硬件是一台式机及一台实验设备的硬件是一台式机及一台19英寸视觉显示终端，实验测量软件是英寸视觉显示终端，实验测量软件是用用matlab开发的测量软件。开发的测量软件。实验任务实验任务将屏幕按将屏幕按“米字格米字格”形式分成形式分成8个区域，首先用个区域，首先用鼠标点击图鼠标点击图1中心的绿点，中心的绿点，此时会在屏幕的此时会在屏幕的8个区域内个区域内随机产生一个红点，被试随机产生一个红点，被试者以最快速度察觉并将鼠者以最快速度察觉并将鼠标移动至红点处然后单击标移动至红点处然后单击鼠标左键，红点消失，电鼠标左键
15、，红点消失，电脑会自动记录下红点出现脑会自动记录下红点出现至点击红点之间的被试的至点击红点之间的被试的反应时。每人重复上述操反应时。每人重复上述操作作100次次。实验步骤实验步骤实验在一个安静、亮度充足和温度舒适的屋子里进行。实实验在一个安静、亮度充足和温度舒适的屋子里进行。实验中有验中有1 1名主试，负责给被试者介绍任务和对进程的控制。名主试，负责给被试者介绍任务和对进程的控制。向被试介绍有关实验的要求和内容向被试介绍有关实验的要求和内容。被试坐在显示器前的椅子上，然后挺胸收腹坐立，眼睛平被试坐在显示器前的椅子上，然后挺胸收腹坐立，眼睛平视显示屏。眼睛与显示器之间的距离为视显示屏。眼睛与显示
16、器之间的距离为50-70cm50-70cm。向被试宣读指导语向被试宣读指导语:“你的任务是集中注意力，当屏幕出你的任务是集中注意力，当屏幕出现红点的时候以最快速度去点击红点。现红点的时候以最快速度去点击红点。呈现实验练习材料，让被试先练习到熟练为止。呈现实验练习材料，让被试先练习到熟练为止。正式实验。呈现实验材料，电脑自动记录数据。正式实验。呈现实验材料，电脑自动记录数据。实验结果实验结果区域1234实验次数123123123123被试者11.361.231.361.221.161.291.211.051.501.241.251.48被试者21.151.161.291.011.021.050.
17、951.031.421.091.121.22被试者31.151.221.341.110.971.451.141.131.431.381.181.45被试者41.111.171.090.951.091.091.021.061.151.101.151.14区域1234实验次数123123123123被试者11.301.251.301.211.401.351.321.251.441.281.221.49被试者21.111.321.251.071.011.221.070.971.301.111.131.28被试者31.171.321.401.351.161.241.241.221.571.231.22
18、1.54被试者41.171.181.060.961.011.061.071.081.111.141.151.09四个男性被试者三次实验每个区域平均拾取时间（四个男性被试者三次实验每个区域平均拾取时间（s）备注：处理数据时剔除了备注：处理数据时剔除了1名男性被试者的无效数据，剩下名男性被试者的无效数据，剩下4名男性数据名男性数据区域1234实验次数123123123123被试者11.201.240.931.010.930.940.941.070.961.081.131.05被试者21.421.211.171.421.211.031.391.101.241.511.221.08被试者31.271.
