【摘要】：國(guó)內(nèi)相關(guān)分析類(lèi)儀器雖然在功能上已達(dá)到世界先進(jìn)水平,但對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)卻沒(méi)有考慮到人機(jī)工程學(xué)方面的內(nèi)容,忽略了產(chǎn)品的舒適性、操作高效性和使用愉悅性,導(dǎo)致儀器無(wú)法滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求,影響用戶的使用體驗(yàn)。隨著腦電(Electroencephalogram,EEG)、肌電(Electromyogram,EMG)等技術(shù)的成熟,人機(jī)工程學(xué)評(píng)價(jià)方法也更加多樣化,本文探討了目鏡高度對(duì)頸部舒適性的影響,通過(guò)分析顯微鏡目鏡的操作姿態(tài)、仿真模擬、肌電實(shí)驗(yàn)分析,最后結(jié)合主成分分析綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)不同目鏡高度下的頸部肌肉舒適度進(jìn)行評(píng)價(jià)。幫助設(shè)計(jì)人員對(duì)顯微鏡的目鏡高度尺寸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),以適應(yīng)不同用戶場(chǎng)景。首先分析中國(guó)人的人體相關(guān)尺寸,對(duì)操作者使用顯微鏡觀察樣本的姿態(tài)進(jìn)行分析,利用人機(jī)工程學(xué)理論得到舒適目鏡高度和人體尺寸間的關(guān)系模型。然后基于Jack軟件對(duì)其進(jìn)行人機(jī)工程學(xué)模擬,通過(guò)仿真軟件創(chuàng)建數(shù)字人模型和虛擬工作環(huán)境,對(duì)虛擬人在任務(wù)操作中的舒適度和身體狀況分析,為后續(xù)的表面肌電實(shí)驗(yàn)中的自變量水平確定提供參考。在對(duì)人體頸部結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行不同目鏡高度下觀察樣本的實(shí)驗(yàn)。利用多導(dǎo)生理記錄儀提取被試在實(shí)驗(yàn)姿勢(shì)下的表面肌電信號(hào)特征,并對(duì)信號(hào)從時(shí)域、頻域、非線性等多維的角度進(jìn)行分析,探究肌電特征隨目鏡高度變化的趨勢(shì),從不同的指標(biāo)角度解釋目鏡高度變化對(duì)頸部肌肉舒適性的影響。最后研究選用主成分分析綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。對(duì)各個(gè)指標(biāo)下的數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量綱化處理后,求取其特征根和方差貢獻(xiàn)率以選定主成分,最后計(jì)算降維后的綜合得分獲得不同目鏡高度下的疲勞程度排序,確定最佳的目鏡高度以及頸部舒適性隨目鏡高度變化的規(guī)律。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)目鏡高度設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化,根據(jù)中國(guó)成年人人體尺寸為顯微鏡操作系統(tǒng)中的相關(guān)尺寸設(shè)計(jì)提出建議,明確了工作臺(tái)、座椅、目鏡高度和地面之間的尺寸關(guān)系,提高了顯微鏡操作的舒適性,同時(shí)也可作為相關(guān)儀器類(lèi)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)參考依據(jù)。
【圖文】：

a）桌面高度可調(diào)的顯微鏡設(shè)計(jì) b）具有頭部支撐的顯微鏡圖 1-1 顯微鏡設(shè)計(jì)改進(jìn)長(zhǎng)期在顯微鏡下工作的人容易引起肩膀、頸部、下背部和上背部的疼痛。國(guó)外學(xué)者在研究中將人體工學(xué)顯微鏡和普通顯微鏡做對(duì)照實(shí)驗(yàn)，如圖 1-2所示。人體工學(xué)顯微鏡的載物臺(tái)位置、右手臂支撐均為可調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)，相應(yīng)配套的工作椅的高度、靠背和扶手也可以根據(jù)被試的情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。10 名男性被試者在利用兩種工作臺(tái)分別完成巖石樣本觀察任務(wù)，并對(duì)比分析被試者頸部斜方肌和三

a）桌面高度可調(diào)的顯微鏡設(shè)計(jì) b）具有頭部支撐的顯微鏡圖 1-1 顯微鏡設(shè)計(jì)改進(jìn)長(zhǎng)期在顯微鏡下工作的人容易引起肩膀、頸部、下背部和上背部的疼痛。國(guó)外學(xué)者在研究中將人體工學(xué)顯微鏡和普通顯微鏡做對(duì)照實(shí)驗(yàn)，如圖 1-2所示。人體工學(xué)顯微鏡的載物臺(tái)位置、右手臂支撐均為可調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)，相應(yīng)配套的工作椅的高度、靠背和扶手也可以根據(jù)被試的情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。10 名男性被試者在利用兩種工作臺(tái)分別完成巖石樣本觀察任務(wù)，并對(duì)比分析被試者頸部斜方肌和三角肌的疲勞情況，結(jié)果表明使用改進(jìn)后的人體工學(xué)顯微鏡被試的斜方肌肌肉活動(dòng)減少，，表明被試者的頸部處在一個(gè)更放松的姿勢(shì)，疲勞減少[18]。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TH742

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