人机界面设计课件

设计 QQ2647501616整理提供 1 2 3 人机界面设计 人机界面设计 对显示器 控制器以及它们之间的关系进行设计 使人机界面符合人机信息交流的规律和特性 其设计依据始终是系统中的人 人机界面三要素基本模型 4 图司机 汽车三要素基本模型 5 1 1信息显示的方式及特征按人接受信息的感觉通道的不同 可将显示方式分为视觉显示 听觉显示和触觉显示等 其中以视觉显示应用最为广泛 由于人对突然发生的声音具有特殊的反应能力 所以听觉显示器作为紧急情况下的报警装置 比视觉显示器具有更大的优越性 触觉显示是利用人的皮肤受到触压刺激后产生感觉而向人传递信息的一种方式 上述三种显示方式所传递的信息特征 如表所示 6 三种显示方式所传递的信息特征 7 1 2仪表显示器的种类仪表是信息显示器中应用极为广泛的一种视觉显示器 一般可按其显示形式和显示功能分类 1 按显示形式分类按显示形式可分为数字式显示器和模拟式显示器两大类 1 数字式显示器 是直接用数码来显示信息的仪表 如各种数码显示屏 机械的和电子的数字记数器等 8 2 模拟式显示器 是用标定在刻度盘上的指针来显示信息的 如最常见的手表 电流表 电压表等 模拟式显示器式样繁多 可按刻度盘的形式分 也可按指针与刻度盘的相对运动形式分为 如图所示 通常指针可动 刻度盘不动的形式应用较广 9 显示器按刻度盘的形式分类 10 11 按指针与刻度盘相对运动的形式分类 a 指针可动 刻度盘不动 b 刻度盘可动 指针不动 12 模拟式与数字式显示仪表的特点 13 14 2 按显示功能分类按仪表的显示功能可分为读数用仪表 检查用仪表 警戒用仪表 追踪用仪表和调节用仪表 1 读数用仪表 用具体数值显示机器的有关参数和状态 如汽车上的时速表 飞机上的高度表等 2 检查用仪表 用以显示系统状态参数偏离正常值的情况 一般无需读出其确切数值 这类仪表宜采用指针运动刻度盘不动的显示器为好 3 警戒用仪表 用以显示机器是处于正常区 警戒区还是危险区 15 在显示器上可用不同颜色或不同图形符号将警戒区 危险区与正常区明显区别开来 如用绿 黄 红三种不同的颜色分别表示正常区 警戒区 危险区 为避免照明条件对分辨颜色的影响 分区标志可采用图形符号 16 警戒用仪表的形式 17 4 追踪用仪表 追踪操纵是动态控制系统中最常见的操纵方式之一 它根据显示器所提供的信息 进行追踪操纵 以便使机器按照所要求的动态过程工作 5 调节用仪表 只用以显示操纵器调节的值 而不显示机器系统运行的动态过程 18 1 3显示装置的选择原则显示装置的功能是让操作人员观察 接受 理解 处理和反馈来自生产过程的信息 对生产过程进行监控 进而操纵生产过程以求达到预定的目的 1 数量识读仪表的选择数量识读的主要目的是获取准确的数据 19 2 状态识读仪表的选择状态识读仪表只需向操作者显示被测对象的参数变化趋势的信息 指示该参量在哪一范围是正常状态 哪一范围是不正常状态 被测对象的参数是增加了还是减少了 偏离给定值的哪一侧 而不需要显示精确的数值等等 因此 状态识读通常选用指针式仪表 20 2视觉显示器设计 2 1显示装置设计的基本原则1 准确性原则设计显示装置的目的是为了使人能准确地获得机器的信息 正确地控制机器设备 避免事故 21 2 简单性原则为了读数迅速 准确 显示装置应尽量用简单明了的方式显示所传达的信息 应使传递信息的形式尽量能直接表达信息的内容 以减少译码的错误 不使用不利于识读的装饰 