19、031.091.241.160.931.041.050.981.151,101,00被试者41.361.121.071.301.191.141.211.121.051.311.071.10被试者51.631.351.261.401.151.091.331.201.211.501.381.24区域1234实验次数123123123123被试者11.191.071.041.080.940.971.000.930.911.201.181.20被试者21.631.301.121.441.271.101.671.361.121.561.371.10被试者31.191.041.071.120.940.92
20、1.001.030.971.111.281.10被试者41.111.101.151.201.010.961.191.161.071.271.131.17被试者51.501.431.241.321.241.171.271.201.151.491.331.26实验结果实验结果五个女性被试者三次实验每个区域平均拾取时间（五个女性被试者三次实验每个区域平均拾取时间（s）区域12345678被试者1 1.361.251.181.331.351.301.311.31被试者2 1.171.111.011.211.241.111.091.18被试者3 1.271.141.241.331.341.301.231
21、.34被试者4 1.141.0521.061.131.151.011.071.13平均1.2351.1381.1231.2501.2701.1801.1751.240四个男性被试者每个区域平均拾取时间（四个男性被试者每个区域平均拾取时间（s）实验结果实验结果五个女性被试者每个区域平均拾取时间（五个女性被试者每个区域平均拾取时间（s）区域12345678被试者1 1.120.960.991.091.101.000.951.19被试者2 1.271.221.241.271.351.271.381.34被试者3 1.131.111.021.081.100.991.001.16被试者4 1.181.2
22、11.121.161.121.061.141.19被试者51.421.211.251.371.391.241.211.36平均1.2241.1421.1241.1941.2121.1121.1361.248实验结论实验结论 性别因素对不同区域拾取时间的影响可以认为是不显著的。性别因素对不同区域拾取时间的影响可以认为是不显著的。男性和女性都是上下男性和女性都是上下4 4个区域（个区域（2 2、3 3、6 6、7 7）快于左右）快于左右4 4个区个区域（域（1 1、4 4、6 6、8 8）；但男性在目标拾取过程中最快区域位于）；但男性在目标拾取过程中最快区域位于右上侧（右上侧（3 3区），并且上侧
23、区），并且上侧2 2个区域（个区域（2 2、3 3）均快于下侧）均快于下侧2 2个区个区域（域（6,76,7）；左侧）；左侧2 2个区域（个区域（1 1、8 8）均慢于右侧）均慢于右侧2 2个区域（个区域（4 4、5 5）；然而女性在目标拾取过程中最快区域位于右下侧，同时）；然而女性在目标拾取过程中最快区域位于右下侧，同时右侧右侧2 2个区域（个区域（4 4、5 5）快于右侧）快于右侧2 2个区域（个区域（1 1、8 8）。）。不同姿势的握力与捏力研究不同姿势的握力与捏力研究l实验目的实验目的l实验被试者实验被试者l实验设备实验设备l实验任务实验任务l实验步骤实验步骤l实验结果实验结果l实验结
24、论实验结论手部握力和捏力是人类在现代加工业和仪器操作中手部握力和捏力是人类在现代加工业和仪器操作中应用最为频繁的手部用力类型，它们不仅反映前臂和手应用最为频繁的手部用力类型，它们不仅反映前臂和手部肌肉的力量，同时也是反映全身各个肌群与肌肉总体部肌肉的力量，同时也是反映全身各个肌群与肌肉总体力量的重要指标。由于大脑支配手的区域，要比支配脚力量的重要指标。由于大脑支配手的区域，要比支配脚或者其他身体器官的区域大很多倍。所以，日常生活中或者其他身体器官的区域大很多倍。所以，日常生活中，手的运动及其功能的保持显得尤为重要，手的运动及其功能的保持显得尤为重要 。本实验目的。本实验目的主要是研究不同姿势对
