人機(jī)工程學(xué)鼠標(biāo)設(shè)計_第1頁
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1、安全人機(jī)工程學(xué)課程設(shè)計班級學(xué)號 姓名 課程設(shè)計報告目 錄摘要(1)、前言(2)、關(guān)鍵詞1、人機(jī)工程學(xué)簡介1.1、人機(jī)工程學(xué)定義1.2、人機(jī)工程學(xué)應(yīng)用2、鼠標(biāo)的分析與設(shè)計2.1、手部結(jié)構(gòu)分析2.2、手臂分析2.3、手腕分析2.4、鼠標(biāo)的人機(jī)工程學(xué)分析和設(shè)計3、鼠標(biāo)使用過程中出現(xiàn)的問題4、總結(jié)5、附錄5.1、指導(dǎo)教師5.2、參考文獻(xiàn)6、小組成員分工摘要 通過對人性產(chǎn)品設(shè)計具體實例來說明人性化設(shè)計中所包含的人機(jī)工程學(xué)因素,指出中國未來的產(chǎn)品設(shè)計必以創(chuàng)新和革新為首要條件,人機(jī)工程學(xué),使人性化的設(shè)計真正體現(xiàn)出對人的尊重和關(guān)心,是一種人文精神的體現(xiàn),是人與產(chǎn)品完美和諧結(jié)合。社會的發(fā)展,技術(shù)的進(jìn)步,產(chǎn)品的更

2、新等等都與人,機(jī),環(huán)境有密切的了解,所以要實現(xiàn)“以人為本”人性化設(shè)計思想,必定以人機(jī)工程學(xué)為參照。 (1)、前言 人機(jī)工程學(xué)是我們專業(yè)課,從這門課程中我們必須理解,明白,并且深切的感悟出人體工程學(xué)與我們專業(yè),設(shè)計的相關(guān)性。使我們在產(chǎn)品設(shè)計過程中應(yīng)充分考慮人和所設(shè)計的產(chǎn)品及他們所處的環(huán)境的協(xié)調(diào)及統(tǒng)一,提高產(chǎn)品與人之間的和諧關(guān)系,盡量滿足舒適和安全的使用要求,以實現(xiàn) “ 以人為本 ” 的人性化設(shè)計思想,使我們在設(shè)計方面得到了啟迪和發(fā)展,使我們對我們的專業(yè)的認(rèn)識也加深了一步。特別是計算機(jī)和家具等與人體直接接觸的產(chǎn)品更為突出。實際上,讓機(jī)器及工作和生活環(huán)境的設(shè)計適合人的生理心理特點,使得人能夠在舒適和

3、便捷的條件下工作和生活,人機(jī)工程學(xué)就是為了解決這樣的問題而產(chǎn)生的一門工程化的科學(xué)。所以,根據(jù)我自身的實踐體驗,深深感受到從事計算機(jī)行業(yè)的人員,可能會有一點點的職業(yè)病,如:頸椎、尾椎、膝蓋等部位的麻木和酸痛!最令人們忽視的還有手腕,由于長期使用普通鼠標(biāo)帶來的手腕僵硬等不適癥狀。因此,我想從人機(jī)工程學(xué)論述一下,鼠標(biāo)的設(shè)計和應(yīng)用。 (2)、關(guān)鍵詞 人機(jī)工程學(xué);人性化設(shè)計;鼠標(biāo)設(shè)計;舒適健康。1、人機(jī)工程學(xué)簡介 1.1、人機(jī)工程學(xué)定義所謂人機(jī)工程學(xué),亦即是應(yīng)用人體測量學(xué)、人體力學(xué)、勞動生理學(xué)、勞動心理學(xué)等學(xué)科的研究方法,對人體結(jié)構(gòu)特征和機(jī)能特征進(jìn)行研究,提供人體各部分的尺寸、重量、體表面積、比重、重心

