鍵盤的人機(jī)工程學(xué)

1、 人機(jī)工程鍵盤的設(shè)計和研究 制作人：第四組 席留陽，張朋輝，張海同，漆家佳，邱松，劉朋引言 世界上越來越多的人開始向他們使用的產(chǎn)品和所做的工作提出異議，計算機(jī)產(chǎn)品也不例外Title醫(yī)學(xué)工作者在臨床實踐中發(fā)現(xiàn)，計算機(jī)使用者中的反復(fù)勞損性損傷( RSI)、“鍵盤腕”和尺骨撞擊綜合征( UIS) 的發(fā)生率很高，患者的手指、腕、肩帶、頭及頸等部位出現(xiàn)麻木和疼痛，疼痛多為針刺感或燒灼感痛，導(dǎo)致大拇指笨拙無力或靈活性降低、手部握力下降。醫(yī)學(xué)工作者通過對這些疾病的病因和病理學(xué)的研究，提出鍵盤設(shè)計者和生產(chǎn)者應(yīng)為計算機(jī)用戶提供符合人機(jī)學(xué)的鍵盤人機(jī)工程與鍵盤 使用這也產(chǎn)品接觸的界面的設(shè)計必須符合人機(jī)工程學(xué)等理論而

2、且必須能夠綜合平衡地使用人體各部分機(jī)能，閃現(xiàn)健康操作現(xiàn)行鍵盤設(shè)計主要存在的問題雖然很多設(shè)計者就鍵盤設(shè)計提出了一些建議和方案，但是目前普遍使用的計算機(jī)鍵盤基本為1971年國際標(biāo)準(zhǔn)化組織認(rèn)證的國際標(biāo)準(zhǔn)鍵盤QWERTY鍵盤，由主鍵盤區(qū)、F鍵功能鍵盤區(qū)、編輯與定位鍵盤區(qū)和數(shù)字輔助鍵盤區(qū)組成，根據(jù)筆者的體驗和調(diào)研，總結(jié)出了這類鍵盤的不合理之處如。鍵盤的平面布局不合理 （1）目前流行的鍵盤通常將Delete和Backspace鍵放置在主鍵區(qū)的右上方，由于這兩個鍵遠(yuǎn)離j鍵，使用戶輸入文本時經(jīng)常誤按其它鍵，而且擊鍵時右手食指被迫挪位離開基準(zhǔn)鍵，導(dǎo)致了敲擊效率和正確率降低。鍵盤的平面布局不合理 （2）許多鍵盤加

3、大回車鍵的尺寸來方便敲擊,卻忽略了Backspace鍵,將其放置在鍵盤主鍵區(qū)最右上角,該鍵鍵帽大小也只有12mmX14mm。由于Backspace鍵被設(shè)計在遠(yuǎn)離J鍵的角落,使用者在進(jìn)行文本輸入時經(jīng)常誤按成其鄰近的鍵。在擊鍵時右手被迫騰起,食指離開基準(zhǔn)鍵位。這導(dǎo)致了敲擊速度和正確率大大下降。而在實際的作業(yè)過程中, Backspace鍵的使用頻率比回車鍵要高4倍以上。所以此鍵的改進(jìn)設(shè)計是一個重點。鍵盤的平面布局不合理 （3）傳統(tǒng)鍵盤的編輯與定位鍵區(qū)設(shè)計在鍵盤中部偏右位置。右手在操作鼠標(biāo)時若要按這些鍵,要么右手放下鼠標(biāo)操作后又返回點擊鼠標(biāo),要么左手伸到鍵盤右部來進(jìn)行此操作。這使得操作起來極不方便。左

4、右手的分工也不盡合理,一般情況下右手基本上需要“包攬”主鍵盤區(qū)中線以右的敲擊任務(wù),約占整個鍵盤的功。而且此鍵區(qū)也沒有一個起定位作用的基準(zhǔn)鍵位,操作時幾乎無法實現(xiàn)盲打。另外鍵位排列不夠科學(xué),定位鍵與編輯鍵的配合脫節(jié),定位鍵與定位鍵之間的配合也不方便。鍵盤的平面布局不合理（4）數(shù)字輔助鍵盤區(qū)提供給專門數(shù)字錄入人員極大的操作方便性,卻忽視了“=”鍵。用戶在編寫程序或進(jìn)行計算時,習(xí)慣將“=”鍵與“+”、“一”、“*”、“/”等運算符聯(lián)系在一起。而傳統(tǒng)設(shè)計未將“=”鍵集中設(shè)計在數(shù)字輔助鍵盤區(qū)上,用戶在輸入時不得不從數(shù)字輔助鍵盤區(qū)“跳躍”至主鍵盤區(qū)尋找“=”鍵,降低了作業(yè)效率。人機(jī)工程鍵盤的整體分析和設(shè)計

