基于人机工程学的键盘设计_杨明朗
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( N anchang U niversity, N anchang 330029, China) A bstrac t:The ergonom ica l design of the desktop compu te r keyboard w as d iscussed in the paper. F rom the po int o f v iew o f p lane layout, key stroke ma tch o f the central section, edit＆ loca liza tion sec tion and number aided sec tion, the co lor design, the keyboard w as im proved p leasurab ly. The e fficiency of the new keyboard processing is be tter. K ey wo rds:keyboa rd;keyboa rd layout;e rgonom ics;am enity
o f cen tra l sec tion
左右两片对 称中心线 倾斜 15°[ 5] , 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 。 2. 1. 2 Back Space键和 Inser t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 。 2. 1.3 编辑定位键区和数字辅助键区
关键词 :键盘 ;键盘布局 ;人机工程 ;人 性化 中图分类号 :TP203;R131 文 献标识码 :A 文章编号 :1001 - 3563(2005)05 - 0168 - 03
K eyboard des ign based on ergonom ics
Y ANG M ing -lang , YUAN Tao
根据最节约操作动作 原则 , 提出以下几点改进设计 。 2. 1.1 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 [ 4] 。
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
F ig. 2 The w ho le layou t F ig. 3 The par tial layout
o f cen tra l sec tion
收稿日期 :2005-09-30 作者简介 :杨明朗 (1949 - ) , 男 , 江西南昌人 , 南昌大学教授 , 主要从事工业设计方法及产品设计研 究 。
168
杨明朗等 基于人机 工程学的键盘设计 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 。
图 1 普通 QW ERTY 键盘 3 个键盘区示意图 F ig. 1 3 K eypads o f the comm on QW ERTY keyboard
色彩设计应 符合人的习惯 , 整个键 盘的颜色 数目不超过 5 - 7个 。 键盘底板主体颜色风格应 与显示器 、机箱等 外设相互 搭配 。 而各键区又可在色 彩方案上合理布局 , 增添键盘的活泼 性和易读性 。 4个基准键位采用桔 黄色醒目标 识 , 米 白色主键 盘区搭配浅紫色编辑定位 键区和数字辅助键区 , F 键 功能键区 浅蓝色搭配特殊 功能键 。
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 。 D ele te 键移至基准 键的下 方 , “H om e”、“End” 、“ P age U p” 、“ Page D own” 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 。 “ P rin t Screen Sys R q”、“ Scro ll Lock” 、“ P ause
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 。
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 “ +” 、“ - ” 、“*” 、“ /”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 。 1. 2 键盘的整体规划
根据键盘的平面 布局分析 来进行 其外形 设计 。 主键 盘区 沿其中心线左 右对称 倾斜 15°, 外缘 采用 圆角 、圆弧 过渡 。 而 由于在操作编辑定位 键区和数字辅助键区时 , 手已经能够基本 处于自然状态 , 故其平行于 中心线 设计 , 但应与 主键盘 区的布 局协调 。 侧面在保持原有梯度 的基础上 , 依照手的自然弯曲弧 线设计成大弧度断面 , 与腕托浑然一体 。 腕托的设计应与腕部 弧线吻合良好 , 给手恰到好处的支撑 。 2. 2.2 定位键及细部设计
169
包装工程 PACKAG ING ENG IN EER ING V o .l 26 N o. 5 2005. 10
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 。
3 结 语
图 4 编辑与定位键区布局示意图 图 5 数字辅助键盘区布局示意图
F ig. 4 T he layou t o f edit＆ F ig. 5 The layout o f
loca liza tion section
numbe r a iwenku.baidu.comed sce tion
同时将编辑定位 键区和数字 辅助键 区沿键 盘中心 线对称 分布在主键盘区的左 右两边 。 2. 2 键盘的整体设计 2. 2.1 外形设计
1 需要解决的问题
1. 1 键盘的平面布局 现在普遍使用的台式 计算机键盘为 1971年国际标准化组
织认证的国际标 准键盘 QW ERTY 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 QW ERTY 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 。
包装工程 PACKAG ING ENG IN EER ING V o .l 26 N o. 5 2005. 10
基于人机工程学的键盘设计
杨明朗 , 袁 桃
(南昌大学 , 南昌 330029)
摘要 :运用人机工程学原理展开对台式电脑键盘的深入设计 。 从键盘的 平面布局 、主键盘 区 、编 辑与定位键盘区和数字辅 助键盘区的按键搭配 、定位 键 、色 彩以及整体 设计等角 度 , 对 键盘进 行了改 进和完善 。 进一步体现了键盘的人 性化设计 , 大大提高了键盘作业的效率 。
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 。
2 解决方案
2. 1 键盘的平面布局设计 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 。
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
