第一篇：作業(yè)崗位設(shè)計(jì)中人機(jī)工程學(xué)案例分析（范文模版）

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作業(yè)崗位設(shè)計(jì)中人機(jī)工程學(xué)案例分析

一、檢驗(yàn)作業(yè)崗位設(shè)計(jì)原則

在工業(yè)生產(chǎn)中，涉及到控制產(chǎn)品質(zhì)量水平的作業(yè)稱之為檢驗(yàn)。檢驗(yàn)的方法有直觀目視掃描，人工測(cè)量和自動(dòng)測(cè)量。對(duì)于多品種、小批量產(chǎn)品的檢驗(yàn)，一般采用目視掃描檢驗(yàn)。產(chǎn)品通常在傳送帶上移動(dòng)或自動(dòng)送至檢驗(yàn)作業(yè)崗位，而工藝過程控制是在時(shí)間限制的壓力下檢驗(yàn)產(chǎn)品。顯然，檢驗(yàn)作業(yè)的效能與產(chǎn)品質(zhì)量控制水平密切相關(guān)。為了給檢驗(yàn)人員創(chuàng)造一個(gè)方便、舒適的作業(yè)崗位，以保證檢驗(yàn)效能，對(duì)檢驗(yàn)作業(yè)崗位提出相應(yīng)的設(shè)計(jì)原則。

① 使檢驗(yàn)人員盡可能采用向下的觀視角，而不用向前的和向上的觀視角。

② 讓被檢產(chǎn)品向檢查人員方向移動(dòng)而不是離開檢查人員方向移動(dòng)，見圖5-1。如果產(chǎn)品從右向左或從左向右橫過檢查人員的視野，不會(huì)出現(xiàn)很大差別。對(duì)每分鐘移動(dòng)18m 的產(chǎn)品至少應(yīng)有30cm 觀視范圍，并排除觀視范圍內(nèi)的所有障礙物。

圖5-1 檢驗(yàn)移動(dòng)產(chǎn)品的觀察方向

③ 工作面高度應(yīng)由人體肘部高度確定。統(tǒng)計(jì)研究指出，人的肘部高度約為人體身高的63%，而工作面的高度在肘下25---76mm 是合適的。

④ 坐姿作業(yè)比站姿作業(yè)要好，因?yàn)樾呐K負(fù)擔(dān)的靜壓力有所降低，而且坐姿時(shí)肌肉可承受部分體重負(fù)擔(dān)。如選擇坐姿作業(yè)，必須提供舒適的、且可調(diào)節(jié)的座椅。

⑤ 選用可調(diào)座椅時(shí)，可能會(huì)造成檢驗(yàn)者腳不著地的情況，此時(shí)必須使用腳踏板支持下肢的重量。

⑥ 無論坐姿或站姿作業(yè)，都應(yīng)給檢查人員用輔助活動(dòng)來中斷檢查周期的機(jī)會(huì)，以便調(diào)節(jié)視力和體力，減輕作業(yè)疲勞。通常一次連續(xù)監(jiān)測(cè)時(shí)間不超過30min。

二、立姿檢驗(yàn)作業(yè)崗位設(shè)計(jì)

1．紙張取樣檢驗(yàn)作業(yè)基本要求

在紙張生產(chǎn)系統(tǒng)中，紙幅以 0.6m / min 的速度運(yùn)行，檢驗(yàn)員在紙機(jī)尾端仔細(xì)檢查寬度90cm--------------------------精品

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-------------各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊(cè)，應(yīng)有盡有------------------------------的整個(gè)紙幅。當(dāng)紙幅速度暫時(shí)降到 0.15cm / min 時(shí)，即從紙幅上取樣。檢驗(yàn)員用小刀切取長(zhǎng)50cm 紙樣，然后將兩端拼接起來，以保證紙幅繼續(xù)運(yùn)行。要求每隔15min 即切取紙樣一張，取樣時(shí)間約需3—4s。取樣工作需在平臺(tái) 面上進(jìn)行，工作臺(tái)置于靠近紙機(jī)尾端，使紙幅自左至右通過檢驗(yàn)員的視野。紙幅從紙機(jī)出來時(shí)，方向可以改變；能升高至地上190cm 處，然后降至90cm 的卷取高度，在任何角度都能適于目測(cè)和取樣抽查。

2．立姿檢驗(yàn)員崗位設(shè)計(jì)特點(diǎn)

為保證檢驗(yàn)效能和減輕檢驗(yàn)員的疲勞，該崗位設(shè)計(jì)有以下特點(diǎn)：

① 在此項(xiàng)設(shè)計(jì)中，紙幅速度每分鐘為0.3m，應(yīng)有觀察距離30cm或使總觀察區(qū)為60cm。

② 眼高尺寸要求，在檢驗(yàn)點(diǎn)的紙幅不應(yīng)高于地面145cm。應(yīng)使高度對(duì)較矮的檢驗(yàn)員，在檢驗(yàn)工作中也能向下觀察。但最好保證檢驗(yàn)員的向下視角，至少不小于450。

③ 在質(zhì)量控制工作中，工作面須高出地面91cm。為此，檢驗(yàn)員能用足夠的力量切取紙樣，紙幅寬度為90cm，以便檢驗(yàn)員能彎腰突臀夠到紙幅的另一邊。切取紙樣和拼接紙幅的工作面高度在91cm 處，這是一個(gè)適宜的高度。

④ 由圖5-2(a）所示，紙幅（A）從高c m 的紙機(jī)中出來，直接引向高122cm 的檢驗(yàn)崗位C，當(dāng)紙幅以0.6m / min 速度運(yùn)行至檢驗(yàn)員身邊時(shí)，取長(zhǎng)度至少為50cm 的紙幅樣品后，即將其領(lǐng)回至高91cm 的檢驗(yàn)臺(tái)和拼接臺(tái)（D）。工作臺(tái)面長(zhǎng)度至少60cm，不同的臺(tái)高是為了檢驗(yàn)員能方便地完成不同的檢驗(yàn)工序。

⑤ 假定檢驗(yàn)員能站在離紙幅約50cm 處，用幾何法或三角函數(shù)來分析目測(cè)工作的要求。以圖5-2(b）中對(duì)視角計(jì)算法予以說明。假設(shè)在設(shè)計(jì)中對(duì)邊為o，鄰邊為a，直三角形和斜邊為 h，則可從三角形的各邊之間的三角函數(shù)關(guān)系來計(jì)算視角。

⑥ 為尋求目測(cè)工作的最佳設(shè)計(jì)方案，可規(guī)定檢驗(yàn)員俯視角45。如圖5-2(b）所示，作為三角形對(duì)邊與鄰邊之間的最大比值，tg45等于1。

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圖5-2 立姿檢驗(yàn)作業(yè)崗位

三、坐姿檢驗(yàn)作業(yè)崗位設(shè)計(jì)

圖5-3 坐姿檢驗(yàn)作業(yè)崗位

1．瓶子包裝檢驗(yàn)作業(yè)崗位的原設(shè)計(jì)

在檢驗(yàn)瓶子和包裝瓶子的工作中，檢驗(yàn)員可站在或坐在工作臺(tái)旁。瓶子沿著運(yùn)輸帶從右邊送入，從左邊送出，以每分鐘6個(gè)的速度經(jīng)過檢驗(yàn)員。要求檢驗(yàn)員從中取出產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn)，剔除不合格產(chǎn)品，將其余的放入包裝箱中。在圖5-3所示的原設(shè)計(jì)方案中，工作臺(tái)高85cm(A）、寬30cm、臺(tái)面厚5cm，在其下方留有80cm 立腿空隙，腿部前伸方向空隙為35cm。椅子可調(diào)--------------------------精品