4、以及人體各部分在活動時的相互關(guān)系和可及范圍等人體結(jié)構(gòu)特征參數(shù);還提供人體各部分的出力范圍、活動范圍、動作速度、動作頻率、重心變化以及動作時的習(xí)慣等人體機(jī)能特征參數(shù),分析人的視覺、聽覺、觸覺以及膚覺等感覺器官的機(jī)能特性;分析人在各種勞動時的生理變化、能量消耗、疲勞機(jī)理以及人對各種勞動負(fù)荷的適應(yīng)能力;探討人在工作中影響心理狀態(tài)的因素以及心理因素對工作效率的影響等。 1.2、人機(jī)工程學(xué)應(yīng)用人機(jī)工程學(xué)的范圍是很廣泛的,其基礎(chǔ)學(xué)科是研究人的生理、心理。就是實用科學(xué),把技術(shù)科學(xué)直接應(yīng)用的實際的操作之中,也是人體工程的本源之處。人機(jī)工程學(xué)以人為最根本、最直接的研究、服務(wù)的對象,所以一切信息必須從人的自身中去

5、獲得,綜合了這些信息才能做出判斷。人類工程學(xué)是與人相關(guān)的科學(xué)信息在對對象、體系和環(huán)境進(jìn)行設(shè)計中的應(yīng)用,它涉及到人類生活的方方面面。理想的設(shè)計應(yīng)當(dāng)在工作體系、運動、休閑、健康和安全等諸多方面充分體現(xiàn)人類工程學(xué)的原理。2、鼠標(biāo)的人機(jī)學(xué)設(shè)計和應(yīng)用 2.1、手部結(jié)構(gòu)分析 鼠標(biāo)的人體工學(xué)設(shè)計,主要就是鼠標(biāo)的造型設(shè)計。要研究這個問題,首先需要研究人手的自然結(jié)構(gòu)。 圖2-1手腕彎曲曲度 人手的結(jié)構(gòu)中,與鼠標(biāo)相關(guān)的部分向上包括前臂,而下則有手腕、手掌手指等結(jié)構(gòu)。前臂內(nèi)部包括尺骨、橈骨等主要的骨骼人就是依靠這兩根骨頭的交錯來完成手腕的旋轉(zhuǎn)的。而手腕結(jié)構(gòu)中主要是一快腕骨,它的轉(zhuǎn)動使得人的手腕可以仰俯。而人的手掌則

6、主要由兩組肌肉組成,一個是拇指屈肌和外展肌組成的肌群,一個是小指屈肌及展肌組成的肌群,在兩個肌群指間有一條溝壑。對于不同的人,這條溝的深度和寬度是不同的。而這條溝內(nèi)部,則是人手主要神經(jīng)和血管所走的地方。手指的結(jié)構(gòu)則相對比較簡單,每個手指包括三個指節(jié),并在一定范圍內(nèi)可以作橫向的展開。 2.2、手臂分析 首先,對于上臂來說,它的自然形態(tài)應(yīng)該是使尺骨和橈骨接近平行的狀態(tài),這種狀態(tài),也就是當(dāng)上臂和手掌平放桌上的時候,上臂和手掌呈接近垂直的傾斜狀態(tài),使用掌外側(cè)觸及桌面的形態(tài)。 因為這種形態(tài)下,上臂的主要肌肉和血管不會發(fā)生扭曲,所以即便長時間保持這個姿勢,也不會出現(xiàn)肌肉疲勞和缺氧情況曾經(jīng)推出過一款“豎著”

7、使用的鼠標(biāo),雖然由于和大多數(shù)人的使用習(xí)慣不合而沒有普及開來,但這種設(shè)計思路的確是符合人體工學(xué)要求的。 2.3、手腕分析對于手腕結(jié)構(gòu)來說,多次試驗證明,當(dāng)人的手腕呈“仰起”狀態(tài)時,則“仰起”的夾角在15度30度之間的時候,是最舒適的狀態(tài),超出這個范圍,會導(dǎo)致前臂肌肉處于拉伸狀態(tài),而且也會導(dǎo)致血流的不暢。而對于手掌來說,其最自然的形態(tài)就是半握拳狀態(tài)。而鼠標(biāo)的造型設(shè)計,實際上就是要盡量貼合這個形態(tài)。圖2-2手腕彎曲曲度2.4、鼠標(biāo)的人機(jī)工程學(xué)分析和設(shè)計     (1)要使鼠標(biāo)外殼緊密貼緊人手掌的兩個主要肌群拇指肌群和小指肌群。使它們能夠貼緊而又不受壓迫。受壓迫會導(dǎo)致手掌

