周淑儀 李開偉 舒登 劉明慧

摘 要：為了探究重物把手對人類重量感知的影響，選取了10位湖南某大學的學生參與實驗，男女各5名。通過單人提舉重物，左手持恒重5 kg，右手持隨機變化重量1～10 kg，運用Borgs量表給出右臂較左臂的主觀重量知覺CR-10值。結(jié)果表明，塑料或硅膠把手對人類的重量感知無顯著影響，性別和訓練對人類的重量感知有顯著的一階效應(yīng)。訓練前，人們的主觀重量知覺不可靠，男性女性對相同重量的主觀重量知覺存在顯著差異，男性的主觀重量知覺比實際重量偏輕約11.27%；訓練后，人們的主觀重量知覺變得較為可靠，男性的重量感知準確率提高約9.43%，女性的重量感知準確率達到97%.因此，為了減少人工提舉活動中因估重偏輕而導致的肌肉骨骼傷害，加強重量感知訓練是可行的，尤其對于男性。

關(guān)鍵詞：把手；重量感知；提舉；Borgs CR-10量表；ANOVA

中圖分類號：F 428 文獻標識碼：A 文章編號：1672-7312（2016）05-0515-04

0 引 言

在人工提舉、搬運或推拉重物的工作中，人們常需要對物體的重量水平進行感知和判斷。重量感知已作為一個人因?qū)W問題被廣泛研究。國內(nèi)外學者從重量感知的影響因素角度出發(fā)來研究人在體力工作中的重量感知能力，如重物的體積[1-4]、顏色、被試的肌肉狀況、提舉的方式等。吳水丕、張書瑀[5]研究了個人抬舉作業(yè)中重物體積對人的重量感知的影響，并得出了“當重量相同時，重量知覺會隨著重物體積的增加而減少”的結(jié)論。黃俊虎[6]探討了色彩對物體重量知覺的影響，結(jié)果表明，對于相同的重量，人們感覺黑色會較重，紅色和藍色次之，淺褐色較輕，這為商品包裝提供了參考意義。崔凱、孫林巖[7]考察了人通過視覺和聽覺獲得的信息來感知物體重量水平的能力。結(jié)果表明，人通過聽取操作者搬舉重物時的腳步聲來判斷其重量并不可靠，而通過視覺（包括操作者的姿勢和運動特點）能較為可靠地判斷重物的重量水平。Deeb[8]研究了肌肉疲勞和人們重量感知能力之間的關(guān)系。結(jié)果表明，肌肉疲勞后，人們的重量感知能力會下降，所感知到的重量會比物體的實際重量偏輕約17%.Amazeen[9]研究了提舉方式對人們重量感知能力的影響等。

以上提到的研究考慮的主要是重物的體積、顏色、被試的肌肉狀況、提舉的方式等對人們重量感知能力的影響，通過讓被試親身提舉或搬運重物來獲得主觀重量感知。事實上，除了以上因素，重物的把手類型也有可能影響人們的主觀重量感知[10]。

在手工搬運或提舉工作中，人們常會接觸到不同類型的重物把手，如塑料型把手、海綿型把手、波浪型把手、直柄型把手等[11]。從生物力學的觀點來看，即使重物把手類型不同，人們提舉或搬運相等重量的重物的難度是一致的，即重量感知水平是相同的。但實際上，對于相同重量的物體，人們往往感覺用海綿把手提舉要比用塑料把手輕松得多，用波浪型把手提舉要比用直柄型把手容易得多等。這似乎是一種“重量錯覺”的主觀知覺效應(yīng)。因此，客觀測量得到的重量值已不能全面反映人們對于重物重量的感覺，需要綜合客觀重量值和主觀感知值來加以考慮。

文中的目的是運用Borgs CR-10量表[12]探究重物把手對人們的重量感知能力的影響，并摸索能有效提高人們主觀重量知覺的可行舉措，以減少人們在人工提舉活動中受到的肌肉骨骼傷害。

1 研究方法

1.1 被試

選取了10位湖南某大學的本科學生參與實驗，男女性各5名，年齡介于18～20歲之間，身高為159.3±7.2 cm，體重為52.5±5.3 kg.所有被試的慣用手均為右手，平時無規(guī)律性的身體鍛煉活動。實驗前，要求所有被試填寫一份個人基本資料表，并簽訂實驗同意書。

1.2 實驗材料

編號為1～4的藍色帶蓋塑料桶4個（桶容積均為10 L，重量512 g/個），秒表1個，WeiHeng@電子稱重器1個，Borgs CR-10量表（1982年）。編號1～2號塑料桶為把手A型桶，編號3～4號塑料桶為把手B型桶。把手A的材質(zhì)是塑料，把手B的材質(zhì)是硅膠，兩種類型把手的形狀大小一致，寬度均為8.5 cm，長度均為2 cm.通過往塑料桶中均勻填充沙袋（1 kg/袋，有且僅有一袋是488 g），設(shè)立出1，2，3，…，10 kg共10個等級的重量，每兩個相鄰重量等級的增量均為1 kg，該重量等級最大值的設(shè)定參考了國家規(guī)定的體力搬運重量限值（見表1）。

