键盘的人机工程学分析

键盘的人机工程分析成员：秦云华杨琳侯兴军张永胜引言•世界上越来越多的人开始向他们使用的产品提出异议，计算机产品也不例外，以键盘为例进行人机工程学分析Title•医学工作者在临床实践中发现，计算机使用者中的反复劳损性损伤(RSI)、“键盘腕”和尺骨撞击综合征(UIS)的发生率很高，患者的手指、腕、肩带、头及颈等部位出现麻木和疼痛，疼痛多为针刺感或烧灼感痛，导致大拇指笨拙无力或灵活性降低、手部握力下降。医学工作者通过对这些疾病的病因和病理学的研究，提出键盘设计者和生产者应为计算机用户提供符合人机学的键盘。人机工程与键盘•使用这类产品操作的界面的设计必须符合人机工程学等理论，而且也必须能够综合平衡地使用人体各部分机能能够健康操作。现今键盘设计主要存在的问题•虽然很多设计者就键盘设计提出了一些建议和方案，但是目前普遍使用的计算机键盘基本为1971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，根据设计师的体验和调研，总结出了这类键盘的不合理之处如。键盘的平面布局不合理•（1）目前流行的键盘通常将Delete和Backspace键放置在主键区的右上方，由于这两个键远离j键，使用户输入文本时经常误按其它键，而且击键时右手食指被迫挪位离开基准键，导致了敲击效率和正确率降低。键盘的平面布局不合理•（2）许多键盘加大回车键的尺寸来方便敲击,却忽略了Backspace键,将其放置在键盘主键区最右上角,该键键帽大小也只有12mmX14mm。由于Backspace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。在击键时右手被迫腾起,食指离开基准键位。这导致了敲击速度和正确率大大下降。而在实际的作业过程中,Backspace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。键盘的平面布局不合理•（3）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,约占整个键盘的功。而且此键区也没有一个起定位作用的基准键位,操作时几乎无法实现盲打。另外键位排列不够科学,定位键与编辑键的配合脱节,定位键与定位键之间的配合也不方便。键盘的平面布局不合理•（4）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“=”键。用户在编写程序或进行计算时,习惯将“=”键与“+”、“一”、“*”、“/”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。人机工程键盘的整体分析和设计•键盘的整体布局必须按照人机工程学原理设计。既符合人的生理及心里特征，还需确保操作时人的姿势自然放松，避免造成肌肉疲劳。键盘的整体设计•（1）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、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,给手恰到好处的支撑。键盘的整体设计•（2）附属功能设计。•为了进一步满足各种需求,在键盘设计过程中,可采用诸如防水、照明灯等技术。此外,还可以为笔记本电脑设计专用的防滑垫。人因工程学要求键盘在平板上可前后移动,其倾斜度在5°～15°范围内可调。通过在笔记本电脑背面设置的防滑垫,可以达到双重效果。•人机工程键盘是在键盘的设计中应用人机工程理论，改进键盘的整体布局，是它能更好地满足用户的使用要求，并确保用户健康的新型键盘•下列是一些生活中基于人机工程学而研发的键盘在键盘近体一侧增加舒适的掌托设计，提供辅助支持，具体尺寸同普通键盘相比，人机工程键盘在设计中更多地关注操作者的操作感受及其满意程度具体表现在一下几点：下图是基准键位操作普通键盘和人机工程键盘的参数比较键盘设计的新趋势•在键盘设计的最初阶段，研究工作主要是改善键盘的机械结构，以提高它的机械性能。后来的工作集中于提高它的输入速度和准确性。而近年来，随着计算机的普及，研究者们越来越重视键盘使用者的生理和心理的负荷，如疲劳度、双手肌肉的紧张和劳损等。从前述国内外研究状况也可发现，目前国内的研究工作重点主要还在第二阶段，即提高键盘输入速度和准确性，同时适当考虑到了人的生理心理特点。而国外的研究已全面进入到了最高阶段，即研究使用者的生理和心理的负荷。•有不少研究表明：标准键盘的键位布局不符合工效学中人机系统高效舒适的设计目的，不利于提高信息输入的效率。由此，工程心理学家及工效学家提出了一些用于替代标准键盘进行更有效的人机交流的键盘。典型的有以下几种键盘设计的新趋势键盘设计的新趋势•1）槽式键盘。槽式键盘是一键一符的键盘，标准键盘的所有键位行均在同一个平面上，而槽式键盘将第3行，即（zxcvb）行键位与整个键盘平面成90°排列，整个键盘外形从侧面看形成一个槽式，故称槽式键盘。•（2）和弦键盘。和弦键盘是多键一符的键盘，输入一个信息单元必须同时按下一个或几个键，就象钢琴演奏和音一样，所以称为和弦键盘。键盘设计的新趋势（3）一键多符键盘。一键多符键盘的典型应用目前主要在手机、ipad等移动终端上。它有以下特点：空间要求低、易学性好、歧义性高。因此，一键多码键盘设计必须解决歧义性的问题，一般是通过计算机软件来消除歧义性（4、）3D造型只为契合人体工程学：Maltron在键盘工业设计的发展过程中，1977年出现的PCDMaltron键盘，另类的造型让人眼前一亮。键盘的外形设计，完全为了给使用者提供更加人性化的操作。立体的造型为更好贴合人体手部活动，同时充分利用大拇指，用户不用扭动手腕便可触及所有主要按键，有效缓解敲击键盘带来的手指酸痛。Maltron键盘至今仍在市面上销售。（5）、折叠式口袋键盘：Stowaway为了让用户使用PDA输入数据时更加便利，ThinkOutside发明了Stowaway——第一款可折叠的全键盘。使用时，键盘与PDA直接连接，让用户体验到打字的便利和快感；不用的时候，键盘可折叠成手掌大小，携带方便。（5）虚拟键盘先驱概念：VirtualKeyboard2002年，硅谷一家公司Canesta为了让键盘的轻便性上升到新高度，发明了红外键盘。利用红外线构造出虚拟的键盘界面，通过豌豆大小的传感器来追踪记录使用者的手指运动。之后Canesta将红外键盘技术授权给韩国的Celluon公司，技术应用到许多出色的产品中，包括evoMouse（能够同时取代鼠标和键盘功能红外感应）、Prodigy（自带红外线键盘的iPhone电池保护套）。在2010年，Canesta公司被微软收购。结束语•键盘作为计算机的主要输入设备,其设计与改进在计算机日益普及的今天尤显重要。从人机工程学的角度来看,还需在其平面布局和整体设计等方面进行了研究。在整体布局上更加注重操作方便性与合理性,尤其体现在Backspace键的重新布里、编辑与定位键区和数字辅助键区的按键布局上。改进的设计方案能够有效避免用户肌肉紧张和静态疲劳,对整个计算机业过程的舒适性有较好改善,同时也大大提高了作业效率,使用户和输入设备之间能够更好地协调工作。这充分体现了设计对人的关怀与呵护,使人和产品在交互过程中完美和谐地结合。EndThankyou