人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)視域下的雜豆種植機(jī)改良設(shè)計(jì)

趙愛麗，郭占斌，王黎明，曲慶峰，秦海彬

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)工程學(xué)院，大慶 163319）

我國是世界雜豆生產(chǎn)大國，有著悠久的雜豆種植和食用歷史。雜豆是一類豆科作物，常見的有扁豆、豌豆、綠豆、蠶豆、豇豆、蕓豆、鷹嘴豆等[1]。它是一種低脂肪、高蛋白質(zhì)含量、富含復(fù)合碳水化合物、低致敏性的環(huán)境友好型作物[2]。雜豆富含賴氨酸和精氨酸，蛋氨酸和胱氨酸為第一限制氨基酸[3]。其作為一種健康的食物資源，市場需求量十分巨大。目前，雜豆作物在種植方面尚無專用機(jī)械，基本靠人力手工播種。傳統(tǒng)的人力手工播種，勞動(dòng)繁重、工序煩瑣、播種效率低下、播種質(zhì)量不均衡[4]。目前，即便采用機(jī)械播種，使用的機(jī)械設(shè)備也都是在主糧作物播種機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改裝而成或者直接采用。由于專用機(jī)械設(shè)備的短缺，導(dǎo)致種植粗放，重播漏播、種子浪費(fèi)、缺苗問題嚴(yán)重。中國提出了到2020 年農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平達(dá)到70%的戰(zhàn)略目標(biāo)[5]。因此，近年來對于雜豆種植機(jī)械十分重視，制約其播種機(jī)械技術(shù)已初步解決，先進(jìn)播種機(jī)械技術(shù)的推廣使用，能夠提高農(nóng)戶經(jīng)濟(jì)效益和種植積極性。以人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)為基礎(chǔ)對雜豆種植機(jī)進(jìn)行改良設(shè)計(jì)，通過人—機(jī)—環(huán)境的協(xié)調(diào)與優(yōu)化，使雜豆種植機(jī)更能滿足農(nóng)戶需求。

1 “人—機(jī)—環(huán)境”系統(tǒng)架構(gòu)

在系統(tǒng)中，“人”即是用戶是工作的主體，“機(jī)”是產(chǎn)品，是人所控制的一切對象，是與人相對而言的物，“環(huán)境”是指人與機(jī)所處在的特定工作條件，包含社會(huì)環(huán)境、外部作業(yè)空間、物理環(huán)境、生化環(huán)境等[6]。雜豆種植機(jī)的人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)分析要素主要包含三個(gè)層次內(nèi)容：作為外部因素的環(huán)境、作為內(nèi)部要素的人以及作為研究主體的機(jī)械。三種要素形成一種可持續(xù)的生態(tài)系統(tǒng)，互相制約且互相支撐，系統(tǒng)模型見圖1。環(huán)境的有效分析能夠確保機(jī)械及人機(jī)操控的有效適配，合理的機(jī)械外觀功能、尺寸比例、材質(zhì)工藝能夠使機(jī)械達(dá)到滿足人的使用需求，而人因分析能夠使用戶保持較好的心理和生理狀態(tài)，從而提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)種植作業(yè)的準(zhǔn)確與可靠。機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)生產(chǎn)是受諸多因素制約的，尤其是作業(yè)環(huán)境、作業(yè)對象，如此復(fù)雜農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品，其設(shè)計(jì)限制條件更是繁多復(fù)雜[7]。研究雜豆種植機(jī)的這三種要素，除了研究各要素本身，還要將其至于整體的系統(tǒng)環(huán)境之下，不單純著眼于個(gè)別要素產(chǎn)生的影響作用，還要利用三要素之間的有機(jī)聯(lián)系來尋求最佳的創(chuàng)新設(shè)計(jì)路徑。在明確系統(tǒng)總體要求的前提下，著重分析和研究人、機(jī)、環(huán)境三個(gè)要素對系統(tǒng)總體性能的影響，應(yīng)具備的各自功能及其相互關(guān)系，如系統(tǒng)中機(jī)和人的職能如何分工、如何配合；環(huán)境如何適應(yīng)人；機(jī)對環(huán)境又有何影響等問題，經(jīng)過不斷修正和完善三要素的結(jié)構(gòu)方式，最終確保系統(tǒng)最優(yōu)組合方案的實(shí)現(xiàn)[8]。