1.3 實驗過程

實驗室分為等候區(qū)和實驗區(qū)2個區(qū)域，2個區(qū)域分別是相鄰且隔開的2個房間，隔音效果良好。在等候區(qū)，被試需填寫一份個人基本情況表和實驗同意書，并由實驗助理向被試介紹實驗材料及CR-10伯格量表的使用，說明實驗的基本流程及注意事項。進入實驗室后，被試將被要求站在指定的測試點進行實驗。實驗前，實驗人員需確認被試實驗當天沒有肌肉骨骼等生理問題，并告知被試在實驗過程中盡量只使用手臂力量提舉重物（實驗配置及提舉姿勢如圖1所示）。

在單人提舉實驗中，實驗人員將同時遞給被試2個塑料桶，左手是恒重5 kg的塑料桶，右手是1～10 kg的隨機發(fā)生重量變化的塑料桶，要求被試用左右手同時提起2個塑料桶（桶離地面約30 cm），并保持該動作大約5s。提舉動作結(jié)束后，實驗人員馬上要求被試告知所感知到的右臂所提舉重量對比左臂提舉重量所對應(yīng)的CR-10值。整個實驗過程中，被試并不知道自身所提舉重物的實際重量。該實驗過程包括以下2個實驗。

1.3.1 把手A型桶訓練實驗

為了測試訓練前后被試在使用不同重物把手時對CR-10伯格量表的使用情況，共設(shè)計了把手A型桶訓練實驗和把手B型桶訓練實驗2個實驗。

訓練前，先要求被試同時提起實驗人員所遞的2個把手A型桶，左手持重5 kg（恒重），右手持重10 kg（最大值），單人提舉實驗結(jié)束后，實驗人員馬上告知被試此時所對應(yīng)的CR-10值為最大值10，每個被試者重復(fù)該過程5次。同樣地，對于左手持重5 kg（恒重），右手持重1 kg（最小值），單人提舉實驗結(jié)束后，實驗人員馬上告知被試此時所對應(yīng)的CR-10值為最小值1，每個被試重復(fù)該過程5次。在CR-10伯格量表最大值（10）和最小值（1）告知過程結(jié)束后，開始以隨機的順序測試并記錄每個被試在左手恒重（5 kg）、右手持重（1～10 kg）的情況下的CR-10值，每個被試在每個變化的右手持重下重復(fù)測試并記錄5次。

訓練被試時，要求被試左手持重5 kg（恒重）、右手持重以逐次上升（20% to 200%）或逐次下降（20% to 200%）的趨勢發(fā)生重量變化。對應(yīng)于每次右手所持重量的變化，實驗人員均會在單人提舉實驗結(jié)束后立馬告知被試所對應(yīng)的CR-10值。比如，當被試左手持重5 kg，右手持重3 kg（占5 kg的60%）時，實驗人員將告知被試這對應(yīng)于CR-10量表上的值是3.對于右手持重呈上升趨勢或下降趨

勢下的每個重量，每個被試者將以隨機的順序重復(fù)該訓練過程3次。

訓練結(jié)束后，開始以隨機的順序測試并記錄每個被試在左手恒重（5 kg）、右手持重（1～10 kg）的情況下的CR-10值，每個被試在每個變化的右手持重下重復(fù)測試并記錄5次。

1.3.2 把手B型桶訓練實驗

將重物容器改變?yōu)榘咽諦型桶，重復(fù)把手A型桶的實驗過程，測試并記錄得到每個被試在每個變化的右手持重下的CR-10值。

2 結(jié)果與分析

男女被試通過訓練前后獲得的主觀重量知覺等級的ANOVA分析結(jié)果見表2所示。從表2可以看到，訓練（Tr）和把手（H）對重量知覺無顯著效應(yīng)，性別（G）對重量知覺有顯著的效應(yīng)，性別和訓練（G×Tr）對重量知覺有顯著的一階效應(yīng)。

2.1 訓練前

訓練前，男女性對塑料桶重量主觀判斷的準確度都不高，被試對塑料桶重量的主觀判斷偏離其實際重量等級較大，除1以外，9個重量等級的顯著性p值都小于0.05（見表3）。同時，Duncan多元分析的結(jié)果也表明，男女被試在對10個重量評價中，其主觀得分也呈現(xiàn)顯著差異，因此，訓練前獲得的被試的主觀重量知覺不可靠。

