人機(jī)工程學(xué)在鼠標(biāo)鍵盤上的應(yīng)用

1、 1968 1968年年，鼠標(biāo)的原型誕生；全世界第一個(gè)鼠標(biāo)誕生于美國加州斯坦福大學(xué)，它的發(fā)明者是douglas englebart博士。 他制作的鼠標(biāo)是一只小木頭盒子 在第二次世界大戰(zhàn)之后，人體工程學(xué)就 已經(jīng)作為獨(dú)立的學(xué)科開始發(fā)展，在設(shè)計(jì)、環(huán)境、軍事等諸多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，可以說，只要是有人機(jī)交流的地方就有人體工學(xué)的應(yīng)用，而鍵盤鼠標(biāo)外設(shè)的人體工學(xué)也已經(jīng)成長了多年。 鍵鼠產(chǎn)品已經(jīng)發(fā)展了幾十年，作為電腦桌面上使用頻率最高的輸入工具，同時(shí)也是人機(jī)交流的最重要工具，它的性能好壞直接決定了我們工作效率的高低。隨著技術(shù)的發(fā)展，我們從最原始的機(jī)械鼠標(biāo)到激光鼠標(biāo)，從有線鼠標(biāo)到無線鼠標(biāo)，從功能簡單的機(jī)械鍵盤到

2、功能豐富的多媒體鍵盤，我們已經(jīng)突破了技術(shù)瓶頸。人手掌的血管和神經(jīng)解剖圖 人手的結(jié)構(gòu)中，與鼠標(biāo)相關(guān)的部分向上包括前臂，而向下則有手腕、手掌、手指等結(jié)構(gòu)。前臂內(nèi)部包括尺骨、橈骨等主要的骨骼人就是依靠這兩根骨頭的交錯(cuò)來完成手腕的旋轉(zhuǎn)的。 而手腕結(jié)構(gòu)中主要是一快腕骨，它的轉(zhuǎn)動(dòng)使得人的手腕可以仰俯。而人的手掌則主要由兩組肌肉組成，一個(gè)是拇指屈肌和外展肌組成的肌群，一個(gè)是小指屈肌及展肌組成的肌群，在兩個(gè)肌群指間有一條溝壑。對(duì)于不同的人，這條溝的深度和寬度是不同的。而這條溝內(nèi)部，則是人手主要神經(jīng)和血管所走的地方。手指的結(jié)構(gòu)則相對(duì)比較簡單，每個(gè)手指包括三個(gè)指節(jié)，并在一定范圍內(nèi)可以作橫向的展開。 對(duì)于手腕結(jié)構(gòu)來

3、說，多次的試驗(yàn)證明，當(dāng)人的手腕呈“仰起”狀態(tài)時(shí)，則“仰起”的夾角在15 度30 度之間的時(shí)候，是最舒適的狀態(tài)，超出這個(gè)范圍，會(huì)導(dǎo)致前臂肌肉處于拉伸狀態(tài)，而且也會(huì)導(dǎo)致血流的不暢。對(duì)于手掌來說，其最自然的形態(tài)就是半握拳狀態(tài)。而鼠標(biāo)的造型設(shè)計(jì)，實(shí)際上就是要盡量貼合這個(gè)形態(tài) 1 1、要使鼠標(biāo)外殼緊密貼緊人手掌的兩、要使鼠標(biāo)外殼緊密貼緊人手掌的兩個(gè)主要肌群個(gè)主要肌群拇指肌群和小指肌群。拇指肌群和小指肌群。使它們能夠貼緊而又不受壓迫。受壓迫使它們能夠貼緊而又不受壓迫。受壓迫會(huì)導(dǎo)致手掌處于疲勞狀態(tài)，而貼不緊又會(huì)導(dǎo)致手掌處于疲勞狀態(tài)，而貼不緊又有握不住的感覺。有握不住的感覺。2 2、要使鼠標(biāo)外殼緊貼掌弓而又不

4、壓迫它。、要使鼠標(biāo)外殼緊貼掌弓而又不壓迫它。也就是鼠標(biāo)外殼要貼緊手掌中間的那條也就是鼠標(biāo)外殼要貼緊手掌中間的那條“溝溝”。如果它不能貼緊，那么手心就會(huì)。如果它不能貼緊，那么手心就會(huì)有有“懸空懸空”的感覺，而如果壓迫了它，因的感覺，而如果壓迫了它，因?yàn)橄旅媸鞘种饕獎(jiǎng)用}和神經(jīng)的必經(jīng)之地，為下面是手主要?jiǎng)用}和神經(jīng)的必經(jīng)之地，時(shí)間長了以后會(huì)導(dǎo)致手缺氧。時(shí)間長了以后會(huì)導(dǎo)致手缺氧。3 3、鼠標(biāo)的最高點(diǎn)應(yīng)該位于手心而不是后部、鼠標(biāo)的最高點(diǎn)應(yīng)該位于手心而不是后部的掌淺動(dòng)脈弓，否則會(huì)造成手掌產(chǎn)生壓迫的掌淺動(dòng)脈弓，否則會(huì)造成手掌產(chǎn)生壓迫感。對(duì)于手指，手指的自然形態(tài)應(yīng)該是五感。對(duì)于手指，手指的自然形態(tài)應(yīng)該是五個(gè)手指

