人机工程学论文

成绩________________ 关于键盘的人机工程学探究

院(系) 名称：西安电子科技大学

专业名称：机电一体化

学号：*************

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关于键盘的人机工程学研究

引言：电脑已经成为人类不可或缺的工具,它带来了快速的运算、精确的计算以及方便的管理模式。伴随着IT技术的飞速发展,电脑的更新换代速度非常之快,键盘作为人机交互的输入设备也在不断地推陈出新。然而目前市面上多数台式电脑键盘却未能满足良好的宜人性。在人类越来越依赖于电脑的今天,许多电脑症候群也随之而来。长时间地使用键盘容易造成双手肌肉的紧张,严重的甚至造成使用者肌体上的劳累损伤,其症状包含因使用键盘造成的手腕神经压迫、坐姿不良引起的脊椎神经伤害以及颈部和腰部、累积性骨骼肌肉损伤，重复某一动作而形成强迫性体位,以致身体相应部位处于持续的紧张状态而导致的局部神经。这与当今的人性化设计主流是格格不入的。

在键盘的设计中运用人机学原理,结合手的解剖学特点、坐姿生理学等学科知识以及视觉显示终端作业岗位的人机界面设计原则,使人机环境系统相协调,为使用者创造安全、舒适、健康、高效的工作条件。“人的因素”在设计中是不能忽视的一个重要条件。设计以心理为圆心、生理为半径,用以建立人与物(产品)以及环境之间和谐关系的方式,最大限度地挖掘人的潜能,综合平衡地使用人的肌能,保护人体健康,不断地引领人类趋于完善。文中从键盘的平面布局、主键盘区、编辑定位键盘区和数字辅助键盘区的按键布置以及整体设计等角度出发,在分析传统键盘的基础上,提出了键盘的改进设计。

关键字：键盘；人机工程学

摘要：键盘是大学生经常使用的电脑输入设备之一，本文中我利用这9周选修课学到的知识对键盘的形状，平面布局，颜色，风格等内容进行了一次人机工程学研究，并搜集了一些新型的键盘以拓宽视野。

参考文献：

（1）坚迪。qwerty我们与电脑的对话。——杂志《数码时代》，2009，10：020-023 （2）杨明朗，袁桃。基于人机工程学的键盘设计。——中图分类号：TP203；R131 （3）gillian。超乎想象：十款奇特的键盘。

——网址：/s/blog_5fb6e8120100d8xh.html

正文：

一、待解决的问题：

1.键盘的平面布局

2.键盘的形状

3.键盘的颜色

4.个性化的键盘

二、现实状况及隐含的问题：

1.键盘的平面布局

现状：现在普遍使用的台式计算机键盘为1997年国际标准化组织认证的国际标准键盘QWERTY键盘,由主键盘区、F键功能键盘区、编辑与定位键盘区和数字辅助键盘区组成。图1所示为普通QWERTY键盘的主键盘区、编辑与定位键盘区和数字辅助键盘区的布局。

缺点：许多键盘加大回车键的尺寸来方便敲击,却忽略了Back、Space键,将其放置在键盘主键区最右上角,该键键帽大小也只有12mm ×14mm。由于Back Space键被设计在远离J 键的角落,使用者在进行文本输入时经常误按成其邻近的键。在击键时右手被迫腾起,食指离开基准键位。这导致了敲击速度和正确率大大下降。而在实际的作业过程中,Back Space 键的使用频率比回车键要高4倍以上。所以此键的改进设计是一个重点。传统键盘的编辑与定位键区设计在键盘中部偏右位置。右手在操作鼠标时若要按这些键,要么右手放下鼠标操作后又返回点击鼠标,要么左手伸到键盘右部来进行此操作。这使得操作起来极不方便。左右手的分工也不尽合理,一般情况下右手基本上需要“包揽”主键盘区中线以右的敲击任务,约占整个键盘的2 /3。而且此键区也没有一个起定位作用的基准键位,操作时几乎无法实现盲打。另外键位排列不够科学,定位键与编辑键的配合脱节,定位键与定位键之间的配合也不方便。

