人因工程《第14章-人機(jī)界面設(shè)計(jì)》.ppt

1、第十四章 人機(jī)界面設(shè)計(jì),第一節(jié) 人機(jī)界面設(shè)計(jì)概述,人機(jī)界面三要素基本模型,第二節(jié) 顯示器設(shè)計(jì),顯示器分為視覺顯示、聽覺顯示和觸覺顯示等 ，三種顯示方式傳遞的信息特征見表14-1。,表14-1 三種顯示方式傳遞的信息特征,一、儀表顯示器,(一)儀表的類型及特點(diǎn) 1.數(shù)字式顯示 直接用數(shù)碼來顯示有關(guān)的參數(shù)或工作狀態(tài)。 特點(diǎn)：認(rèn)讀過程簡單、直觀，只要對(duì)單一數(shù)字或符號(hào)辨認(rèn)識(shí)別就可以了。認(rèn)讀速度快，精度高，且不易產(chǎn)生視覺疲勞。 應(yīng)用：計(jì)算器、電子表及列車運(yùn)行的時(shí)間顯示屏幕。 2.模擬式顯示 用模擬量（刻度和指針）來顯示機(jī)器的有關(guān)參數(shù)和狀態(tài)。 特點(diǎn)：顯示的信息形象化、直觀，使人對(duì)模擬值在全量程范圍內(nèi)所處的

2、位置一目了然，并能給出偏差量，對(duì)于監(jiān)控作業(yè)效果很好。 應(yīng)用：汽車上的油量表、氧氣瓶上的壓力表。,一、儀表顯示器,(二)儀表的刻度盤 刻度線高度 刻度線分為長刻度線、中刻度線和短刻度線 ，如圖14-2所示，其高度與視距的關(guān)系見表14-2,圖14-2,(二)儀表的刻度盤,刻度線 最大視距為L(mm)時(shí)，各刻度線的最小尺寸可由下列各式求出： 長刻度線高度： L90mm 中刻度線高度： L125mm 短刻度線高度： L200mm 刻度線寬度： L5000mm 短刻度線間距： L600mm 長刻度線間距； L50mm,(二)儀表的刻度盤,刻度標(biāo)數(shù)進(jìn)級(jí)和遞增方向 數(shù)字進(jìn)級(jí)方法見表14-3 數(shù)字遞增方向的一

3、般原則是：順時(shí)針方向?yàn)樵黾?；從左向右的方向?yàn)樵黾?；從下向上的方向?yàn)樵黾印?(二)儀表的刻度盤,字符形狀和大小 一般使用的字符高度可參考表14-4，也可根據(jù)下式求得： 式中：H為字符高度(cm)；L為視距(cm)。 字符的其他尺寸可根據(jù)高度H確定，見圖14-3,(二)儀表的刻度盤,刻度直徑 默雷爾推薦的圓形儀表最佳直徑，如圖14-4所示,(二)儀表的刻度盤,刻度標(biāo)數(shù) 刻度標(biāo)數(shù)優(yōu)劣比較參見圖14-5,(三) 儀表的指針,常用的指針形狀如圖所示,(四) 儀表的顏色,表14-5 清晰的配色,(四) 儀表的顏色,表14-6 模糊的配色,二、信號(hào)顯示設(shè)計(jì),信號(hào)顯示特征 信號(hào)燈的形狀和顏色 信號(hào)燈的亮度和環(huán)

4、境,三、熒光屏顯示設(shè)計(jì),熒光屏的顯示特征 特點(diǎn)：既能顯示圖形、符號(hào)、信號(hào)，又能顯示文字；既能追 蹤顯 示，又能顯示多媒體的圖文動(dòng)態(tài)畫面。 應(yīng)用：圖文電視屏幕、計(jì)算機(jī)高分辨率顯示器、示波器、彩超及雷達(dá)。 目標(biāo)狀態(tài)對(duì)顯示的影響 1.亮度 2.呈現(xiàn)時(shí)間 3. 余輝 4.目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度 5.目標(biāo)的形態(tài) 6.目標(biāo)與背景的關(guān)系,三、熒光屏顯示設(shè)計(jì),屏面的形狀與尺寸 圖14-7是操作者與熒光屏總體布置的關(guān)系,四、標(biāo)志符號(hào)設(shè)計(jì),標(biāo)志符號(hào)的要求 必須考慮使用目的和使用條件，采用與其含義相一致的圖形；可利用顏色、形狀、圖形、符號(hào)、文字進(jìn)行編碼，以提高辨別速度和準(zhǔn)確性；不得使用過分抽象或人們難以接受的圖形，應(yīng)采用人