尽量符合使用目的 如供状态识读的仪表 就是越简单越清晰越好 22 3 一致性原则应使显示器的指针运动方向与机器本身或其控制器的运动方向一致 4 排列性原则关于显示器的装配位置或几种显示器的位置排列也需认真考虑 其位置排列应是 1 最常用的和最主要的显示器尽可能安排在视野中心3 范围之内 因为在这一视野范围内 人的视觉效率最优 也最能引起人的注意 23 2 显示器很多时 应当按照它们的功能分区排列 区与区之间应有明显的区分 3 显示器应尽量靠近 以缩小视野范围 4 显示器的排列应当适合人的视觉特征 24 2 2模拟式显示器的设计1 刻度盘的设计刻度盘设计的内容包括刻度盘的形状和大小 1 刻度盘的形状 刻度盘的形状主要取决于仪表的功能和人的视觉运动规律 以数量识读仪表为例 其指示值必须能使识读者精确 迅速地识读 实验研究表明 不同形式刻度盘的识读率亦不同 25 26 2 刻度盘的大小 刻度盘的大小取决于盘上标记的数量和观察距离 以圆形刻度盘为例 当盘上标记数量多时 为了提高清晰度 需相应增大刻度盘 但是 这必将增加眼睛的扫描路线和仪表占用面积 而缩小刻度盘又会使标记密集不清晰 刻度盘的最佳直径与监控者的视角有关 实验证明 最佳视角为2 5 5 因此 由最佳直径和最佳视角便可确定最佳视距 或已知视距和最佳视角便可推算出仪表刻度盘的最佳直径 实验结果表明 圆形刻度盘的最优直径是44mm 可参见关于圆形刻度盘的直径 观察距离和标记数量的推荐值 27 表认读速度和准确度与直径大小的关系 视距750mm 圆形刻度盘 28 29 2 刻度与刻度线的设计识读速度 识读准确性还与刻度的大小 刻度线的类型 刻度线的宽度和刻度线的长短有关 1 刻度的大小 刻度盘上最小刻度线间的距离称为刻度 2 刻度线的类型 常见的刻度线类型有单刻度线 双刻度线和递增式刻度线 递增式刻度线的形象特征可以减少识读误差 30 图刻度线 a 单刻度线 b 双刻度线 c 递增式刻度线 31 3 刻度线的宽度 刻度线的宽度取决于刻度的大小 当刻度线宽度为刻度的10 左右时 读数的误差最小 32 图刻度线宽度对读数误差的影响 33 4 刻度线长度 刻度线长度选择得是否合适 对识读准确性关系甚大 刻度线长度受照明条件和视距的限制 当视距为L时 刻度线最小长度为长刻度线长度 90 中刻度线长度 125 短刻度线长度 200 刻度线间距 600刻度线长度还受刻度大小的影响 不同刻度范围的刻度线长度可参考表选取 34 表刻度线长度选择表 35 5 刻度方向 刻度盘上刻度值的递增顺序称为刻度方向 6 数字累进法 一个刻度所代表的被测值称为单位值 36 表数字累进法 37 仪表显示的设计原则 1 满足能见性 清晰性 可懂性要求 2 使显示精度与人的视觉辨认能力相适应 3 尽量采用形象直观的和与人的认知特点相匹配的显示格式 4 对同时呈现的有关联的信息尽可能实现那综合显示 5 目标与背景之间有适当的亮度对比 颜色对比和形状对比等 以及良好的照明条件 6 确定适宜的显示器尺寸和安放位置 38 仪表显示器的空间特性设计要求 显示器的位置安排 1 观察角度 最佳观察角度为水平视线下偏15度 2 视觉作业区 人眼对视野不同区域的察觉和辨认能力不同 3 显示器的空间排列 遵循重要性 使用频次 功能和使用顺序原则 显示器各元素的尺寸及配置刻度标记 刻度间距 指针 读数 颜色匹配等 39 清晰的配色 40 模糊的配色 41 显示装置的设计与选择 视觉显示装置的观察方式观察角在70 