Устройство для исследования функционального состояния человека-оператора Советский патент 1989 года по МПК A61B5/16 

4

( (

сл

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройству для исследования функционального состояния человека-оператора, и может быть использовано для оперативного определения характеристик работы человека в системах человек-машина. Цель изобретения - повышение достоверности результатов исследования путем введения неформального стимулирующего воздействия на деятельность человека-оператора с учетом различных законов управления объектами. Устройство содержит генератор 1 возмущающих воздействий, блок 2 вычитания, блок 3 отображения информации, исполнительный элемент 4, блок 5 выделения параметров работы человека-оператора, блок 6 регистрации параметров работы человека-оператора, дешифратор 7, блок 8 индикации результатов исследований, блок 9 управления, многофункциональный преобразователь 10. Человек-оператор 11 имеет зрительную связь с блоком 3 отображения информации и осуществляет управляющее воздействие при помощи исполнительного элемента 4. 4 ил.

Фиг.1

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для исследования функционального состояния человека-оператора, и может быть использовано для оперативного определения характе- ристик работы человека в системах челсшек- машина.

Цель изобретения повышение достоверности результатов исследования путем введении неформального стимулирующего воз- действия на деятельность человека-оператора с учетом различных законов управления объектами.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для исследования функционального состояния человека-онератора; па фиг. 2 - функциональная схема блока выде.чеппя параметров работы человека-оператора; на фиг. 3 - функциональная схема блока управления; на фиг. 4 - функциональная схема мно1Ч)функционального tipe- образователя.

Устройство (фиг. 1) содержит генератор I возмущающих воздействий, блок 2 вычитания, блок .3 отображения информации, исполнительный элемент 4, блок 5 выделения параметров работы человека-оператора, блок 6 регистрации параметров работы человека-оператора, дешифратор 7, блок 8 ип- дикации результатов исследований, блок 9 управлепия, мно1 офункииональный преобразователь 10.

Человек-оператор 11 имеет зрительную связь с блоком 3 отображения информации и осуществляет управляющее воздействие при noMonin исполпительного элемента 4.

Блок 6 ре1 истрации параметров работы человека-оператора (фиг. 2) содержит RS- григгер 12, элемепты 13 19 совпадения, элементы 20-22 масштабирования, счетчик 23 времени работы,счетчик 24 времени нахождения в нулевой зоне, счетчик 25 числа ошибок и счетчик 26 времени реакции.

Блок 9 управления (фи1 . 3) содержит задающий генератор 27, элементы 28 и 29 сов- падепия, де.штель 30 частоты, счетчик 31 числа отработанных сигналов и дифференциальную цець 32.

Л ногофункциональный преобразователь И) (фиг. 4) содержит коммутирующий элемент 33, усилитель 34, интегратор 35, двойной пнте|-рат()р 36 и апериодическое звено 37.

Устройство используют следуюп1им образом.

Исгп 1туемый человек-оператор паблюда- ег па экране блока 3 отображения ипформа- 1ШП две световые отметки. Первая отметка, п(мк)движная, показывает испытуемому тре- очемое положепие управляемого объекта. Р)Горая отметка, подвижная, высвечивает ис тинное положение управляемого объекта. Расстояние между по.,1вижной и неподвижной отметками несет информацию о величине

5

0

5

Q

5

5

0

рассогласования между истинным и требуемым положением объекта. Положение объекта испытуемый может изменять с номощью исполнительного элемента 4, реализуя операцию слежения.

Объект подвергается апериодическим скачкообразным возмущающим воздействиям случайной амплитуды и фазы по сигналам, вырабатываемым в генераторе 1 воз- муп1ающих воздействий.

Устройство работает следующим образом.

Перед пуском устройства на пульпе управления устанавливают выбранный режим работы. При запуске происходит обнуление счетчиков и регистров в блоках устройства, и из блока 9 управления на вход генератора 1 воз.мущаюпи1х воздействий поступает сигнал формирования возмуп1ающего воздей- ствпя.

Работа испытуемого состоит из двух этапов.

На первом этапе (этап грубой настройки) после подачи возмупыющего воздействия испытуемый стремится как можно быстрее и точнее уменьшить рассогласование между истинным и требуемы.м положением управляемого объекта до размеров нулевой зоны.