5、的知覺圖形，以便于記憶，減少視認(rèn)時(shí)間；盡量用圖形符號(hào)代替文字說明，以減少判讀時(shí)間，使用簡便；盡量使用國際通用的標(biāo)志符號(hào)；與顯示器和控制器有關(guān)的標(biāo)志符號(hào)，要合理區(qū)分和布置，符合操作者的心理和動(dòng)作特征；避免環(huán)境背景產(chǎn)生視覺干擾。,四、標(biāo)志符號(hào)設(shè)計(jì),標(biāo)志符號(hào)的知覺因素 設(shè)計(jì)標(biāo)志符號(hào)要符合人的知覺特點(diǎn)： 1.形與基分明，如圖14-8a所示; 2.邊界明顯,如圖14-8b所示; 3.封閉 ,如圖14-8c所示; 4.簡明 ,如圖14-8d所示; 5.完整 ,如圖14-8e所示;,四、標(biāo)志符號(hào)設(shè)計(jì),標(biāo)志符號(hào)的應(yīng)用 圖14-9為汽車上使用的圖形符號(hào) 圖14-10為電子產(chǎn)品上使用的部分圖形符號(hào),四、標(biāo)志符號(hào)設(shè)

6、計(jì),標(biāo)志符號(hào)的文字信息 簡短而明確 使用短句子 使用主動(dòng)句 使用肯定句 使用易懂文字 按時(shí)序組句,五、聽覺顯示設(shè)計(jì),利用示警信號(hào)（聲音）來傳達(dá)信息。 特點(diǎn)：可快速有效的傳遞簡單和短促的信息，反應(yīng)快、方向不受限制。 應(yīng)用：蜂鳴器、鈴、角笛和汽笛、警報(bào)器,(一) 音響及報(bào)警裝置,蜂鳴器 鈴 角笛和汽笛 警報(bào)器,(二) 言語顯示裝置,用語言在人與機(jī)器之間傳遞信息，使其具有一定的表達(dá)能力。 特點(diǎn)：可以更為細(xì)致、明確地指導(dǎo)操作者的各種操作行為。 應(yīng)用：無線電廣播、電視、電話、報(bào)話機(jī)和對(duì)話器及其它錄音、放音的電聲裝置。其設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1. 語言清晰度 2. 語言的強(qiáng)度，見圖14-11 3. 噪聲對(duì)言

7、語傳示的影響,(三) 聽覺顯示裝置的選擇原則,音響顯示裝置的選擇原則 1）在有背景噪聲的場合，音響顯示裝置的頻率選擇在噪聲掩蔽效應(yīng)最小的范圍內(nèi)。 2）使用斷續(xù)的或音調(diào)有高低變化的聲音信號(hào)，更能引起人的注意。最好組成視、聽雙重報(bào)警信號(hào)。 3）音響信號(hào)傳播距離遠(yuǎn)和穿越障礙物時(shí)，應(yīng)加大聲波強(qiáng)度，使用較低的頻率。 4）注意音響裝置的多少，避免各信號(hào)間的相互干擾。,(三) 聽覺顯示裝置的選擇原則,言語顯示裝置的選擇原則 1）顯示內(nèi)容較多時(shí)，采用一個(gè)言語顯示裝置即可。 2）更適于指導(dǎo)檢修和故障處理工作，引導(dǎo)操作者操作。 3）適用于追蹤操作中。 4）在非職業(yè)性的領(lǐng)域中，言語顯示裝置更符合人們習(xí)慣。,第三節(jié)