圖1 人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)模型Fig.1 Man-machine environment system model

2 雜豆種植機(jī)的人因分析

以人為核心的人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想的主要內(nèi)容是：將人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)中的人作為設(shè)計(jì)的主體，人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)及其各個(gè)分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)均應(yīng)按照人機(jī)工程的理論和方法，圍繞著更好地發(fā)揮人的能力、提高人的性能的原則進(jìn)行[9]。雜豆種植機(jī)的核心用戶主要是種植戶。對于種植戶的研究能夠使產(chǎn)品達(dá)到合理化的操作特點(diǎn)，通過對現(xiàn)有雜豆機(jī)械技術(shù)的應(yīng)用，減少種植機(jī)操作難度，增加使用過程中的安全性，并最終提高生產(chǎn)效率。對于種植戶的分析應(yīng)該著眼于生理和心理兩個(gè)方面。

2.1 生理特征分析

在人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必須考慮人的生理特性，要求在機(jī)器設(shè)備和環(huán)境等因素的作用下人的生理特性參數(shù)仍能處于合適的范圍內(nèi)[10]。對用戶生理特點(diǎn)的分析，是處理好系統(tǒng)中人機(jī)關(guān)系的必要和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，良好的造型設(shè)計(jì)、功能表現(xiàn)、色彩傳達(dá)能夠決定用戶的作業(yè)姿勢與行為適應(yīng)，通過對于雜豆種植機(jī)使用過程中的人體尺寸、動(dòng)作、態(tài)勢分析及數(shù)據(jù)整理，使其達(dá)到最為合理、最少疲勞的姿勢，從而解決其和人體機(jī)能的關(guān)系。

人體尺寸決定了人體所占幾何空間大小和人體的活動(dòng)范圍[11]。人的主要活動(dòng)包括坐、站、操作等幾個(gè)方面，用戶對于種植機(jī)的操作可以大致分為三類：

（1）1 名用戶操作動(dòng)力牽引機(jī)械，操作部位在駕駛室內(nèi)，操作動(dòng)作包括：握持、推、拉、踩踏等。駕駛室內(nèi)的座椅、轉(zhuǎn)向盤、操縱機(jī)構(gòu)、顯示器及駕駛空間等各相關(guān)尺寸的設(shè)計(jì)，都是由人體尺寸、操作姿勢或操縱舒適程度來確定的[12]。設(shè)計(jì)要求操控設(shè)備如方向盤、控制按鈕等能夠易于操控，具備合理尺寸、色彩與材料。

（2）用戶要能夠與控制設(shè)備的顯示屏進(jìn)行良好的視覺交互，設(shè)計(jì)要求顯示屏的圖形、圖像、色彩、文字等界面內(nèi)容能夠醒目且不會(huì)產(chǎn)生疲勞和視覺錯(cuò)視，能夠使人的頭頸等部位的旋轉(zhuǎn)角度能夠與放置的位置、角度契合、且觸屏控制的交互信息合理。

（3）用戶在將雜豆種子填充入排種器時(shí)，需要多人配合操作，人體姿勢包含站立、扛起、架扶等。1 名用戶踩踏至排種器上將種子原料袋托起，其余人員輔助控制種子填充的流量與流速，以防灑漏。設(shè)計(jì)要求減少此環(huán)節(jié)操作難度，增加人機(jī)輔助部件，使其易于操作，開展模塊化設(shè)計(jì)，可進(jìn)行填充部件可拆卸、易拆卸。