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至地面高63cm。一般檢驗(yàn)者能向前取到瓶子的距離是51cm。工作臺(tái)與輸送帶的間距為15cm(B)，輸送帶固定于輸送機(jī)上，離地高100cm，輸送帶嵌于一個(gè)高為5cm(C）的護(hù)軌中，以保證瓶子排列整齊成行，并不致從輸送帶中掉出。對(duì)原設(shè)計(jì)方案進(jìn)行調(diào)查分析，對(duì)于坐姿和立姿兩用的工作崗位，多數(shù)檢驗(yàn)員喜歡采取坐姿，因坐姿比立姿工作舒適得多。當(dāng)然，有時(shí)還得站起來拿取瓶子或搬移裝滿合格品的箱子。但對(duì)這樣的檢驗(yàn)崗位，卻有許多檢驗(yàn)員抱怨肩臂酸痛。從人體勞動(dòng)生物力學(xué)分析可知，手臂和肩膀出現(xiàn)酸痛，認(rèn)為是肌肉組織產(chǎn)生靜負(fù)載。此種靜負(fù)載主要是和檢驗(yàn)員需過度抬臂并臂伸在18cm 以上，從輸送帶上取出每個(gè)瓶子有關(guān)。

2．瓶子包裝檢驗(yàn)工作崗位改進(jìn)設(shè)計(jì)

通過對(duì)原設(shè)計(jì)方案的參數(shù)和存在間題的分析，認(rèn)為改進(jìn)檢驗(yàn)及包裝瓶子的作業(yè)崗位設(shè)計(jì)從而減輕全日工作人員的肩臂酸痛則成為改進(jìn)設(shè)計(jì)的主要目的。為此目的，按照坐姿和立姿工作崗位的設(shè)計(jì)原則，來尋求改進(jìn)設(shè)計(jì)的思路。首先發(fā)現(xiàn)在原方案中沒有腳踏板，對(duì)坐姿的作業(yè)崗位臺(tái)面高度在85cm 時(shí)，是太高些；而對(duì)于坐、立姿工作崗位則嫌太低；同時(shí)由于檢驗(yàn)員在作業(yè)崗位容腿及伸腿的空隙受到限制。為減輕檢驗(yàn)員在工作過程中肩臂肌肉靜負(fù)荷，可采取兩種基本方法之一，即升高檢驗(yàn)員或降低輸送帶。

因?yàn)檩斔蛶Р荒芙档?，那就只有把檢驗(yàn)員工作面升高，然而工作面又不能簡(jiǎn)單地采用提高座椅高度的方法來實(shí)現(xiàn)。顯然，改進(jìn)設(shè)計(jì)比新設(shè)計(jì)要受到更多的限制。由于原設(shè)計(jì)方案的限制，只能采取較為特殊的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，其要點(diǎn)如下：

① 設(shè)置一木制平臺(tái)，置于輸送機(jī)的任一邊，以將工作面升高到100cm 處。由于檢驗(yàn)作業(yè)崗位也可能要處理一些應(yīng)急事件，故設(shè)置的木制平臺(tái)不宜過小，并須備有低的護(hù)軌，以防人們不小心從邊緣滑下。這一改進(jìn)措施可解決檢驗(yàn)員過度抬臂而產(chǎn)生靜負(fù)荷。

② 在椅子或工作凳前設(shè)置一踏腳板，以減輕腿部懸空的不適，從而減輕全身疲勞。

③ 如檢驗(yàn)員工作臺(tái)有足夠的空間，可將在檢驗(yàn)員正前方的工作臺(tái)部位剖成半圓開口，使檢驗(yàn)員更接近伸展部位，以減少手臂向前伸展所引起的肩臂負(fù)荷。此外，這一開口的另一優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)檢驗(yàn)員將座椅推向工作臺(tái)時(shí)，其身后的通道空間加大，有利于進(jìn)行相關(guān)的輔助工作。

通過對(duì)原設(shè)計(jì)方案的改進(jìn)，解決了原方案存在的關(guān)鍵間題，使檢驗(yàn)員在工作時(shí)感到舒適并不易疲勞。最后需要說明的是，以上所介紹的幾個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中人機(jī)工程學(xué)分析范例，目的在于說明人機(jī)工程學(xué)分析的一般思路和方法。由于工業(yè)設(shè)計(jì)的對(duì)象千變?nèi)f化，不同的設(shè)計(jì)對(duì)象，所涉及的人機(jī)工程學(xué)因素差異很大。

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第二篇：自行車設(shè)計(jì)中人機(jī)工程學(xué)分析

自行車設(shè)計(jì)中人機(jī)工程學(xué)分析

一、人d自行車系統(tǒng)組成

自行車的功能是供人騎行，就發(fā)揮自行車的功能作用而言，把人看作自行車的組成部分

是完全合理的。因此，人在騎車時(shí)組成了人d車系統(tǒng)，該人-車系統(tǒng)中的人t車界面關(guān)系可由圖

12b13來進(jìn)行分析。

1·人與支撐部件關(guān)系

支撐部件主要有車架、前叉、鞍座和車把等，是自行車的構(gòu)架。支撐部分將其他零部件固定在相互間正確的位置上，保證自行車的整體性，實(shí)現(xiàn)自行車的功能。

從人機(jī)關(guān)系來看，鞍座、車把和車架等的位置和大小，以及它們間的相互關(guān)系，與騎車人的位置和肌肉的動(dòng)作有著密切的聯(lián)系。人坐的位置怎樣更合適，車架多高使人腳蹬起來用力才方便，如何保證人的上身有正確姿勢(shì)，手握車把的距離多長(zhǎng)才合適等，都是決定于人體特性的設(shè)計(jì)參數(shù)。

2·人與動(dòng)力接受部件關(guān)系

動(dòng)力接受部件主要是腳蹬和曲柄。動(dòng)力是靠騎車人的雙腳踩在腳蹬上，下肢運(yùn)動(dòng)的力使曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生的。為了使人省力和有舒適感，必須在騎自行車人的體格和體力與自行車元件的尺寸關(guān)系上下功夫，即研究人體下肢肌肉的收縮運(yùn)動(dòng)與曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)之間的能量轉(zhuǎn)換問題。

3·人與傳動(dòng)部件關(guān)系

傳動(dòng)部件主要是滾珠、鏈條和鏈輪。人的作用力是通過鏈條和鏈輪傳動(dòng)而帶動(dòng)后輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使自行車前移。傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)關(guān)鍵是要有較高的傳動(dòng)效率和可靠性，且有易操縱的變速機(jī)構(gòu)。保證較高的傳動(dòng)效率，才能使人用一定的肌力而獲得較大的輸出功率。

4·人與工作部件關(guān)系

工作部件就是車輪，即車圈、輪胎等。絕大部分輪胎是充氣的，少數(shù)是實(shí)心的。車輪一方面把騎車人的肌肉力量，有效地轉(zhuǎn)換為同地面接觸而向前運(yùn)動(dòng)的力;另一方面將騎車人的握力轉(zhuǎn)換為與接地部分所產(chǎn)生的剎車阻力。在設(shè)計(jì)自行車的各部分尺寸、車閘及變速器等時(shí)，應(yīng)該著眼于騎車人一動(dòng)力一傳動(dòng)一工作的連貫性，才可能設(shè)計(jì)出同騎車人手的大小或握力相適應(yīng)的閘把、剎車力適當(dāng)?shù)能囬l，才不會(huì)發(fā)生剎車阻力不夠而造成失誤現(xiàn)象。

二、影響自行車性能的人休因素

影響自行車性能的人體因素很多，如圖12-14所示?，F(xiàn)主要分析下述幾點(diǎn):

