人机工程3版课件4.ppt

第六章 产品设计人机学的若干专题,第一节 手工具及其使用方式,工业设计人机工程（3版）,阮宝湘等 编著,手工具的进步曾经滞后于人类文明的进程近代工业设计推动了工具的 改善，但应用人机学研究和改进工具，仍值得关注一、手工具设计的人机学因素,1.手工具与人手解剖,（1）手指和手部的活动 手指伸开、握拢靠肌肉拉力现实，因此， 手掌面表层多为“屈肌”，图6-1a；手背面表层多为“伸肌”，图6-1b图6-2 手部肌肉 （桡侧面）,1,a）手掌面 b）手背面,图6-1 手部和前臂的肌肉,2,3,手掌动脉 浅层,腕关节各方向的肌肉重叠交错，如果手臂扭曲、手腕偏屈，各肌肉束 互相干扰，将影响这些肌肉发挥正常功能4,（2）手腕状态和腕管,腕部是多自由度的关节，结构复杂； 多条肌肉、肌腱，血 管、神经由此穿越骨关节间复杂狭窄的缝隙通往手部（图6-3） 因此，腕关节的较大偏屈、偏转，使其间肌肉、 肌腱、血管、神经受到压迫，影响手部、手指活动，严重的会导致损伤和疾患，如腱鞘炎、腕道综合症等图6-3 桡腕关节横断面（掌心朝上）,5,2．手工具的一般人机学要求,①手工具的大小、形状、表面状况与人手的尺寸和解剖条件适应。

②使用时能保持手腕顺直；避免掌心受压过大；尽量由手部的大小 鱼际肌、虎口等部位分担压力 ③避免手指反复的弯曲扳动操作；避免或减少肌肉的“静态施力” 使用手工具的姿势、体位自然、舒适，符合手和手臂的施力特性 ④工具使用中不能让同一束肌肉既进行精确控制，又出很大的力量； 即负担准确控制的肌肉，和负担较大出力的肌肉应互相分开 ⑤注意照顾女性、左手优势者等群体的特性和需要OXO好帮手五金工具系列 设计师 Smart Design and OXO International 委托企业 OXO International 包含20个创新工具，舒适易用 如拔钉锤顶部有柔软缓冲层，拔出 钉子后在物体表面不留痕迹多功 能剪刀有弹簧手柄，避免手部受伤 多功能到易于更换刀片，…… 2007全球产品设计大奖赛获奖,6,二、几种手工具,（一）钢丝钳等双握把工具,a）用传统钳把 手腕尺侧偏 b）改进设计后手腕顺直,图6-4 尖嘴钳：传统设计与改进设计,工人们长期使用后的结果， 见图6-5图6-5 两种钢丝钳使用者中 腱鞘炎患者比例,7,2．双握把工具的抓握空间,图6-6 双握把工具的 抓握空间与捏握力,8,（二）刀、锤、手工钢锯,示例1：握柄弯曲的工具，图6-7,示例2：使用老式手弓锯中的问题，图6-8,图6-7 握柄弯曲的工具,9,a）传统手锯，使用时两手腕偏屈用力,b）新式手锯，使用时两手腕基本顺直,图6-8 传统手锯与新式手锯,（三）旋拧工具的握把,螺钉旋具握把应做出光滑圆润不硌手的凹凸纹槽。

不同纹槽把手旋拧力矩的对比见图6-9好把手应减小掌心受压，让大、小鱼际肌承受较大的压力 “虎口”处皮质坚韧，可承受较大力量图6-10右图所示的改进旋具，旋拧力矩大，操作方便，抓握更轻松图6-9 不同把手的旋拧力矩,a) b) 图6-10 利用虎口施力,10,（四）其他几种手工具,1．避免手指反复的弯曲扳动操作（图6-11）,a）拇指按压 b）食指弯曲,图6-11 拇指按压操作 优于食指弯曲操作,2．减少或避免肌肉的静态施力,（对比：图6-10a与b，图6-4a与b3．使负担准确控制的肌肉和用力较大的肌肉互相分离,例如手电钻侧面加一小把手，钻孔时一只手掌握方向，另一只手使劲下压，操作方便图6-12 控制与用力分离、左右手都适用,11,4．顾及女性、左手优势者等人群的需要,男女通用产品，需顾及女性的人体尺寸、操纵力等 女性专用工具造型符合女性审美特点 适合左利者的工具有两种类型：一种是左手专用品，另一种是通过简单变换让右利者、左利者都便于使用，如图6-12所示手电钻12,三、手工具的使用方式,手工具的使用方式，主要指使用手工具时的姿势、体位令人唏嘘感叹、让人凝首深思的镰刀！图6-13。