基于上述操作分類及相應(yīng)分析，從設(shè)計(jì)角度導(dǎo)入人因分析定位：

（1）用戶在執(zhí)行播種操作時(shí)的性質(zhì)、頻率和難度；

（2）用戶在執(zhí)行播種操作時(shí)的身體位置、姿態(tài)以及人體尺寸；

（3）用戶在執(zhí)行播種操作時(shí)的工作空間尺寸、可活動(dòng)性增量；

（4）用戶在執(zhí)行播種操作時(shí)的視聽覺等感知系統(tǒng)；

（5）4 類播種操作中因環(huán)境原因需要補(bǔ)償?shù)某叽缭隽俊?/p>

用戶作用于種植機(jī)的三類作業(yè)形式主要靠上肢和手的操作完成，因此種植機(jī)在與人體進(jìn)行交互的過程中會(huì)設(shè)計(jì)的主要?jiǎng)幼靼ǎ鹤ノ?、按、拉、提等，為了使用戶在操作機(jī)械的過程中能夠更加便捷且處于較為舒適的狀態(tài)，就要針對人體在站姿下操作種子投放、坐姿下進(jìn)行動(dòng)力牽引、查看和操作控制設(shè)備等因素進(jìn)行分析和研究。從生理學(xué)角度出發(fā)，站立的人從裸關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)到臀部都有一些肌肉處于靜態(tài)受力狀態(tài)，一旦坐下就解除了這部分肌肉負(fù)荷，從而降低了人的耗能，減輕了血液負(fù)擔(dān)[13]。在設(shè)計(jì)過程中，為了保證種植操作的高效率，要求各種機(jī)械作業(yè)部件都處在人體不活動(dòng)時(shí)手足所能涉及的范圍之內(nèi)，為了保證操作者的舒適和不易疲勞，必須使人的操作活動(dòng)處于人體各部位舒適姿勢的調(diào)節(jié)尺寸范圍內(nèi)，人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[8]，規(guī)定了人體各部位舒適姿勢的調(diào)節(jié)范圍，詳見表1。種植機(jī)與人之間的行為交互過程需要符合標(biāo)準(zhǔn)，在設(shè)計(jì)構(gòu)建過程中構(gòu)建人機(jī)舒適區(qū)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、功能設(shè)計(jì)、尺寸規(guī)范要以表格數(shù)據(jù)范圍相匹配，已達(dá)到最優(yōu)的結(jié)果。

表1 人體各部分互動(dòng)范圍及舒適姿勢調(diào)節(jié)范圍Table 1 Interaction range and comfortable posture adjustment range of each part of human body

分析播種機(jī)的作業(yè)方式，要考慮其操作姿勢的不同，所消耗的身體能量也存在著很大的差異，就種植機(jī)與人體交互的主要?jiǎng)幼鳌N子原料的投放等，整個(gè)從過程使將種袋抬起到舉重過肩，整個(gè)過程中要消耗大量的體力，其耗能范圍約為4.0～16.2 kcal·min-1，且隨著活動(dòng)度的增加。人體的肌肉活動(dòng)程度也就越大，如圖2 所示。基于這一分析，考慮將種植機(jī)的種箱位置進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，可應(yīng)用模塊化設(shè)計(jì)方式或改變其結(jié)構(gòu)角度、外觀造型等，使其更加適合人體結(jié)構(gòu)和行為過程，提升操作方式的便捷性，減少人體能量消耗及其可能帶來的身體損傷。

2.2 心理特征分析

從人的心理特點(diǎn)出發(fā)，人與種植機(jī)的交互可分為三個(gè)主要階段：

（1）在種植機(jī)的使用前，也就是購買階段，用戶在甄選產(chǎn)品的過程中主要是依據(jù)其外觀造型所體現(xiàn)出的形態(tài)結(jié)構(gòu)、材質(zhì)質(zhì)感、工藝精度、色彩信息等認(rèn)知媒介作出判斷，并通過整機(jī)或部件的外觀形態(tài)所呈現(xiàn)出來的美學(xué)信息推測其機(jī)械的基本用途和操作方式。在這一過程中會(huì)通過心物刺激形成視覺反饋，形成心理判斷，設(shè)計(jì)趨向應(yīng)以人機(jī)及技術(shù)美學(xué)的提升為主。

圖2 種子投放操作軌跡動(dòng)勢分析Fig.2 Dynamic analysis of seed placement operation track

（2）在種植機(jī)的使用過程中，用戶對種植機(jī)的功能反應(yīng)、人機(jī)體驗(yàn)、界面美感、操作體驗(yàn)等方面的信息有了直觀的認(rèn)識，并能夠?qū)ΨN植機(jī)的操作感和舒適感等感官認(rèn)知做出清晰的判斷并呈現(xiàn)出相應(yīng)的行為反饋，設(shè)計(jì)趨向以人機(jī)舒適度及操控作業(yè)的宜人性為主。

