鼠标人机工程学研究

1鼠标人机工程学研究褚文强车续文广东石油化工学院，广东茂名525000工程学研究问题分析：鼠标是一种手握工具，随着电脑的普及，越来越多的人开始使用鼠标，也越多的人开始抱怨，手腕生疼，肩膀发木，手指的关节不灵活，其实，这些伤害我们的“杀手”就在身边———鼠标。就是俗称的“鼠标手”，如果长期置之不理，可能会导致神经受损、手掌发黑、肌肉坏死。本设计的目的:1.研究鼠标的外形2.研究鼠标的使用3.解决长期使用鼠标对手部的伤害现状分析:目前的鼠标在使用鼠标时通常是以手腕作为支撑点，手掌与鼠标支撑面难以贴合，骨骼处于交叉状态，造成前臂扭曲现象。2、鼠标和身体的距离会因为鼠标放在桌上而拉大，这方面的受力长期由肩肘负担，是导致颈肩腕综合征的原因之一。上臂和前身夹角保持45度以下的时候，身体和鼠标的距离比较合适，如果太远了，前臂将带着上臂和肩一同前倾，会造成关节、肌肉的持续紧张，而且鼠标的位置越高，对手腕的损伤越大；鼠标的距离距身体越远，对肩的损伤越大。因此，鼠标应该放在一个稍低位置，这个位置相当于坐姿情况下，上臂与地面垂直时肘部的高度,鼠标用久了手腕会起老茧，如果放置电脑的桌子过高，手腕的扭曲程度会越厉害也就越容易疲劳。而一般桌子的高度是固定不变的，这就需要鼠标来适应它。常见鼠标:1.光电鼠标:光电鼠标器是通过红外线或激光检测鼠标器的位移，将位移信号转换为电脉冲信号，再通过程序的处理和转换来控制屏幕上的光标箭头的移动的一种硬件设备。光电鼠标的光电传感器取代了传统的滚球。这类传感器需要与特制的、带有条纹或点状图案的垫板配合使用。原理：光电鼠标内部有一个发光二极管，通过它发出的光线，可以照亮光电鼠标底部表面（这是鼠标底部总会发光的原因）。此后，光电鼠标经底部表面反射回的一部分光线，通过一组光学透镜后，传输到一个光感应器件（微成像器）内成像。这样，当光电鼠标移动时，其移动轨迹便会被记录为一组高速拍摄的连贯图像，被光电鼠标内部的一块专用图像分析芯片（DSP，即数字微处理器）分析处理。该芯片通过对这些图像上特征点位置的变化进行分析，来判断鼠标的移动方向和移动距离，从而完成光标的定位。优点：反应灵敏，无卡轮现象，比较轻便缺点：发出的光不舒服，对接触面要求过高。2.无线鼠标:无线鼠标是指无线缆直接连接到主机的鼠标。一般采用27M、2.4G、蓝牙技术实现与主机的无线通讯。鼠标自1968年诞生以来，已经经历过近四十年的演变和发展无线鼠标优点是无线，操作更方便。2缺点：1.延时及辐射问题，在早期的无线鼠标中，鼠标延时的确是一个不小的问题，但是随着鼠标芯片的发展与无线技术的应用，在一般家用或者办公使用时，市场上的主流无线鼠标的延时不明显，可以满足这类用户的需求。但是对于专业游戏玩家，可能大多数无线鼠标并不适用。2.无线鼠标与有线鼠标有一个最大的不同之处，无线鼠标需要通过电池来供电，而有线鼠标可以通过电脑供电，所以无线鼠标的电池耗电量的大小能够影响到用户的使用成本问题3对于采用2.4GHz技术的无线鼠标，在第一次使用时，必须要经过码率配对过程，对于有些用户而言，比起有线鼠标，这个过程可能会显得比较麻烦。4.早期的无线鼠标，昂贵的价格并不是每位消费者都能接受，但是随着无线鼠标产品的增多，市场上低端无线鼠标已经与有线鼠标平起平坐，但是如果与同档次的有线鼠标相比，无线鼠标的售价会较高。