Устройство для контроля психофизиологических характеристик операторов автоматизированных систем управления

 

Устройство для контроля психофизиологических характеристик операторов автоматизированных систем управления 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. 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. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s<>s G 09 В 9/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 982065 (21) 4904579! 24 (22) 22.01.91 (46) 28.02.93, Бюл. ¹ 8 (72) А.К.Соколенко и M.A,Ãóáàðåa (56) Авторское свидетельство СССР № 982065, кл. G 09 В 9/ОО, 1976. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

ОПЕРАТОРОВ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ

СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ (57) Устройство для контроля психофизиологических характеристик операторов автоматизированных систем управления относится к технике инженерно-психологических исследований, в частности к систе„„5Ц„„1798809 А2 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.

1798809

Изобретение относится к технике инженерно-психологических исследований, в частности к системам человек-машина, и может быть использовано для инженерна-психологической оценки пультов управления техническими объектами и технологическими процессами. Оно является усовершенствованием известного тренажера, описанного в авт. св. СССР N 982065.

Целью дополнительного изобретения является расширение дидактических возможностей устройства за счет обеспечения оценки взаимодействия оператора и систем управления путем измерения показателя стереотипности алгоритма деятельности оператора.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройства 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 t1 управления, выход которого соединен с входом блока 6, оператор 12, на котором установлены контактирую цие 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 транспарант ГОТОВНОСТЬ", 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

Шмиттэ 21 и 22, вторые объединенные вхо50

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. B 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 сигналов ультразвуковой частоты, подключенный к излучателю 14, смеситель 24, второй вход которого через паласовой фильтр 25 и усилитель 26 соединен с выходом приемника

15, аналоговый преобразователь 27 и пороговый элемент 28, выход которого соединен с блоками 5 и 6, Регистратор 5 напряженных действий оператора содержит триггер 29, нулевой 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 прямой выход — с вторыми входами первого и второ20 ro элементов И 30 и 31, первые входы которых подключены к выходам триггеров 21 и

22 блока 3 соответственно, а выходы — к управляющим входам счетчиков 32 и 33 соответственно, входы установки в исходное состояние которых соединены с кнопкой

"ГОТОВНОСТЬ", а выходы — с входами табло 7 и 8 пульта 1 соответственно, Блок 6 регистрации движений оператора содержит последовательно соединенные

30 формирователь 34 импульсов, вход которого является первым входом блока, соединенным с выходом регистратора 4 скрытого периода возбуждения, элементы И 38-1, 382 ... 38-п, вторые входы которых соединены

35 с соответствующими выходами дешифратора 37, входы которого соединены с соответствующими выходами счетчиком 36 общего числа "групп" движений оператора, и счетчики 39-1 ... 39-и числа "операций" (движений) в группе, выходы которых являются первыми выходами блока, соединенными с индикаторами 40 "операций" — одноразрядными, г также формирователь 35 импульсов и счетчик 36, соединенные между собой, выходы счетчика 36 соединены с соответствующими входами дешифратора 37, кроме, того, являются вторым выходом блока, сое1798809 движений оператора. При анализе деятельности оператора эти движения рассматриваются в виде элементарных операций и объединяются в группы после каждого логического условия (сигнала). Устройство оце- 5 нивает временные характеристики движений оператора и позволяет определить коэффициент стереотипности алгоритма деятельности

Ч 10

Кст. = goi

fTl где y,i — число операций (движений) в i-й группе;

Ч; — число групп с i-операциями;

m — общее число групп;

n — общее количество групп с разным числом операций, Устройство работает следующим образом.

Оператору посредством транспаранта

1á "ГОТОВНОСТЬ" предъявляется сигнал о начале испытаний, по которому он прекращает всякое движение, Затем на исследуемом пульте 11 управления техническим объектом формируется рабочая ситуация с помощью имеющейся на этом пульте индикации, Оператор в соответствии со сложившейся ситуацией отвечает (согласно инструкции) с помощью органов управле- 30 ния этого же пульта. При этом осуществляется непрерывный контроль напряженности действий оператора путем измерения электрического сопротивления кожи, которое учитывается до момента на- 35 чала выполнения ответных действий.

