人机工程学论文

人机工程学课程设计

鼠标、键盘的人机工程学设计产品的

现状与分析

学院：工程学院

姓名：***

学号：***********

指导教师：***

中国·大庆

鼠标、键盘的人机工程学设计产品的现状与分析

专业：09工业设计姓名：张彰高学号：20094027016

摘要：调查分析了当前鼠标、键盘人体工程设计产品的现状，着重分析了人体工程学在鼠标、键盘设计领域的应运。并从正面反应了人体工程设计产品的优势，及带使用者操作舒适便捷的享受。

关键词：鼠标;键盘;设计;人体工程学

引言: 在第二次世界大战之后，人体工程学就已经作为独立的学科开始发展，在设计、环境、军事等诸多领域都开始广泛的应用，可以说，只要是有人机交流的地方就有人体工学的应用。键鼠产品已经发展了几十年，作为电脑桌面上使用频率最高的输入工具，同时也是人机交流的最重要工具，它的性能好坏直接决定了我们工作效率的高低。随着技术的发展，我们从最原始的机械鼠标到激光鼠标，从有线鼠标到无线鼠标，从功能简单的机械键盘到功能丰富的多媒体键盘，我们已经突破了诸多技术瓶颈。

鼠标键盘是人和计算机交互的一个主要界面，它同时集成了光标的移动和计算机的操作的功能，轻松的运动和多功能的按键使鼠标领先于其他各种定位设备，可以说鼠标键盘是我们日常生活中操作电脑的一个最常用的工具，因此设计具有人机工程学特点的鼠标键盘是十分有意义的。鼠标键盘的人机工程学设计，主要就是鼠标键盘的造型设计。以人体工程学设计的鼠标键盘已经成分为市场的主流。

1、鼠标设计现状分析

1.1、人手掌的生理结构

图一：人手掌的血管和神经解剖结构

如图一，人手的结构中，与鼠标相关的部分向上包括前臂，而向下则有手腕、手掌、手指等结构。前臂内部包括尺骨、桡骨等主要的骨骼人就是依靠这两根骨头的交错来完成手腕的旋转的。而手腕结构中主要是一快腕骨，它的转动使得人的手腕可以仰俯。而人的手掌则主要由两组肌肉组成，一个是拇指屈肌和外展肌组成的肌群，一个是小指屈肌及展肌组成的肌群，在两个肌群指间有一条沟壑。对于不同的人，这条沟的深度和宽度是不同的。而这条沟内部，则是人手主要神经和血管所走的地方。手指的结构则相对比较简单，每个手指包括三个指节，并在一定范围内可以作横向的展开。

对于手腕结构来说，多次的试验证明，当人的手腕呈“仰起”状态时，则“仰起”的夹角在15 度－30 度之间的时候，是最舒适的状态，超出这个范围，会导致前臂肌肉处于拉伸状态，而且也会导致血流的不畅。对于手掌来说，其最自然的形态就是半握拳状态。而鼠标的造型设计，实际上就是要尽量贴合这个形态。对鼠标的设计原则，可以归结为以下三点：

1、要使鼠标外壳紧密贴紧人手掌的两个主要肌群——拇指肌群和小指肌群。使它们能够贴紧而又不受压迫。受压迫会导致手掌处于疲劳状态，而贴不紧又有握不住的感觉。

2、要使鼠标外壳紧贴掌弓而又不压迫它。也就是鼠标外壳要贴紧手掌中间的那条“沟”。如果它不能贴紧，那么手心就会有“悬空”的感觉，而如果压迫了它，因为下面是手主要动脉和神经的必经之地，时间长了以后会导致手缺氧。

3、鼠标的最高点应该位于手心而不是后部的掌浅动脉弓，否则会造成手掌产生压迫感。对于手指，手指的自然形态应该是五个手指都不悬空，而且处于呈150 度左右的自然伸展状态。而对于鼠标设计来说，手指部分的一个特别要求，就是当手指自然伸展时，第三指节的指肚应该正好处于鼠标按键的微动开关上，这样才能获得最佳的按键手感。