Величина нулевой зоны определяется напряжениями с выходов источников положительного и отрицательного напряжения сме- П1ения в блоке 5 выделения параметров работы человека-слтератора.

На втором этапе (этап точной настройки) испытуемый непрерывно удерживает величину рассо лас( между истинным и требуемым ). 1ожением управляемого объекта в преде. 1ИХ нулевой зоны.

В б. юке 2 вычитания сиг нал с генератора 1 возмуп1.ак)П1их воздействий суммируется с сигналом от исполнительного элемента 4, |1р()П1едц1им через многофункциональный преобразователь 10. Сигнал с вы.хода блока 2 вычитания поступает на вход блока 3 отображения информации и характеризует управляющие действия испытуемого.

Скорость и точность работы зависит от скорости протекания психических процессов, согласованности движения глаз и рук, способности к тонким различиям в размерах, амплитуды, мышечного тремора, а также от наличия стимулов качественной работы испытуемого. Перечисленные психофизиологические характеристики определяют в совокупности одну интегральную характеристику работ1 1 испытуемого на устройстве для исследования функционального состояния человека-онератора. Эта характеристика - среднее время Т выполнения испытуемым операции с.|1ежения в серии предъявлений возмущающих воздействий. В этот параметр в качестве составляющих входят; время реакции время от подачи возмущающего воз

действия до начала движения исполнительного элемента в направлении уменыиен41я рассогласования между истинным и требуемым положением управляемого объекта, причем чем MeHbHje время реакции, тем выше скорость протекания психических процессов; время нахождения управляемого объекта Ei пределах «нулевой зоны, которое также как и величина «нулевой зоны задаются испытуемому в зависимости от специфики постав ленной задачи; время нахождения управляемого, объекта за пределами нулевой зоны, причем чем меньше амплитуда мышечного тремора, тем выше способность оператора к тонким различиям в размерах; штрафное время - время, учитывающее число ошибоч ных действий оператора, т.е. количество движений исполнительного элемента в направлении, приводящем к увеличению рассогласования между истинным и требуемым положениями объекта в первый момент после по- дачи воз.мушающего воздействия. Чем меньше Ц трафное время, тем согласованность движений глаз и рук. За каждое ошибочное действие оператора количество реа- ли;-)уемых операций слежения в серии увеличивается на единицу.

Блок 5 выделения параметров работы человека-оператора осуществляет анализ сигналов с выходов блока 2 вычитания и исполнительного элемента 4, а также выделение временны. : и точностных параметров ра- боты оператора. Управ;1яю1иие сигналы с выхода блока 5 выделения параметров работы человека-оператора поступают на входы счетчиков блока б регисграции параметров работы человека-оператора.

Результат исслед(жания функционально- го состояния испытуемого представляется в блоке 8 индикации результатов исследований в виде цифрового изображения средне- 14) вре.мени Т выполнения испытуемым поставленной задачи. Однако в случае превышения в нроцессе работы допустимых значений параметров (времени реакции, времени нахождения управляемого объекта за пределами нулевой зоны, штрафного времени) испытуемый считается неспособным к выполнению операторских функций в системах человек -машина, и в блоке 8 индикации результатов исследований загорается соответствующий транспарант.

Критерием качества выполняемых работ является достижение минимально возможного значения параметра Т.

Текущая операция слежения завершается по сигналу с выхода б.чока 6 регистрации параметров рабогы человека-оператора на вход блока 9 упра)ления, в котором формируется сигнал запуска следуюп|его возму- шающеге) воздействия.

Подсчет вьп1о;1иенных операций слежения в цикле работы устройства, состоящего из заданного количества операций слежения.

5

. 5 0

о

5 5

0

5

0

информация о результатах работы испытуемого поступает в блок 8 индикации результатов исследований.

