一、工程机械定义与分类
机械工业出版社出版的《工程机械》一书对“工程机械”的定义是：工程机械是为城乡建设、铁路、公路、港口码头、农田水利、电力、冶金、矿山等各项基本建设工程施工服务的机械；凡是土方工程、石方工程、混凝土工程及各种建筑安装工程在综合机械化施工中，所必需的作业机械设备，统称为工程机械。
按主要用途分类，工程机械可以大致分为九个类别。
二、国内外研究现状及研究意义：
国际工程机械驾驶室，主流市场和制造商主要分布在欧洲、北美和亚洲三大地域。由于文化背景和的地域环境差异，不同地域的驾驶室具有独特的地域特点和鲜明的技术特征。目前欧洲顶级的工程机械驾驶室代表了当今世界最高的设计水平。其应用了世界上最先进的技术，追求舒适性和安全性，模块化和系列化设计程度高。
如果能有效改善工程机械操作者工作条件恶劣的情况，增强其工作的舒适度，减少劳动者的疲劳损伤，减少机械的人为故障，保证操作者长时间集中注意力，降低安全事故发生率，提高工
作效率。国外新型工程机械不但达到了人机布置的科学性，还普遍采用全封闭式驾驶室，而且十分注意调节驾驶室内的温度、湿度和气流速度，不论在什么样的气候条件下作业，驾驶员在驾驶室内始终感到舒适。美国工程机械研究推荐的驾驶室内舒适的微气候参数为：空气相对湿度为30%～70%，驾驶室温度为18～24℃，空气流速为0.1～0.3m/s，通风量为0.37～0.57m3/min。
因此，选择该课题有以下目的和意义：
汽车驾驶室
1可以提高工程机械驾驶室人机工程学应用水平，扩展人机工程学的应用领域；
2可以将人机工程学的实验方法引用到工程机械的驾驶室设计中，提高国内工程机械驾驶室人机设计水平；
3可以提高工程机械的驾驶舒适度，降低操作人员的疲劳度；
4进一步提高设计的工作效率，设计适合中国人体形的机械设备，改进常规的落后设计手段。
总之，对于国内学术而言，许多工程机械设计缺乏人机工程的相关理论，在人机工程学方面的研究也不多（有的相关研究还停留在经验人机工程学的基础上），所以在该课题上进行研究，就是只对其中一个人机项目（如操作舒适区域）进行研究就可以取得比较有意义的成果。
由于工程机械的范围很广，笔者无法对每种机械的驾驶室进行细致的实验研究。在经过大量调查分析发现，在工程机械中，挖掘机是使用范围最广并且操作具有一定代表性，所以在本文中笔者仅以挖掘机为主要研究对象进行研究。在挖掘机驾驶室中，座椅的人机工程学方面可以借鉴汽车座椅，而且国内学者也进行了一些研究，但对操作方面的人机工程学研究还比较少。挖掘机的操作主要依靠位于座椅两侧的操作杆来实现的，所以这个操作杆是人机工程学参数，直接影响操作人员的舒适度以及工作效率等。所以笔者将在本文中通过人机工程学实验对挖掘机的操作杆进行细致的人机工程学分析。利用美国BIOPACMP150生理多导仪，进行实验分析，得出结论，为以后的研究人员提供一种更有说服力的研究方法，使对工程机械驾驶室的人机工程学研究不仅仅停留在经验的基础上。
三实验概述
通过美国BIOPACMP150生理多导仪，对被试者使用挖掘机操纵杆完成规定任务时的生理参数（主要是肌电图，前臂与手腕的弯曲等）以及被试者的主观评价，经过分析得出最符合人机工程学的挖掘机操作杆的外观。
实验测评指标及影响各指标的因子
1舒适度
（1）握杆的直径
（2）握杆的弯曲度
（3）握杆的长度
（4）握杆的高度
（5）握杆的材质
（6）握杆的摩擦力
2疲劳度：连续工作而致使肌体能量消耗的生理疲劳程度。
（1）握杆的摆放位置
（2）握杆的操作范围
3工作效率
（1）完成同一任务时的工作时间
（2）单位时间能完成的工作任务
4安全性能
完成工作过程中的误操作率
5心理感受（主观评价）：操作过程中对被试者心理的影响。
（1）舒适程度
（2）简单程度