a）直身作业 高效轻松 b）弯腰拱背 又苦又累,图6-13 弯腰收割的镰刀和直身作业的推铲,13,直柄、弯柄电烙铁使用的不同（图6-14）a）提肘耸肩 b）肩部放松下垂,图6-14 手工具设计对作业姿势的影响,冲破固有使用方式的牢笼，是迈向创新革新广阔天地的关键一步唐玄奘 西天取经图,此图源于古籍， 评价一下：,背包和伞的 人机工程水平如何？,14,走马看花 轻松浏览,工具及其使用方式,传统吸量管,人体工程吸量管,人体工程吸量管：使用方便、轻松,15,涂料喷抢（美国1985年《工业设计》回顾最佳设计奖,家 庭 灭 火 器,动脉穿孔用插针,冲击钻,16,小型台钳：带有万向轴节和吸盘,使用方便的轻巧摄像机,17,饮用器皿：拿取、倾倒都轻松方便,18,钛合金眼科工具 （英国1985年设计协会奖）,19,创新扳手 设计师 Proprietery Technologies 委托企业 Proprietery Technologies 扳手头与把手垂直，可显著加大与手掌受压部位的接触面积，使用舒适，避免手掌伤害，且能提高扳手的操作力扳手截面随着趋近两端而逐渐变薄，因扳手贴近工作面，使用方便，易于掌握 。

……该扳手含有7项专利，深为业界赞许 ……,获2007全球产品设计大奖赛(IDEA)奖 The 2007 International Design Excellence Awads,看似“不大”的改进， 作用可不小哟！ 体现了设计师对创新的敏感！,20,S2的19盎司多头锤 设计师 原子设计和沃恩＆布什内尔工厂 委托企业 沃恩＆布什内尔工厂 头部组合化设计，能降低手、手腕、手臂的冲击力根据需要，可快速简易地更换头部……,获2007全球产品设计大奖赛(IDEA)奖 The 2007 International Design Excellence Awads,21,22,第一节 设计中的人机学,的发展变迁; 1983→…: “大哥大”→智能图6-15 的发展变迁,智能（smartphone）：具有独立移动操作系统，可自主选择安装多种开放性应用软件以扩充功能、能无线上网的新型 可看成是移动和笔记本电脑的融合体本节以苹果公司的iPhone为例进行智能的人机学分析23,一、的尺寸与屏幕,1. 的屏幕尺寸 分物理尺寸和显示分辨率两方面 （1）屏幕尺寸 以屏幕对角线长度的吋（英寸，等于2.54厘米）值计量标识。

同样对角尺寸的屏幕，面积不一定相等，还与屏幕的长宽比相关 （2）屏幕分辨率 以VGA、QVGA、WVGA等标识 VGA是基础值，分辨率为640×480像素 QVGA（Quarter VGA），320×240像素，常见于非智能 WVGA（Wide VGA）,800×480像素 现今出现了1280×720像素、1920×1082像素等更高的分辨率 （3）屏幕尺寸与操控 屏幕大小关系视觉感受，更关系对的触控操作 苹果公司前CEO乔布斯曾指出“3.5吋是智能的最佳尺寸”所以从iPhone第一代到iPhone4s，屏幕尺寸都为3.5吋，见图6-1624,图6-16 3.5吋屏幕的iPhone,图6-17 中等大小人手 和3.5吋的比例关系,25,图6-18 3.5吋屏幕上 不同区域的触控体验,图6-19 iPhone5以后 苹果逐渐增大了屏幕,功能拓展，单手操控不 再现实为适应复杂操作和更好 的视觉体验，屏幕尺寸逐渐增加,26,图6-20 5.5吋iPhone6s Plus 的使用场景,大屏幕尺寸带来单手使用的困难手掌较小的人，要用两手握持大尺寸智能进行操作27,2. 手掌尺寸与结构对操作的影响 （1）手掌尺寸与肌肉、关节 手掌尺寸和肌肉、关节结构，是关系操作的两个方面。

