Устройство для контроля психофизиологических характеристик операторов автоматизированных систем управления

(51) 5 0 САНИЕ МЗОБРЕТЕ мам человек - машина, и может быть использовано для инженерно-психологической оценки пультов управления техническими объектами и технологическими процессами. Цель изобретения - расширение дидактических возможностей устройства, Устройство содержит пульт 1 преподавателя, пульт 2 оператора, блок 3 регистрации оптимальной зоны напряженности, регистратор 4 скрытого периода возбуждения, регистратор 5 напряженных действий оператора. Введение блока 6 регистрации движений, содержащего два формирователя 34 и 35 импульсов, элементы 38 И, дешифратор 37, счетчик 36 позволяет оценить показатель стереотипность деятельности оператора,35-36-37-38-39, 34-38. 1 ил,ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(72) А,К.Соколенко и М.А,Губарев56) Авторское свидетельство СССРМ 982065, кл. 0 09 В 9/ОО, 1976.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИКОПЕРАТОРОВ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХСИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ(57) Устройство для контроля психофизиологических характеристик операторов автоматизированных систем управленияотносится к технике инженерно-психологических исследований, в частности к систе 1798809 А 2Изобретение относится к технике инженерно-психологических исследований, в частности к системам человек-машина, и может быть использовано для инженерно-психологической оценки пультов управления техническими объектами и технологическими процессами. Оно является усовершенствованием известного тренажера, описанногов авт. св. СССР М 982065.Целью дополнительного изобретения является расширение дидактических воз. можностей устройства за счет обеспечения оценки взаимодействия оператора и систем управления путем измерения показателя стереотипности алгоритма деятельности оператора,На чертеже представлена функциональная схема устройства.Устройство контроля психологических характеристик операторов автоматизированных систем управления содержит пульт 1 преподавателя, выход которого соединен с пультом 2 оператора, выход пульта 2 оператора соединен с входом блока 6 регистрации движений оператора, блок 3 регистрации оптимальной зоны напряженности, соединенный с выходом пульта 2, регистратор 4 скрытого периода возбуждения, вход и один выход которого подключены к пульту 2 оператора, а другой выход - к одному входу регистратора 5 напряженных действий оператора, и входу блока 6 регистрации движений, другие входы регистратора 5 соединены с выходом пульта 1 и выходами блока 3 регистрации оптимальной зоны напряженности, а выходы регистратора 5 - с пультом 1, выходы блока 6 регистрации движений соединены с индикаторами "операций" 40 и индикатором "групп" 41.Пульт 1 содержит кнопку 9 ГОТОВНОСТЬ", табло 7 отображения напряженности больше оптимальной, табло 8 отображения напряженности меньше оптимальной,На пульте 2 размещены исследуемый пульт 11 управления, выход которого соединен с входом блока 6, оператор 12, на котором установлены контактирующие электрбды - датчик 13, выходы которого соединены с входом блока 3, излучатель 14 и приемник 15, вход одного и выход другого подключены к блоку 4, и транспарантГОТОВНОСТЬ", соединенный с пультом 1.Блок 3 регистрации оптимальной зоны напряженности содержит последовательно соединенные усилитель 17, элемент И 18, второй вход которого соединен с выходом генератора 19, интегратор 20 и триггеры Шмитта 21 и 22, вторые объединенные вхо 50 55 диненным с соответствующими входами "групп" 41, а вход формирователя .35 импульсов - вторым входом блока, соединенным с выходом пульта 11 управления пульта 2 оператора.Существо изобретения заключается в том, что эффективная деятельность оператора характеризуется оптимальными значениями его сенсомоторных показателей. В ходе тренировки управляющая информация поступает оператору с табло пульта 11 управления и рассматривается в виде логических условий, определяющих характер ды которых подключены к генератору 19, а выходы - к блоку 5.