1·人的體格因素

以身高H為基本因素，其他身體的能力與H成比例，并有與H'、H'成比例的特性。如手臂、腿、氣管等的長(zhǎng)度與身高成比例，從而以骨關(guān)節(jié)為中心所產(chǎn)生的力矩、步幅等，都取決于H的大小。肌肉、大動(dòng)脈、骨鉻的截面積以及肺泡的表面積等都可看成與H'成比例。肺活量、血液量、心臟容量等都可看成與H'成比例。體格對(duì)出力性能的影響，從理論上講，彈跳能力與H成比例，速度能力與H，成比例，作功能力和H'成比例。但實(shí)際上因每個(gè)人身體素質(zhì)不同，常有20乃以上的偏差。

2·人的下肢肌力

自行車騎行的原動(dòng)力，主要是騎車人的下肢肌力。人騎車時(shí)，骨鉻肌肉內(nèi)部的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為肌肉收縮的機(jī)械能。自行車腳蹬的轉(zhuǎn)動(dòng)就是通過腿肌收縮出力而完成的，一般說腿肌長(zhǎng)的人比腿肌短的人有利。肌肉收縮時(shí)產(chǎn)生的力，一般與肌肉的截面積成比例，約為每平方厘米40~5ON，通過一定訓(xùn)練的人可提高到65N。

3·人的輸出功率

"人輸出的功率隨著騎車人的體格、體力、騎車姿勢(shì)、持續(xù)時(shí)間和速比等的變化而變化。一般成年男人的最大輸出功率約為0·7馬力(0·5lkW)，能持續(xù)10，左右。如果持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，其值要小得多，持續(xù)lh，大約只有0·1~0·2馬力(0·07~0·1SkW)。

4·人的腳踏速度

自行車運(yùn)動(dòng)是很有節(jié)奏的，其節(jié)奏常常與人的心臟節(jié)律保持一定關(guān)系。健康人的心臟跳動(dòng)為70次/min，一般腳踏以60r/min節(jié)奏轉(zhuǎn)動(dòng)較為合適。設(shè)計(jì)時(shí)以這一常用速度來確定相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)。

5·人的平衡機(jī)能

騎車人本身的平衡機(jī)能是影響自行車性能的重要因素，如果缺少平衡機(jī)能，哪怕是運(yùn)動(dòng)性能很好的自行車也不能平穩(wěn)行駛;若人有很好的平衡機(jī)能，卻可掩蓋自行車設(shè)計(jì)上的某些缺陷。

6·人的手和握力

影響剎車性能的人的因素主要是人的手和握力，男性和女性，成年人和兒童，手的大小和握力都不相同。據(jù)試驗(yàn)，為了長(zhǎng)時(shí)間施閘而不致使手有疼痛的感覺，希望只用最大握力的10%左右便能得到必要的減速度。

7·人的疲勞

人體疲勞和疼痛是對(duì)騎車出力性能的不利因素，其產(chǎn)生原因有人體因素，也有自行車結(jié)構(gòu)因素。疲勞和疼痛一般是由于部分肌肉負(fù)擔(dān)過大，騎車姿勢(shì)不合適，以及體重對(duì)鞍座的體壓分體不合適等引起的。此外，影響出力因素還有人的最大攝氧量。

三、自行車設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)要素分析

影響自行車性能的因素除了上述人的因素外，還有許多機(jī)械因素，如圖12-15所示。為了獲得自行車較佳的性能，必須把人的因素與機(jī)械因素有機(jī)地結(jié)合起來，以使人--車協(xié)調(diào)。為此，著重分析與人體相關(guān)的結(jié)構(gòu)要素。

1·速比

大小鏈輪的齒數(shù)比，與鏈輪直徑比相一致，一般控制在2·3~4·0的范圍內(nèi)。利用速比關(guān)系可取得騎行時(shí)所必要的功率和必要的速度。速比要合適，如果太小，無論人的肌力有多大，由于不能充分提高轉(zhuǎn)速，所以就得不到大的輸出功率。也由于速比小，在限定的曲柄轉(zhuǎn)速下，得不到必要的騎行速度(后輪轉(zhuǎn)速)。速比過大時(shí)，要求的踏力也大，容易使人疲勞。為了保持不疲倦的持續(xù)騎行，希望肌肉的負(fù)擔(dān)約力最大肌力的10始，按此選擇速比和曲柄轉(zhuǎn)速，可得到比較好的效果。

2·曲柄長(zhǎng)度

傳統(tǒng)的自行車設(shè)計(jì)，一般從杠桿原理考慮比較多，對(duì)人研究少，認(rèn)為曲柄越長(zhǎng)越有力。曲柄過長(zhǎng)后，為了不使腳蹬碰到前泥板，不得不加大中軸至前軸的距離(前心距)。這樣勢(shì)必加長(zhǎng)車架，影響了正確的坐車姿勢(shì)，使人感到臀部痛。若能按人的身長(zhǎng)或下肢長(zhǎng)來考慮曲柄長(zhǎng)度，則可使人省力和舒適。通常曲柄長(zhǎng)度的基準(zhǔn)，取人體身長(zhǎng)的1/10，也相當(dāng)于大腿骨長(zhǎng)的 1/2。

3·三接點(diǎn)位置

正確的騎車姿勢(shì)，是由騎車人和自行車三個(gè)接點(diǎn)位置決定的，如圖12-16(a)中所示的鞍座位置A、車把位置B、腳蹬位置C。按三點(diǎn)調(diào)整法，AB和AC約等，一般AB=(AC一 3)cm，A點(diǎn)略低于B點(diǎn)，約為5cm。

4·鞍座位置

鞍座裝得過低，騎行時(shí)雙腳始終呈彎曲狀態(tài)，腿部肌肉得不到放松，時(shí)間長(zhǎng)了就會(huì)感到疲軟無力;鞍座裝得過高，騎行時(shí)腿部的肌肉拉得過緊，腳趾部分用力過多，雙腳也容易疲勞。騎車時(shí)適當(dāng)?shù)挠昧Σ课皇悄_掌。設(shè)計(jì)或校正鞍座位置高低最常用的方法，是使手臂的腋窩部位中心緊靠鞍座中部，使手的中指能觸到裝配鏈輪的中軸心為宜。人體各部尺寸都有一定的聯(lián)系，只要腋窩中心至中指的長(zhǎng)度確定下來，鞍座高度便可大致確定。行駛較快的車，鞍座位置要向前移動(dòng)，行駛較慢的車，鞍座位置要向后移動(dòng)，否則都不利于騎行，如圖12-16(b)、(c)所示。

5·車閘

設(shè)計(jì)時(shí)，閘把開擋、力率和閘把力要與人手的大小和握力相適應(yīng)。靈敏度高的車閘，隨著閘把上力的增大，剎車力也按比例地增加。如果閘把力到達(dá)某一程度不發(fā)生剎車作用，繼而又驟然生效，說明這種車閘設(shè)計(jì)不良。在緊急情況下操縱時(shí)，理想的施閘力和減速度見表12-4。

四、人-車動(dòng)態(tài)特性分析

1·動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性

自行車的穩(wěn)定是行駛過程中的穩(wěn)定，是一種動(dòng)態(tài)平衡的穩(wěn)定性。動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性影響到自行車騎行中的動(dòng)作，包括直進(jìn)穩(wěn)定性和前后左右方向的穩(wěn)定性，見圖12-17(a)。顯然，穩(wěn)定性對(duì)安全行駛是必不可少的特性。

2·力學(xué)特性

自行車行駛在平地上轉(zhuǎn)彎的條件是側(cè)向力(與離心力平衡)與自行車總重量(人和車的重量)的合力作用線要通過輪胎與地面的接觸點(diǎn)。這當(dāng)然與騎車人有關(guān)，但更重要的是自行車的造型要有適合這種力學(xué)特征的結(jié)構(gòu)形式。

3·轉(zhuǎn)向特性

自行車轉(zhuǎn)彎時(shí)可能有三種情況:

