Устройство для диагностики функционального состояния человека-оператора

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 А 61 В 5/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ц, K А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3763361/28--14 .(22) 03.07.84 (46) 15.07.86. Бюп. У 26 (71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) В. В.Черняева, С.И. Кленов, А.М.Волков, А.Г.Калачев и Н.С.Романов (53) 615.47(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 254005, кл. А 61 В 5/16, 1969, Авторское свидетельство СССР

Ф 731455, кл. А 61 В 5/16, 1980. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ (ИАГНОСТИКИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА-ОПЕРАТОРА, содержащее соединенные последовательно блок фиксации пара« метров работы человека-оператора, генератор возмущающих воздействий, блок вычитания, блок отображения заданий, а также исполнительный эле. мент, выход которого подключен к второму входу блока вычитания, выход которого соединен с первым входом блока выделения параметров работы .человека-оператора, второй вход которого подключен к выходу.исполнительного элемента, а первый, второй и третий выходы — к первому, второму и третьему входам блока фиксации параметров работы человека-опер%тора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения количественной оценки индивидуальной работоспособности человека-оператора, управляющего динамическим объектом, путем измерения времени реации, количества ошибочных действий и характеристик точности управлений, в него введены соединенные последовательно блок управления, арифметико-логический блок, дешифратор, блок индикации результатов, второй, третий и четвертый входы которого соединены с вторым, третьим и четвертым выходами блока фиксации параметров работы человекаоператора, четвертый, пятый, шестой и седьмой входы которого соединены с вторым, третьим, четвертым и пятым выходами блока управления, восьмой вход — с вторым выходом арифметикологического блока, а пятый выход — с

его вторым входом, второй выход блока управления соединен с вторым входом генератора возмущающих воздействий.

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок выделения параметров работы человека-опе. ратора содержит первый, второй, третий, четвертый элементы сравнения, источник положительного смещения, выход которого подключен к первым в)&дам первого и четвертого элементов сравнения, вторые входы которых яв-. ляются соответственно первым и вторым входами блока, источник отрицательного смещения, выход которого подключен к первым входам второго и .третьего элементов сравнения, вторые входы которых подключены соответственно к вторым входам первого и четвертого элементов сравнения, первый и второй элементы НЕ, входы которых подключены к входам первого и второго элементов сравнения соответственно элемент 2И-НЕ, первый вход которого подключен к выходу первого элемента HE второй вход - к выходу вто1243697 рого элемента сравнения, а выход является первым выходом блока, первый и второй элементы 2И-2ИЛИ-НЕ, причем их первые входы подключены к выходу второго элемента НЕ, вторые, третьи, Изобретение относится к медицинской технике, а более конкретно к устройствам для диагностики функционального состояния человека-оператора и может быть использовано для 5 оперативного прогноза характеристик работы человека в системах человек машина.

Целью изобретения является обеспечение количественной оценки индивидуальной работоспособности человекаоператора, управляющего динамическим объектом, путем измерения времени реакции, количества ошибочных действий и характеристик точности управления, На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2— принципиальная схема блока вьделения параметров работы человека-оператора.

Устройство для диагностики функционального состояния человека-оператора содержит соединенные последовательно блок 1 фиксации параметров работы человека-оператора, генератор

2 возмущающих воздействий, блок 3 вычитания, блок 4 отображения заданий, а также исполнительный элемент

5 выход которого подключен к второФ, ЗО му входу блока 3 вычитания, выход которого соединен с первым входом 6 выделения параметров работы человекаоператора, второй вход которого подключен к выходу исполнительного элемента 5, а первый, второй, третий выходы — к первому, второму и третье1 му входам блока 1 фиксации параметров человека-оператора.