2.2 訓練后

訓練后，男女性對塑料桶重量的主觀判斷的準確度都較高，被試對塑料桶重量的主觀判斷較為接近其實際重量等級，ANOVA檢驗后，除了4 kg，5 kg和10 kg 3個重量等級以外，其余重量等級的顯著性p值均大于0.05（見表4）。因此，訓練后獲得的被試的主觀重量知覺較為可靠。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié) 論

訓練&性別（Tr×G）下的CR-10均值如圖2所示。由圖2可以看到，男性的重量知覺會因為訓練而增強，反之，女性的重量知覺在訓練后可能會有所下降。訓練后，男性的重量知覺CR-10均值從訓練前的4.88增加到5.34，對重量的主觀判斷準確度提高9.43%，女性的重量知覺CR-10均值從訓練前的5.50減小到5.35，對重量的主觀判斷準確度下降2.73%。但總體上，女性對重量的主觀判斷準確度較高，達到97%.

由以上分析結(jié)果可知，重物把手對人們的重量知覺無顯著效應(yīng)，即把手材質(zhì)是塑料或硅膠對人們的重量感知能力并不產(chǎn)生顯著影響。這可能是由于塑料和硅膠這2種材質(zhì)本身的差異性不太大，或者硅膠材質(zhì)所具備的回彈力并不能對整體的提舉活動造成顯著性影響，因此，在實際提舉活動中，通過更換把手材質(zhì)（塑料或硅膠）來提高人們的重量感知能力可能不太可行。

而2.1分析結(jié)果顯示，若不進行重量感知訓練，人們通過提舉重物獲得的主觀重量知覺并不可靠，可能較實際重量要偏輕許多，尤其是男性，偏輕約11.27%，這容易造成員工在人工提舉活動中因估計重量偏輕而受傷，增加工廠運行成本。

3.2 建議

綜合以上結(jié)論可以得出，人們在提舉重物時，把手的材質(zhì)（塑料或硅膠）并不會影響人們對重物的主觀重量知覺，而實際上，人們的主觀重量知覺又往往會比客觀的實際重量偏輕，這又可能是導致工業(yè)生產(chǎn)實際中一些人工提舉活動中工人出現(xiàn)肌肉骨骼疾病的重要原因之一。

為了減少這一類工業(yè)傷害，研究建議與人工物料提舉有關(guān)的企業(yè)在相關(guān)培訓中給員工提供一些有關(guān)“重量錯覺”效應(yīng)的內(nèi)容培訓，讓員工對于重量感知和職業(yè)健康之間的聯(lián)系建立一定的意識，同時，加強員工（尤其是男性員工）的重量感知訓練，通過重復(fù)性訓練，提高員工的重量感知能力。

研究重物把手僅限于塑料把手和硅膠把手，建議更進一步對其他類型的重物把手，如鐵質(zhì)把手、木質(zhì)把手、波浪型把手、直柄型把手等進行研究探討。

參考文獻：

[1] Luczak H，Ge S.Fuzzy modeling of relations between physical weight and perceived heaviness：the effect of sizeweight illusion in industrial lifting tasks[J].Ergonomics，1989，32（7）：823-837.

[2] Karwowski W.Psychophysical acceptability and perception of load heaviness by females[J].Ergonomics，1991，34：487-496.

[3] Yang Y N，Karwowski W，Lee Y H.Load heaviness and perceived weight lifted：Implications of human cognition for setting design limits in manual lifting tasks[J].Theoretical Issues in Ergonomics Science，1998，21（1）：121-132.

[4] Dijker A J M.The role of expectancies in the sizeweight illusion：A review of theoretical and empirical arguments and a new explanation[J].Psychonomic Bulletin & Review，2014，

21（6）：1 404-1 414.

[5] 吳水丕，張書瑀.大小/重量錯覺對于抬舉作業(yè)的效應(yīng)[J].工作與休閑學刊，2012，3（1）：11-23.

[6] 黃俊虎.物體重量感知過程中的色彩心理效應(yīng)[J].福建師大福清分校學報，2014（6）：65-68.

[7] 崔 凱，孫林巖.人通過視覺和聽覺材料獲得的重量感知[J].工業(yè)工程與管理，2009（2）：94-96.

[8] Deeb J M.Muscular fatigue and its effects on weight perception[J].International Journal of Industrial Ergonomics，1999，24（9）：223-23.

[9] Amazeen E L，Tseng P，Valdez A B，et al.Perceived heaviness is influenced by the style of lifting[J].Ecological Psychology，2011，23（1）：1-18.

[10]胡 輝，邱文信，楊振宏.自行車把手類型和坡度對上肢肌群平均肌電活動的影響[J].天津體育學院學報，2015（6）：548-552.

[11]李美君，張亞池.家具把手設(shè)計中的人體工程學[J].木材加工機械，2005（2）：41-44.

[12]Borg G A V.Psychophysical bases of perceived exertion[J].Medicine and Science in Sports and Exercise，1982，4（5）：377-381.