人體和車身向內(nèi)傾的角度相等。即騎車人身體的中心線和車子的中心線一致時(shí)，自行車就可以轉(zhuǎn)彎，即所謂中傾旋轉(zhuǎn)，見圖12-17(b);騎車人的傾斜角比車子的傾斜角大時(shí)，此時(shí)的轉(zhuǎn)彎即所謂內(nèi)傾旋轉(zhuǎn)，見圖12t17(c);騎車人的傾斜角比車子的傾斜角小時(shí)，此時(shí)的轉(zhuǎn)彎即所謂外傾旋轉(zhuǎn)，見圖12-17(d)。

第三篇：關(guān)于工業(yè)設(shè)計(jì)中人機(jī)工程學(xué)理論研究論文

摘要：近年來，人機(jī)工程學(xué)得到了飛速發(fā)展，并已逐步發(fā)展成為了一門多學(xué)科交叉的工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)科。人、機(jī)器以及環(huán)境之間的關(guān)系是人機(jī)工程學(xué)的主要研究目標(biāo)。在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，人機(jī)工程學(xué)該門學(xué)科具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。本文從人機(jī)工程學(xué)角度入手，系統(tǒng)的闡述了人機(jī)工程學(xué)相關(guān)理論的研究速度，旨在進(jìn)一步推動(dòng)人機(jī)工程學(xué)理論研究工作的深入。

關(guān)鍵詞：人機(jī)工程；人體性能；環(huán)境因素

人、機(jī)器和環(huán)境之間的關(guān)系是人機(jī)工程學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容，該門學(xué)科的研究方法眾多，評(píng)價(jià)手段非常豐富，包括心理學(xué)和生理學(xué)等等，通過對(duì)人機(jī)工程學(xué)理論的深入研究，我們能夠通過多門學(xué)科的有效應(yīng)用，為工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域提供必要的理論依據(jù)，這種做法能夠有效提高我國(guó)工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的工作效率，能夠極大的改善工業(yè)設(shè)計(jì)的工作方式，因此，我們必須對(duì)其予以高度的重視。

一、人體特性

作業(yè)者以及機(jī)器的使用者在人機(jī)工程學(xué)理論中被稱之為“人”，研究人機(jī)工程學(xué)理論中的“人體特性”應(yīng)當(dāng)從以下兩個(gè)方面入手。一是深入的研究人體結(jié)構(gòu)。[1]從本質(zhì)上來說，該種研究方式就是在應(yīng)用人體尺寸測(cè)量知識(shí)來實(shí)現(xiàn)對(duì)人體結(jié)構(gòu)的研究，從而將單個(gè)主體同群體之間的差別挖掘出來，得出相關(guān)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)能夠?yàn)槿梭w測(cè)量提供必要的標(biāo)準(zhǔn)。例如，在設(shè)計(jì)駕駛員座椅的時(shí)候，我們就可以以人體數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn)，制作出適應(yīng)駕駛員實(shí)際情況的座椅等等，由此可見，人機(jī)工程學(xué)理論在工業(yè)設(shè)計(jì)中占據(jù)著非常重要的地位。二是深入的研究人的具體勞動(dòng)動(dòng)作。在這里我們又將人的具體勞動(dòng)動(dòng)作稱之為作業(yè)，其內(nèi)涵是設(shè)計(jì)者通過作業(yè)這種手段，將材料逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榕c具體工作順序相一致的活動(dòng)。所謂作業(yè)空間是指作業(yè)者以及機(jī)器的使用者在工作的過程中，同機(jī)器以及工具等所需要的所有空間總和。之所以進(jìn)行作業(yè)空間設(shè)計(jì)主要目的在于通過這種方式能夠?qū)⑷藱C(jī)系統(tǒng)的工程優(yōu)勢(shì)充分的發(fā)揮出來，從而不斷的滿足作業(yè)的需求。[2]筆者認(rèn)為，在設(shè)計(jì)作業(yè)空間的過程中，設(shè)計(jì)者應(yīng)當(dāng)做到全方面的考慮諸多因素，例如個(gè)人的行為因素、設(shè)計(jì)作品的舒適度等等，只有這樣做，才能夠設(shè)計(jì)出符合大眾需求的優(yōu)秀作品。良好的作業(yè)空間具有以下幾方面的優(yōu)勢(shì)，一是作業(yè)者的工作效率能夠得到極大的提升；二是能夠確保作業(yè)者四肢所分擔(dān)的工作量保持適中；三是適應(yīng)群體的范圍非常廣泛；四是安全性高，舒適、便捷。在設(shè)計(jì)作業(yè)空間的過程中，我們應(yīng)當(dāng)遵循以下幾點(diǎn)要求：1）在設(shè)計(jì)作業(yè)空間的過程中，設(shè)計(jì)者應(yīng)當(dāng)以具體設(shè)施和元件的重要程度為依據(jù)，像顯示器、控制器這類裝置是比較重要的裝置，因此，在布置這類裝置的過程中，我們應(yīng)當(dāng)考慮布置區(qū)域是否能夠方便作業(yè)者進(jìn)行操作，筆者認(rèn)為，這些設(shè)備可以安放在空曠的作業(yè)區(qū)內(nèi)。[4]2）在設(shè)計(jì)作業(yè)空間的過程中，設(shè)計(jì)者還應(yīng)當(dāng)依照具體設(shè)施和元件的使用頻率進(jìn)行布置。在最佳操作區(qū)域內(nèi)放置的設(shè)施和元件往往是一些使用頻率較高的元件，值得注意的是，在依照該順序進(jìn)行擺放的過程中，應(yīng)當(dāng)盡可能的將上述元件安排的接近一些，這樣做能夠使整個(gè)操作過程形成一個(gè)流水線，極大地提高了工作效率。3）在設(shè)計(jì)作業(yè)空間的過程中，設(shè)計(jì)者除了應(yīng)用上述順序進(jìn)行排序外，還可以依照不同設(shè)施和元件的功能來進(jìn)行排序，這樣，能夠極大地方便操作，提升管理水平。值得注意的是，上述排列順序并不是獨(dú)立存在，是有機(jī)結(jié)合在一起的。設(shè)計(jì)者在進(jìn)行空間布局的過程中，應(yīng)當(dāng)將上述順序有機(jī)結(jié)合在一起，并在此基礎(chǔ)上，充分考慮作業(yè)的安全性、人流的組織形式以及方便特殊人群等因素，可見，雖然空間布置看上去比較簡(jiǎn)單，其中所蘊(yùn)含的道理則非常的多。

二、機(jī)器系統(tǒng)

作業(yè)者以及機(jī)器的使用者所操作和使用的產(chǎn)品就是指人機(jī)工程學(xué)中的“機(jī)”，值得注意的是，大家在理解這一概念的過程中，應(yīng)當(dāng)明確這里所說的“機(jī)”并不是狹義的機(jī)器。機(jī)器系統(tǒng)主要研究和設(shè)計(jì)人機(jī)界面層次，它具有一定的具體性。一般情況下，我們會(huì)將機(jī)器系統(tǒng)劃分為兩個(gè)方面，一是顯示設(shè)計(jì)，二是控制設(shè)計(jì)。很早以前的一段時(shí)間內(nèi)，我們都是通過手工技能來實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器質(zhì)量的控制的，在這種情況下，作業(yè)者及機(jī)器的使用者與機(jī)器之間的協(xié)調(diào)配合就顯得非常重要。常見的手動(dòng)控制機(jī)器的作業(yè)包括機(jī)床操作等等。隨著社會(huì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平的提升，大型智能機(jī)器應(yīng)運(yùn)而生。與傳統(tǒng)機(jī)器不同，大型智能機(jī)器的輸出量非常大，其操作幅度也越來越復(fù)雜，這就要求作業(yè)者以及機(jī)器使用者（人）具有較強(qiáng)的決策能力，能夠正確的判斷信息，并以此為依據(jù)選擇正確的操作方案?，F(xiàn)如今，人機(jī)工程學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容已經(jīng)逐步向顯示器與控制器的設(shè)計(jì)方向轉(zhuǎn)變。顯示器在工作過程中占據(jù)著非常重要的位置，主要原因在于，現(xiàn)如今的生產(chǎn)過程中，操作人員需要大量的處理信息，這就要求操作人員具備精準(zhǔn)的、快速的信息處理速度，而上述這些要求則必須通過顯示器來實(shí)現(xiàn)；控制器在信息傳遞的過程中也發(fā)揮著巨大的作用。筆者認(rèn)為，設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)控制器的過程中，應(yīng)充分考慮操作人員的性別特征以及生理尺寸，這樣才能夠提高工作效率。

