Рефлексометр. Измерение простой и дифференцировочной сенсомоторной реакции человека

Актуальность

Время реакции является одним из важнейших интегральных параметров, характеризующих психоэмоциональное состояние человека, способность быстрого и своевременного реагирования на изменения внешней среды, в частности – возникновение аварийных и внештатных ситуаций на производстве.

Показатели скорости двигательных сенсомоторных реакций человека имеют чрезвычайно важное значение для проведения профессионального отбора ряда опасных профессий, требующих своевременности ответных действий в случае возникновения аварийных и внештатных ситуаций, например, водителей, крановщиков, машинистов, операторов. Данные показатели также могут быть использованы в изучении состояния человека в любых сферах деятельности.

Благодаря анализу времени реакции человека в зависимости от различных звуковых и оптических раздражителей, времени суток, физического состояния организма индивида, внешних факторов возможно выработать оптимальные параметры сигналов оповещения на производстве, выдвинуть предложения по улучшению организации труда и отдыха во время рабочего дня или недели, а также устранить влияние внешних неблагоприятных факторов, способствующих, например, снижению работоспособности, усталости.

Цель

Разработать и собрать прототип прибора «Рефлексометр» для измерения простой и дифференцировочной сенсомоторной реакции человека на различные звуковые и оптические раздражители.

Задачи

1. Изучить виды сенсомоторной реакции человека, методы и способы её измерения.
2. Выработать алгоритмы тестирования различной сенсомоторной реакции человека с использованием электронного устройства на микропроцессорном управлении.
3. Разработать и изготовить прототип устройства измерения сенсомоторной реакции человека.
4. Провести исследование времени реакции в зависимости от различных параметров.
5. Сделать выводы по целесообразности применения устройства, выработать предложения по дальнейшему развитию изделия и его доработкам.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• Компьютер с установленным ПО (Arduino IDE, Autodesk Fusion 360)
• Плата Arduino Nano
• Адресный RGB-светодиод WS2812B
• Пассивный зуммер (модуль MH-FMD)
• LCD-дисплей MT-20S4A-I
• Выключатель KCD11-101
• Аккумуляторная батарея PALO 6F22 9В 650 мАч с разъёмом micro-USB
• Постоянный резистор 220 Ом, 0,125 Вт
• Печатная плата 80х30мм (панель с тактовыми кнопками)
• Стойки пластиковые шестигранные, d = 3мм, h = 5мм
• Стойки пластиковые шестигранные, d = 2мм, h = 5мм
• Винт с потайной головкой, d = 3мм, h = 8мм
• Винт с потайной головкой, d = 2мм, h = 6мм
• Корпус (3D-печать 140 грамм, пластик PETG)
• Сборка, пайка, настройка (почасовая оплата монтажника)
• Тактовая кнопка 12х12мм, h = 5мм
• 3D-принтер и пластик PETG

Описание

На начальном этапе проекта автор изучил виды, методы и способы измерения сенсомоторной реакции человека, а также практическую значимость оценки сенсомоторной реакции человека и применения её результатов в различных прикладных дисциплинах. Исследование сенсомоторной реакции человека позволяет:

1. делать выводы о профессиональной пригодности, давать рекомендации по выбору будущей профессии;
2. оценивать текущее функциональное состояние людей, в чьи обязанности входит быстрый анализ и принятие решений в экстренных ситуациях;
3. изучать системы «человек-машина» с целью выработки оптимальных параметров сигналов оповещения, эргономики рабочего места, развития промышленной и военной техники;
4. изучать внешние факторы, снижающие время реакции (акустические шумы, оптические помехи, вибрации и т. п.), выдвигать предложения по улучшению условий труда, устранению наиболее весомых мешающих факторов;
5. принимать решения о наиболее целесообразном режиме работы, распределения времени труда и отдыха, организации перерывов;
6. развивать такие прикладные дисциплины, как физиология спорта и труда.

Далее автор познакомился с аналогами зарубежных и отечественных устройств, измеряющих время сенсомоторной реакции.

На основании проведённых исследований автор приступил к разработке собственного прибора: прибор будет работать на микропроцессорном управлении, должен измерять время реакции на звуковые, световые и комбинированные раздражители, для отображения измеренного времени реакции и смены режимов работы прибор должен иметь экран и работать в нескольких тестовых режимах. Выбор необходимого теста происходит в начале включения прибора с помощью кнопок: вперёд (кнопка № 1), назад (кнопка № 2), выбор (кнопка № 3). Название тестов при выборе отображается на текстовом экране.

Далее автор разработал функциональную и электрические схемы устройства. Корпус прибора был разработан в программе Autodesk Fusion 360. На нижнем основании устанавливаются электронные компоненты: печатная плата с кнопками, плата Arduino Nano, выключатель питания и аккумуляторная батарея.

Программирование микроконтроллера на плате Arduino Nano было сделано автором в среде разработки Arduino IDE.

По результатам проведённого исследования был сконструирован и изготовлен прибор «Рефлексометр» для измерения сенсомоторной реакции человека.

Результаты работы/выводы

Были изучены виды сенсомоторной реакции человека и методы их измерения. Цели и задачи, поставленные перед проектом, выполнены, прибор изготовлен и проходит опытную эксплуатацию.

Данный прибор способен измерять сенсомоторную реакцию человека на звуковые и световые раздражители; использовать результаты измерения для оценки текущего состояния испытуемого, изучать системы «человек-машина» с целью выработки оптимальных параметров сигналов оповещения и эргономики рабочего места, изучать внешние факторы, снижающие время реакции.

Перспективы использования результатов работы

Работа над проектом продолжается. Созданные экспериментальные образцы предоставлены в распоряжение школьных психологов для апробации написанных тестов, выработки рекомендаций по дальнейшему улучшению и доработке изделия.

По уже полученным замечаниям и рекомендациям в новой версии прибора планируется переработать его дизайн, уменьшить размер, расширить функциональность тестов.