8、控制器設(shè)計(jì),人通過顯示器獲得信息之后，需要通過運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)將大腦的分析決策結(jié)果傳遞給系統(tǒng)，從而使其按人預(yù)定的目標(biāo)工作?？刂破魇侨擞靡詫⑿畔鬟f給機(jī)器，或運(yùn)用人的力量來開動(dòng)機(jī)器，使之執(zhí)行控制功能，實(shí)現(xiàn)調(diào)整、改變機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)的裝置。,一、控制器的分類,按操縱控制器的身體部位的不同，控制器分為手動(dòng)控制器和腳動(dòng)控制器； 按功能可分為：開關(guān)類，轉(zhuǎn)換類、調(diào)節(jié)類、緊急開關(guān)類； 按控制器運(yùn)動(dòng)類別的不同，控制器又可分為旋轉(zhuǎn)控制器、擺動(dòng)控制器、按壓控制器、滑動(dòng)控制器和牽拉控制器,如表14-9所示 各類控制器的形狀如圖14-12所示。常用控制器的特征如表14-10所示。,二、控制器的設(shè)計(jì)要求,控制器的編碼 1.形狀編碼

9、，如圖14-13、14-14、14-15 2.位置編碼 3.大小編碼 4.顏色編碼 5.標(biāo)記編碼 6.操作方法編碼,(二) 控制器的外形結(jié)構(gòu),圖14-16是手操縱控制器的六種方式 對(duì)于手動(dòng)控制器，其形狀設(shè)計(jì)應(yīng)考慮手的生理特點(diǎn)，如圖14-17所示。,(三) 控制器的阻力,表14-11 控制器的阻力特性,表14-12 控制器的最小操作阻力,(四) 控制器的偶發(fā)啟動(dòng),防范措施： （1）將控制器安裝在陷入控制板的凹槽內(nèi)； （2）在控制器上加保護(hù)罩； （3）將控制器安裝在不易被碰撞的位置； （4）使控制器的運(yùn)動(dòng)方向向著最不可能發(fā)生意外用力的方向； （5）操作者必須連續(xù)做兩種操作運(yùn)動(dòng)，才能使控制器被啟動(dòng)，

10、而后一種操作運(yùn)動(dòng)與前一種操作運(yùn)動(dòng)的方向不同，以此將控制器鎖定在位置上； （6）一組控制器必須按正確的順序操作時(shí)才能被啟動(dòng)，使控制器彼此之間具有連鎖作用。如配電柜上的油開關(guān)和刀閘開關(guān)的操作順序連鎖； （7）適當(dāng)增大控制器的操作阻力。,三、主要控制器的設(shè)計(jì),控制器的設(shè)計(jì)要充分滿足操作者在產(chǎn)品使用過程中能安全、準(zhǔn)確、迅速、舒適地操作。因而設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮操作者的體形、生理、心理特征以及人的能力限度，使控制器的形狀、大小等符合人因工程的要求。,(一) 手動(dòng)控制器的設(shè)計(jì),旋鈕 ，如圖14-18 按鈕 ，如圖14-19 扳動(dòng)開關(guān) ，如圖14-20 控制桿 ，如圖14-21,(二) 腳動(dòng)控制器的設(shè)計(jì),腳踏板

11、，如圖14-22、14-23、14-24 腳踏鈕，如圖14-25,第四節(jié) 控制顯示組合設(shè)計(jì),通常顯示器與控制器是聯(lián)合使用的，因此，對(duì)于顯示器和控制器的設(shè)計(jì)，不僅應(yīng)使各自的性能最優(yōu)，而且應(yīng)使它們彼此之間的配合最優(yōu)。這種控制器與顯示裝置之間的配合稱為控制顯示相合性?？刂破髋c顯示器相合性好，可減少信息加工和操作的復(fù)雜性；縮短人的反應(yīng)時(shí)間，提高人的操作速度，尤其是在緊急情況下，要求操作者非常迅速地進(jìn)行操作時(shí)可減少人為差錯(cuò)，避免事故的發(fā)生。,一、控制顯示比,控制顯示比是控制器與顯示器位移大小的比例關(guān)系，即是指控制器的位移量與之相對(duì)應(yīng)的顯示器位移量之比(C/D)，可用來表示系統(tǒng)的靈敏度，如圖14-26所示

