基于人机工程学的轻小型物流搬运设备操控性设计与分析

基于人机工程学的轻小型物流搬运设备操控性设计与分析

钟宝巧

肇庆威士海库房设备有限公司

邮编：526238

摘要：本文旨在探讨基于人机工程学的轻小型物流搬运设备操控性设计原则与方法，并对其进行深入分析。首先阐述了人机工程学在轻小型物流搬运设备设计中的重要性，强调了设备操控性与操作人员工作效率、作业安全及舒适度之间的紧密联系。详细介绍了轻小型物流搬运设备操控性设计的关键要素，包括操控界面布局、操作手柄与按钮设计、控制方式选择以及显示装置设计等方面，并依据人机工程学原理提出了相应的设计准则与优化策略。通过实际案例分析，展示了如何将人机工程学理念应用于具体的轻小型物流搬运设备操控性设计中，以提高设备的易用性、减少操作人员疲劳与误操作，进而提升物流搬运作业的整体绩效。最后，对未来轻小型物流搬运设备操控性设计的发展趋势进行了展望，为人机工程学在该领域的进一步应用与研究提供参考。

关键词：人机工程学；轻小型物流搬运设备；操控性设计；操作人员

一、引言

随着物流行业的迅速发展，轻小型物流搬运设备在仓储、配送等环节发挥着日益重要的作用。这些设备如电动托盘搬运车、手动叉车、小型搬运机器人等，具有操作灵活、便捷的特点，能够有效提高物流搬运效率。然而，其操控性直接影响着操作人员的工作体验、作业效率以及安全状况。人机工程学作为一门研究人、机、环境三者之间相互关系的学科，为轻小型物流搬运设备的操控性设计提供了科学的理论依据。通过合理运用人机工程学原理，能够使设备的操控系统更好地适应人的生理与心理特性，实现人机之间的高效协作，从而在提高物流搬运作业质量的同时，保障操作人员的身心健康，降低劳动强度与事故风险。

二、人机工程学在轻小型物流搬运设备操控性设计中的重要性

（一）提高操作效率

根据人机工程学设计的操控界面与操作方式，能够减少操作人员的操作步骤与反应时间。同时，优化控制方式，如采用符合人体运动习惯的比例控制或智能感应控制，可使操作人员更精准地控制设备的运行，提高搬运作业的准确性与速度，从而提升整体操作效率。

（二）保障操作安全

人机工程学注重考虑人的生理极限与认知能力，在操控性设计中能够有效预防因人为因素导致的安全事故。此外，合理设置操作力与行程，避免操作力过大导致操作人员疲劳或因操作行程过长而引发误动作。通过对显示装置的优化设计，如采用清晰、直观的指示灯与显示屏，能够使操作人员及时准确地获取设备状态信息，避免因信息误判而引发安全问题。

（三）提升操作人员舒适度

长时间使用轻小型物流搬运设备容易使操作人员产生疲劳，影响工作积极性与作业质量。人机工程学通过关注操作人员的身体尺寸、姿势与肌肉骨骼负荷等因素，在操控性设计中采用符合人体工程学的座椅、扶手等部件，能够为操作人员提供舒适的工作支撑。同时，合理安排操作界面的高度与角度，避免操作人员因长时间仰头、低头或弯腰而产生颈部、肩部与腰部疼痛，从而提升操作人员在工作过程中的舒适度，提高工作满意度与忠诚度。

三、轻小型物流搬运设备操控性设计的关键要素

（一）操控界面布局

1. 功能分区原则

根据设备的操作功能，将操控界面划分为不同的区域，如行驶控制区、货叉升降控制区、辅助功能区等。每个区域内的操作元件应按照操作频率与逻辑关系进行合理布局。

2. 空间布局优化

考虑操作人员的身体活动范围与视野范围，合理确定操控界面各元件之间的空间距离与角度。避免操作元件过于密集，导致操作人员误触或操作不便；同时，也要防止元件之间距离过大，使操作人员在操作过程中需要过度伸展手臂或移动身体。