В устройство введены соединенные последовательно блок 7 управления, .1б арифметико-логический блок 8, дешифратор 9, блок 10 индикации результатов, второй, третий и четвертый входы которого соединены со вторым, $ 4f третьим, четвертым выходами блока четвертые входы — соответственно к выходам четвртого, первого и третьего элементов сравнения, а их выходы являютс.я соответствечно вторым и третьим выходами блока. фиксации параметров работы человекаоперат ра, четвертый, пятый, шестой и седьмой входы которого соединены с втор.ж., третьим, четвертым и пятым выходами блока 7 управления, Восьмой ..ход — с вторым выходом арифметика-л; гического блока 8, а пятый выход — с его вторым входом, второй выход блока 7 управления соединен с вторьы входом генератора 2 возмущающих воздействий.

Блок 6 вьделения параметров работы чеповека.-оператора содержит первый 11,. второй 12, третий 13 и четвертый 14 элементы сравнения, источник 15 положительного смещения, выход которого подключен к первым входам первого элемента 11. сравнения и четвертого элемента 14 сравнения, вторые входы которых являются соот ветственно первым и вторым входами блока 6 вьделения параметров работы человека-оператора.

Блок 6 также содержит источник 16 отрицательного смещения, выход которого подключен к первым входам второго элемента 12 сравнения и третьего элемента 13 сравнения, вторые входы которых подключены соответственно к вторым входам первого элемента 11 сравнения и четвертого элемента 14 сравнения, первый элемент HE 17, второй элемент НЕ 18, входы которых подключены соответственно к выходам первого элемента 11 сравнения и второго элемента 12 сравнения, элемент2И-HH 19, первый вход которого подключен к выходу первого элемента

НЕ 17, второй вход — к выходу второго, элемента 12 сравнения, а выход является первым выходом блока 6 выделения параметров работы человекаоператора.

В блок 6 также входят первый элемент 2И-2ИЛИ-HE 20, второй элемент

3697 4 согласованности быстрых цвиженнй глаз и рук, способности к тонким различиям в размерах, амплитуды мышечного треммора. Перечисленные психофизиологические характеристики определяют следующие характеристики работы испытуемого на устройстве для диагноза функционального состояния человека-оператора: время реакции с — время от подачи возмущающего воздействия до начала движения исполнительного элемента в направлении уменьшения (чем меньше г,, тем выше скорость протекания психических процессов); количество ошибочных действий 1 крличество движений исполнительного элемента в направлении, приводящем к увеличению в первый момент после подачи возмущающего воздействия (чем меньше и, тем лучше согласованность движений), отношение E времени 1:> нахождения управляемого объекта за пределами нулевой зоны" к продолжительности

Т, второго этапа работы, как характеристика точности управления

124

Испытуемый человек-оператор наблюдает на блоке 4 отображения заданий две световые отметки, Первая отметка

15 неподвижна и высвечивает испытуемому требуемое положение управляемого объекта. Вторая отметка подвижная и высвечивает истинное положение управ.ляемого объекта. Расстояние между неподвижной и подвижной отметками несет информацию о величине рассогласования Д между истиным и требуемым положениями объекта. Положение объекта может изменяться испытуемым при помощи исполнительного элемента

5. Объект по командам от блока 7 управления подвергается периодическим (с периодом T ) скачкообразным возмущающим воздействиям (от генератора

2 возмущающих воздействий) случайной амплитуды и знака, определяющим соответственно величину и направление рассогласования Л .Значение Л вычисляется в блоке 3 вычитания как разность сигналов с выходов генератора

1 и исполнительного элемента 5. Количество N возмущающих воздействий за один цикл работы устройства задается блоком 7 управления. В течение . всего циклаработы испытуемомуставит- 40 ся задача как можно быстрее сводить к нулю после подачи врзмущающего воздействия и поддерживать нулевое ,значение Ь при помощи исполнительного элемента 4. Работа испьггуемого сос- 4> тоит из двух этапов. На первом этапе (этап грубой настройки) испытуемый стремится как можно быстрее и точнее уменьшить а до размеров нуЛевой зоны". Величина "нулевой зоны" опреде- 50 ляется напряжениями с выходов источников 15 и 16 положительного и отрицательного смещения. На втором этапе (этап точной настройки) испытуемый стремится непрерывно удерживать в пределах нулевой зоны. Скорость и точность работы зависят от скорости протекания психических процессов, 2И-2ИЛИ-НЕ 21, причем их первые входы подключены к выходу второго элемента HE 18, вторые, третьи и четвертые входы — соответственно к выходам четвертого 14, первого 11 и третьего

13 элементов сравнения, а их выходы являются соответственно вторым и третьим выходами блока 6 выделения параметров работы человека-оператора.