90度范围内观察目标时 其相对观察误差不超过6 为最佳观察范围 仪表的选择原则无论从读书的速度和精度来说 均以数字式仪表为最优 而以长条式仪表 尤其是垂直型 为最差 仪表的排列方式和零点位置仪表之间应尽量靠近 以缩小搜索视野的范围 42 讨论 飞行员驾驶飞机着陆时观察仪表 对眼睛的运动规律进行实验 其中5个主要仪表的眼睛转移频率如图所示 试问如何改进仪表的布局 解 改进仪表的布局如图 43 44 45 4 符号标志与字符设计 符号标志的选择 直选法 主观评价法 反应时法 符号设计的知觉因素 形 基分明 边界明显 闭合 简明 整体 字符设计 字体 字高宽比 笔划宽度 呈现时间 照明水平 字符与背景的对比度 46 5 显示兼容性要求概念兼容性 红色 一般与危险 停止 喜庆等概念相联系 47 6 影响视觉显示质量的因素 视觉目标的刺激强度 亮度对比度 分辨率对CRT显示质量的影响 48 控制器设计 1 控制器的分类 根据操作部位手控制器 足控制器 言语控制器 根据输入信息的特点离散位选控制器 连续调节控制器 根据运动方式平移动式控制器 旋转式控制器 49 50 51 2 控制器的辨认与操作运动 控制器的编码对具有多个控制器的系统 为了提高操作者辨认控制器的效果 应采用标记 颜色 大小 形状 表纹 操作方法 位置等方式进行编码 控制器的运动关系应考虑人的习惯运动模式 使控制器与人预测的控制运动方向一致 如阀门逆时针旋转表示流量增大 52 形象化操纵器 53 54 3 控制器的设计参数 控制器的尺寸 控制器的材料特性 控制器的阻力 55 法国FACOM公司制造的手工工具 从一九一八年以来 法国FACOM公司在工业保养工具及汽车维修工具的领域不断创新 FACOM不再是一个单纯的商标 FACOM广获专业人士之青睐 人们不是去买扳手 而是去买 FACOM 品牌的成功 使得FACOM成为欧洲手工工具制造商之首 并且在国际市场上迅速拓展 56 FACOM的工具多年来获得了各种专利及荣誉 其专利有 40R快速紧固扳手 棘爪套筒CDX等等 国际荣誉奖有 601金属锯 微型技术螺丝刀等等 由于其创新的不同凡响的产品 FACOM得以在工具制造业建立其先驱者的声誉 57 58 全新剖面的扳手提供强有力的紧固工具 减少工具及零件的磨损 延长工具的寿命 为达到这些目标 FACOM设计了有六个或十二个面命名为 OGV 剖面的套筒 以及有六个面的命名为 Hexplus 剖面的内六角弯头扳手 这些设计增加了螺母与工具的接触面 加强了紧固力偶 延长了工具的使用寿命 在快速紧固系列里 新型的40R扳手可以在旋转方向回程时不离开螺母 可以让使用者节约其宝贵时间 40R扳手使用时简便得如同一把棘爪手柄 其使用速度超过一般多用扳手的二倍 59 符合人因工程的螺丝刀如果说FACOM从美学角度设计产品的话 那么使用者的舒适及工作效率则是最重要的设计准则 命名为 Ergotwist 的依照人机工程学设计的螺丝刀便是一例很好的证明 它的复合材料的手柄能提供最佳的手感及更大的力矩 由于其磨圆的端点 使手掌与其完美结合 达到手柄与手掌卡紧的效果 FACOM提供了一种高性能的松紧螺丝的工具 60 新的棘爪手柄传动装置 CDK出于安全性能方面的考虑 FACOM发明了一种使锁定及解锁 快捷稳固的系统 锁定单元 高精度的可控紧固力工具 Memotork按人机工程设计的五按键键盘及手柄 数字式显示 并集多种功能子一身的具记忆能力的电子扳手 Memotork 