（3）美观程度
（4）轻巧程度
肌电图，应用电子学仪器记录肌肉静止或收缩时的电活动，及应用电刺激检查神经、肌肉兴奋及传导功能的方法。英文简称EMG。通过此检查可以确定周围神经、神经元、神经肌肉接头及肌肉本身的功能状态。实验将采集实验过程中被试者有效的肌电图、弯曲角度并通过统计学软件进行统计分析，得出哪种操纵杆更符合人机工程学。
实验设备：
美国BIOPAC公司MP150系统
这套系统可以用普通个人电脑工作，可将生理信号存入计算机，无需连续纸记录仪，系统维护简便。可以在办公室或家中用个人电脑装入ACK软件分析实验室内MP150系统记录的生理信号。
用来放大常规的和骨骼的肌电活动。EMG100C可以用来监测单个纤维的、运动部位的和外
周神经的电活动，因为它可以快速反应和定时。AcqKnowledge软件可以执行实时EMG测量。可以匹配所有的2mm电极插头，包括用于高灵敏测量带屏蔽的电极插头。TSD109C三轴角加速度换能器
TSD109C与HLT100C相连提供三个输出，同时测量XYZ三个轴线方向的加速度。TSD109C可以用于身体上的各个部位。TSD109C适于测量慢速动作，例如走动。TSD109C适于测量快速动作，例如打网球时摆臂。
挖掘机模拟软件一套
挖掘机模拟器一套
被试者：经调查99%以上的挖掘机驾驶员为男性，且年龄在20岁以上，所以被试者选择为8名健康男性，年龄22岁以上。
当工程机械驾驶人员在利用操纵杆完成工作的时候，其三角肌、肱二头肌、前臂屈肌会在大脑的支配下做出动作，最容易疲劳的也正是这些肌肉，所以肌电图的采集将主要集中在这三组肌肉上。操作时手腕需要经常转动，所以将三轴角加速度换能器安装在被试者的手腕部，
用以采集工作时手腕弯曲程度，从而分析其疲劳状况。肌电采集点如上图所示：
实验前期准备工作：
1安装调试实验设备。将操作杆固定在仿真座椅两侧，模拟真实挖掘机驾驶环境，打开电脑中的模拟软件；
2将BIOPACMP150生理多导仪主机与放大器按照使用说明安装好，打开数据采集软件，进行调试，连接电极采集线；
3对被试者进行简单讲解，使其了解在实验过程中，被试者应该完成的工作。但对实验要采集的数据与结果要对被试者保密，以免在实验过程中，被试者的主观意识影响实验数据的准确性；
4根据事先选好的采集点，在被试者身上安装贴片电极，并将生理多导仪的电极线与其连接；
5实验人员将计时秒表归零。
实验过程：
1被试者按实验要求利用操纵杆控制模拟软件中的挖掘机，从地点A移动至地点B，并在地点B处，用挖掘机的铲斗将右侧土堆的土移动至左侧（需要重复5次操作）。同时实验人员进行计时，记录每个被试者完成同样操作所利用的时间。
2更换形状的操作杆进行同一实验，为避免被试者由于多次反复操作，对操作的熟练程度而影响实验结果，操作杆的使用排序采用随机排列。
3操作完成后，秒表计时完毕，实验人员进行数据记录，将设备采集出来的肌电图等进行存储。
4让被试者填写主观评价表
5整理实验设备
实验后期：
对采集的实验数据进行分析，通过统计学软件SPSS分析得到实验结果，这样就可以真实有
效的利用数据结果评测那种操纵杆更符合人机工程学要求。
总结
本文主要以人机工程学的理论为基础，利用美国BIOPACMP150生理多导仪，通过测量被试者在完成同一任务时手臂肌电图数据、弯曲角度数据以及实验后对操作杆的主观评价等，并利用SPSS软件对数据进行统计分析，从而得出最符合中国工程机械操作者的操作杆设计。
这篇文章提供了一种研究工程机械驾驶室人机工程学设计的方法，使工程机械驾驶室人机研究不仅仅停留在主观评价阶段。利用客观实验验证人机关系是否达到理想效果，将是未来中国人机工程学发展的必然趋势。有效科学的实验分析将使我国工程机械驾驶室人机研究更加合理完善。