Устройство работает следующим 10 образом. (чем меньше Е, тем меньше амплитуда треммора, тем выше способность к тонким различиям в размерах).

После прекращения кажцого возмущающего воздействия испытуемый возвращает исполнительный элемент 5 в нейтральное положение, где последний удерживается при помощи возвратных пружин.

В блоке 6 выделения параметров работы человека-оператора происходит вселение перечисленных параметров работы испытуемого, а в блоке 1 фиксации параметров работы человекаоператора — регистрация, приведение к реальному масштабу и вычисление средних значений и 1.. по формулам:

Определение времени реакции L и количества ошибочных действий осуществляется следующим образом.

С выхода блока 7 управления поступает сигнал начала возмущающего воздействия на генератор 2 возмущающих воздействий и сигнал разрешения про1243697 хождения счетных импульсов ? на счетчик в блоке 1 фиксации параметров работы человека-оператора.

Если испытуемый начал движение исполнительного элемента 5 в сторону увеличения возмущающего воздействия, то на элементах 11, 12, 13, 14, 18 и 21 блока 6 вьделения параметров работы человека-оператора (фиг. Г) формируется сигнал, поступающий на вход 1О счетчика количества ошибочных действий, расположенного в блоке 1 фиксации параметров работы человека-оператора.

Если испытуемый начал движение ис- 1S полнительного элемента 5 в сторону уменьшения возмущающего воздействия или исправйл направление движения после ошибки, то в момент. уменьшения д на величину смещения, задаваемого 20 источниками 15 и 16 положительного и отрицательного смещения, на элементах 11, 12, 13, 14, 18 и 20 блока 6 вьделения параметров работы человекаоператора формируется сигнап запрета 25 прохождения счетных импульсов, на счетчик в блоке 1 фиксации параметров работы человека-оператора.

Таким образом, количество счетных импульсов, поступивших на вход счет- 3р чика Г в блоке 1 фиксации параметров работы человека-оператора, пропоэционально

Вьделение t, (времени нахождения объекта за пределами "нулевой зоны," необходимого для вычисления Я ) осуществляется следующим образом.

В течение времени Т, с выхода блока 7 управления поступают счетные импульсы на вход счетчика t» распо- що ложенного в блоке 1 фиксации параметров работы человека-оператора. 1 азрешение прохождения счетных импульсов формируется на элементах 11, 12, 17 и 19 в блоке вьделения параметров работы человека-оператора в моменты времени, когда величина больше смещения, задаваемого источниками 15 и 16 положительного и отрицательного смещения. с.

Таким образом, количество импульсов, поступивших на вход счетчика в каждой отработке испытательного сигнала, пропорционально времени нахождения управляемого объекта за пределами "нулевой зоны" на отрезке времени Т

На основе полученных данных производится вычисление интегральной оценки 3 качества работы испытуемого в виде линейной комбинации частных оценок

1 =-a,, + а,.Е+ а;п.

Вычисление интегральной оценки на основе измеренных параметров работы необходимо для принятия решения о функциональном состоянии иснытуемого или его пригодности к определенному виду деятельности, Прогноз успешности профессиональной деятельности осуществляется при условии непревышения частными оценками допустимых значений. Проведенные исследования позволили определить следующие допустимые значения частных оценок: дои = 0,75 с, одоп --- 0,59 и =- 2 шт ° при N = 20 шт, При превышении допустимых значений любым из измеряемых параметров испытуемый считается неспособным к выполнению операторских функций в системах человек-машина, 1243697

Составитель Б.Фигурнн

Техред Л.Олейник Корректор .М.Демчик

Редактор И.Келемеш

Тираж б60 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 3732/3

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4