Регистратор 4 скрытого периода возбуждения содержит последовательно соединенные генератор 23 сигналовультразвуковой частоты, подключенный кизлучателю 14, смеситель 24, второй входкоторого через полосовой фильтр 25 и усилитель 26 соединен с выходом приемника"0 15, аналоговый преобразователь 27 и пороговый элемент 28, выход которого соединенс блоками 5 и 6,Регистратор 5 напряженных действийоператора содержит триггер 29, нулевой15 вход которого соединен с выходом порогового элемента 28, единичный - с кнопкой 9"ГОТОВНОСТЬ", инверсный выход - с вторыми входами табло 7 и 8 пульта 1, а прямойвыход - с вторыми входами первого и второ 20 го элементов И 30 и 31, первые входы которых подключены к выходам триггеров 21 и22 блока 3 соответственно, а выходы - куправляющим входам счетчиков 32 и 33 соответственно, входы установки в исходное25 состояние которых соединены с кнопкой"ГОТОВНОСТЬ", а выходы - с входами табло 7 и 8 пульта 1 соответственно,Блок 6 регистрации движений оператора содержит последовательно соединенные30 формирователь 34 импульсов, вход которого является первым входом блока, соединенным с выходом регистратора 4 скрытогопериода возбуждения, элементы И 38-1, 382 .38-п, вторые входы которых соединеныЗ 5 с соответствующими выходами дешифратора 37, входы которого соединены с соответствующими выходами счетчиком 36 общегочисла "групп" движений оператора, и счетчики 39-139-п числа "операций"(движе 40 ний) в группе, выходы которых являютсяпервыми выходами блока, соединенными синдикаторами 40 "операций" - одноразрядными, г также формирователь 35 импульсови счетчик 36, соединенные между собой, вы 45 ходы счетчика 36 соединены с соответствующими входами дешифратора 37, кроме, того, являются вторым выходом блока, сое 1798809движений оператора, При анализе деятельности оператора эти движения рэссмэтривэются в виде элементарных операций иобъединяются в группы после каждого логического условия (сигнэлэ). Устройство оценивэетвременные характеристикидвижений оператора и позволяет определить коэффициент стереотипности элгоритмэ деятельностиЧ 10Кст. = о- п 1где ую - число операций (движений) в -йгруппе;Ч, - число групп с -оперэциями;15в - общее число групп;и - общее количество групп с рэзнымчислом операций,Устройство работает следующим обрэзом,20Оператору посредством транспаранта1 б "ГОТОВНОСТЬ" предъявляется сигнал оначале испытаний, по которому он прекрэщэет всякое движение, Затем нэ исследуемом пульте 11 управления техническимобъектом формируется рабочая ситуация спомощью имеющейся нэ этом пульте индикэции, Оператор в соответствии со сложившейся ситуацией отвечает (соглэсноинструкции) с помощью органов упрэвления этого же пульта, При этом осуществляется непрерывный контрольнапряженности действий оператора путемизмерения электрического сопротивлениякожи, которое учитывается до момента нэчала выполнения ответных действий.Кроме того, осуществляется также непрерывный контроль подвижности оперэторэ путем измерения временных интервалов,зэтрэчивэемых нэ выполнение движенийоператором. Это позволяет оценить покэзэтель загрузки и монотонности деятельностиоператора и сравнить их с оптимальнымизначениями, соответствующими максимэльной эффективности деятельности,При подготовке устройства к работе излучэтель 14 и приемник 15 устанавливаюттэк, чтобы ультразвуковые акустические колебэния излучателя 14 были нэпрэвлены нэпульт 11 с оперэтором 12, При отсутствиидвижений определяют и устэнэвливэют порог срэбэть 1 вэния по входу порогового элемента 28, что позволяет предотврэтитьложные срэбэтывэния от конвекционныхпотоков воздуха, колебаний температуры впомещении и.т,п,Устанавливаются датчики 13 (контэктирующие электроды) нэ теле (руке) оператора12 и задаются пороги срабатывания триггеров 21 и 22, которые по максимуму и минимуму определяют зону, соответствующую напряженности выполняемых ответных действий оператора 12, участвующего в эксперименте. Триггеры 21 и 22 устэнэвливэ. ются в исходное состояние при включении питания, одновременно зэпускаются генерэторы 19 и 23.Пульт 1 рээмещэется в соседнем помещении,При нажатии кнопки 9 "ГОТОВНОСТЬ" нэ пульте 1 сигнал с ее выхода засвечивает нэ время нажатия кнопки 9 транспарант 16 "ГОТОВНОСТЬ" (устэновленный перед оперэтором), устэнэвливэет счетчики 32 и 33 в исходное состояние и, поступэя нэ единичный вход триггера 29, переводит его в состояние, при котором нэ его прямом выходе появляется логическая "единица". С выходэ триггера 29 "единица" поступает нэ элементы И 30 и 31 и открывает их.