1、1人体工程学姓名： xx 班级： 工业设计 103 建筑产品学号： 52032100000 执导老师： 2011 年 12 月2键盘的人机分析姓名：xxx（xxxxxxxx 学院、xxxxx 班、邮编：xxxxxx）摘要：键盘是大学生经常使用的电脑输入设备之一，本文中我利用课堂所学到的知识和调研的资料对键盘的形状，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。关键词：键盘；人机工程学；人机交互；键盘设计引言：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
2、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3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
3、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。正文：一、键盘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
4、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。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
5、 /3。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“ = 4”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
6、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5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。二、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
7、大体上的形状和位置；另一方面是通过改变键位实现提速，在这里推荐一个比较有效的改进方法：主要是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7090,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6070,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 100280mm。6设计主键盘区沿中心线各自左右
8、分开,两基准定位键之间距离约80100mm (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
9、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7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。
10、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。（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）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.键盘的形状外形设计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、
11、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8撑。定位键及细部设计4 个基准键位“ ” 、 “F”、“J”和“5”的定位标识 改用与手指指尖弧线相吻合的凸 起。空格键、Back Space 键、 Enter 键、Shift 键等稍大尺寸键内置平衡杆,减少弹性差异和晃动。 “待机” 、 “唤醒”和“电源”3 个特殊功能键采用其他设计风格,图 6 所示为一种方案,用以增添整体的活泼性,但
12、要与整个键盘设计风格吻合。 （图 6 3 个特殊功能键）3.键盘的颜色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。4.个性化的键盘（1）波浪键盘罗技 WAVE 键盘也是一款人体工学设计出色的键盘，虽然它没有将主键区分开，不过表面的波浪形并不是随便设计的，根据手的摆放位置、手指长度等多种因素，经过计算得出了目前我们看到的波浪形。9（2）手腕键盘
13、L3 公司开发了可以戴在手腕上的电脑键盘和可以穿戴的计算机设备。由于具有完全的密封性，使它可以在雨中和其他严酷的环境中正常操作。弯曲的背面可以使手腕键盘安全舒适的放置在手腕上。（3）单手键盘这款外型怪异的键盘是为那些只能单手操作键盘的人设计的。这些外型和字母都非常奇特的安排是经过仔细研究过的，它想法设法使你可以迅速而舒适的触摸到所有的按键。Maltron 单手键盘已经被很多操作者证明可以达到每分钟 85 个字的文字录入速度。10（4）可随意组合的键盘厌倦了你键盘上传统布局了吗？想拥有一种布置更加便于输入的键盘吗？这款随心所欲键盘可以保证你按照你所希望的任何方式去布置你的键盘，对于编程人员和游戏
14、玩家来说真是太完美了。这款名叫DX1 系统的键盘，可以用来玩游戏、编程、制作 photoshop，并且它可以随心所欲的布置每一个按键。结语：通过这次对键盘的人机评析，我了解到了很多以前不知道的键盘知识，掌握了优化细节设计的大致方法。我们大学生生活在学校里，键盘更是跟我们生活学习密不可分，键盘不仅用着要顺心、满意而且要用的舒服、健康。因此，键盘在设计时都要考虑人机关系，从而为我们提高学习、工作效率。【参考文献：】1 丁玉兰.人机工程学.北京理工大学出版社，2005.2 坚迪.qwerty 我们与电脑的对话,杂志数码时代2009.103 阮宝湘.工业设计人机工程学.北京机械工业出版社，2005.24 杨明朗，袁桃。基于人机工程学的键盘设计,2010.6