三、環(huán)境因素

在人機(jī)系統(tǒng)中，環(huán)境的作用也非常的重要。所謂環(huán)境主要是指人們工作的環(huán)境以及生活的環(huán)境。這些小環(huán)境往往與人機(jī)系統(tǒng)存在著密切的聯(lián)系。工作環(huán)境不好，會(huì)給作業(yè)者帶來一定的負(fù)面影響，例如，作業(yè)者如果長(zhǎng)期在聲音較大的環(huán)境下工作，就會(huì)導(dǎo)致聽力有所下降等。因此，必須對(duì)環(huán)境因素給予高度的重視。通過長(zhǎng)期的研究與實(shí)踐我們可以得出這樣的結(jié)論，在深入了解人體對(duì)環(huán)境中各種因素適應(yīng)能力的基礎(chǔ)上，我們可以確定什么樣的環(huán)境才能夠保障作業(yè)者以及機(jī)器使用者工作的舒適度，才能夠確保他們的安全，使整個(gè)作業(yè)在安全的環(huán)境下進(jìn)行，這樣做，能夠極大地提高作業(yè)者以及機(jī)器使用者工作的積極性，保障他們的健康。四、結(jié)語(yǔ)總而言之，工業(yè)設(shè)計(jì)中人機(jī)工程學(xué)理論的研究具有非常重要的意義，它能夠進(jìn)一步提高作業(yè)者的工作效率，保障作業(yè)者的人身安全，除此之外，還能夠?qū)崿F(xiàn)流水操作，從而推動(dòng)工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展，正因如此，我們應(yīng)當(dāng)對(duì)其予以高度的重視。

作者:王興 單位:九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院

參考文獻(xiàn):

[1]盧兆麟,湯文成.工業(yè)設(shè)計(jì)中的人機(jī)工程學(xué)理論、技術(shù)與應(yīng)用研究進(jìn)展[J].工程圖學(xué)學(xué)報(bào),2009,06:1-9.[2]劉繼航.工業(yè)設(shè)計(jì)中的人機(jī)工程學(xué)理論、技術(shù)與應(yīng)用研究進(jìn)展[J].科技展望,2015,09:280.[3]姚君,劉淼,陳亞明,王菊.基于人機(jī)工程學(xué)知識(shí)的設(shè)計(jì)認(rèn)知與應(yīng)用方法研究[J].包裝工程,2010,06:5-8.[4]謝正文,吳超.近十年我國(guó)人機(jī)工程學(xué)應(yīng)用研究進(jìn)展[J].工業(yè)安全與環(huán)保,2005,03:52-53+19.

第四篇：電腦桌的人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)

《人機(jī)工程學(xué)》課程論文

新疆工程學(xué)院

論文題目：大學(xué)生電腦桌的人機(jī)設(shè)計(jì) 專 業(yè)：礦山機(jī)電 班 級(jí)：12-9 姓 名：柴苑 學(xué) 號(hào)：2011252946 指導(dǎo)教師：金 葵 日 期：2014年5月 日

大學(xué)生電腦桌的人機(jī)設(shè)計(jì) 摘要：通過對(duì)大學(xué)生電腦桌使用過程中存在問題的分析，根據(jù)學(xué)生的生理、心理特點(diǎn)，提出基于人機(jī)工程學(xué)的設(shè)計(jì)方法。分別對(duì)電腦桌桌面相關(guān)尺寸，鍵盤托盤相關(guān)尺寸，以及電腦桌造型與色彩等方面進(jìn)行人性化分析。結(jié)合人機(jī)工程學(xué)的相關(guān)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出屬于我們大學(xué)生自己宿舍用電腦桌。

關(guān)鍵詞：人機(jī)工程學(xué)

大學(xué)生

人體尺寸

電腦桌

設(shè)計(jì)

人機(jī)工程學(xué)是研究人與系統(tǒng)中其他因素之間的相互作用，以及應(yīng)用相關(guān)理論、原理、數(shù)據(jù)和方法來設(shè)計(jì)以達(dá)到優(yōu)化人類和系統(tǒng)效能的科學(xué)。它以人的生理、心理特征為依據(jù)，以提高人的工作、生活質(zhì)量為目的，運(yùn)用系統(tǒng)工程、信息理論和工程技術(shù)的觀點(diǎn)和方法，研究人、機(jī)器、環(huán)境之間的相互關(guān)系，把人的因素作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要條件和原則，以達(dá)到確保人一機(jī)一環(huán)境系統(tǒng)總體性能的最優(yōu)化。

現(xiàn)在大學(xué)生使用電腦上網(wǎng)已經(jīng)特別普遍，大學(xué)生幾乎是人手一部電腦。的確，作為當(dāng)代大學(xué)生，電腦已經(jīng)是一個(gè)不可缺少的工具。大學(xué)生特別是高年級(jí)學(xué)生，需要完成編程，網(wǎng)絡(luò)作業(yè)，查閱各種電子文獻(xiàn)，娛樂等，這些可能需要大學(xué)生長(zhǎng)期使用電腦。電腦桌的設(shè)計(jì)變得尤為重要。一般來說，大學(xué)生使用的電腦桌是由學(xué)校統(tǒng)一提供的，而學(xué)校的家具特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能單一，易于批量生產(chǎn)，從人機(jī)工程學(xué)的角度來看，這樣的電腦桌與使用者的實(shí)際需求相去甚遠(yuǎn)，實(shí)現(xiàn)在電腦桌存在的問題有（根據(jù)調(diào)查）：

(1)79％的調(diào)查者對(duì)現(xiàn)在所使用的電腦桌不太滿意，有52％的人認(rèn)為桌面高度偏高，這讓使用者不得不仰視顯示器，易產(chǎn)生頸部肌肉疲勞。84％的人認(rèn)為桌面設(shè)計(jì)得過窄，一方面保證不了操作者看視屏的視距，使眼睛過于疲勞，時(shí)間一長(zhǎng)容易引起近視，另一方面對(duì)于經(jīng)常要使用電腦桌來學(xué)習(xí)的大學(xué)生來說，過窄的桌面，造成他們的使用空間不夠。

(2)有39％的人認(rèn)為鍵盤托盤長(zhǎng)度剛好只夠放鍵盤，使鼠標(biāo)只能放在桌面上進(jìn)行操作，此時(shí)如果鍵盤高度使用起來是合理的，那使用鼠標(biāo)的高度就太高，同時(shí)，有67％的人認(rèn)為他們?cè)诓僮麈I盤和鼠標(biāo)時(shí)肘部缺少必要的支撐，使手腕和手臂處于懸空狀態(tài)，極易造成肌肉群疲勞。

(3)62％的調(diào)查者認(rèn)為電腦主機(jī)箱位置過低，每次進(jìn)行各種操作時(shí)總要彎下腰去，使用極不方便，此外，放主機(jī)箱的位置太閉塞，不利于空氣流通及主機(jī)散熱。