12、 人機(jī)界面上的控制顯示系統(tǒng)具有精調(diào)和粗調(diào)兩種功能。C/D比的選擇應(yīng)考慮精調(diào)和粗調(diào)的時(shí)間，最佳的C/D比則是兩種調(diào)節(jié)時(shí)間曲線相交處。這樣可以使總的調(diào)節(jié)時(shí)間降到最低，如圖14-27所示。,二、控制顯示的空間相合性,控制器與顯示器空間位置的合適與否直接影響系統(tǒng)的效率。恰帕尼斯(Chapanis)等人于1959年曾用煤氣爐的四個(gè)灶眼作為顯示器，煤氣開關(guān)作為控制器，研究了控制器與顯示器的空間相合性。共試驗(yàn)了四種不同的位置配置關(guān)系，如圖14-28所示。,三、控制顯示的運(yùn)動(dòng)相合性,控制器的運(yùn)動(dòng)方向與顯示器或執(zhí)行系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方向在邏輯上一致，符合人的習(xí)慣定勢，即控制顯示的運(yùn)動(dòng)相合性好，對(duì)于提高操作質(zhì)量、減輕人的

13、疲勞，尤其是對(duì)于防止人緊急情況下的誤操作，具有重要的意義。圖14-29是控制器與顯示器運(yùn)動(dòng)相合性的示例。,第五節(jié) 累積損傷疾病與工具的設(shè)計(jì),一、累積損傷疾病及其原因 原因： 1. 受力 2. 重復(fù) 3. 姿勢 4. 休息,二、與手有關(guān)的累積損傷疾病,人手是由骨、動(dòng)脈、神經(jīng)、韌帶和肌腱等組成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，如圖14-30所示。手部的動(dòng)作狀態(tài)見圖14-31。當(dāng)使用設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)氖治帐焦ぞ邥r(shí)，會(huì)導(dǎo)致多種累積損傷疾病，如腱鞘炎、腕道綜合癥、腱炎、滑囊炎、滑膜炎、痛性腱鞘炎、狹窄性腱鞘炎和網(wǎng)球肘等。,三、手握式工具設(shè)計(jì)原則,避免靜肌負(fù)荷，如圖14-32所示 保持手腕伸直 ，如圖14-33所示 使組織壓迫最小 ，

14、如圖14-34所示 減小手指的重復(fù)活動(dòng) ，如圖13-35所示,復(fù)習(xí)思考題,1什么是人機(jī)界面？人機(jī)界面設(shè)計(jì)的內(nèi)容與依據(jù)是什么？ 2顯示器有哪幾種形式？并簡述各自的應(yīng)用特點(diǎn)。 3在設(shè)計(jì)言語顯示裝置時(shí)應(yīng)注意哪些問題? 4控制器為何要進(jìn)行編碼？簡述常用編碼方式的優(yōu)缺點(diǎn)。 5簡述控制器偶發(fā)啟動(dòng)的原因與防范措施。 6什么是控制顯示的相合性？它有何重要意義？ 7什么是控制顯示(C/D)比？設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)如何選擇C/D比？ 8什么是累積損傷疾??？常見的累積損傷疾病有哪些？并與哪些因素有關(guān)？ 9與手有關(guān)的累積損傷疾病有哪些？ 10簡述手握式工具設(shè)計(jì)的原則。,圖14-3,返回,圖14-4,返回,圖14-5,好 不 好 好 不 好,返回,圖14-7,返回,圖14-8,返回,圖14-9,返回,圖14-10,返回,圖14-11,返回,圖14-12,返回,圖14-13,返回,a) b) c),d) e) f),g) h) i),圖14-14,a) b),c) d),返回,圖14-15,a,b,c,返回,圖14-16,a) b),c) d),e) f),返回,圖14-17,返