5、都不懸空，而且處于呈個(gè)手指都不懸空，而且處于呈150 150 度左右度左右的自然伸展?fàn)顟B(tài)。而對(duì)于鼠標(biāo)設(shè)計(jì)來說，的自然伸展?fàn)顟B(tài)。而對(duì)于鼠標(biāo)設(shè)計(jì)來說，手指部分的一個(gè)特別要求，就是當(dāng)手指自手指部分的一個(gè)特別要求，就是當(dāng)手指自然伸展時(shí)，第三指節(jié)的指肚應(yīng)該正好處于然伸展時(shí)，第三指節(jié)的指肚應(yīng)該正好處于鼠標(biāo)按鍵的微動(dòng)開關(guān)上，這樣才能獲得最鼠標(biāo)按鍵的微動(dòng)開關(guān)上，這樣才能獲得最佳的按鍵手感。佳的按鍵手感。 符合人因工程學(xué)的設(shè)計(jì)并不是適合每個(gè)人，這一點(diǎn)上在鼠標(biāo)的設(shè)計(jì)中尤為明顯。有很多號(hào)稱符合人因工程學(xué)的鼠標(biāo)用起來并不是很舒服，主要原因在于這些鼠標(biāo)設(shè)計(jì)的時(shí)候是以歐美人士作為基準(zhǔn)的，而這個(gè)基準(zhǔn)對(duì)于亞洲人來說顯得過大了

6、。據(jù)美國一家權(quán)威數(shù)據(jù)調(diào)查公司的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)， 歐美人士的手掌心平均要比亞洲人的手掌心深1-2cm，而且手要長3-4cm。下面就是一張標(biāo)準(zhǔn)體型的亞洲人（174cm）和低于標(biāo)準(zhǔn)體型的歐美人士手（178cm）。 可以從圖上看出很明顯的差別： 首先，亞洲人的手掌偏窄，其 次手的長度也偏小，再者手掌 中央的“溝”也偏淺 左邊為亞洲人手掌，右邊為歐美人手掌 左邊為亞洲人手掌，右邊為歐美人手掌 另外，由于亞洲人的手普遍要比歐美人士短幾個(gè)公分，所以在亞洲人握歐美人士的大鼠標(biāo)時(shí)，其鼠標(biāo)的最弓背處剛好處于手掌心的靠后部分，并且手部的受力集中于手掌心稍后側(cè)的掌淺動(dòng)脈弓。如果動(dòng)脈受壓過久，時(shí) 間長了會(huì)產(chǎn)生麻木酸痛的 感覺

7、，并使手指缺氧產(chǎn)生 疲勞感。另外，如果手處 于強(qiáng)迫狀態(tài)，其手指的靈 活度也將受到很大的影響， 這在玩游戲時(shí)體會(huì)更明顯。 175cm 亞洲人手握歐美國家的品牌鼠標(biāo)由上面的分析可以看出，主要針對(duì)歐美標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計(jì)的鼠標(biāo)具有個(gè)頭特別大，后背非常弓的特點(diǎn)，而這兩點(diǎn)對(duì)亞洲人來說是一個(gè)極為不合理的設(shè)計(jì)。 一些著名的鼠標(biāo)品牌主要是以歐美人士作為基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)出來的鼠標(biāo)個(gè)頭都特別大，并且后背都非常弓，因?yàn)槿绻髽?biāo)后背太平，歐美人士的人握上去之后，手掌心就會(huì)有懸空的感覺。 上圖是歐洲標(biāo)準(zhǔn) 下圖是亞洲標(biāo)準(zhǔn)由于鼠標(biāo)較大的原因，手腕的腕關(guān)節(jié)被迫抬高，使手背與桌面的夾角大于了30 度 ，腕關(guān)節(jié)部位及手的前臂部位的伸肌群都處于強(qiáng)

8、直的受力狀態(tài)，受前臂肌群力的影響，上臂的肱三頭肌及肱三角肌也都會(huì)同時(shí)受到力牽拉的作用，這樣一來，人的肩關(guān)節(jié)也會(huì)一直處于強(qiáng)直狀態(tài)。在這種狀況下用鼠標(biāo)，時(shí)間長了很容易出現(xiàn)腕關(guān)節(jié)及肩部酸脹的癥狀，從而極易產(chǎn)生疲勞感。 專門為亞洲人設(shè)計(jì)的鼠標(biāo)外形設(shè)計(jì)方面較之歐美的鼠標(biāo)稍微要小一點(diǎn)，并且流線造型的弧度也要平緩一些，針對(duì)于亞洲人手的特點(diǎn)，這款鼠的后背夾角設(shè)計(jì)成為150 度左右，這種設(shè)計(jì)使亞洲人的手握在鼠標(biāo)上后使手背同桌面呈現(xiàn)15-30 度夾角，而使腕關(guān)節(jié)及肩關(guān)節(jié)的都呈自然放松狀，同時(shí)手握鼠標(biāo)的受力點(diǎn)恰好位于手心稍靠掌指關(guān)節(jié)處，從而避開了位于掌心靠后側(cè)的掌淺動(dòng)脈弓。 這樣，不僅手指在點(diǎn)擊 按鍵時(shí)會(huì)非常靈活自