展示了FACOM的精确与可靠 这一创新意的 简明易用的扳手可以在图纸上绘出紧固过程的曲线 并可记录九百位数据 预定紧固力的界限值 所有的这些功能 可控紧固的领域里带来了革命 61 锐意创新的钳具T5型虎钳 人机工程学与高性能的结合FACOM在发明了500系虎钳后 再显示实力 推出了T5型虎钳 使技术革新更进一步 无论是调整工件时轻度紧固 还是稳定工件时的强力紧固 这一新型虎钳均能自如地控制其强度 为了达到这些优异性能及使用上的舒适 新虎钳在设计上经过了仔细全面的推敲 钳口下部固定 使工件缓和脱离虎钳的卡子 热塑套钳罩 调整钳口开口大小的符合人机工程学的形状的滚轮 高强度的钳口 始终追求绝对的高品质 FACOM不断进行新材料的研制 FACOM应用高强度特种钢丝装配卡铂钳咀 使其达到完美的夹持及高强度的紧固 人机工程学设计 工具的高性能及易操作性应用 62 人因工程学设计 应用人机工程学设计的螺丝刀 601金属锯 铆钉钳 T5型虎钳等等 所有的FACOM产品都设计成符合人体结构 这是设计人员充分考虑到提供适合用户需求的优质产品的结果 在FACOM的研究部门 科研小组从外形 截面 材料等方面分析研究 为求进一步开发出更先进的 更可靠的 更易操作的 符合最严格的各种标准的工具 63 4 控制器的位置与排列 控制器的位置操作者的功能可达区域 人体的用力特点 控制器的排列 控制器的间距 64 不良人因案例 找不到重启键 65 现况说明 在按键的设计上 为了要求美观 所以将主机会用到的按键 及需要看的LED灯集中于一个区域 如上图所示 但由于设计的太过 将竟将重新激活键和LED灯的透明罩合而为一 即重新激活在我们一般人以为是不可以按的LED灯罩上 让使用者在需要将计算机重新激活的时候产生困扰 找不到重新激活键 误按到电源键 或一直按不会动的金属三角片以为重新激活键坏掉 66 改善建议 其按键应与LED灯做个区隔 勿因为追求设计的美感 而一昧的将所有的对象挤在一起 应考虑每个不同功能的东西 要有不同的形式存在 67 在电脑城会发现很多机箱不符合人因工程 看起来很酷 但重启键和电源开关 不容易区分 1 有些是形状相同 只是位置不同 2 有些根本没写明 只让人凭感觉区分 3 有些是电源开关如何按 要有方向 68 5 控制器的用力和信息反馈为从操纵中获得信息 操纵量的大小最好与操纵用力的大小成比例 用力级差影响操纵效率 69 6 避免控制器偶发启动的措施将控制器沉陷入凹槽内给控制器加保护罩将控制器安装在不易被碰撞的位置使控制器的运动方向向者最不可能发生意外用力的方向连续两次操作才能启动 且方向相反使控制器必须按正确的操作次序才能启动适当增加控制器的操作阻力延长控制器启动操作持续时间 70 7 手握式控制器的设计 71 电动工具的握把形式 72 手柄形式和着力方式的比较 73 烙铁把手的设计 避免静肌负荷 74 把手弯曲式工具设计 75 a 传统把柄b 改良后把柄避免掌部压力的把手设计 76 a 拇指操作b 指压板操作避免单小指 如食指 反复操作的设计 77 汽车方向盘及组合开关复合多功能操纵器 78 U D vsE D MATCHING DESIGNFORHUMANUSE FROMFOLLOWSFUNCTION 79 U D vsE D MATCHING USER FRIENDLY PRODUCTSEMANTICS 80 人机界面设计 U D vsE D MATCHING UNIVERSALDESIGN 81