5、 鍵盤的整體布局必須按照人體工程學(xué)原理設(shè)計。既符合人的生理，心里特征，有需確保操作室人的姿勢自然放松，避免造成肌肉疲勞。鍵盤的整體設(shè)計 （1）外形設(shè)計 根據(jù)鍵盤的平面布局分析來進(jìn)行其外形設(shè)計。主鍵盤區(qū)沿其中心線左右對稱傾斜15,外緣采用圓角、圓弧過渡。而由于在操作編輯定位鍵區(qū)和數(shù)字輔助鍵區(qū)時,手已經(jīng)能夠基本處于自然狀態(tài),故其平行于中心線設(shè)計,但應(yīng)與主鍵盤區(qū)的布局協(xié)調(diào)。側(cè)面在保持原有梯度的基礎(chǔ)上,依照手的自然彎曲弧線設(shè)計成大弧度斷面,與腕托渾然一體。腕托的設(shè)計應(yīng)與腕部弧線吻合良好,給手恰到好處的支撐。鍵盤的整體設(shè)計（2）附屬功能設(shè)計。為了進(jìn)一步滿足各種需求, 在鍵盤設(shè)計過程中, 可采用諸如防水、

6、照明燈等技術(shù)。此外, 還可以為筆記本電腦設(shè)計專用的防滑墊。人因工程學(xué)要求鍵盤在平板上可前后移動, 其傾斜度在 515范圍內(nèi)可調(diào)。通過在筆記本電腦背面設(shè)置的防滑墊, 可以達(dá)到雙重效果。鍵盤的整體設(shè)計3）鍵盤的色彩設(shè)計。由于本鍵盤的設(shè)計主要面向年輕人，而年輕人往往向往充滿激情的生活，比較喜歡象征熱烈、溫暖、優(yōu)雅、柔和的各種亮麗色調(diào)，因此本鍵盤采用亮麗而整體風(fēng)格溫暖柔和的色彩配置，以減輕視覺疲勞，達(dá)到緩解壓力、排解郁悶的心理作用，其中的紅色系列象征熱情，藍(lán)色系列象征理智，淡紫色色彩系列象征高貴、浪漫。在以往的設(shè)計中，常常是通過色彩對鍵盤鍵區(qū)，或按鍵上的符號與按鍵進(jìn)行醒目提示，但是目前計算機(jī)已經(jīng)普及，

7、許多中小學(xué)生也經(jīng)常使用鍵盤，他們成人后對鍵盤較熟悉，不需要對按鍵進(jìn)行過度的提示，而且本設(shè)計對主鍵區(qū)沒有做大的調(diào)整，所以筆者在鍵盤和鼠標(biāo)上引入圖案，體現(xiàn)人性化。在圖案設(shè)計中結(jié)合民俗特點、自然景象，利用簡單塊面的拼貼圖案或傳統(tǒng)藝術(shù)凸顯中國元素，給鍵盤和鼠標(biāo)界面帶來自然、生命的情味和活力，鍵盤與鼠標(biāo)的主色調(diào)和圖案趨同，以免形成割裂的視覺效果。鍵盤上的符號采用凹刻方式顯示，其色彩與圖案相同，不破壞圖案的整體視覺效果。人機(jī)工程鍵盤是在鍵盤的設(shè)計中應(yīng)用人機(jī)工程理論，改進(jìn)鍵盤的整體布局，是它能更好地滿足用戶的使用要求，并確保用戶健康的新型鍵盤一下是一些生活中基于人機(jī)工程學(xué)而研發(fā)的鍵盤在鍵盤近體一側(cè)增加舒適的