3.激光鼠标激光鼠标其实也是光电鼠标，只不过是用激光代替了普通的LED光．好处是可以通过更多的表面，因为激光是CoherentLight（相干光），几乎单一的波长，即使经过长距离的传播依然能保持其强度和波形；而LED光则是IncoherentLight（非相干光）。原理：激光鼠标传感器获得影像的过程是根据，激光照射在物体表面所产生的干涉条纹而形成的光斑点反射到传感器上获得的，而传统的光学鼠标是通过照射粗糙的表面所产生的阴影来获得。因此激光能对表面的图像产生更大的反差，从而使得“CMOS成像传感器”得到的图像更容易辨别，提高鼠标的定位精准性。优点：分辨率高，精确度高，界面效果好。4.触觉鼠标触觉鼠标比普通的鼠标多了一个功能，是在点击鼠标的时候，手指接触鼠标的位置会有对应的突起，触觉刺激了人的手指，从而可以辨别是否已经点了鼠标.5.3D鼠标3D振动鼠标是一种新型的鼠标器，它不仅可以当作普通的鼠标器使用，而且具有以下几个特点：(1)具有全方位立体控制能力。它具有前、后、左、右、上、下六个移动方向，而且可以组合出前右，左下等等的移动方向。(2)外形和普通鼠标不同。一般由一个扇形的底座和一个能够活动的控制器构成。(3)具有振动功能，即触觉回馈功能。玩某些游戏时，当你被敌人击中时，你会感觉到你的鼠标也振动了。(4)是真正的三键式鼠标。无论DOS或Windows环境下，鼠标的中间键和右键都大派用场。功能分析：不同的鼠标可能工作原理是不同的，但是它们的功能都是一样的那就是用来向电脑发号施令，通过自己手部对鼠标按键以及自身的移动来操作电脑。但是随着使用方式的不同，也有一定的区别，游戏鼠标，普通鼠标的差别。造型外观分析：1.这款鼠标左右对称，符合人机工程学，操作手感舒适平滑。左右对称设计使得左右手都可以操作。三按键式设计，定位更加精准，设计小巧方便携带，适于白领以及大部分人群使用。2.这款鼠标背部曲线完全贴合手心，掌控极其舒适，长时间使用也不会觉得累。左右键触发力量适中，既不费力又充满手感。而且外观时尚大方，不仅拥有不错的操作体验，还有一定的美学外观。33.这款罗技鼠标外形圆润舒适，适合手的操作，左右对称设计，按键符合手部指形凹槽，更加适合使用。无线连接使用更加方便。4.微软的这款鼠标，采用了很奇特的造型，能屈能伸设计灵活。经研究发现,手握物品时弯曲23度是人体最舒适的角度,ArcTouch鼠标,一款可以弯折鼠标,弯曲角度正好是23度，灵活的设计让您久握办公也不会累,放平可以方便让您携带到任何地方,平滑的边线,结合专为舒适而打造的弧线,前端抛光,彰显品位同时令您赏心悦目。弯曲ArcTouch即打开鼠标电源，放平ArcTouch即关闭鼠标电源，完全不需要开关，随时随地提醒您节省电量。在触控条上滑动，明显感受到力反馈，让您体验滚轮般滚动在触控条上轻拂可高速滚动页面点击触控条上下端可进行翻页点击中部可执行自定义功能，您可以到鼠标键盘中心设置个性化的中部功能。5.这款鼠标一反一般鼠标的外形，利用蜗行仿生设计，完全按照人手、人手腕骨、手臂经络以及肩胛神经科学的出色的流线形设计。摆脱长时间使用鼠标手的疲劳和伤害。可拆卸的掌托设计，使得使用更加方便，胎纹防滑掌托可在使用时防止出汗等原因造成打滑现象。