(4)78％的調(diào)查者會(huì)把常用物品放在電腦桌上，而現(xiàn)有的電腦桌功能過于單一，缺少必要的收納功能，而對(duì)于有電腦配件多的用戶來說，電腦桌顯得“小”，放不下其它設(shè)備，比如音箱、打印機(jī)等配件就沒有專門的放置地點(diǎn)。

(5)調(diào)查顯示，對(duì)于電腦桌的色彩，72％的女性調(diào)查者喜愛暖色調(diào)，而90％男性調(diào)查者喜歡冷色涮或無色調(diào)；材質(zhì)方面，大部分調(diào)查者偏向環(huán)保材質(zhì)，造型風(fēng)格偏向時(shí)尚風(fēng)格。(6)此外，還有82％的調(diào)查者認(rèn)為電腦桌的走線位置設(shè)計(jì)不合理；而隨著筆記本電腦越來越走向平民化，更多的大學(xué)生開始使用筆記本電腦，現(xiàn)有的電腦桌根本不能滿足他們的需求，這些都是需要設(shè)計(jì)者解決的問題。

（7）我校幾乎所有同學(xué)同學(xué)認(rèn)為：在學(xué)生身體能夠接觸到的部分應(yīng)該著重處理，進(jìn)行拋光打磨，或者倒角光滑處理，避免磕碰等不必要的傷害。

（8）電腦桌是批量化生產(chǎn)的，沒有考慮到由于性別差異造成的設(shè)計(jì)差異。

基于以上的問題，我們現(xiàn)在利用人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)電腦桌——適于大多數(shù)的。

大學(xué)生電腦桌設(shè)計(jì)分析

世界上沒有兩個(gè)完全一樣的人，所以每個(gè)人的人體尺寸各不相同。人體的測(cè)量數(shù)據(jù)常以百分位數(shù)PK作為一指標(biāo)。一個(gè)百分位數(shù)將群體或樣本的全部測(cè)量值分為兩部分，由K%的測(cè)量值小于它，有（100-K）%的測(cè)量值大于它。最常用的是P5，P50，P95三個(gè)。我們這里的電腦桌設(shè)計(jì)采用P50，是指大于和小于此人體尺寸的人各為50%。

大學(xué)生取下表的18-25歲的P50。（GB10000-88）

1.1電腦桌的高度設(shè)計(jì)

電腦桌的高度不當(dāng)是引起電腦綜合癥的主要原因，太低則造成背部向前傾屈；太高則必須抬高肩部，引起頸肩的不適，理想的作業(yè)面高度應(yīng)使上臂自然下垂，前臂接近水平或向下咯斜，避免小臂上舉狀況的發(fā)生。同時(shí),電腦桌桌面的高度影響到顯示器的擺放高度，進(jìn)而影響到人眼的觀察角度，從人機(jī)工程學(xué)角度分析，顯示器的最佳擺放高度應(yīng)是它的上沿不高于人坐姿時(shí)眼睛的水平視線，它的中心應(yīng)在水平視線以下l0o～20o,比較合適。考慮人在屏幕時(shí)，一般視線與屏幕相垂直時(shí)比較舒服，還可以減少反光對(duì)眼睛的傷害，所以顯示器一般后傾10o～15o。

現(xiàn)在大學(xué)生主要用的是14寸的筆記本電腦，它的高度大約是276mm，一般為了散熱都裝有散熱器大約50mm，顯示屏邊緣高度共40mm。

計(jì)算公式: 桌面的高度+底座高度+(顯示器面板高度／2)×cosl5o=坐姿眼高+小腿加足高+著裝修正量一姿勢(shì)修正量一視距×tanl5o 視距取710mm，顯示器后傾的角度和眼睛觀察顯示器的角度均取l5o 經(jīng)過計(jì)算得：男人桌高735mm，女人桌高645mm。

此可見，男性與女性電腦桌高度相差90mm學(xué)校提供的電腦桌為通用尺寸，這

是很不合理的。所以設(shè)計(jì)高度因性別而異。

1.2鍵盤托盤設(shè)計(jì)

1.21高度設(shè)計(jì)

操作鍵盤時(shí)的高度(即作業(yè)面的高度)是影響人體坐姿的重要因素。作業(yè)面高度不當(dāng)是引起電腦綜合癥的主要原因，如太低，則背部過分前屈；如果太高，則必須抬高肩部，超過其松弛位置，引起肩部和頸部的不適。因此，一般情況下，使用鍵盤和鼠標(biāo)時(shí)，小臂接近水平或略下斜。

計(jì)算公式

鍵盤托盤高度+鍵盤高度=坐姿肘高+小腿加足高+著裝修正量一姿勢(shì)修正量

鍵盤高度取25mm，坐姿時(shí)的坐高修正量為44mm，著裝修正量為3mm。

男性適用

鍵盤托盤高度=261+417+3-44-25=612mm 女性適用

鍵盤托盤高度=249+384+3-44-25=567mm 此外，由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB／T 3326—97規(guī)定容膝空間高度應(yīng)不小于580mm，凈高應(yīng)大于520mm。為了滿足人體下肢活動(dòng)的需要，桌下空間深度應(yīng)不小于600mm，寬度應(yīng)不小于520mm。因此，可取女性適用鍵盤高度為580mm，取男性適用鍵盤托盤高度為620mm。1.22鍵盤托盤進(jìn)深

因?yàn)殒I盤托盤都是拖出來操作，當(dāng)操作者使用鍵盤時(shí)，托盤被拉出的進(jìn)深近似等于手腕休息區(qū)+鍵盤寬度=100mm+180mm=280mm，而在腕關(guān)節(jié)和鍵盤問應(yīng)該留有100mm左右的手腕休息區(qū).?？紤]未拉出的部分為50mm，這樣整個(gè)鍵盤托盤進(jìn)深為280mm+50mm=330mm。1.23鍵盤托盤寬度

取目前市場(chǎng)上鍵盤寬度的大尺寸為480mm，鼠標(biāo)摯的寬度一般為200mm，同時(shí)還應(yīng)考慮到鍵盤和鼠標(biāo)摯都不可能緊挨著托盤邊緣放置，因此兩邊各自留出50mm的空余距離。所以托盤寬度=鍵盤寬度+鼠標(biāo)墊寬度+空余出距離=480mm+200+100mm=780mm。

1.3電腦桌桌面深度設(shè)計(jì)

為了有合適的視距，電腦桌還應(yīng)該有合理的深度。視距為710mm一760mm可以保護(hù)眼睛不受電子射線傷害。計(jì)算公式

桌面進(jìn)深一顯示器進(jìn)深+托盤拉出進(jìn)深+對(duì)手腕起支撐作用的前臂長(zhǎng)=人眼與屏幕之問距離

計(jì)算得 男性

450mm 女性 474mm 1.4色彩設(shè)計(jì)

對(duì)于電腦桌的顏色，除了與使用者的喜好有關(guān)，還要保持與室內(nèi)環(huán)境相協(xié)調(diào)，不但要滿足人的生理需要，還要滿足人的審美需要。但總的來說，電腦桌桌面的顏色不宜太過于鮮艷，這樣容易讓人產(chǎn)生視覺疲勞。以暗色調(diào)（如木質(zhì)黃）為好。這個(gè)的設(shè)計(jì)還應(yīng)和大學(xué)生宿舍環(huán)境相適宜。

1.5其他細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)

在學(xué)生身體能夠接觸到的部分應(yīng)該著重處理，進(jìn)行拋光打磨，或者倒角光滑處理，避免磕碰等不必要的傷害。

另外，在使用鍵盤或鼠標(biāo)時(shí)，手在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)，最好給予支撐，在進(jìn)行文字輸入時(shí)最好有肘部的支撐，否則肘部懸空，需要聳肩用力，時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)使頸、肩、背、腰、手臂、手腕、手的肌肉疲勞與疼捅。所以應(yīng)有支撐肘部托板，讓雙臂放置在身體兩側(cè)的支肘板上，可以使上身自然放松、緩解疲勞、減少疼痛。