8、處于疲勞狀態(tài),而貼不緊又有握不住的感覺。   (2)要使鼠標(biāo)外殼緊貼掌弓而又不壓迫它。也就是鼠標(biāo)外殼要貼緊手掌中間的那條“溝”。如果它不能貼緊,那么手心就會有“懸空”的感覺,而如果壓迫了它,因為下面是手的主要動脈和神經(jīng)的必經(jīng)之地,時間長了會導(dǎo)致手缺氧。 圖2-3普通鼠標(biāo) 圖2-4 護(hù)腕鼠標(biāo)墊(3)鼠標(biāo)的最高點應(yīng)該位于手心而不是后部的掌淺動脈弓,否則會造成手掌產(chǎn)生壓迫感。 (4)對于手指,手指的自然形態(tài)應(yīng)該是五個手指都不懸空,而且處于呈150度左右的自然伸展?fàn)顟B(tài)。而對于鼠標(biāo)設(shè)計來說,手指部分的一個特別要求,就是當(dāng)手指自然伸展時,第三指節(jié)的指肚應(yīng)該正好處于鼠標(biāo)按鍵的微動開關(guān)上,

9、這樣才能獲得最佳的按鍵手感。 圖2-5 典型的人機(jī)學(xué)鼠標(biāo)(5)對于手腕,還要搭配帶有護(hù)腕功能的鼠標(biāo)墊,以避免手腕長期與堅硬的桌面摩擦帶來的不適感。而且鼠標(biāo)墊也要用健康環(huán)保的材料整理,這樣才會更全面的保護(hù)我們的健康。(6)另外,還可以設(shè)計更多類型、更多功能的鼠標(biāo)或者無線鼠標(biāo),以滿足不同類型的用戶的需求。3、鼠標(biāo)使用過程中出現(xiàn)的問題 問題1 “鼠標(biāo)手”是現(xiàn)在白領(lǐng)一族高發(fā)的病癥,因長時間使用電腦而形成的職業(yè)病。由于每天重復(fù)著在鍵盤上打字和移動鼠標(biāo),手腕關(guān)節(jié)反復(fù)、過度地活動,導(dǎo)致周圍神經(jīng)損傷或受壓迫,造成手掌、手部麻木、灼痛、腕關(guān)節(jié)腫脹、手部動作不靈活甚至無力。每天持續(xù)2小時到6小時手持電腦鼠標(biāo)工作或

10、玩電腦游戲的人,都會有不同程度的腕部損傷。解決方案:設(shè)計符合人手掌走勢外設(shè),提高舒適度,參考鼠標(biāo)周邊產(chǎn)品(鼠標(biāo)墊)的優(yōu)點集成在一體,更適合便攜 問題2由于長時間是用鼠標(biāo)會出現(xiàn)手指變形、肩周炎等。所以為了健康需要設(shè)計出相對健康的鼠標(biāo)。解決方案:由于我們使用鼠標(biāo)最常見,最頻繁的就是點擊。當(dāng)我們在玩第一人稱射擊游戲時,食指和中指都長期保持緊張狀態(tài),導(dǎo)致平時食指和中指不自覺地彎曲,就象隨時要扣動扳機(jī)一樣,導(dǎo)致手指變形,因此根據(jù)人機(jī)工程學(xué)理論設(shè)計一款使用鼠標(biāo)時使手指和手掌保持同一水平線并且不需手指彎曲用力的鼠標(biāo)。 問題3市面上鼠標(biāo)產(chǎn)品大部分都是針對年輕男性而設(shè)計,缺少女性,小孩,老人等有針對性的鼠標(biāo)設(shè)計

