人机工程课程设计方案鼠标键盘人体工程设计方案产品的现状与分析

鼠标、键盘人体工程设计产品的现

状与分析

课程名称：人机工程课程设计

所属院系：工程学院工业设计系

姓名：池富文

指导教师：王黎明

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，在设汁、环境、军事等诸多领域都有广泛的应用，可以说，只要是有人机交流的地方就有人体工学的应用，而键盘鼠标外设的人体工学也已经成长了多年。键鼠产品已经发展了几十年，作为电脑桌而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龙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，我们已经突破了技术瓶颈。

鼠标键盘是人和il•算机交互的一个主要界而，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屮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是十分有意义的。鼠标的人机工程学设讣，主要就是鼠标的造型设讣。而要研究这个问题首先要研究人手

人手拿的血管和神鏗解器结构

图一：人手的结构

鼠标设计现状分析

人手的结构屮，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。前臂内部包括尺卄、挠竹等主要的竹骼人就是依靠这两根件头的交错来完成手腕的族转的。而手腕结构屮主要是一快腕件，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，并在一建范围内可以作横向的展开。

对于手腕结构来说，多次的实验证明，当人的手腕呈“仰起”状态时，则“仰起”的夹角在15 度一30度之间的时候，是最舒适的状态，超岀这个范用，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。对鼠标的设汁原则，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一一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” o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，因为下而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。而对于鼠标设汁来说，手指部分的一个特別要求，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。

符合人因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。有很多号称符合人因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。据美国一家权威数据调查公司的数据统计，欧美人士的手掌心平均要比亚洲人的手掌心深1-2CM,而且手要长3-4CM.下面就是一张标准体型的亚洲人(174CM)和低于标准体型的欧美人士手(178CM)

图二：左边为亚洲人手掌，右边为欧美人手掌

可以从图上看岀很明显的差别：首先，亚洲人的手掌偏窄，其次手的长度也偏小，再者手掌屮央的“沟”也偏浅。

图三175CM亚洲人于握欧关国家的品牌鼠标

期外，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七的大鼠时，其鼠标的最弓背处刚好处于手掌心的靠后部分，并且手部的受力集屮于手掌心稍后侧的掌浅动脉弓。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。

由上而的分析可以看出，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。

受力点

图四：175CM亚洲人手握欧美国家的品牌就标

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別大，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，使手背与桌而的夹角大于了30度，腕关节部位及手的前臂部位的伸肌群都处于强宜的受力状态，受前臂肌群力的影响，上骨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，时间长了很容易岀现腕关节及肩部酸胀的症状，从而极易产生疲劳感。

120*

150'

上閔足欧英林准，卜国是亚洲林准

图五

图六：专门为亚洲人设计的鼠标

专门为亚洲人设计的鼠标外形设计方而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而呈现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，手腕支撑而积较小，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

鼠标的重量彫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，光标泄位的精确度难以掌握，两者均不适宜人员的长期使用。

图七：握持时的状态这几款鼠标后背盖的设计为圆钝状，人的手握上去之后，手正好呈半握挙的自然放松状，

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