人机工程学培训课件.pptx

工业设计人机工程学
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手握式工具设计
工具是人类四肢的扩展，人们在工作生活中一刻也缺少不 了工具，但我们使用的各种手握式工具还有很多没有考虑 人机工学的设计因素，其形状和尺度不符合人手使用时的 生理需要； 而随着科技的发展，大量新型的手握式现代电子产品也层 出不穷，这些产品的形态本身除了美学因素外与产品操作 的易用性、舒适性、安全性等人机工学性能有很密切的联 系。
普遍误解为手掌与桌面平行，手臂由于自重平放在桌面上而得到放松的姿势 是自然的，但是，这样放置时前臂已经弯曲大约90度（如上图），加重使用 疲劳，易导致CIS（腕骨综合症），损伤使用者肢体。
2. 手腕 经试验证明，当人的手腕呈”仰起“状态时，则”仰起“的夹角在 15~30度之间是最舒服状态，超过这个范围，则前臂肌肉处于拉紧状态， 而且也会导致血液的流动不畅。受其影响，上臂的三头肌及三角肌也都会同 时受到力牵拉的作用，人的肩关节也会一直处于强直状态。 3.手掌 最自然的状态就是半握拳状态，而鼠标的造型设计，实际上就是要 尽量贴合这个形态，包括三个方面： 1）要使鼠标外壳贴紧人手掌的两个主要肌群拇指肌群和小指肌群，贴不紧 会有握不住的感觉 ；但又不要有压迫，受压迫会导致手掌处于疲劳状态， (握持感）（不压迫）
丁字形可增加扭矩等 • 弯度——最佳角度约为10度 • 双把手工具 • 用手习惯与性别差异
4手握式产品设计案例分析-----鼠标的人机设计
1964年，美国科学家道格拉斯·恩格巴特（Douglas Englebart）博士发明了 鼠标，他制作的鼠标是一只小木头盒子，但他们更多的是给它以几何美学的 改进，而没有依照人机工学设计。
手掌主要肌肉：
拇指屈肌和外展肌组成的肌群 小指屈肌及外展组成的肌群 沟壑于两个肌群指间。沟壑的深度和宽度因人而异。人手主要神经和血 管分布于沟壑皮下。
手指的结构：
每个手指包括三个指节，并在一定范围内可以横向的展开。
手部关节活动范围
手腕道由手背骨和相对的横向腕韧带形成，通过腕道的还有各种动脉和神经。 腕骨与前臂上的桡骨及尺骨相连，桡骨连向拇指一侧，而尺骨连向小指一侧， 自然状态尺骨和挠骨平行，当他们交错时完成手腕旋转。 腕关节的构造与定位使其只能在两个面动作，这两个面各成90度，一面产生掌 屈与背屈，第二个面产生尺偏与桡偏。
3.5 避免手指重复动作 如果反复用食指操作扳机式控制器时，就会导致扳机指，气动的工具或触 发式电动工具时常会出现。 设计时应尽量避免食指做这类动作，而以拇指或指压板代替。
把手设计注意点：
• 直径——者力抓握30-40mm，精密抓握8-16mm • 长度——主要取决于手掌宽度。常取100-125mm • 形状——指把手的截面形状。圆形可增大接触面；棱边形可防滑；
3.3 保持手腕处于顺直状态 当使用工具时手腕处于掌屈、背屈、尺偏等别扭状态时，会产生腕部 酸痛，握力减小，严重时会引起腕道综合症、腱鞘炎。 3.4 避免掌部组织受压力 如果工具使用时在掌部和手指处造成很大压力，妨碍血液在尺动脉的 循环，引起局部缺血，导致麻木，刺痛感。 1.好把手应具有较大接触面，使压力能分布于较大的手掌面积上，减 小应力；或者使压力作用于不太敏感的区域，如拇指与食指之间的虎 口位。 2. 如没有特殊的作用，最好不留指槽，因人体尺寸不同，不合适的指 槽会造成某些操作者手指局部的应力集中。
与手工具有关的疾患 手腕是手腕道由手背骨和相对的横向 腕韧带形成，通过腕道的还有各种动 脉和神经。因此可见如手腕关节有较 大的偏屈、偏转，其间的肌肉。肌腱、 血管、神经会受到压迫，影响手部、 手指活动。时间长了将导致损伤和疾 患，如 腱鞘炎、 腕道综合症、网球 肘、扳机指等。
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3 手握式工具设计原则
4.2 人体结构的自然状态
1.前臂：尺骨和挠骨接近平行的状态，当前臂和手平放在桌面时，上臂和手 掌呈接近垂直的倾斜状态，使用掌外侧触及桌面（竖鼠标）这种状态下，前 臂主要肌肉和血管不会发生扭曲，所以即便长时间保持这个姿势，也不会出 现肌肉疲劳和缺氧情况，曾经有企业退出”竖着“使用的鼠标，但由于和大 多数人的使用习惯不合而没有普及开来。
所以从人机工程学的角度来研究手握式工具的设计，使其 形态与尺寸更符合人生理和心理需求。
1、手握式工具设计的生理基础 2、与手工具有关的疾患 3、手握式工具设计原则 4、手握式产品设计案例分析——鼠标的人机设计
人手的结构
人手结构中与抓握相关的部分向上包括前臂， 向下则有手腕、手掌、手指等。
二ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
前臂主要的骨骼为尺骨和桡骨， 前臂处于自然形态时，尺骨和桡 骨接近平行。两骨的交错可完成 手腕的旋转。 手腕的仰俯主要靠腕骨来完成。 当手腕呈“仰起”状态时，仰角 在15度到30度之间是最舒服的状 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。
3.1 一般原则 1）必须有效地实现预定的功能 2）必须与操作者身体成适当比例,使操作者发挥最大效率 3）必须按照作业者的力度和作业能力设计,所以要适当地考虑到 性别,训练程度和身体素质的差异 4）工具要求的作业姿势不能引起过度疲劳
3.2 避免静肌负荷 当使用工具时，臂部必须上举或长时间抓握，会使肩、臂及手部肌肉承受 静负荷，导致疲劳，降低效率 解决：水平面上使用直杆式工具，的工作部分与把手总部分做成弯曲式过 渡，使手臂自然下垂。
各种工具的人机工学设计，在本质上就是使工具的使用方式尽量适合人体 的自然形态，在操作时没有任何扭曲和不自然的姿势。 这样就可以使用工具的人在工作时，身体和精神不需要任何主动适应，从 而尽量减少使用工具造成的疲劳，而更舒适更安全更高效。 鼠标的人机工学设计，主要就是鼠标的造型设计，而研究这个问题，首先 需要研究在操作鼠标时有关的人体结构及其自然状态。
4.1 与操作鼠标有关的人体结构
与操作鼠标有关的人体结构包括：前臂、手腕、手掌、手指 前臂：尺骨和挠骨交错完成手腕旋转 手腕：的腕骨转动使手可仰俯 手掌：由两组肌群组成，一是拇指屈肌和外展肌组成的肌群，一个是小指屈 肌和展肌组成的肌群，这两个肌群之间的有一个沟壑，对于不同的人这条沟 的深度和宽度是不同的。而在这条沟内部，则是人手主要神经和血管所走的 地方。 手指：结构结构比较简单，每个手指包括三个指节，并在一定范围可作横向 展开。