侧压式按键设计，左右键对称均衡设计，手感轻柔灵敏。鼠标材料分析：鼠标的材料一般都用是使用塑料。因为塑料可以根据使用要求加工成多种形状的产品，且加工工艺简单，宜于采用机械化大规模生产。塑料化学性质好，而且具有质量比较轻的特点。因此使用塑料材料不仅可以降低成本还可以使得鼠标有很好的化学性质。使用人群分析：使用电脑大部分都是要使用鼠标的，因此鼠标的使用人群非常广泛，下至小孩子，上至老年人，都有使用鼠标使用电脑的，因此鼠标的设计有时应该考虑到使用的不同人群。比如正常男性的手普遍比女性的手大，这样鼠标的设计就应该根据不同的手来设计不同的尺寸，以求得最佳的舒适体验，而不是设计通用的鼠标。人机学鼠标设计:最符合人机学设计的鼠标应该最符合人手的设计，因此鼠标的人机学设计主要体现在鼠标造型设计上，而要设计出好的鼠标必须研究人手的自然结构。人手的结构中，与鼠标相关的部分向上包括前臂，而向下则有手腕、手掌、手指等结构。前臂内部包括尺骨、桡骨等主要的骨骼人就是依靠这两根骨头的交错来完成手腕的旋转的。而手腕结构中主要是一快腕骨，它的转动使得人的手腕可以仰俯。而人的手掌则主要由两组肌肉组成，一个是拇指屈肌和外展肌组成的肌群，一个是小指屈肌及展肌组成的肌群，在两个肌群指间有一条沟壑。对于不同的人，这条沟的深度和宽度是不同的。而这条沟内部，则是人手主要神经和血管所走4的地方。手指的结构则相对比较简单，每个手指包括三个指节，并在一定范围内可以作横向的展开。这些结构的自然形态应该是什么样呢？首先，对于上臂来说，它的自然形态应该是使尺骨和桡骨接近平行的状态，这种状态，也就是当上臂和手掌平放桌上的时候，上臂和手掌呈接近垂直的倾斜状态，使用掌外侧触及桌面的形态。因为这种形态下，上臂的主要肌肉和血管不会发生扭曲，所以即便长时间保持这个姿势，也不会出现肌肉疲劳和缺氧情况——多彩曾经推出过一款“竖着”使用的鼠标，虽然由于和大多数人的使用习惯不合而没有普及开来，但这种设计思路的确是符合人体工学要求的。而对于手腕结构来说，多次的试验证明，当人的手腕呈“仰起”状态时，则“仰起”的夹角在15度－30度之间的时候，是最舒适的状态，超出这个范围，会导致前臂肌肉处于拉伸状态，而且也会导致血流的不畅。而对于手掌来说，其最自然的形态就是半握拳状态。而鼠标的造型设计，实际上就是要尽量贴合这个形态。分解开来，它包括三个概念：1.要使鼠标外壳紧密贴紧人手掌的两个主要肌群——拇指肌群和小指肌群。使它们能够贴紧而又不受压迫。受压迫会导致手掌处于疲劳状态，而贴不紧又有握不住的感觉。2.要使鼠标外壳紧贴掌弓而又不压迫它。也就是鼠标外壳要贴紧手掌中间的那条“沟”。如果它不能贴紧，那么手心就会有“悬空”的感觉，而如果压迫了它，因为下面是手主要动脉和神经的必经之地，时间长了以后会导致手缺氧。3.鼠标的最高点应该位于手心而不是后部的掌浅动脉弓，否则会造成手掌产生压迫感。对于手指，手指的自然形态应该是五个手指都不悬空，而且处于呈150度左右的自然伸展状态。而对于鼠标设计来说，手指部分的一个特别要求，就是当手指自然伸展时，第三指节的指肚应该正好处于鼠标按键的微动开关上，这样才能获得最佳的按键手感。参考文献：1.《工业设计人机工程》机械工业出版社，第2版，引用130、131页