11、。解決方案:注重產(chǎn)品的人群使用細(xì)分,推出多樣針對各類人群的使用的鼠標(biāo)。根據(jù)人機(jī)工程學(xué)理論在設(shè)計鼠標(biāo)時根據(jù)不同年齡,不同性別設(shè)計適合每個年齡段的尺寸并根據(jù)小孩,成年人,男性與女性個人的力度不同設(shè)計與之相適應(yīng)鼠標(biāo)。另外,正確的人體工學(xué)設(shè)計,其實還要考慮到東西方人手型的差異。并不是看起來外形不太規(guī)則的鼠標(biāo)就是“人體工學(xué)”了,這種徒有虛名的“人體工學(xué)”暫不論,就是真正的人體工學(xué)鼠標(biāo),也并不是適合每個人。人體工學(xué)造型本身的設(shè)計思想就決定了針對某一種人設(shè)計的產(chǎn)品可能完全不適應(yīng)于另一部分人。這里面最明顯的例子就是東西方人手型的差別。圖2-6 適合西方人手型的鼠標(biāo)其實說東西方并不確切,更清楚的說一點,其實是所

12、謂蒙古利亞人種和雅利安人種在手型上的差異。蒙古利亞人也就是像我們這樣的黃皮膚東亞人,而大多數(shù)歐美鼠標(biāo)則都是針對西方人中一部分的雅利安人種設(shè)計的。圖2-7 更適合東方人手型的鼠標(biāo)與我們這樣的東方人相比,雅利安人的手有這樣幾個主要特點1、雅利安人的手比較大,一方面,普遍的,雅利安人的手的絕對尺寸就要大,這是因為他們的平均身高要比蒙古利亞人高得多。歐美男士的身高在180以上的占了60%以上的比例,女士身高在170以上的占了55%以上的比例;而亞洲男士身高在175以下的占65%以上的比例,亞洲女士身高在165以下的占了70%比例。另一方面,按照四肢和身長的比例看,雅利安人的比例也要高得多,換句話說,即

13、便身高相同的中國人和英國人,英國人的手也要比中國人的大。2、同等的手掌尺寸下,蒙古利亞人的掌要比雅利安人更平,具體的說,雅利安人的掌弓要比蒙古利亞人的更寬、更深。3、同等的手掌尺寸下,雅利安人的手指要比蒙古利亞人的更長,而且蒙古利亞人具有一個獨有的特點,在蒙古利亞人中,有相當(dāng)比例的人小指明顯較短,而大部分雅利安人的小指與其他手指的比例要高得多。正是這些差別,導(dǎo)致按照雅利安人手型設(shè)計的鼠標(biāo),并不能適應(yīng)中國人的應(yīng)用。這一點,我們用四代微軟IE鼠標(biāo)的造型變化來說明IE1和IE2的外殼造型是非常接近的,這兩款鼠標(biāo)的造型是最為典型的歐美式手型造型,對于中國人,這樣的“人體工學(xué)”可以算是一場惡夢。 圖2-

14、8 IE1 圖2-9 IE2IE1的頂蓋和右側(cè)面,這款購于2000年初的鼠標(biāo)已經(jīng)磨損,而從磨損中正好可以看出其設(shè)計的不合理。中國人的手已經(jīng)不能算小,但握持的部位明顯靠后,按鍵磨損處在根部而不是微動開關(guān)所在的前部 首先,IE1和IE2的尺寸極大,這樣為了能夠正常的按鍵,就需要手的位置向前移,但這樣就帶來了兩個后果是此時手腕隨之前移變成了懸空狀態(tài),而且手腕的夾角超過了30度。而另一個后果就是此時鼠標(biāo)的最高點處于了淺動脈弓的位置,壓迫了主血管。 而如果將手的位置后移,使得手腕降到桌子上,又會帶來另一個問題IE1和IE2的外殼太高,當(dāng)手腕降到桌子上的時候,手腕和前臂的夾角變得非常大,這樣的使用方法更加

