Інженерна психологія - Трофімов Ю.Л. - 5.2. Проектування органів управління

За допомогою органів управління оператор СЛМ вирішує завдання введення командної інформації, встановлення необхідного режиму роботи, регулювання різних параметрів, запиту інформації для контролю тощо.

Типи органів управління, їх кількість і взаємне розташування визначаються характером рухів оператора, його функціями послідовності і важливості операцій, необхідною швидкістю і точністю роботи.

Проектування органів управління має забезпечити людині - оператору можливість швидкого знаходження конкретного органу управління та виконання з певною точністю і в певний час потрібних дій. При цьому слід ураховувати конструктивні і технічні обмеження (площа робочих приміщень, фактори зовнішнього середовища, технологічні особливості тощо).

Характер завдань, які вирішує оператор, вимагає розробки конкретних органів управління, що поділяються на певні групи:

o за характером рухів, здійснюваних людиною:

1) органи управління, які потребують виконання рухів вмикання, вимикання й перемикання;

2) органи управління, що передбачають повторні рухи типу обертальних, натискувальних і ударних;

3) органи управління, які вимагають дозованих, точних рухів для налагодження апаратури і встановлення режимів роботи;

o за призначенням і характером використання оператором органи управління є:

1) оперативні - для постійного використання;

2) допоміжні - для періодичного вмикання, вимикання і контролю;

3) епізодичні, пов'язані з регулюванням, налаштуванням, калібруванням апаратури, проведенням регламентних робіт.

За конструкційним виконанням органи управління можемо поділити на підгрупи: кнопки, тумблери, рукоятки, маховики, педалі тощо (рис. 27).

Швидке знаходження необхідного органу управління потребує їхнього розрізнення (візуально чи навпомацки), яке залежить від:

o форми органів управління (на рис. 28 наведені захоплю-вальні частини ручок, кнопок тощо, які надійно розрізняють без зорового контролю);

o розміру органів управління, що забезпечує їх розрізнення навпомацки з точністю 99%:

Рис. 28

Характеристики ручок органів управління

o кольору (при забезпеченні контрастності);

o графічних позначень стану, руху, призначення;

o розміщення органів управління в різних зонах досяжності з урахуванням принципу економії рухів.

Вибір органу здійснюється відповідно до конкретних умов Його використання. До факторів, які впливають на вибір органу управління, належать температурні умови, наявність вібрації, прискорення, невагомості, спеціальний вид одягу, положення тіла, умови освітлення.

Органи управління можна поділити на дві великі групи.

Перша група призначена для одномоментних (періодичних або одноразових) впливів на систему або об'єкти управління. Друга група органів управління використовується для виконання операцій, пов'язаних з уведенням у систему сигналів, що розрізняються за своєю величиною або тривалістю, операцій спостереження та деяких інших безперервних впливів.

У всіх випадках, коли це можливо, слід надавати перевагу органам управління, що грунтуються на дискретному принципі впливу на систему. Органи управління однаковими системами або об'єктами мають розміщуватися на пульті відповідно до реального розміщення цих самих систем або об'єктів щодо його осі симетрії, враховуючи зони досяжності в моторному полі людини. Незалежно від використовуваного типу органів управління вони мають бути логічно згруповані, їхнє просторове розміщення повинно відповідати розміщенню пов'язаних із ними груп індикаторів або мнемосхем, а розташування органів управління всередині груп - розташуванню індикаторів на панелі інформації або мнемознаків на мнемосхемі. У тому разі, коли послідовність використання органів управління при виконанні різних операцій неоднакова, перевага, як правило, надається операціям введення системи в дію, зокрема операціям пуску.

В конструкції органів управління враховуються раніше сформовані сенсомоторні навички - стереотипи. З метою використання позитивного перенесення навичок у конструкцію систем враховується вимога, відповідно до якої органи управління в одному й тому самому спрямуванні руху повинні давати той самий ефект.

Керування органами управління може здійснюватися руками або ногами людини.

Ручне управління має деякі переваги перед ножним тоді, коли необхідні висока точність і швидкість установлення органу управління у певне положення і не потрібно прикладати для цього великі зусилля (9 кг і більше).

Слід також зважати на те, що в більшості людей функціональнішою є права рука. Саме цією рукою виконуються дії, які вимагають найбільшої точності або сили. Органи управління, які приводяться в рух руками, точніші, ніж ті, що приводяться в рух ногою.

Ножне управління застосовується для розвантаження рук оператора, економії часу, при значній кількості органів управління, зниженій точності регулювання і при значних м'язових зусиллях.

Зусилля, необхідні для переміщення органів управління, мають відповідати можливостям людини-оператора з урахуванням умов діяльності.

Для введення інформації оператор використовує різні типи органів управління, кожен з яких призначений для виконання певних функцій.

Специфічність кожного типу органів управління зумовлює і специфічні (часткові) інженерно-психологічні

вимоги, і рекомендації до їх проектування та експлуатації.

Клавішні і кнопкові вимикачі й перемикачі застосовують для введення логічної і цифрової інформації, команд управління, вибору необхідного параметра, операцій "вмикання- вимикання" (рис. 29).

Оптимальне розташування кнопок має бути на рівні ліктя сидячого оператора, щоб рука згиналася в ліктьовому суглобі на 90°, а передпліччя було в горизонтальній площині. При коротких і поодиноких натискуваннях на кнопку для підвищення швидкості реагування на сигнал кнопку розташовують над площиною стола, щоб кут між нею та кистю становив 30...45е.

Робочий хід кнопки має становити при частому використанні - 2...6 мм; при поодинокому - 6 мм; при натисканні великим пальцем - 3...12 мм. Основні характеристики кнопок наведені у таблиці 18 і на рис. 30.