（3）在種植機(jī)的使用后，用戶對機(jī)械的播種效能、人機(jī)美感等方面的內(nèi)容有了明確的定位，這也是種植機(jī)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，用戶的滿意度高低在此時(shí)能夠達(dá)到關(guān)鍵值，并形成有效心理反饋，并體現(xiàn)出用戶的價(jià)值心理，這一階段尤以細(xì)節(jié)的優(yōu)化趨向?yàn)橹??；谏鲜龇治觯谶M(jìn)行種植機(jī)的改良設(shè)計(jì)時(shí)要注意把控和匹配用戶各個(gè)階段的心理需求和預(yù)期，設(shè)計(jì)結(jié)果要操作簡單、功能合理、識別清晰，形態(tài)簡潔，符合用戶作業(yè)習(xí)慣、增強(qiáng)形態(tài)美感，提升使用效率。

圖3 人因心理系統(tǒng)模型Fig.3 Model of human psychological system

3 機(jī)的分析

3.1 種植機(jī)單元分析

種植機(jī)進(jìn)行播種，根據(jù)農(nóng)民所種的農(nóng)作物，播種深度、株距、行距等都有嚴(yán)格要求[14]。目前，市場上較為常見的雜豆種植機(jī)主要是用于主糧種植的改造型機(jī)械。雜豆機(jī)械相較于主糧機(jī)械的不同主要在于排種器播種盤的優(yōu)化設(shè)計(jì)，雜豆包含綠豆、紅豆、蕓豆、黑豆等，尺寸大多為3.0～1.5 mm 之間，相較于主糧播種盤的單一尺寸則需要更多的細(xì)節(jié)優(yōu)化，其他部件則與主糧播種機(jī)相近相似?；谵r(nóng)田空間差異的變量施肥播種技術(shù)是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的重要組成部分[15]。因此，基于主糧如大豆種植精密機(jī)械可做如下分析：種植機(jī)包含排種器、播種單元、控制單元、液壓單元以及動(dòng)力牽引機(jī)五個(gè)部分。排種器是種植機(jī)的核心工作部件，按照工作原理，排種器可以分為機(jī)械式和氣力式兩種，是種植機(jī)的核心工作部件和技術(shù)革新重點(diǎn)；播種單元具備開溝、限深和導(dǎo)種功能；智能控制作為機(jī)械的主腦，具備感應(yīng)反饋、伺服驅(qū)動(dòng)、變量控制等功能；液壓控制單元?jiǎng)t具備機(jī)架液壓折疊、快速變行距、側(cè)牽行走的功能，而動(dòng)力牽引裝置則可以依據(jù)播種單元的大小進(jìn)行模塊化匹配，并承載人與機(jī)交互的核心部分。

3.2 人機(jī)分析

依據(jù)人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)中雜豆機(jī)械的功用和技術(shù)推演，分析以人和環(huán)境為動(dòng)因和制約，機(jī)械設(shè)備的不同作業(yè)單元與人、環(huán)境之間的關(guān)系，能夠?yàn)槲覀兲峁┍匾脑O(shè)計(jì)支持。用戶對于種植機(jī)的操作，發(fā)生直接聯(lián)系的僅有部分單元組件，通過圖表分析能夠清晰的反映出與用戶不同才做直接相關(guān)的組件（見表1：若與應(yīng)用直接作用，則用“△”標(biāo)記，如無直接作用，則用“○”表示）。在用戶執(zhí)行操作時(shí)，種箱、控制單元、動(dòng)力牽引單元等多個(gè)部件會(huì)與用戶發(fā)生直接交互作用；在用戶執(zhí)行組裝搬運(yùn)時(shí)液壓單元、動(dòng)力牽引單元多個(gè)部件會(huì)與用戶產(chǎn)生直接交互作用；維修多部件皆可出現(xiàn)的問題，皆具有交互作業(yè)的可能。