Оператор, получив сигнал "ГОТОВНОСТЬ", прекращает всякие движения и готов к работе нэ пульте 11,После нажатия кнопки 9 "ГОТОВНОСТЬ" руководитель сразу же дистэнционно подает нэ пульт 11 технического объектэ сформированную рабочую ситуэцию, которая отображается с этого момента нэ пульте 11 посредством имеющихся нэ нем индикатором. Оператор, в зависимости от сложившейся ситуации, отвечает в соответствии с заранее изученной инструкцией с помощью управления этого пульта.С момента поступления сигнала ГОТОВНОСТЬ" осуществляется непрерывный контроль напряженности действий оперэторэ 12 посредством датчиков 13. Сигнал, снимэемый с датчиков 13 (контэктирующих электродов), пропорциональный величине нэпряженности ответных действий оператора, поступает в блок 3 нэ вход усилителя 17 и, усиленный, подается нэ первый вход элемента И 18, нэ второй вход которого поступают импульсы от генератора 19, задающего время интегрирования сигнала, С выхода элементэ И 18 сигнал поступэет нэ вход интегратора 20. Напряжение, снимэемое с выходэ интегратора 20, подается нэ входы триггеров 21 и 22, пороги срэбэтывэния которых предварительно заданы по максимуму и минимуму и определяют зону, соответствующую оптимальной напряженности выполняемых оператором действий. При изменении зоны в сторону увеличения срэбэтывэет триггер 21, в сторону уменьшения - триггер 22.Если сигнал нэ входэх триггеров 21 и 22 больше установленного уровня, то нэ выходе триггерэ 21 появляется импульс, который через открытый элемент И 30 записывается10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 в счетчик 32, Если сигнал на входах триггеров 21 и 22 меньше установленного уровня, то на выходе триггера 22 появляется импульс, который через открытый элемент И 31 записывается в счетчик 33, В исходное состояние триггеры 21 устанавливаются передними фронтами импульсов генератора 19,Непрерывный контроль напряженности действий операторов длится с момента прихода сигнала "ГОТОВНОСТЬ" до начала движения оператора, связанного с выполнением ответных действий, т.е, контролируется скрытый временной период возбуждения, когда оператор, не совершая движений, обдумывает ситуацию, сложившуюся на пульте 11,Скрытый период возбуждения измеряется следующим образом,Генератор 23 с помощью излучателя 14 формирует акустические колебания той же частоты, направленные на пульт 11 с оператором 12, Отраженные колебания поступают в приемник 15, где преобразуются в электрические колебания, которые через усилитель 26, полосовой фильтр 25 поступают на второй вход смесителя 24, на первый вход которого подаются колебания ультразвуковой частоты непосредственно с генератора 23.С момента поступления сигнала "ГОТОВНОСТЬ" с пульта 1 оператора 12 сохраняет неподвижное положение, и на выходе смесителя 24 сигнала нет, Как только оператор начинаетдвижение, принимаемое приемником 15 колебания изменяются по частоте (доплеровский эффект), и на выходе смесителя 24 появляется разностная частота, которую преобразователь 27 преобразует в напряжение. При превышении этим напряжением порога срабатывания элемента 28 на выходе последнего появляется сигнал, который, поступая на нулевой вход триггера 29, переводит его в исходное состояние, На входах элементов И 30 и 31, соединенных с прямым выходом триггера 29, появляется логический "ноль", который запрещает прохождение импульсов через эти элементы в счетчики 32 и 33, т,е, прекращается учет напряженности выполняемых оператором действий, На инверсном выходе триггера 29 появляется логическая "единица", которая засвечивает табло 7 и 8 на пульте 1 с отображением результатов экспериментов, подсчитанных счетчиками 32 и 33, На табло 7 отображается количество моментов времени, при которых напряженность при ответных действиях оператора больше оптимальной, на табло 8 - меньше оптимальной за одну рабочую ситуацию на пульте 11.