無重力環境下での知覚-動作機能の研究:手動制御特性の研究

Abstract

The purpose of this study is to examine ability to manually control devices in space, to reveal human perceptual-motor function and to obtain fundamental data for man-machine system design. Subject is the payload specialist who operated the joystick to control a cursor moving up and down in the center of the display for 130 seconds in a session, while divergence of cursor position, electromyography of the eyes and hands and displacement of the joystick were measured. This session was repeated 3 times during the flight and once after the space flight. As a result, manual control ability was degraded by space sickness, and it was so hard to move visual axis and focus that the subject pursued the cursor by peripheral vision probably because of the cephalad fluid shift. In addition, quite much load was applied to the wrists to suppress reaction against motion, which may be associated with relaxation of antigravity muscles. In the session after returning, the subject could not look at the display with vertical visual axis. This phenomenon may be included in re-adaptation process of posture regulation system.

機械を運転するオペレータの特性が、宇宙環境で地上とどのように違うかを調べ、宇宙における人間-機械系設計の基礎資料を得ると共に、人間の知覚-操作機能解明の一助にする目的で実験を行った。実験の内容は、航空機のパイロットが機体の上向き角度を水平に保つため、操縦桿を操作する作業を単純化したものである。被験者が機体の傾きを知るための視覚系情報として、窓に相当する表示装置で地平線に相当する灯りを上下に動かして表示した。操縦桿の動きに対する機体の応答は、ジョイスティックを前後に傾けるとその傾き角度が加速度となるような2階の積分特性とした。気流の乱れや追従すべき飛行コースのアップダウンは、被験者が予知できないように擬似ランダム波とした目標値によって模擬した。被験者には、表示装置の輝点の上下動を見て、操縦装置を操作し、輝点がなるべく中央に来るようにする作業を130秒続けることを指示した。宇宙実験は打ち上げ後1日、3日、6日にそれぞれ1セッションずつ都合3セッション行った。実験の結果、宇宙酔いにより、手動制御特性が劣化し、視線移動および焦点変更が負担となり、輝点は周辺視を利用して見た。これは体液シフトの影響である可能性が強い。手首の動きの反作用としての体の動きを押さえる作業負担が大きかった。また腕時計の慣性力が大きいと感じて腕からはずしたが、これは抗重力筋が弛緩していたことの影響と考えられる。宇宙での動作は総じて緩慢であるが、手動制御作業では地上と同じ速さの動作をせざるを得なかった。これは手動制御作業が、人間の活動を定量的に規定する指標に利用可能なことを示している。