表2 人機(jī)交互作用分析Table 2 Human-computer interaction analysis

4 環(huán)境系統(tǒng)分析

人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)是高效、安全、舒適地完成人機(jī)系統(tǒng)目標(biāo)的前提，局部環(huán)境和自然環(huán)境都會(huì)對人機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生影響[16]。環(huán)境是體現(xiàn)產(chǎn)品實(shí)用價(jià)值的場所，不同產(chǎn)品具有不同使用環(huán)境，不同使用環(huán)境賦予產(chǎn)品不同功能[17]。分析環(huán)境的各種制約和支撐因素，直接影響種植機(jī)的尺寸、造型、色彩、材質(zhì)等方面的設(shè)計(jì)。

4.1 使用環(huán)境分析

農(nóng)田地塊內(nèi)不同地理位置土壤具有不同的特性，農(nóng)作物生長和農(nóng)田環(huán)境也有一定的差異[18]。我國雜豆種植面積相較于較小，種植機(jī)的使用環(huán)境主要為連續(xù)性小地塊，基于這一種植環(huán)境特征，分析雜豆種植機(jī)的尺寸及體量結(jié)構(gòu)，種植機(jī)的尺寸的界定一般包含兩個(gè)部分：動(dòng)力牽引單元和綜合播種單元。動(dòng)力牽引單元在對其進(jìn)行選擇時(shí)要盡量選擇小型拖拉機(jī)等，而綜合播種單元在有針對性的進(jìn)行造型設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)調(diào)整時(shí)在尺度上盡量小型化。目前市場上的主糧播種機(jī)尺寸按播種行數(shù)12 行、8 行、6 行、4 行等可以分為不同的大小形態(tài)，常用尺寸播種機(jī)如：德邦大為2605 氣吸式免耕精密播種機(jī)（見圖4）：4 400 mm×2 200 mm×2 000 mm（6 行）；大華寶來2BMYFQ 系列氣吸式精量播種機(jī)（A 系列）：2 200 mm×2 680 mm×1 500 mm（4 行）（見圖5）。經(jīng)分析中小型設(shè)備更易于在連續(xù)型小地塊開展作業(yè)任務(wù)，因此，雜豆種植機(jī)械的研發(fā)及改良設(shè)計(jì)應(yīng)主要以最小尺寸為主。但需要強(qiáng)調(diào)的是，在這一部分的設(shè)計(jì)中要盡量保持種箱的尺寸，使其能夠?qū)崿F(xiàn)體積變小而排種量依然能夠逼近大體積排種機(jī)的排量。

圖4 德邦大為2605 氣吸式免耕精密播種機(jī)Fig.4 Debont 2605 air suction no-tillage precision seeder

圖5 大華寶來2BMYFQ 系列氣吸式精量播種機(jī)（A 系列）Fig.5 Dahua bora 2BMYFQ series air-suction precision seeder（series A）

4.2 節(jié)律性環(huán)境分析

雜豆種植機(jī)的使用季節(jié)主要是集中在春季，種植機(jī)的局部環(huán)境特征可以與季節(jié)性自然環(huán)境特征相匹配，如春季地貌環(huán)境的土質(zhì)松軟度與種植機(jī)動(dòng)力機(jī)械間形成一定的摩擦阻力，對于不同地域使用季節(jié)的土質(zhì)分析能夠直接影響種植機(jī)的外觀造型設(shè)計(jì)。另外，將其設(shè)計(jì)成流線有機(jī)形態(tài)，能夠在一定程度上減少種植機(jī)阻力，降低牽引動(dòng)力機(jī)械的能耗，并起到緩解用戶操作疲勞以及提高用戶作業(yè)效率的作用。除此之外，種植機(jī)的局部形態(tài)和色彩對其使用環(huán)境也起到強(qiáng)化識別性的作用，合理的形態(tài)和色彩能夠使種植機(jī)的操作方式、操作流程具有明確的導(dǎo)向性，美好的形態(tài)和色彩所形成的視覺沖擊力會(huì)使人獲得明晰的視覺反饋，從而幫助使用者對產(chǎn)品做出判斷。因此，在功能細(xì)節(jié)的處理上，盡可能的將形態(tài)、色彩等因素與功能相匹配并考慮其對人的心理帶來的影響，從而提升種植機(jī)的功能性和品質(zhì)感。