Для установления неформальной стимулирующей зависимости результатов тестирования, которая в значительной мере определяет и улучшает качественные показатели работы человека-оператора, введена допап- нительная связь между блоком 9 управления и блоком 6 регистрации параметров работы человека-оператора. Как только время нахождения управляемого объекта в пределах нулевой зоны станет равным требуемому, с элемента 17 совпадения блока 6 регистрации пара.метров работы человека-оператора поступает сигнал на первый вход блока 9 уп- раатения и фиксирует момент окончания выполнения испытуемым текушей операции cie- жения. Следующий сигнал в серии воз.му- щающих воздействий вырабатывается в генераторе 1 возмущающих воздействий гю соответствующему сигналу из блока 9 управления.

Увеличение количества реализуемых операций слежения в серии предъявлений воз- мущающих воздействий при ошибочных действиях испытуе.мого обеспечивается введением второй дополнительной связи блока 6 ре|-истрации параметров работы человека- оператора с блоком 9 управления, (. игнал о на.:1ичии ошибки с выхода элемента 14 совпадения блока 6 рег истрации параметров работы человека-оператора поступает на вход счетчика 31 пред ьявлепных сигналов блока 9 управления, тем самым уменьшая содержимое счетчика на единицу. Таким образом, число возмущающих воздействий в одном цикле работы испытуемого увеличивается на такое число, ско;1ько ошибочных действий было допущено оператором.

Введение указанных дополнительных связей обеспечивает сти.мулирован.,. испытуемого к улучц ению качества работы.

Исследование функционального состояния человека-оператора с учетом различных законов управления реальны.ми об1)ектами позволяет ocyniccTBHTb многофункциональный преобразовате. Ц) К).

В предлагае.мом устройстве предусмотрена возможность проведения исследований функционального состояния человека-оператора с изменением вида деятельности испытуемого. В этом с:1учае оператору предлагают осуществлять не компенсаторное слежение, а слежение с преследованием. Для этого на блок 3 отображепия информации подают одновременно два сигнала: с генератора 1 возмущакяцих воздействий и с испо, 1пительного элемента 4. (.ветовая отметка на экране устройства 3 отображения информации, обозначающая в случае компенсаторного слежения требуемс:к положение управляемого об1)екта и являющаяся неподвижной, становится подвижной, тем самым обеснечнвая принцип слежения с нре- следонанием. Задача испытуемого при этом остается прежней: совмещать положение управляемого объекта с требуемым.

В устройстве также предусмотрена воз- можпость работы испытуемого с исполнительным элементом различных типов.

Таким образом, устройство для исследова ПИЯ функционального состояния человека- оператора позволяет повысить достоверность результатов исследования путем введения неформального стимулирующего воздействия на деятельность человека-оператора с учетом различных законов управления об ь- ектами.

Исследование функционального состояния человека-оператора с его помощью осуществляется на основе из.мерения одного комплексного параметра работы испытуемого, зависящего от функционального состоять оператора и характеризующего его в виде физической величины, удобной для восприятия, анализа и статистической обработ- ки. Введение неформального стимулирующего воздействия на деятельность человека- онератора позволяет проводить исс;1едова- ние функционального состояния, ориентируясь на более реа.пьные ус. ювия функционирования.

- С/

Формула изобретения Устройство для исследования функционального состояния человека-оператора, содержащее блок управления, генератор возмущающих воздействий, блок вычитания, блок выделения параметров работы человека оператора, блок регистрации пара.метров работы человека-оператора, дещифратор, блок индикации резу;1ьтатов исследований, соединенные последовательно, а также блок отображения информации, вход которого соединен с выходом блока вычитания, и исполнительный элемент, выход которого соединен с вторым входом блока выделения параметров работы человека, выходы блока управления соединены, с входами блока регистрации параметров работы человека-оператора, а вы- .ход пос.:1еднего соединен с вторым входом генератора возмущающих воздействий, отличающееся тем, что, с целью повьциения достоверности результатов исследования путем введепия неформального стимулирующего воздействия на деятельность человека-оператора с учетом различных законов унрав- ления объектами, оно дополнительно имеет мн л офункцпона, ьныйпреобразователь,

вход которогч) соединен с выходом исполнительного э.чемента, а выход - - с вторым входом блока В1лчитания, при этом выходы блока регистрации параметров работы человека-оператора соедпнсч1ы с входами блока управления.

Фиг1

3Z

9