（二）操作手柄与按钮设计

1. 人体尺寸适配

操作手柄与按钮的尺寸、形状应与操作人员的手部尺寸相匹配。手柄的直径一般应根据人体手掌的平均尺寸确定，以保证操作人员能够舒适地握持，通常在 25 - 40 毫米之间较为合适。按钮的大小与形状也应便于手指操作，如采用圆形或方形按钮，直径或边长在 10 - 20 毫米之间，且按钮表面应具有一定的凸起或纹理，以增加手指与按钮之间的摩擦力，防止误操作。

2. 操作力与行程设计

操作手柄与按钮的操作力与行程应根据人体的力量能力与操作精度要求进行设计。操作力过大，会使操作人员容易疲劳；操作力过小，则可能导致误操作。例如，对于轻小型物流搬运设备的紧急制动按钮，其操作力应适中，既要保证在紧急情况下操作人员能够迅速按下，又要避免因误触而引发不必要的制动。一般来说，紧急制动按钮的操作力可设定在 5 - 10 牛之间。操作行程方面，对于需要精确控制的操作，如货叉的微调升降，其按钮行程应较短，以提高控制精度；而对于一些功能切换或较大动作的操作，如设备的行驶模式切换，其操作手柄的行程可以相对较长，但也不宜过长，以免影响操作速度。

（三）控制方式选择

1. 传统控制方式的优化

对于一些常见的轻小型物流搬运设备，如电动托盘搬运车，传统的机械控制方式（如通过操作手柄控制电机的正反转与转速）可通过人机工程学原理进行优化。

2. 新型控制方式的应用

随着科技的发展，一些新型控制方式逐渐应用于轻小型物流搬运设备中。例如，基于手势识别的控制方式，操作人员只需通过简单的手势动作就能控制设备的运行。这种控制方式无需操作人员直接接触操作手柄或按钮，减少了操作束缚，提高了操作的灵活性与便捷性。然而，手势识别控制方式也面临着一些挑战，如手势识别的准确性与稳定性、环境光线与干扰对识别效果的影响等。因此，在设计基于手势识别的操控系统时，需要充分考虑这些因素，采用先进的传感器技术与算法，提高手势识别的可靠性，同时为操作人员提供简单易懂的手势操作指南，降低学习成本。

（四）显示装置设计

1. 信息显示原则

显示装置应能够清晰、准确地向操作人员传递设备的各种信息，如电量、速度、负载重量、故障报警等。信息的显示方式应直观易懂，避免采用过于复杂或专业的符号与术语。

2. 视觉舒适性设计

考虑到操作人员在操作过程中需要长时间注视显示装置，其视觉舒适性至关重要。显示装置的亮度、对比度与颜色搭配应合理，避免因过亮或过暗、对比度不足或颜色冲突而导致操作人员视觉疲劳或误判信息。

四、结语

基于人机工程学的轻小型物流搬运设备操控性设计对于提高物流搬运作业效率、保障操作人员安全与舒适具有极为重要的意义。通过对操控界面布局、操作手柄与按钮设计、控制方式选择以及显示装置设计等关键要素的深入研究与合理设计，能够使轻小型物流搬运设备更好地与人相适应，实现人机和谐共处。随着科技的不断进步与人们对工作环境要求的日益提高，未来轻小型物流搬运设备操控性设计将朝着更加智能化、个性化与人性化的方向发展。这些新技术的应用将为人机工程学在轻小型物流搬运设备操控性设计领域带来更多的创新机遇与挑战，需要广大研究人员与设计师不断探索与实践，以推动轻小型物流搬运设备操控性设计水平的持续提升，为物流行业的现代化发展奠定坚实基础。

参考文献

[1] 丁玉兰. 人机工程学[M]. 北京理工大学出版社, 2017.

[2] 阮宝湘. 工业设计人机工程[M]. 机械工业出版社, 2018.

[3] 郭伏, 钱省三. 人因工程学[M]. 机械工业出版社, 2018.