5 雜豆種植機(jī)外觀改良設(shè)計(jì)案例分析

“人—機(jī)—環(huán)境”系統(tǒng)是以人為核心，在產(chǎn)品的開發(fā)中更多的考慮人的因素、環(huán)境的因素，圍繞更好地發(fā)揮人的能力、提高人的效能的原則進(jìn)行的[19]?；谏鲜鲭s豆種植機(jī)的人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)分析，明確雜豆種植機(jī)外觀改良設(shè)計(jì)的方向，如種植機(jī)尺寸、材質(zhì)、功能定位、形態(tài)、色彩等，并開展設(shè)計(jì)。案例以雜豆種植機(jī)的主體單元—排種器和播種單元為主，與大多數(shù)主糧種植機(jī)的尺寸相同，延續(xù)農(nóng)戶對于認(rèn)知和使用種植機(jī)的基本習(xí)慣，案例整體造型與人體尺寸的比例如圖6 所示。通過外觀造型設(shè)計(jì)、色彩識別設(shè)計(jì)、功能趨向設(shè)計(jì)等，提升種植機(jī)的使用體驗(yàn)，增加使用的安全性和快捷性，并通過整體流線型造型設(shè)計(jì)的改進(jìn)和提升，增加整體美感的同時(shí)，提升動(dòng)力學(xué)表現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)速度的提升。

圖6 雜豆種植機(jī)改良設(shè)計(jì)圖Fig.6 Modified design drawing of a soybean planter

首先，案例依據(jù)人機(jī)分析，設(shè)計(jì)45 °緩傾式種箱設(shè)計(jì)，如圖7 所示，投種時(shí)，將其傾斜至45 °，如圖7所示，種箱口下降，并隨種子的填充逐漸向上旋轉(zhuǎn)恢復(fù)原有高度，這一過程中種袋重量也隨著填充量的增加而減輕，有效控制雜豆種子填充的流量與流速，緩解種植戶填充雜豆種子的難度。在這一過程中，還能夠調(diào)整種植戶的操作姿勢，減少人員配合，提升人機(jī)交互體驗(yàn)。

其次，改良案例中將雜豆種植機(jī)的播種單元進(jìn)行了模塊化的蒙皮設(shè)計(jì)，在視覺形象上使其更具整體化特征。模塊化可拆卸的蒙皮設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)節(jié)律性環(huán)境的保障，并使其易于維修，增加其安全性。另外，流線性的外觀造型能夠在一定程度上減少種植阻力，降低牽引動(dòng)力機(jī)械的能耗，緩解用戶操作疲勞，并實(shí)現(xiàn)用戶作業(yè)效率的提高。

第三，案例外觀簡潔，形如豆莢，有較強(qiáng)的寓意和識別性，且操作指示清晰，易于種植戶理解維修和操作的方法，符合種植戶的使用心理特點(diǎn)，直觀易辨識的造型語言和明快的色彩能夠增加種植戶對機(jī)械的信賴感和滿意度，并形成有效心理反饋，實(shí)現(xiàn)并體現(xiàn)用戶的價(jià)值心理。

圖7 自動(dòng)緩傾式種箱設(shè)計(jì)Fig.7 Design of automatic slow dip seed box

6 結(jié)論

由馬斯洛層次需求理論可知，安全、高效、舒適是人類的必然需求[20]。雜豆種植機(jī)的人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)分析建構(gòu)其相互作用模型，為創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供了精準(zhǔn)化的人機(jī)依據(jù)，構(gòu)建“人本中心”的設(shè)計(jì)。研究明確人因特征與種植機(jī)之間的的影響關(guān)系，并分析了雜豆種植機(jī)的不同作業(yè)單元與人、環(huán)境之間的交互作用，以及環(huán)境系統(tǒng)下的節(jié)律性和約束性。基于人機(jī)環(huán)境分析數(shù)據(jù)結(jié)果，對雜豆種植機(jī)進(jìn)行了改良設(shè)計(jì)，案例結(jié)果能夠滿足用戶對于雜豆種植機(jī)的功用與審美需求，通過造型、色彩、功能的設(shè)計(jì)創(chuàng)新為提高產(chǎn)品的生產(chǎn)、安全、維護(hù)，并為后續(xù)研究提供借鑒。