数字辅助键盘区提供给专门数字录入人员极大的操作方便性,却忽视了“= ”键。用户在编写程序或进行计算时,习惯将“= ”键与“+ ”、“- ”、“3 ”、“/”等运算符联系在一起。而传统设计未将“= ”键集中设计在数字辅助键盘区上,用户在输入时不得不从数

字辅助键盘区“跳跃”至主键盘区寻找“= ”键,降低了作业效率。

（图1：qwerty键盘）

2.键盘的形状

用户在进行键盘作业时,双手放置在基准键位上用以定位。按照人的坐姿生理学特征,这种姿势下两食指间距约57mm。而且人手的小指较短使得操作者为了保持“正确操作姿势”而将肘关节外展,前臂内旋,掌部内转。而键盘的键面处于同一平面上,即使底部的支撑脚展开给予角度补偿,使用者在较短时间内也感觉到肩颈酸痛、手腕疲劳。

另外,键盘在形状、大小、色彩及其布置方面也没有达到“物”与“人”的各种功能的最优化,需要改进以创造出与人的生理、心理机能更谐调的键盘。

3.键盘的颜色

目前键盘的颜色大多数是以黑色为底，白色为字。但是每个键的颜色都相同，区分度不大，我认为可以把相同功能，或者常用的几个键设计成同种颜色以使认识更加直观。

4.个性化的键盘

为了适应和满足不同人群的需要，许多厂家还设计了富有个性的键盘，这次我将例举一些突出的作品并加以分析。

三、分析和解决问题：

1.键盘的平面布局

对于键盘的平面布局，人们做出了两方面的改进，一方面是改变大体上的形状和位置；另一方面是通过改变键位实现提速。

现在先介绍第一种改进方法：

在键盘的平面布局设计中运用人机工程学的知识,改进和完善键盘的宜人性和舒适性。

操作动作的合理性直接影响操作者的舒适性和工作效率。根据最节约操作动作原则,提出以下几点改进设计。

主键盘区

手- 键盘界面最自然的姿势为上臂从肩关节自然下垂,与前臂之间夹角70～90°,以保证作业时肘关节受力而不是上臂肌肉受力;还应保持手和前臂呈一直线,腕部向上不得超过20°,腕外展不超过15°;双手向内相向交叉成60～70°,手指自然弯曲,同手掌一起构成一个半圆形,呈空握球状;两手掌间距约100～280mm。

设计主键盘区沿中心线各自左右分开,两基准定位键之间距离约80～100mm (见图2) 。

（图2 主键盘区整体布局图3 主键盘区的部分按键布局图）

左右两片对称中心线倾斜15°,且中部稍高,向外部顺势成一定倾角倾斜,可以有效避免肘关节外展、手掌内旋、手指桡偏等引起的肌肉紧张与疲劳。同时这也可以提高点击正确率,初级用户可以有效避免中心线上临界键(如5与6, T与Y,G与H等)的误操作。

Back Space键和Insert键

原空格键按主键盘左右分区分开后,左空格键功能不变,将右空格键(即右手大拇指控制键)设计成Back Space键,见图3。运用重复功能有效分割原理,既基本保持了传统键盘的设计风格,满足用户作业心理习惯;又极大提高了Back Space这个重要键的操作有效性。改进后的敲击动作右手无须移动,而且敲击速度和准确率能够大大提高。用户在半天内能基本熟练盲打这个键。综合考虑整个键盘布局,“Insert”键的使用率较低,改放在原“Back Space”键的位置。

编辑定位键区和数字辅助键区

重新布局编辑与定位键区,见图4。将“↓”键设置为该键区的基准键位,与数字辅助键区的基准键排列在同一直线上,以符合左右手的对称动作习惯。Delete键移至基准键的下方,“Home”、“End”、“Page Up”、“Page Down”4个键对称横向排列,定位键之间的配合良好。结合每个键的功能,在转换键位时只须手指(食指和无名指)之间切换,改变了原来作业手腕的竖向移动。“Print Screen Sys Rq”、“Scroll Lock”、“Pause Break”3个键照旧对应放置。

改进后的数字辅助键区见图5,将“+ ”键拆分为“+ ”、“- ”键,在原来“- ”键的位置插入“= ”键。