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)作為獨立的學(xué)科開始發(fā)展，在設(shè)計、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，一個是拇指屈肌和外展肌組成的肌群，一個是小指屈肌及展肌組成的肌群，在兩個肌群指間有一條溝壑。對于不同的人，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)則相對比較簡單，每個手指包括三個指節(jié)，并在一定范圍內(nèi)可以作橫向的展開。 對于手腕結(jié)構(gòu)來

3、說，多次的試驗證明，當(dāng)人的手腕呈“仰起”狀態(tài)時，則“仰起”的夾角在15 度30 度之間的時候，是最舒適的狀態(tài)，超出這個范圍，會導(dǎo)致前臂肌肉處于拉伸狀態(tài)，而且也會導(dǎo)致血流的不暢。對于手掌來說，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，實際上就是要盡量貼合這個形態(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主要肌群個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。受壓迫會導(dǎo)致手掌處于疲勞狀態(tài)，而貼不緊又會導(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。如果它不能貼緊，那么手心就會有有“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，因為下面是手主要動脈和神經(jīng)的必經(jīng)之地，為下面是手主要動脈和神經(jīng)的必經(jīng)之地，時間長了以后會導(dǎo)致手缺氧。時間長了以后會導(dǎo)致手缺氧。3 3、鼠標(biāo)的最高點應(yīng)該位于手心而不是后部、鼠標(biāo)的最高點應(yīng)該位于手心而不是后部的掌淺動脈弓，否則會造成手掌產(chǎn)生壓迫的掌淺動脈弓，否則會造成手掌產(chǎn)生壓迫感。對于手指，手指的自然形態(tài)應(yīng)該是五感。對于手指，手指的自然形態(tài)應(yīng)該是五個手指

5、都不懸空，而且處于呈個手指都不懸空，而且處于呈150 150 度左右度左右的自然伸展?fàn)顟B(tài)。而對于鼠標(biāo)設(shè)計來說，的自然伸展?fàn)顟B(tài)。而對于鼠標(biāo)設(shè)計來說，手指部分的一個特別要求，就是當(dāng)手指自手指部分的一個特別要求，就是當(dāng)手指自然伸展時，第三指節(jié)的指肚應(yīng)該正好處于然伸展時，第三指節(jié)的指肚應(yīng)該正好處于鼠標(biāo)按鍵的微動開關(guān)上，這樣才能獲得最鼠標(biāo)按鍵的微動開關(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)計并不是適合每個人，這一點上在鼠標(biāo)的設(shè)計中尤為明顯。有很多號稱符合人因工程學(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)計的時候是以歐美人士作為基準(zhǔn)的，而這個基準(zhǔn)對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， 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公分，所以在亞洲人握歐美人士的大鼠標(biāo)時，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)的掌淺動脈弓。如果動脈受壓過久，時 間長了會產(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， 這在玩游戲時體會更明顯。 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，主要針對歐美標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計的鼠標(biāo)具有個頭特別大，后背非常弓的特點，而這兩點對亞洲人來說是一個極為不合理的設(shè)計。 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)計出來的鼠標(biāo)個頭都特別大，并且后背都非常弓，因為如果鼠標(biāo)后背太平，歐美人士的人握上去之后，手掌心就會有懸空的感覺。 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

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同時受到力牽拉的作用，這樣一來，人的肩關(guān)節(jié)也會一直處于強直狀態(tài)。在這種狀況下用鼠標(biāo)，時間長了很容易出現(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)計的鼠標(biāo)外形設(shè)計方面較之歐美的鼠標(biāo)稍微要小一點，并且流線造型的弧度也要平緩一些，針對于亞洲人手的特點，這款鼠的后背夾角設(shè)計成為150 度左右，這種設(shè)計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，同時手握鼠標(biāo)的受力點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)的掌淺動脈弓。 這樣，不僅手指在點擊 按鍵時會非常靈活自

9、如， 并且長時間的使用也不 會輕易疲勞。人們在使 用鼠標(biāo)時，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)計中運用人機(jī)學(xué)原理,結(jié)合手的解剖學(xué)特點、坐姿生理學(xué)等學(xué)科知識以及視覺顯示終端作業(yè)崗位的人機(jī)界面設(shè)計原則,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)計中是不能忽視的一個重要條件。設(shè)計以心理為圓心、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。 使用計算機(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，工作人員因現(xiàn)有的鍵盤操作條件而采用不正常的姿勢，是導(dǎo)致身體疲勞的主要原因。因為在目前的工作臺上操作鍵盤，如果工作人員手腕放在臺面上，由于鍵盤的鍵面高于工作臺面，必然要讓腕部上翹，時間一長會引起腕關(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。 對這個問題，人體工程學(xué)現(xiàn)有的研究結(jié)論是“鍵盤自臺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)成一個半圓形,呈空握球狀;兩手掌間距約100280mm 。設(shè)計主鍵盤區(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)計的，根據(jù)手的擺放位置、手指長度等多種因素，經(jīng)過計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，