Устройство для диагностики функционального состояния человека-оператора

(5 БРЕТЕНИЯ ПИСАН ЛЬСТВУ ВИ Н АВТОРСН(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 В 254005, кл. А 61 В 5/16, 1969,Авторское свидетельство СССР У 731455, кл. А 61 В 5/16, 1980.(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИ КИ 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 элемент, 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 входами ого сме ел о ключен к третьего входы ко ры нн четвыйрыхоровентоэлег и в подключены го элемент входам пер сравнения -НЕ, первый н к выходу рой вход -гоив ответс но элем рого по мента Н т 2 люч ход г в товыход ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ 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 человека- оператора, четвертый, пятый, шестой и седьмой входы которого соединены с вторым, третьим, четвертым и пятымвыходами 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 вайдам первого и четвертого элементов сравнения, вторые входы которых являются соответственно первым и вторым лока, источник отриц ения, выход которого первым входам второг элементов сравнения,орых подключены соотве торым входам первого и лементов сравнения, пе элементы НЕ, входы кот1243697 рого элемента сравнения, а выход является первым выходом блока, первый и второй элементы 2 ИИЛИ-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 дляоперативного прогноза характеристик работы человека в системах человек машина. Целью изобретения является обеспечение количественной оценки индивидуальной работоспособности человекаоператора, управляющего динамическимобъектом, путем измерения времениреакции, количества ошибочных действий и характеристик точности управления,На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 -принципиальная схема блока вьделенияпараметров работы человека-оператора,Устройство для диагностики функционального состояния человека-оператора содержит соединенные последовательно блок 1 фиксации параметровработы человека-онератора, генератор2 возмущающих воздействий, блок 3вычитания, блок 4 отображения заданий, а также исполнительный элемент5 выход которого подключен к второ 9,ЗОму входу блока 3 вычитания, выход которого соединен с первым входом 6выделения параметров работы человекаоператора, второй вход которого подключен к выходу исполнительного элемента 5, а первый, второй, третийвыходы - к первому, второму и третье 1му входам блока 1 фиксации параметров человека-оператора,В устройство введены соединенныепоследовательно блок 7 управления,40арифметико-логический блок 8, дешифратор 9, блок 10 индикации результатов, второй, третий и четвертый входы которого соединены со вторым,4 фтретьим, четвертым выходами блока четвертые входы - соответственно к выходам четв ртого, первого и третьего элементов сравнения, а их выходыявляютс.я соответствечно вторым итретьим выходами блока. фиксации параметров работы человекаоперат;ра, четвертый, пятый, шестойи седьмой входы которого соединеныс втор,ж., третьим, четвертым и пятымвыходами блока 7 управления, Восьмой ход - с вторым выходом арифметико-л; гического блока 8, а пятыйвыход - с его вторым входом, второйвыход блока 7 управления соединен свторьы входом генератора 2 возмущающих воздействий,Блок 6 вьделения параметров работы человека.-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 ичетвертого элемента 14 сравнения,вторые входы которых являются соответственно первым и вторым входамиблока 6 вьделения параметров работычеловека-оператора,Блок 6 также содержит источник 16отрицательного смещения, выход которого подключен к первым входам второго элемента 12 сравнения и третьегоэлемента 13 сравнения, вторые входыкоторых подключены соответственно квторым входам первого элемента 11сравнения и четвертого элемента 14сравнения, первый элемент НЕ 17,второй элемент НЕ 18, входы которыхподключены соответственно к выходампервого элемента 11 сравнения и второго элемента 12 сравнения, элемент 2 И-НЕ 19, первый вход которого подключен к выходу первого элементаНЕ 17, второй вход - к выходу второго, элемента 12 сравнения, а выходявляется первым выходом блока 6 выделения параметров работы человекаоператора.В блок 6 также входят первый элемент 2 ИИЛИ-НЕ 20, второй элемент3697 4согласованности быстрых цвиженнйглаз и рук, способности к тонким различиям в размерах, амплитуды мышеччного треммора. Перечисленные психофизиологические характеристики определяют следующие характеристики работы испытуемого на устройстве длядиагноза функционального состояниячеловека-оператора:время реакции с - время от подачивозмущающего воздействия до началадвижения исполнительного элемента внаправлении уменьшения Ь (чем меньшетем выше скорость протекания психических процессов);количество ошибочных действий Икрличество движений исполнительногоэлемента в направлении, приводящем кувеличению д в первый момент послеподачи возмущающего воздействия(чем меньше и, тем лучше