25、握力的影响。主要是研究不同姿势对握力的影响。实验目的实验目的实验被试者实验被试者被试者为被试者为7 7名生物医学工程系研究生，男生名生物医学工程系研究生，男生4 4名女名女生生3 3名，年龄为名，年龄为2222岁或岁或2525岁，身体健康，手部无损伤岁，身体健康，手部无损伤病史病史。实验设备实验设备实验设备是实验设备是BTEBTE公司的公司的Primus RS Primus RS 系统。它是当今系统。它是当今康复市场上最具功能性及多康复市场上最具功能性及多样性的康复系统。这个高性样性的康复系统。这个高性能系统集等速、等张、等长能系统集等速、等张、等长模式为一体，借助多种训练模式为一体，借助多种
26、训练配件满足任何配件满足任何OTOT、PTPT以及产以及产业客户的需求等张速度最高业客户的需求等张速度最高可达可达45004500度每秒，可实现速度每秒，可实现速度、功率和做功的功能性评度、功率和做功的功能性评估估。实验任务实验任务包括四种姿势（坐姿手背向上，坐姿手背向下，坐姿手背向右，坐姿手包括四种姿势（坐姿手背向上，坐姿手背向下，坐姿手背向右，坐姿手背自然下垂向外）下的握力测量和三种方式（拇指食指对捏，拇指食指侧捏背自然下垂向外）下的握力测量和三种方式（拇指食指对捏，拇指食指侧捏，拇指食指中指对捏）的捏力测量。，拇指食指中指对捏）的捏力测量。采用采用19921992年美国手功能治疗师协会推
27、荐的握力体位：坐位，双足自然置年美国手功能治疗师协会推荐的握力体位：坐位，双足自然置于地面，屈膝屈髋于地面，屈膝屈髋9090度。分别用上述四种不同的姿势尽最大力各握度。分别用上述四种不同的姿势尽最大力各握3 3次，每次次，每次之间休息一两分钟，变异系数之间休息一两分钟，变异系数CV%CV%不得超过不得超过10%10%，取，取3 3次平均值。次平均值。捏力测试为坐姿。每种姿势尽最大力各捏捏力测试为坐姿。每种姿势尽最大力各捏3 3次，每次之间休息一两分钟，次，每次之间休息一两分钟，变异系数变异系数(CV%)(CV%)不得超过不得超过10%10%，取，取3 3次平均值。次平均值。握握力力工工具具捏捏
28、力力工工具具实验步骤实验步骤接通仪器电源，打开接通仪器电源，打开BTEBTE仪器，进入操作系统，打开仪器，进入操作系统，打开测量实验程序。新建被试者信息，设定本实验所测量测量实验程序。新建被试者信息，设定本实验所测量部位所采用工具。部位所采用工具。将测量工具固定在测量转轮上，根据测量要求和被试将测量工具固定在测量转轮上，根据测量要求和被试者手型，调整者手型，调整BTEBTE测量转轮位置，工具张开角度，然测量转轮位置，工具张开角度，然后锁定仪器。后锁定仪器。点开始按钮，试握或试捏测量工具，观察显示器数据点开始按钮，试握或试捏测量工具，观察显示器数据走向，如不符合实验要求，重新设置仪器。点停止按走
29、向，如不符合实验要求，重新设置仪器。点停止按钮完成试测，并将数据保存。预实验没有问题后可以钮完成试测，并将数据保存。预实验没有问题后可以开始正式实验。开始正式实验。实验结果实验结果不同姿势不同受测者握力统计不同姿势不同受测者握力统计实验结果实验结果不同姿势不同受测者捏力统计不同姿势不同受测者捏力统计实验结果实验结果不同被试者握力统计不同被试者握力统计不同被试者捏力统计不同被试者捏力统计不同姿势握力统计不同姿势握力统计不同姿势捏力统计不同姿势捏力统计实验结论实验结论 不同姿势对握力大小没有显著影响，但从数值上对不同姿势对握力大小没有显著影响，但从数值上对比，坐姿手背向下时握力最大，坐姿自然下垂手背比，坐姿手背向下时握力最大，坐姿自然下垂手背向外握力最小。向外握力最小。拇指食指侧捏和拇指食指中指对捏相差不大，而拇拇指食指侧捏和拇指食指中指对捏相差不大，而拇指食指对捏较前两种姿势力量小；从数值上对比，指食指对捏较前两种姿势力量小；从数值上对比，拇指食指侧捏捏力最大，拇指食指中指对捏捏力次拇指食指侧捏捏力最大，拇指食指中指对捏捏力次之与前者接近，拇指食指对捏捏力最小。之与前者接近，拇指食指对捏捏力最小。