图6-21 手掌肌群分布及拇指关节示意图,手掌的肌肉由指球肌、大小鱼际肌、掌心及指骨间肌等部分构成 掌心受压影响操作的灵活和准确，应避免 鱼际肌是手掌的主要施力肌群、握持和操作的支撑部位 大拇指动作基于三个关节的活动：第一关节最大弯曲为直角 第二关节能前后弯曲 第三关节（腕掌关节）可大幅度收展、屈伸和内旋运动28,（2）使用场景与操作方式 使用的场景纷繁：室内室外、站立或行走、公交地铁商场、旅游登山坐车、抱小孩或提包裹、拥挤混乱及突发事件的紧急场合等 所以必须便携、抓握牢靠、易于手持操作 有三种操作方式：单手握持操作，双手抱握单手操作，双手握持双手操作 采用以上三种握持和操作的比例依次为49%、36%和15% 不同环境下，同一用户也会采用不同的操作方式图6-22 使用智能的 三种握持操作形式,人们常用拇指操作，其他四指和手掌支撑 让食指握持在上方，可能有更好的稳妥感图6-23 食指在上 握持稳妥,29,拇指的特点：运动与 其他四指关联最小，独立性 强；除屈曲进行触控外， 还能方便地横向、纵向移动 及转动操作图6-24 拇指的独立运动方式,拇指对3.5吋屏幕基本能全覆盖，对4.3吋屏幕有一部分触控不到。

所以单手握持操作，3.5吋易用性、安全性、交互性更好图6-25 3.5吋、4.2吋触控范围对比,30,4.2吋触摸屏的操作错误少，而3.5吋触摸屏的操作时间短 不同人群不同档次屏幕的适宜尺寸，是设计的长期课题 3. 基本功能实体按键的分布 智能iPhone以触控操作为主，仅基本功能保留实体按键，如电源开关和音量键，静音键，home 键等，其尺寸和分布如图6-26、6-27图6-26 iPhone 4s的按键分布,图6-27 iphone 4s外观的工程图,31,左手握3.5吋：音量键、静音键、电源键都在拇指第一指节处，操控非常自如 若右手握持，这三个键由食指或中指绕弯过来操控，因小，仍不难但对4吋，手指较短的人会觉得使用体验不佳a）左手握持操控 b）右手握持操控 图6-28 3.5吋iphone 4s的使用情景,32,iPhone6屏幕增大到4.7吋，电源 键改设在右边位置，正对右手拇指， 是iPhone6对右手握持操作易用性上 的调整iPhone正面有个唯一的实体按键——Home键，突出、醒目 初用者拿起iPhone，即可从Home键试探操作，摸索“前走” 实体Home键可谓经典设计，比虚拟按键简单直观，能让用户在失误或“迷路”时容易安全返回，从而提供可信赖感。

home键有单击、双击、长按三种方式，iPhone 5s 之后，home键附加了指纹识别功能图6-29 iPhone6的 电源键调整到右侧,33,二、人机界面与交互设计 1、人机界面与人机交互界面 （1）人机交互的概念 人机交互：人与系统之间的互动 系统：人所使用的器具、机器，包括计算机硬、软件、等 人机交互的概念出现于20世纪80年代早年器具罕见与人有“互动”当机场有了导航系统、汽车装了泊车报警器，飞机起降或汽车泊车时人机间就出现了互动 现代产品、尤其是IT产品使用中，人机交互广泛存在，且过程反复多频次、多层级，交互媒介有文字语音、图形图像、音频视频等 （2）人机界面与人机交互界面的异同 人机界面中具有“互动”功能那一类特称为人机交互界面 火车站发车告示大屏幕上，依次滚动显示车次、终点站、发车时间、候车室、目前状态（候车或检票）等是能向乘客传递大信息量的人机界面，但乘客无法与之互动——是人机界面而非与人机交互界面 地铁自动购票机的屏幕，乘客依次点击选择起始站、地铁线号、终点站等，购票机一一做出反馈，…人机间多次互动才完成购票——这才是人机交。