согласованность движений),отношение Я времени Тд нахожденияуправляемого объекта за пределаминулевой зоны" к продолжительностиТ, второго этапа работы, как характеристика точности управления 124 Испытуемый человек-оператор наблюдает на блоке 4 отображения заданийдве световые отметки, Первая отметка15неподвижна и высвечивает испытуемомутребуемое положение управляемогообъекта. Вторая отметка подвижная ивысвечивает истинное положение управляемого объекта. Расстояние междунеподвижной и подвижной отметкаминесет информацию о величине рассогласования Д между истиным и требуемым положениями объекта. Положениеобъекта может изменяться испытуемымпри помощи исполнительного элемента5. Объект по командам от блока 7 управления подвергается периодическим(с периодом Т), скачкообразным возмущающим воздействиям (от генератора2 возмущающих воздействий) случайнойамплитуды и знака, определяющим соответственно величину и направление рассогласования Ь,Значение Д вычисляется в блоке 3 вычитания как разность сигналов с выходов генератора З 51 и исполнительного элемента 5. Количество г 1 возмущающих воздействийза один цикл работы устройства задается блоком 7 управления. В течение . всего циклаработы испытуемомуставит ся задача как можно быстрее сводитьЬ к нулю после подачи врзмущающеговоздействия и поддерживать нулевое ,значение Ь при помощи исполнительногоэлемента 4. Работа испьггуемого состоит из двух этапов. На первом этапе(этап грубой настройки) испытуемыйстремится как можно быстрее и точнееуменьшить Ь до размеров нуЛевой зоны". Величина "нулевой зоны" опреде ляется напряжениями с выходов источников 15 и 16 положительного и отрицательного смещения, На втором этапе(этап точной настройки) испытуемыйстремится непрерывно удерживать г 55в пределах нулевой зоны. Скорость и точность работы зависят от скорости протекания психических процессов,Я= -ь Тн л 1 л, ь = - .с,1 2 ИИЛИ-НЕ 21, причем их первые входы подключены к выходу второго элемента НЕ 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 1 О образом.(чем меньше Я, 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 человека- оператора - регистрация, приведение к реальному масштабу и вычисление средних значенийи К по формулам: Определение времени реакции Т 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 про 1243697хождения счетных импульсов с на счетчик в блоке 1 фиксации параметровработычеловека-оператора,Если испытуемый начал движение исполнительного элемента 5 в сторонуувеличения возмущающего воздействия,то на элементах 11, 12, 13, 14, 18и 21 блока 6 вьделения параметровработы человека-оператора (фиг. 2)формируется сигнал, поступающий на вход 10счетчика количества ошибочных действий, расположенного в блоке 1 фиксации параметров работы человека-оператора.Если испытуемый начал движение исполнительного элемента 5 в сторонууменьшения возмущающего воздействияили исправйл направление движенияпосле ошибки, то в момент. уменьшенияд на величину смещения, задаваемого 20источниками 15 и 16 положительногои отрицательного смещения, на элемен. тах 11, 12, 13, 14, 18 и 20 блока 6 вьделения параметров работы человекаоператора формируется сигнап запрета 25 прохождения счетных импульсовнасчетчик в блоке 1 фиксации параметров работы человека-оператора.Таким образом, количество счетныхимпульсов, поступивших на вход счет- З 0чика Г в блоке 1 фиксации параметровработы человека-оператора, пропоэцибнальноВьделение4, (времени нахожденияобъекта за пределами "нулевой зоны," З 5необходимого для вычисления)осуществляется следующим образом,В течение времени Т, с выхода блока 7 управления поступают счетныеимпульсы на вход счетчика Т, распо- щ 0ложенного в блоке 1 фиксации параметров работы человека-оператора. 1 азрещение прохождения счетных импульсов формируется на элементах 11, 12, 17 и 19 в блоке вьделения параметров работы человека-оператора в моменты времени, когда величинабольше смещения, задаваемого источниками 15 и 16 положительного и отрицательного смещения,фТаким образом, количество импульсов, поступивших на вход счетчикав каждой отработке испытательного сигнала, пропорционально времени нахождения управляемого объекта за пределами "нулевой зоны" на отрезке времени ТНа основе полученных данных производится вычисление интегральной оценки 3 качества работы испытуемого в виде линейной комбинации частных оценок=-ас+ а,Е+ ап.Вычисление интегральной оценки на основе измеренных параметров работы необходимо для принятия решения о функциональном состоянии испытуемого 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;с 4= 0,75 с, доц:= 0,5,и:= 2 шт. при И = 20 шт,При превышении допустимых значений любым из измеряемых параметров испытуемый считается неспособным к выполнению операторских функций в системах человек-машина,1243697 оставитель Б.Фнгурнехред Л.Олейник Подписное о комитета СССР ний и открытий ская наб., д. 4Тираж б 60 ВНИИПЙ Государствен по делам изобрет 035, Москва, Ж, Р