1.2、鼠标的人机工程学设计

本人认为符合人机工程学的设计并不是适合每个人，这一点上在鼠标的设计中尤为明显。有很多号称符合人机工程学的鼠标用起来并不是很舒服，主要原因在于这些鼠标设计的时候是以欧美人士作为基准的，而这个基准对于亚洲人来说显得过大了。欧美人士的手掌心平均要比亚洲的手掌心深1-2CM，而且手要长

3-4CM。如图二，就是一张标准体型的亚洲人（174CM）和低于标准体型的欧美人（178CM）士的手掌。

图二：左边为亚洲人手掌，右边为欧美人手掌

可以从图上看出很明显的差别：首先，亚洲人的手掌偏窄，其次手的长度也偏小，

再者手掌中央的“沟”也偏浅。如图三，亚洲人手握欧美国家的品牌鼠标，非常明显的可以看出，两者之间不相适应。

图三：175CM 亚洲人手握欧美国家的品牌鼠标

另外，由于亚洲人的手普遍要比欧美人士短几个公分，所以在亚洲人握欧美人士的大鼠时，其鼠标的最弓背处刚好处于手掌心的靠后部分，并且手部的受力集中于手掌心稍后侧的掌浅动脉弓（如图四）。如果动脉受压过久，时间长了会产生麻木酸痛的感觉，并使手指缺氧产生疲劳感。另外，如果手处于强迫状态，其手指的灵活度也将受到很大的影响，这在玩游戏时体会更明显。

由上面的分析可以看出，主要针对欧美标准而设计的鼠标具有个头特别大，后背非常弓的特点，而这两点对亚洲人来说是一个极为不合理的设计。

图四：175CM 亚洲人手握欧美国家的品牌鼠标

一些著名的鼠标品牌主要是以欧美人士作为基准，设计出来的鼠标个头都特别大，并且后背都非常弓，因为如果鼠标后背太平，欧美人士的人握上去之后，手掌心就会有悬空的感觉。由于鼠标较大的原因，手腕的腕关节被迫抬高，使手背与桌面的夹角大于了30 度，腕关节部位及手的前臂部位的伸肌群都处于强直的受力状态，受前臂肌群力的影响，上臂的肱三头肌及肱三角肌也都会同时受到力牵拉的作用，这样一来，人的肩关节也会一直处于强直状态。在这种状况下用鼠标，时间长了很容易出现腕关节及肩部酸胀的症状，从而极易产生疲劳感。

图五：专门为亚洲人设计的鼠标

专门为亚洲人设计的鼠标（如图五）外形设计方面较之欧美的鼠标稍微要小一点，并且流线造型的弧度也要平缓一些，针对于亚洲人手的特点，这款鼠的后背夹角设计成为150 度左右，这种设计使亚洲人的手握在鼠标上后使手背同桌面呈现15-30 度夹角，而使腕关节及肩关节的都呈自然放松状，同时手握鼠标的受力点恰好位于手心稍靠掌指关节处，从而避开了位于掌心靠后侧的掌浅动脉弓。这样，不仅手指在点击按键时会非常灵活自如，并且长时间的使用也不会轻易疲劳。人们在使用鼠标时，总是频繁地使用食指，手腕支撑面积较小，肌肉处于紧张状态，受力较大且手指受力不均匀，这种单调而轻微的动作，易于使经常使用鼠标的人感到疲劳。鼠标的重量影响使用者的舒适程度，一般80-110克之间为宜。太重的话，手腕负载的压力过大；太轻的话，筋肉的紧张程度偏大，光标定位的精确度难以掌握，两者均不适宜人员的长期使用。

图六：握持时的状态

这几款鼠标后背盖的设计为圆钝状，如图六，人的手握上去之后，手正好呈半握拳的自然放松状，这种姿势刚好使鼠标的后背与手的掌心完全贴合，既不出现空隙，也不使手掌肌群受压，这样不仅腕关节得到放松，并且掌指关节及指间关节的韧带也会处于放松状，食指和中指能够轻松自如的点击按键，而小指自然放置