9、如， 并且長時(shí)間的使用也不 會(huì)輕易疲勞。人們?cè)谑?用鼠標(biāo)時(shí)，總是頻繁地使用食指，手腕支撐面積較小，肌肉處于緊張狀態(tài)，受力較大且手指受力不均勻，這種單調(diào)而輕微的動(dòng)作，易于使經(jīng)常使用鼠標(biāo)的人感到疲勞 在鍵盤的設(shè)計(jì)中運(yùn)用人機(jī)學(xué)原理,結(jié)合手的解剖學(xué)特點(diǎn)、坐姿生理學(xué)等學(xué)科知識(shí)以及視覺顯示終端作業(yè)崗位的人機(jī)界面設(shè)計(jì)原則,使人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)相協(xié)調(diào),為使用者創(chuàng)造安全、舒適、健康、高效的工作條件. “人的因素”在設(shè)計(jì)中是不能忽視的一個(gè)重要條件。設(shè)計(jì)以心理為圓心、生理為半徑,用以建立人與物(產(chǎn)品)以及環(huán)境之間和諧關(guān)系的方式,最大限度地挖掘人的潛能,綜合平衡地使用人的肌能,保護(hù)人體健康,不斷地引領(lǐng)人類趨于完善。文中從鍵

10、盤的平面布局、主鍵盤區(qū)、編輯定位鍵盤區(qū)和數(shù)字輔助鍵盤區(qū)的按鍵布置以及整體設(shè)計(jì)等角度出發(fā),在分析傳統(tǒng)鍵盤的基礎(chǔ)上,提出了鍵盤的改進(jìn)設(shè)計(jì)。 使用計(jì)算機(jī)和打字機(jī)都需要進(jìn)行鍵盤操作，目前工作人員長時(shí)間從事鍵盤操作往往產(chǎn)生手腕、手臂、肩背的疲勞，影響工作和休息。 從人體工程學(xué)的角度看，要想提高作業(yè)效率及能持久地操作，操作者應(yīng)能采用舒適、自然的作業(yè)姿勢(shì)，工作人員因現(xiàn)有的鍵盤操作條件而采用不正常的姿勢(shì)，是導(dǎo)致身體疲勞的主要原因。因?yàn)樵谀壳暗墓ぷ髋_(tái)上操作鍵盤，如果工作人員手腕放在臺(tái)面上，由于鍵盤的鍵面高于工作臺(tái)面，必然要讓腕部上翹，時(shí)間一長會(huì)引起腕關(guān)節(jié)疼痛；而懸腕或懸肘的操作雖然較為靈活，但由于手部缺乏支撐，

11、手臂或肩背的肌肉不得不保持緊張，故不能持久，也易疲勞。 對(duì)這個(gè)問題，人體工程學(xué)現(xiàn)有的研究結(jié)論是“鍵盤自臺(tái)面至中間一行鍵的高度應(yīng)盡量降低”。鍵盤前沿厚度超過50mm就會(huì)引起腕部過分上翹，從而加重手部負(fù)荷。此厚度最好保持在30mm左右，必要時(shí)可加掌墊。即通過減薄鍵盤本身的厚度和在鍵盤前增加手部的支撐件來解決。鍵盤可減薄的程度是有限的。操作動(dòng)作的合理性直接影響操作者的舒適性和工作效率。 手- 鍵盤界面最自然的姿勢(shì)為上臂從肩關(guān)節(jié)自然下垂,與前臂之間夾角7090,以保證作業(yè)時(shí)肘關(guān) 傳統(tǒng)鍵盤結(jié)構(gòu)節(jié)受力而不是上臂肌肉受力;還應(yīng)保持手和前臂呈一直線,腕部向上不得超過20,腕外 展不超過15;雙手向內(nèi)相向交叉成6070,手指自然彎曲,同手掌一起構(gòu)成一個(gè)半圓形,呈空握球狀;兩手掌間距約100280mm 。設(shè)計(jì)主鍵盤區(qū)沿中心線各自左右分開,兩基準(zhǔn)定位鍵之間距離約80100mm 。 人機(jī)工程 鼠標(biāo) 另外像羅技wave鍵盤也是一款人體工學(xué)設(shè)計(jì)出色的鍵盤，雖然它沒有將主鍵區(qū)分開，不過表面的波浪形并不是隨便設(shè)計(jì)的，根據(jù)手的擺放位置、手指長度等多種因素，經(jīng)過計(jì)算得出了目前我們看到的波浪形人體工程學(xué)現(xiàn)有的研究結(jié)論是“鍵盤自臺(tái)面至中間一行鍵的高度應(yīng)盡量降低”。鍵盤前沿厚度超過50mm就會(huì)引起腕部過分上翹，從而加重手部負(fù)荷。此厚度最好保持在30mm左右，