8、掌托設(shè)計，提供輔助支持，具體尺寸同普通鍵盤相比，人機(jī)工程鍵盤在設(shè)計中更多地關(guān)注操作者的操作感受及其滿意程度具體表現(xiàn)在一下幾點： 具體表現(xiàn)在一下幾點下圖是基準(zhǔn)鍵位操作普通鍵盤和人機(jī)工程鍵盤的參數(shù)比較鍵盤設(shè)計的新趨勢 在鍵盤設(shè)計的最初階段，研究工作主要是改善鍵盤的機(jī)械結(jié)構(gòu)，以提高它的機(jī)械性能。 后來的工作集中于提高它的輸入速度和準(zhǔn)確性。 而近年來， 隨著計算機(jī)的普及，研究者們越來越重視鍵盤使用者的生理和心理的負(fù)荷，如疲勞度、 雙手肌肉的緊張和勞損等。從前述國內(nèi)外研究狀況也可發(fā)現(xiàn)，目前國內(nèi)的研究工作重點主要還在第二階段，即提高鍵盤輸入速度和準(zhǔn)確性，同時適當(dāng)考慮到了人的生理心理特點。 而國外的研究已全

9、面進(jìn)入到了最高階段，即研究使用者的生理和心理的負(fù)荷。 有不少研究表明：標(biāo)準(zhǔn)鍵盤的鍵位布局不符合工效學(xué)中人機(jī)系統(tǒng)高效舒適的設(shè)計目的，不利于提高信息輸入的效率。 由此， 工程心理學(xué)家及工效學(xué)家提出了一些用于替代標(biāo)準(zhǔn)鍵盤進(jìn)行更有效的人機(jī)交流的鍵盤。 典型的有以下幾種鍵盤設(shè)計的新趨勢鍵盤設(shè)計的新趨勢 1）槽式鍵盤。槽式鍵盤是一鍵一符的鍵盤，標(biāo)準(zhǔn)鍵盤的所有鍵位行均在同一個平面上，而槽式鍵盤將第3 行，即（ zxcvb） 行鍵位與整個鍵盤平面成90排列，整個鍵盤外形從側(cè)面看形成一個槽式， 故稱槽式鍵盤。 （2）和弦鍵盤。和弦鍵盤是多鍵一符的鍵盤， 輸入一個信息單元必須同時按下一個或幾個鍵， 就象鋼琴演奏和

10、音一樣，所以稱為和弦鍵盤。鍵盤設(shè)計的新趨勢（3）一鍵多符鍵盤。一鍵多符鍵盤的典型應(yīng)用目前主要在手機(jī)、ipad等移動終端上。它有以下特點：空間要求低、易學(xué)性好、歧義性高。 因此，一鍵多碼鍵盤設(shè)計必須解決歧義性的問題，一般是通過計算機(jī)軟件來消除歧義性（4、）3D造型只為契合人體工程學(xué)：Maltron在鍵盤工業(yè)設(shè)計的發(fā)展過程中，1977年出現(xiàn)的PCD Maltron鍵盤，另類的造型讓人眼前一亮。鍵盤的外形設(shè)計，完全為了給使用者提供更加人性化的操作。立體的造型為更好貼合人體手部活動，同時充分利用大拇指，用戶不用扭動手腕便可觸及所有主要按鍵，有效緩解敲擊鍵盤帶來的手指酸痛。Maltron鍵盤至今仍在市面

11、上銷售。（5）、折疊式口袋鍵盤：Stowaway為了讓用戶使用PDA輸入數(shù)據(jù)時更加便利，Think Outside發(fā)明了Stowaway 第一款可折疊的全鍵盤。使用時，鍵盤與PDA直接連接，讓用戶體驗到打字的便利和快感；不用的時候，鍵盤可折疊成手掌大小，攜帶方便。（5）虛擬鍵盤先驅(qū)概念：Virtual Keyboard2002年，硅谷一家公司Canesta為了讓鍵盤的輕便性上升到新高度，發(fā)明了紅外鍵盤。利用紅外線構(gòu)造出虛擬的鍵盤界面，通過豌豆大小的傳感器來追蹤記錄使用者的手指運動。之后Canesta將紅外鍵盤技術(shù)授權(quán)給韓國的Celluon公司，技術(shù)應(yīng)用到許多出色的產(chǎn)品中，包括evoMouse（能夠同時取代鼠標(biāo)和鍵盤功能紅外感應(yīng)）、Prodigy（自帶紅外線鍵盤的iPhone電池保護(hù)套）。在2010年，Canesta公司被微軟收購。結(jié)束語 鍵盤作為計算機(jī)的主要輸入設(shè)備,其設(shè)計與改進(jìn)在計算機(jī)日益普及的今天尤顯重要。本文從人機(jī)工程學(xué)的角度,在其平面布局和整體設(shè)計等方面進(jìn)