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 [ 2] 。 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 [ 3] 。 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。
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 [ 1] , 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 。
o f cen tra l sec tion
左右两片对 称中心线 倾斜 15°[ 5] , 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 。 2. 1. 2 Back Space键和 Inser t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 。 2. 1.3 编辑定位键区和数字辅助键区
关键词 :键盘 ;键盘布局 ;人机工程 ;人 性化 中图分类号 :TP203;R131 文 献标识码 :A 文章编号 :1001 - 3563(2005)05 - 0168 - 03
K eyboard des ign based on ergonom ics
Y ANG M ing -lang , YUAN Tao
根据最节约操作动作 原则 , 提出以下几点改进设计 。 2. 1.1 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 [ 4] 。
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
F ig. 2 The w ho le layou t F ig. 3 The par tial layout
o f cen tra l sec tion
收稿日期 :2005-09-30 作者简介 :杨明朗 (1949 - ) , 男 , 江西南昌人 , 南昌大学教授 , 主要从事工业设计方法及产品设计研 究 。
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杨明朗等 基于人机 工程学的键盘设计 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 。
图 1 普通 QW ERTY 键盘 3 个键盘区示意图 F ig. 1 3 K eypads o f the comm on QW ERTY keyboard
色彩设计应 符合人的习惯 , 整个键 盘的颜色 数目不超过 5 - 7个 。 键盘底板主体颜色风格应 与显示器 、机箱等 外设相互 搭配 。 而各键区又可在色 彩方案上合理布局 , 增添键盘的活泼 性和易读性 。 4个基准键位采用桔 黄色醒目标 识 , 米 白色主键 盘区搭配浅紫色编辑定位 键区和数字辅助键区 , F 键 功能键区 浅蓝色搭配特殊 功能键 。
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 。 D ele te 键移至基准 键的下 方 , “H om e”、“End” 、“ P age U p” 、“ Page D own” 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 。 “ P rin t Screen Sys R q”、“ Scro ll Lock” 、“ P ause
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 。
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 “ +” 、“ - ” 、“*” 、“ /”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 。 1. 2 键盘的整体规划
根据键盘的平面 布局分析 来进行 其外形 设计 。 主键 盘区 沿其中心线左 右对称 倾斜 15°, 外缘 采用 圆角 、圆弧 过渡 。 而 由于在操作编辑定位 键区和数字辅助键区时 , 手已经能够基本 处于自然状态 , 故其平行于 中心线 设计 , 但应与 主键盘 区的布 局协调 。 侧面在保持原有梯度 的基础上 , 依照手的自然弯曲弧 线设计成大弧度断面 , 与腕托浑然一体 。 腕托的设计应与腕部 弧线吻合良好 , 给手恰到好处的支撑 。 2. 2.2 定位键及细部设计
169
包装工程 PACKAG ING ENG IN EER ING V o .l 26 N o. 5 2005. 10
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 。
3 结 语
图 4 编辑与定位键区布局示意图 图 5 数字辅助键盘区布局示意图
F ig. 4 T he layou t o f edit＆ F ig. 5 The layout o f
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同时将编辑定位 键区和数字 辅助键 区沿键 盘中心 线对称 分布在主键盘区的左 右两边 。 2. 2 键盘的整体设计 2. 2.1 外形设计
1 需要解决的问题
1. 1 键盘的平面布局 现在普遍使用的台式 计算机键盘为 1971年国际标准化组
织认证的国际标 准键盘 QW ERTY 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 QW ERTY 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 。
包装工程 PACKAG ING ENG IN EER ING V o .l 26 N o. 5 2005. 10
基于人机工程学的键盘设计
杨明朗 , 袁 桃
(南昌大学 , 南昌 330029)
摘要 :运用人机工程学原理展开对台式电脑键盘的深入设计 。 从键盘的 平面布局 、主键盘 区 、编 辑与定位键盘区和数字辅 助键盘区的按键搭配 、定位 键 、色 彩以及整体 设计等角 度 , 对 键盘进 行了改 进和完善 。 进一步体现了键盘的人 性化设计 , 大大提高了键盘作业的效率 。
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 。
2 解决方案
2. 1 键盘的平面布局设计 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 。
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
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 [ 2] 。 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 [ 3] 。 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。
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 [ 1] , 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 。