增加書架等設(shè)施。

在設(shè)計(jì)是還要環(huán)保與經(jīng)濟(jì)綜合考慮。

結(jié)語(yǔ)

大學(xué)生是祖國(guó)的未來設(shè)計(jì)師，他們的身心健康很重要。基于他們的人性化設(shè)計(jì)可以使他們事半功倍。我們現(xiàn)在使用的電腦桌是學(xué)校統(tǒng)一提供的，而適應(yīng)性較差。

我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)真正適合大學(xué)生使用的電腦桌很需要。

參考文獻(xiàn)

陳漪;葉喜基于人體工程學(xué)的電腦桌設(shè)計(jì)

余肖紅;費(fèi)海玲;張亞池人體工程學(xué)與全方位電腦桌椅的設(shè)計(jì) 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB10000-88 曹云飛等基予人機(jī)工程學(xué)學(xué)生電腦桌設(shè)計(jì)

羅碧娟；張飛飛基于人機(jī)工程學(xué)的大學(xué)生電腦桌設(shè)計(jì) 楚杰；楚良海；邱曉利多媒體演示儀的人機(jī)安全設(shè)計(jì) 蘇垣以人為本設(shè)計(jì)健康的桌面工作狀態(tài) 李文彬建筑室內(nèi)與家具設(shè)計(jì)人體工程學(xué)

第五篇：鍵盤的人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)[范文]

《人機(jī)工程學(xué)》課程論文

新疆工程學(xué)院

論文題目：計(jì)算機(jī)鍵盤的人機(jī)工程學(xué)分析 專 業(yè)：礦山機(jī)電 班 級(jí)：12-9 姓 名：成永虎 學(xué) 號(hào)：2011252951 指導(dǎo)教師：金 葵

日 期：2014年5月 22 日

計(jì)算機(jī)鍵盤的人機(jī)工程學(xué)分析

摘要：本論文運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)原理展開對(duì)計(jì)算機(jī)鍵盤的分析。從鍵盤存在的問題及解決方案、鍵盤的的平面布局和鍵盤的整體規(guī)劃對(duì)鍵盤進(jìn)行了全面分析。是人們進(jìn)一步了解鍵盤，既將大大提高用戶的操作效率并保證他們的健康、舒適。

關(guān)鍵詞：人機(jī)工程學(xué)；鍵盤；解決方案；整體規(guī)劃

前言

電腦已經(jīng)成為人類不可或缺的工具,它帶來了快速的運(yùn)算、精確的計(jì)算以及方便的管理模式。伴隨著IT技術(shù)的飛速發(fā)展,電腦的更新?lián)Q代速度非常之快,鍵盤作為人機(jī)交互的輸入設(shè)備也在不斷地推陳出新。然而目前市面上多數(shù)臺(tái)式電腦鍵盤卻未能滿足良好的宜人性。在人類越來越依賴于電腦的今天,許多電腦癥候群也隨之而來。長(zhǎng)時(shí)間地使用鍵盤容易造成雙手肌肉的緊張,嚴(yán)重的甚至造成使用者肌體上的勞累損傷,其癥狀包含因使用鍵盤造成的手腕神經(jīng)壓迫、坐姿不良引起的脊椎神經(jīng)傷害以及頸部和腰部、累積性骨骼肌肉損傷，重復(fù)某一動(dòng)作而形成強(qiáng)迫性體位,以致身體相應(yīng)部位處于持續(xù)的緊張狀態(tài)而導(dǎo)致的局部神經(jīng)。在鍵盤的中運(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。目前鍵盤存在的問題和解決方案

根據(jù)圖1鍵盤在生活中的使用及實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)目前標(biāo)準(zhǔn)鍵盤的缺點(diǎn)主要表現(xiàn)以下幾點(diǎn)

圖1 1.1 兩手距離偏近及其解決方式

當(dāng)雙手放置在基準(zhǔn)鍵位時(shí), 食指間距約45mm, 與自然姿態(tài)相比, 容易導(dǎo)致前臂內(nèi)旋、兩肘兩肩內(nèi)收、屈前臂肌緊張, 短時(shí)間內(nèi)就可造成肩頸部酸痛, 以至影響整個(gè)輸入過程的正常進(jìn)行。

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70～90°,以保證作業(yè)時(shí)肘關(guān)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60～70°, 兩手掌間距約100～280mm。

目前鍵盤的理論和實(shí)踐上的改進(jìn)設(shè)計(jì)絕大多數(shù)都沒有很好地重視這個(gè)問題多帶來的負(fù)面影響。要想真正設(shè)計(jì)出符合人因工程學(xué)的鍵盤, 必須在這一點(diǎn)上作出突破,將鍵盤做成左右分離式的,將鍵盤左右手所操作的部分分離,使用戶在操作的時(shí)候上肢保持為自然的態(tài)。使用分離鍵盤且鍵盤與水平面成20°夾角時(shí),有助于減少肌張力;即使夾角為13°,仍能顯著降低肌肉負(fù)荷。1990 年,Thompson 等人的實(shí)驗(yàn)表明18°夾角是最舒適的角度。因此分離式鍵盤與水平面之間的夾角應(yīng)該控制在18°左右, 如圖2 所示,同時(shí)應(yīng)該做成可調(diào)式的,用戶 可以根據(jù)自己的喜好自由的進(jìn)行調(diào)節(jié)。用戶雙手置于這種跟水平面成一定夾角的鍵盤上時(shí), 手處于最自然的狀態(tài),避免了手腕的屈伸以及手的橈偏和尺偏,同時(shí)大拇指的動(dòng)作不再是按壓動(dòng)作, 而是側(cè)向的劃撥動(dòng)作,大大提高了大拇指的動(dòng)作效率。而且因?yàn)榍八闹傅拈L(zhǎng)度不同, 鍵盤的水平方向可以設(shè)計(jì)成內(nèi)凹圓弧面, 使之與手指擺放時(shí)的自然位置相適應(yīng)。

1.2 雙手小指均負(fù)擔(dān)過重及其解決方式

小指力度最弱, 空間方位的判斷能力差, 按標(biāo)準(zhǔn)操作法使用現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)鍵盤, 左手小指負(fù)擔(dān)10 個(gè)鍵的操作, 右手小指負(fù)擔(dān)的鍵達(dá)15 個(gè)之多,是十個(gè)手指中負(fù)擔(dān)鍵數(shù)最多的。由于小指作業(yè)往往造成整個(gè)手的外展角增大, 特別是敲擊下緣或邊緣鍵時(shí), 外展角最大, 手向外運(yùn)腕達(dá)到極限甚需要移動(dòng)前臂, 如圖1 所示。這就造成擊鍵速度慢, 出錯(cuò)率高, 難以盲目定位, 易于疲勞等不良后果。特別是很多使用頻率和重要性都很高的鍵例如Back Space 鍵被設(shè)計(jì)在遠(yuǎn)離J 鍵的角落, 使用者在進(jìn)行文本輸入時(shí)經(jīng)常誤按成其鄰近的鍵。在擊鍵時(shí)右手被迫騰起,食指離開基準(zhǔn)鍵位。而在實(shí)際的作業(yè)過程中,Back Space 鍵的使用頻率比回車鍵要高4 倍以上, 這導(dǎo)致了敲擊速度和正確率大大下降。同樣, Enter 鍵的敲擊也需要右手食指離開J 鍵, 否則敲擊成功率極低。Delete 鍵的設(shè)計(jì)偏離J 鍵更遠(yuǎn)。與此同時(shí)拇指的作用被忽視了。實(shí)際上拇指的力度、空問方位的判斷能力、活動(dòng)速度都是可 以信賴的, 而且位置居中, 動(dòng)作范圍大, 單獨(dú)動(dòng)作能力強(qiáng), 發(fā)揮拇指的作用是減少小指壓力的重要思路。此外, 空格鍵的鍵長(zhǎng)太大, 浪費(fèi)了鍵盤上寶貴的空間。