Стереотипность алгоритма деятельности оператора измеряется в ходе решения задачи пультом управления следующим образом,При движениях оператора на выходе смесителя 24 появляется разностная частота, которая преобразуется на выходе аналогового 27 преобразователя и напряжение и через пороговый элемент 28 поступает на первый вход блока 6 регистрации движений в формирователь импульсов 34. На выходе формирователя появляются импульсы, у которых каждый передний фронт совпадает с началом движения, а каждый задний фронт - с окончанием движения оператора,В то же время сигналы выполняемой задачи, поступающие оператору с табло пульта 11 управления в виде логических условий, также поступают и на вход формирователя 35 импульсов, на выходе которого формируются импульсы в моменты появления нового сигнала (логического условия) перед оператором на табло пульта 11 управления, Появление импульса на выходе формирователя 35 импульсов означает начало новой группы операций (движений) оператора за пультом 11 управления. Импульсы с выхода формирователя 35 импульсов поступают на вход счетчика 36 общего числа групп. Код с выхода счетчика 36 общего числа групп поступает на вход индикатора "групп" 42, где отображается число "групп" движений оператора. Кроме того, код с выхода счетчика 36 общего числа групп поступает на входы дешифратора 37, который осуществляет подключение счетчиков числа операций движений) в группе 391, 39-239-и через соответствущие элементы И 38-1, 38-238-п.Одновременно импульсы с выхода формирователя 34 импульсов поступают на все схемы И 38-1, 38-2 .38-п, очередность открытия которых определяет сигнал, приходящий на второй вход соответствующей схемы И 38-1, 38-2 .38-и с дешифратора 37 в зависимости от порядкового номера "группы" движений (операций) оператора. Через одну из схем И 38-1, 38-2 , 38-п, согласно очередности, определяемой дешифратором 37, импульсы поступают на счетный вход одного из счетчиков 39-1, 39-239-и операций движений) в группе, где подсчитывается количество операций (движений) в данной группе. и отображается на индикаторах "операций" 41-1, 41-241-п, которые соединены своими входами с выходами счетчиков 39-1, 39-239-п, Счетчики 36 и 39 п устанавливаются в исходное состоя10 1798809 век-мэшинз на основе регистрации и отображения характеристик движений оператора,5 Формула изобретения Составитель А.СоколенкоТехред М,Моргентал Корректор Н,Бучок Редактор Заказ 774 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ние при начале работы (цепи установки в исходное состояние на схеме не показаны),По окончании работы на индикаторе "групп" и индикаторах "операций" отобразится общее количество групп и по каждой группе число операций (движений) в ней.Использование изобретения позволяет оценить алгоритмы работы операторов по их сенсомоторной деятельности, проводить сравнительную оценку получаемых результатов с оптимальными значениями, характеризующими максимальную эффективность деятельности; снизить временные затраты на измерение сенсомоторных показателей работы оператора в 40-60 раз; повысить качество инженерно-психологической оценки рабочего места оператора любого типа. Оно способствует более качественной разработке рекомендаций, направленных на предупреждение или снижение преждевременного утомления оператора, и редотвращение возникновения психофизиологического стресса, а также появление ошибочных действий. Изобретение позволяет выработать меры по организации индивидуальной адаптации при обращении оператора к органам управления, размещенным на пульте.Изобретение повышает эффективность деятельности оператора в системах челоУстройство для контроля психофизиологических характеристик операторов автоматизированных систем управления по авт, 10 св. М 982065, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью расширения дидактических возможностей устройства, в него введен блок регистрации движений операторов, содержащий первый и второй формирователи им пульсов, входы которых соединенысоответственно с вторым выходом регистратора скрытого периода возбуждения и третьим выходом пульта оператора, группу счетчиков и счетчик, выходы которых соеди нены с дополнительными входами пультапреподавателя, группу элементов И и дешифратор, входы которого соединены с выходами счетчика, вход которого соединен с выходом первого формирователя импуль сов, выход второго формирователя импульсов соединен с первыми входами элементов И группы, вторые входы которых соединены с выходами дешифратора, а выходы соединены с входами соответствующих счетчиков 30 группы.