15、容易疲勞。 IE1和IE2的第三個問題,是它的設(shè)計沒有在右側(cè)為小指提供“安放”的位置。雅利安人種的小指比較長,可以自然蜷縮,“搭”在鼠標(biāo)上,而對于蒙古利亞人種,由于小指不夠長,結(jié)果,就“找不到地方放”了。 在IE3上,微軟對于外殼的人體工學(xué)設(shè)計做了修改。最大的兩個變化就是縮小了鼠標(biāo)的尺寸和降低了鼠標(biāo)的高度。但是,從各種方面來看,這種改變更多還是針對西方人中的女士或個頭矮的人的因為IE1即便對于雅利安人中的個兒矮者也太大了。 圖2-10 IE13 圖2-11 IE4 IE3的頂蓋和右側(cè)面,可以看出,IE3的高度和尺寸有所降低,但相對來說,后部明顯顯得過寬,這是它握起來感覺偏大的主要原因 IE3的

16、尺寸和高度縮小了,解決了IE1和IE2的兩個主要問題,但是,對于個頭矮的西方人來說,問題解決了,而對于蒙古利亞種的東方人來說,還沒有。 前面說過,蒙古利亞種的一個特點,是手掌較窄、較平,而IE3在降低高度的同時,依然保留了很寬的鼠標(biāo)后部,對于掌弓明顯的雅利安人種來說,較寬的后部可以很好的貼合手掌,而對于蒙古利亞人種來說,則主要的壓力都由兩個手掌肌群承受了,長時間的手掌肌群壓迫導(dǎo)致對于持握感不敏感,而且由于掌后部不能很好的持握,所以更多的持握要靠手指控制,導(dǎo)致有手心的空心感。其實IE3的尺寸并不真的大于很多歐美鼠標(biāo),但很多用戶反應(yīng)有握不住的感覺,主要就是這樣造成的。 現(xiàn)在,IE已經(jīng)發(fā)展到第四代。

17、應(yīng)該說,IE4的造型設(shè)計是最為適合蒙古利亞人種的一代,它的尺寸是四代IE中最小的,而且高度適中,不像IE1那么高也不像IE3那么平。特別是在后部采取了縮進(jìn)的設(shè)計,在右側(cè)設(shè)計了延出部以放置小指和無名指,這都是非常適合我們中國人的。 IE4的造型明顯收縮了后部的寬度,并提供了小指的“平臺”,使之成為四代IE中最適合中國人的一款,但“脊背”卻依然是不太合中國人的手型的 但是,并不是說IE4的造型就完美了,IE4最大的缺陷就是在其后部有一條明顯的“脊背”,這條脊背正好可以貼合雅利安人種較為深的掌弓,而對于蒙古利亞人較淺而窄的掌弓來說,它就正好壓在了尺動脈上。 問題4 長時間使用鼠標(biāo)手臂會應(yīng)為持續(xù)的施力

18、支撐,而感到酸痛。 解決方案:據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理分析通常我們使用鼠標(biāo)和鍵盤都是通過移動前臂和腕部,倘若操作時間過長,休息時間不夠,就容易使手臂的伸縮肌因過度使用導(dǎo)致手臂酸痛從而引發(fā)肩周炎等疾病。因此在設(shè)計時降低鼠標(biāo)的放置位置,達(dá)到手臂自然下垂的狀態(tài),較少疲勞操作。 問題5 無線鼠標(biāo)電量續(xù)航性不足。 解決方案:使用太陽能充電,或移動轉(zhuǎn)化成機(jī)械能,避免了材料的浪費,也能環(huán)保。 問題6 手握鼠標(biāo)長時間操作會出汗。解決方案:使用散熱材料,增加透氣孔。問題7:除了游戲鼠標(biāo),其他方面設(shè)計的專一性不夠,比如辦公軟件操作的,設(shè)計繪圖以及生活休閑娛樂方面的鼠標(biāo)產(chǎn)品。解決方案:設(shè)計使用人群細(xì)分化,追求專業(yè)性。4、總結(jié)人機(jī)工程學(xué),在本質(zhì)上就是讓工具的使用方式盡量適合人體的自然形態(tài),這樣就可以使用工具的人在工作時,身體和精神不需要任何主動適應(yīng),從而盡量減少使用工具造成的疲勞。隨著機(jī)械化、自動化和信息化的高度發(fā)展,人

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