Кроме того, осуществляется также непрерывный контроль подвижности оператора путем измерения временных интервалов, затрачиваемых на выполнение движений оператором. Это позволяет оценить показатель загрузки и монотонности деятельности оператора и сравнить их с оптимальными значениями, соответствующими максимальной эффективности деятельности, При подготовке устройства к работе излучатель 14 и приемник 15 устанавливают так, чтобы ультразвуковые акустические колебания излучателя 14 были направлены на пульт 11 с оператором 12, При отсутствии движений определяют и устанавливают порог срабатывания по входу порогового элемента 28, что позволяет предотвратить ложные срабатывания от конвекционных потоков воздуха, колебаний температуры в помещении и.т.п.

Устанавливаются датчики 13 (контактирующие электроды) на теле (руке) оператора

12 и задаются пороги срабатывания тригге- . ров 21 и 22, которые по максимуму и минимуму определяют зону, соответствующую напряженности выполняемых ответных действий оператора 12, участвующего в эксперименте. Триггеры 21 и 22 устанавливаются в исходное состояние при включении питания, одновременно запускаются генераторы 19 и 23.

Пульт 1 размещается в соседнем помещении.

При нажатии кнопки 9 ГОТОВНОСТЬ" на пульте 1 сигнал с ее выхода засвечивает на время нажатия кнопки 9 транспарант 16

"ГОТОВНОСТЬ" (установленный перед оператором), устанавливает счетчики 32 и 33 в исходное состояние и, поступая на единичный вход триггера 29, переводит его в состояние, при котором на его прямом выходе появляется логическая "единица". С выхода триггера 29 "единица" поступает на элементы И 30 и 31 и открывает их.

Оператор, получив сигнал "ГОТОВНОСТЬ", прекращает всякие движения и готов к работе на пульте 11.

После нажатия кнопки 9 "ГОТОВНОСТЬ" руководитель сразу же дистанционно подает на пульт 11 технического объекта сформированную рабочую ситуацию, которая отображается с этого момента на пульте 11 посредством имеющихся на 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 оператора i2 посредством датчиков 13. Сигнал, снимаемый с датчиков 13 (контактирующих электродов), пропорциональный величине напряженности ответных действий оператора, поступает в блок 3 на вход усилителя

17 и, усиленный, подается на первый вход элемента И 18, на второй вход которого поступают импульсы от генератора 19, задающего время интегрирования сигнала, С выхода элемента И 18 сигнал поступает на вход интегратора 20. Напряжение, снимаемое с выхода интегратора 20, подается на входы триггеров 21 и 22, пороги срабатывания которых предварительно заданы по максимуму и минимуму и определяют зону, соответствующую оптимальной на пряженности выполняемых оператором действий.

При изменении зоны в сторону увеличения срабатывает триггер 21, в сторону уменьшения — триггер 22.

Если сигнал на входах триггеров 21 и 22 больше установленного уровня, то на выходе триггера 21 появляется импульс, который через открытый элемент И 30 записывается

1798809

15

25

40

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 начинает движение, 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. Нэ 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, 39-2 ... 39-и через соответствущие элементы И 38-1, 38-2 ... 38-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-п 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, 39-2 ... 39-п операций (движений) в группе, где подсчитывается количество операций (движений) в данной группе. и отображается на индикаторах "операций" 41-1, 41-2 ... 41-п, которые соединены своими входами с выходами счетчиков 39-1, 39-2 ... 39-п Счетчики 36 и

39...п устанавливаются в исходное состоя10

1798809 век-машина на основе регистрации и отображения характеристик движений оператора.

5 Формула изобретения

Составитель А.Соколенко

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Н.Бучок

Реда кто р

Заказ 774 Тираж Подписное

BÍÈÈÏÈ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, 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 ce. N 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 им15 пульсов, входы которых соединены соответственно с вторым выходом регистратора скрытого периода возбуждения и третьим выходом пульта оператора, группу счетчиков и счетчик, выходы которых соеди20 нены с дополнительными входами пульта преподавателя, группу элементов И и дешифратор, входы которого соединены с выходами счетчика, вход которого соединен с выходом первого формирователя импуль25 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.