改進(jìn)方式，分離之后的鍵盤Space 鍵保持在原來位置, 使用頻率極高的Back Space鍵和Delete 鍵根據(jù)其使用頻率差異分別放置到Space 鍵的旁邊, Enter 鍵則放置到左右手大拇指很容易控制到的Space 鍵的下方區(qū)域。Insert 鍵則調(diào)整到右手小指比較容易控制的地方。這樣就很好的解決了以上的問題。此外右手所控制的Shift 鍵使用頻率較高而且需要與其它鍵同時(shí)按壓, 但是它偏離小指較遠(yuǎn), 改進(jìn)設(shè)計(jì)之后將其與“/”進(jìn)行了調(diào)換。同樣的道理, 將Ctrl 鍵調(diào)換到離小指較近的地方。

1.3 左右手的分工不合理及其解決方式

一般情況下右手基本上需要包攬主鍵盤區(qū)中線以右的敲擊任務(wù),約占整個(gè)鍵盤的2/3。編輯與定位鍵盤區(qū)占據(jù)了寶貴的鍵盤空間, 迫使右手需要頻繁的離開基準(zhǔn)鍵位對(duì)這個(gè)區(qū)域進(jìn)行操作。當(dāng)需要在主鍵盤區(qū)和數(shù)字輔助鍵盤區(qū)之間進(jìn)行切換時(shí), 右手需要跨過此區(qū)域, 跨越距離加長(zhǎng)。

以上種種原因?qū)е掠沂植僮餍实拖??？梢酝ㄟ^取消這個(gè)編輯與定位鍵盤區(qū), 將這個(gè)區(qū)域的按鍵分散到其它區(qū)域的方法很好地解決這個(gè)問題。因?yàn)樽笫挚刂频陌存I相對(duì)較少, 離開基準(zhǔn)鍵位的機(jī)率相對(duì) 較少。所以可以將PageUp、PageDown、Home 和End 這四個(gè)鍵放置到左手食指控制區(qū)域, 如圖1 所示。因?yàn)樵跀?shù)字鍵盤區(qū)當(dāng)NumLock 燈為熄滅狀態(tài)時(shí)同樣可以實(shí)現(xiàn)上下左右四個(gè)方向鍵的功能, 所以可以將上下左右四個(gè)方向鍵調(diào)整到右手主鍵盤區(qū)的下方。這樣右手在控制這幾個(gè)鍵時(shí)只需要在縱向方向上移動(dòng)即可。整個(gè)右手在水平方向上的移動(dòng)頻率和距離也會(huì)大大減少, 提高了操作的準(zhǔn)確度和效率。

1.4 操作鍵盤易疲勞及其解決方式

現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)鍵盤的設(shè)計(jì), 沒有考慮到手的支撐點(diǎn)問題, 使人手在操作時(shí)常常處于懸腕狀態(tài), 整個(gè)手臂都處于緊張狀態(tài), 這是產(chǎn)生疲勞和誤操作等現(xiàn)象的主要原因。如果長(zhǎng)期或者頻繁操作這種鍵盤, 就會(huì)造成腕腱組織勞損, 甚至導(dǎo)致忍受喪失感覺能力等嚴(yán)重的電腦職業(yè)病。

圖2 為了解決這個(gè)問題, 腕托的配置是必不可少的(如圖2所示), 雖然市場(chǎng)上有一部分鍵盤已經(jīng)配置了腕托, 但是還有很多鍵盤并沒有配置。而且, 市場(chǎng)上的腕托大多數(shù)都是塑料制品, 柔軟程度不夠。在腕部有2～3cm長(zhǎng)的腕部通道, 豐富的血管、肌腱和神經(jīng)都要從腕部通道穿過, 堅(jiān)硬的支撐物與手腕的壓迫和摩擦以及手腕在敲擊鍵盤時(shí)的頻繁動(dòng)作容易導(dǎo)致手腕神經(jīng)損傷從而產(chǎn)生腕部通道癥候群以及肌腱炎等病癥。因此腕托的材料最好采用較為柔軟的材料。鍵盤的平面布局分析

現(xiàn)在普遍使用的臺(tái)式計(jì)算機(jī)鍵盤為1971年國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織認(rèn)證的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)鍵盤QWERTY鍵盤,由主鍵盤區(qū)、F鍵功能鍵盤區(qū)、編輯與定位鍵盤區(qū)和數(shù)字輔助鍵盤區(qū)組成。普通QWERTY鍵盤的主鍵盤區(qū)、編輯與定位鍵盤區(qū)和數(shù)字輔助鍵盤區(qū)的布局。許多鍵盤加大回車鍵的尺寸來方便敲擊,卻忽略了BackSpace鍵,將其放置在鍵盤主鍵區(qū)最右上角,該鍵鍵帽大小也只有12mm×14mm。由于Back Space鍵被設(shè)計(jì)在遠(yuǎn)離J 鍵的角落,使用者在進(jìn)行文本輸入時(shí)經(jīng)常誤按成其鄰近的鍵。在擊鍵時(shí)右手被迫騰起,食指離開基準(zhǔn)鍵位。這導(dǎo)致了敲擊速度和正確率大大下降。而在實(shí)際的作業(yè)過程中,Back Space鍵的使用頻率比回車鍵要高4倍以上。所以此鍵的改進(jìn)設(shè)計(jì)是一個(gè)重點(diǎn)。傳統(tǒng)鍵盤的編輯與定位鍵區(qū)設(shè)計(jì)在鍵盤中部偏右位置。右手在操作鼠標(biāo)時(shí)若要按這些鍵,要么右手放下鼠標(biāo)操作后又返回點(diǎn)擊鼠標(biāo),要么左手伸到鍵盤右部來進(jìn)行此操作。這使得操作起來極不方便。左右手的分工也不盡合理,一般情況下右手基本上需要“包攬”主鍵盤區(qū)中線以右的敲擊任務(wù),約占整個(gè)鍵盤的2/3。而且此鍵區(qū)也沒有一個(gè)起定位作用的基準(zhǔn)鍵位, 操作時(shí)幾乎無法實(shí)現(xiàn)盲打。另外鍵位排列不夠科學(xué),定位鍵與編輯鍵的配合脫節(jié),定位鍵與定位鍵之間的配合也不方便。

數(shù)字輔助鍵盤區(qū)提供給專門數(shù)字錄入人員極大的操作方便性,卻忽視了“ = ”鍵。用戶在編寫程序或進(jìn)行計(jì)算時(shí),習(xí)慣將“ = ”鍵與“ + ”、“”鍵,在原來“25 [2] 嚴(yán)揚(yáng).人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)用[M ].北京: 中國(guó)輕工業(yè)出版社,2000 [3] 丁玉蘭.人機(jī)工程學(xué)[M ].修訂版.北京:北京理工大學(xué)出版社,2002 [4] 趙英新,陳淑,景璟.人機(jī)工程鍵盤的設(shè)計(jì)與研究[ J ].山東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2001, 31(5):433–440 [5] 吳小勇.鍵盤操作板的人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)和分析[J ].人類工效學(xué),1998 ,4(1):58260.[6] 楊明朗,袁桃.基于人機(jī)工程學(xué)的鍵盤設(shè)計(jì)[J].包裝工程,2005,5.[7] 趙英新,陳淑,景璟.人機(jī)工程鍵盤的設(shè)計(jì)與研究[J].山東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2001,5.[8] 宿芳,張智君.鍵盤操作的工效學(xué)研究回顧[J].應(yīng)用心理學(xué),2003,3.[9] 郝玉哲.人機(jī)工程型鍵盤[J].中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào),1995,6.