Кнопки і клавіші повинні мати так званий зворотний зв'язок, який полягає в тому, що система у момент введення її в дію чинить їм певний опір. Зворотний зв'язок може бути механічним (різне зменшення зусиль) або акустичним (клацання, візуальний сигнал). Характеристики поворотних зусиль для кнопок різних типів і діаметрів - на рис. 31.

Для особливо важливих команд використовують клавіші з фіксатором, графічним позначенням, а для зворотного зв'язку - з підсвіткою. При розташуванні на панелі значної кількості кнопок і клавіш їх необхідно групувати, кодувати за формою, розміром і кольором, а написи, символи наносити на самих елементах органів управління.

Важільні перемикачі (тумблери) використовують для реалізації функцій, які фіксуються і контролюються привідним елементом тумблера. Форма тумблера повинна бути конусоподібною або циліндричною з розширенням у вигляді кола або лопатки і відповідати антропометричним, біомеханічним і фізіологічним властивостям людини.

Поворотні вмикачі і перемикачі застосовують не тільки для виконання операцій "вмикання - вимикання", а й для плавного безперервного або дискретного регулювання. За характером взаємодії руки оператора з привідними елемен-

Таблиця 18

Основні параметри кнопок

Рис. 31

Поворотні зусилля для кнопок різних типів і діаметрів

тами поворотних органів управління вони поділяються на чотири основні групи (рис. 32):

перший тип - захоплювання привідного елемента відбувається за допомогою великого і вказівного пальців;

другий тип - захоплювання привідного елемента здійснює кисть руки;

третій і четвертий типи - захоплювання привідного елемента здійснюється великим, вказівним і середнім пальцями.

Розміри привідних елементів визначаються залежно від докладених зусиль [138].

Для використання особливо точних операцій регулювання і налаштування дозволяється збільшити діаметр привідного елемента у 2-4 рази відносно рекомендованого. При опорі переміщенню більш ніж 100 Н необхідно застосовувати привідні елементи типу маховиків і важелів.

Маховики і штурвали використовують для ступеневих перемикань і плавного динамічного регулювання, що виконуються однією чи двома руками. їх застосовують для виконання повільних і точних кругових обертів, які потребують значних зусиль.

Маховик - орган управління, що має форму колеса, зі спицями чи без них, діаметром не більше 50 мм.

Штурвал - це різновид маховика або частина його - сектор, який використовується для зміни напрямку руху об'єкта. Рульове колесо - це теж вид маховика, який використовується для зміни напрямку руху об'єкта (рис. 33, а).

Вісь обертів маховика і штурвала при управлінні двома руками не повинна бути віддалена від сагітальної площини більше ніж на 50 мм. Площина обертів маховика без рукоятки при роботі однією рукою має знаходитися під кутом а - 10е...60* відносно діючої руки (рис. 33, в)у а при використанні рукоятки під кутом а = 10°...90* - при обертанні кистю руки з передпліччям і а т 10*...45* - при обертанні всією рукою (рис. 33, б).

Розміри маховиків і штурвалів мають відповідати вимогам (табл. 19), а направленість обертів - напряму руху об'єкта. Розташування їх на панелі повинне бути таким, щоб рух руки оператора не перекривав графічні позначення.

Таблиця 19

Рекомендовані характеристики для проектування маховиків і штурвалів

Для кодування призначення маховиків краще застосовувати такі коди, як форма, розмір, колір і розташування у моторному полі. Кінцеві і проміжні позиції маховика і штурвала необхідно спеціально зафіксувати.

Важелі застосовують для виконання ступеневих перемикань та плавного динамічного регулювання однією чи двома руками при середніх і значних керуючих зусиллях. Розміщення важелів на робочому місці наведене на рис. 34.

Форма і розміри рукояток важелів мають забезпечувати їх надійні захоплювання і утримання в процесі управління. Перевага надається рукояткам з овальними або циліндричними формами з рифленою поверхнею, без гострих кутів. При виконанні дискретного управління у конструкції ва-

желів варто передбачити пружинну фіксацію проміжних і кінцевих положень. Направленість переміщення важеля управління має збігатися з направленістю змін у самому об'єкті і відповідному індикаторі. Інтервали між поряд розташованими рукоятками повинні бути не менші ніж 50 мм - за переміщення однією рукою, 100 мм - за переміщення двома руками, 130 мм - у роботі в рукавицях і 150 мм - за відсутності візуального контролю.

Зусилля (Н) оператора залежать від способу переміщення важеля і наведені у таблиці 20.

Таблиця 20 Залежність між зусиллями і способами переміщення важеля

Важелі управління встановлюють у зоні досяжності з урахуванням вимог технічної безпеки.

Ножні органи управління використовуються для виконання операцій "вмикання - вимикання" і регулювання стану об'єкта управління. Вони застосовуються у випадках: а) коли треба розвантажити руки оператора для виконання інших керуючих дій; б) якщо управління об'єктом вимагає значних зусиль і незначної точності. Такий тип органів управління переважно використовується для робочого положення оператора - "сидячи". Основні типи педалей наведені на рис. 35.

Ножні кнопки, на відміну від педалей, розраховані на натискання не всією ступнею, а тільки пальцями ніг. Але їхнє використання неефективне, тому їх потрібно дублюва

ти іншими органами управління або заміняти на педалі. Робочі поверхні кнопок мають бути рифленими, а їхня конструкція - передбачати можливість сенсорного контролю моменту натискання: тактильне або слухове відчуття клацання, світловий або звуковий сигнал.

Діапазон необхідних зусиль для ножних кнопок - 20-90 Н, рекомендований розмір - 50-80 мм, а глибина втеплювання - 30-50 мм. Ножні кнопки і педалі встановлюють у зоні оптимальної досяжності (рис. 36).