鼠标的人因工程分析

1、南京工程学院人因工程学课程大作业设 计 题 目：鼠标的人因工程学因素研究学 生 姓 名：赵俊冉学 号：201110939专 业：工业工程班 级：工业工程111指 导 教 师：马 银 忠成 绩： 机械工程学院工业工程教研室2013年 12月 21日前言3一、设计题目：4二、主要内容4三、设计任务及要求4四、设计方法及骤4五、编写大作业说明书5第一章 大作业内容简介51.1大作业的意义51.2大作业设计内容51.3大作业设计思路6第二章 大作业设计过程72.1鼠标的现状分析72.2针对现状的分析152.3设计稿的提出162.4设计稿评价16第三章 小结183.1 课题内容小结183.2 大作业小结

2、18附录：20参考文献21前言人因工程学(Human Factors Engineering，简称HFE)又称工效学、人机工程学、人类工效学、人体工学、人因学等各种名称，是一门重要的工程技术学科。它是管理科学中工业工程（IE，Industrial Engineering）专业的一个分支，是研究人和机器、环境的相互作用及其合理结合，使设计的机器和环境系统适合人的生理、心理等特点，达到在生产中提高效率、安全、健康和舒适目的的一门科学。其中侧重于研究人对环境的精神认知称为cognitive ergonomics或human factors,而侧重于研究环境施加给人的物理影响称为biomechanic

3、s或physical ergonomics。人因工程学的研究目的在于设计和改进人-机-环境系统，使系统获得较高的效率和效益，同时保证人的健康、安全和舒适。人因工程把人的工作优化问题作为追求的重要目标，设计出适合于人的特性的系统。为了设计和改善人-机-环境系统，必须知道系统中进行作业的人体各部分的大小、形状、移动范围等形态特性、并根据这些特性来设计显示装置和操作器具。人体测量是人因工程学的重要组成部分，通过测量人体各部位尺寸来确定个体之间和群体之间在人体尺寸上的差别，用以研究人的形态特征，从而为各种工业设计和工程设计提供人体测量数据。在现代工业化生产中，人体测量的资料对空间的设计，机器、设备设计

4、以及操纵装置等设计具有重要意义，并直接关系到合理的布置工作场地，保证合理的工作姿势，使操纵者能安全、舒适、准确的工作，减少疲劳和提高工作效率。生活中，同样离不开人因工程学，我们平时接触到的很多东西都可以作为一个人机系统，可以通过人因工程学原理对其进行分析和改进，在不同环境中进行不同的设计，以达到最佳的匹配状态。该学科在其自身的发展过程中，逐步打破了各学科之间的界限，并有机的融合了各相关学科的理论，不断的完善自身的基本概念、理论体系、研究方法，以及技术标准和规范，从而形成了一门研究和应用范围都极为广泛的综合性边缘学科。因此，它具有现代各门新兴边缘学科共有的特点，如学科命名多样化，学科定义不统一，

5、学科边界模糊，学科内容综合性强，学科应用范围广泛等人因工程学大作业任务书专业: 工业工程 班级:工业工程111学号: 201110939 设计者 赵俊冉 一、设计题目： 鼠标的人因工程学因素设计二、主要内容在这个作业中，我着手对鼠标进行了研究和分析，针对不合理的地方，运用人因工程学的知识进行改进，为了最大限度的消除不合理处，我根据手的测量的参数，对鼠标结构和外形进行了设计，另外在细节方面也从人因工程学的角度予以考虑。三、设计任务及要求完成大作业课题任务分析及资料消化（至少查询5份参考资料）。完成大作业课题设计。完成大作业说明书。 四、设计方法及骤（1）题目分析：对课题进行总体考虑，结合实际对不

6、合理之处一一进行分析，构造出改进的基本思路，形成初步的改进方案。（2）进行测定：对现有条件下的鼠标尺寸进行测量，测量量包括鼠标的高度，倾斜角度，重量，并结合人因工程学中的人体测量学进行二次设计。（3）收集资料：丰富现有想法、寻求可靠依据，汇总后制定最终方案 。（4）画出设计完成后的鼠标样图。（5）对方案进行评价，全面分析对象，完善细节，力争消除不合理处。五、编写大作业说明书大作业说明书要求：文字叙述清楚，使用统一规定的格式，分析问题透彻、简洁明了，理论正确，设计内容正确、数据来源可靠、正确。大作业设计说明书正文要求10页以上。附参考资料名称。设计期限：2013年09月06日 至 2013年10

7、月25日颁发日期：2013年09月06日第一章 大作业内容简介1.1大作业的意义大作业为我们提供了一个展示个人设计理念的平台，首先是能够充分反映个人关注方向的选题，其次是针对每个人的选题合理地运用人因工程原理，制定出更加完善的设计方案。经过大作业，我们对于人因工程的理解更加深入，对人因工程的重要性有了更加深刻的认识，展示了自我的同时也激起了我们更强烈的求知欲和学习兴趣。更加灵活生动的大作业形式使我们更好地贴近社会实践，体验学以致用并获得课堂上无法获得的经验和经历，学会如何利用理论指导实践问题，真正的把书中罗列的原理和数据弄懂吃透。1.2大作业设计内容人因工程学作为以人为中心的综合性学科，如果不

8、通过实际应用，那么学习时面对各种分散的资料，就感觉抓不住重点，只有完成一次应用实践，用人因工程学的理论和知识分析一个实际问题，才算是真正接触了这门学科的实质，只有把理论和实践相结合，才能得到更大、更深的收获。为了满足最高的效率和作业时感到安全、舒适的要求，人因工程学应运而生，随着时代的发展和高科技的日益成熟，这一切都使得人因工程学问题的研究显得更为重要，放眼于整个社会，只要有人工作和活动的地方都存在需要利用人因工程学改进的地方，只有使作业场所适合于人的特点，才能保证人以无害于健康的姿势从事劳动，既能高效地完成预期目的，又感到舒适和不至过早的产生疲劳。我们在玩电脑时，一般都离开鼠标。但工作起来特

9、别是长 时间使用普通鼠标以后，手会感觉很酸疼，甚至胳膊都会 麻木，使用鼠标久了以后还会发现自己用鼠标的那只手的 手腕鱼际区处会长出一个无比难看的疙瘩，这就是我们平 常说的“鼠标手”。出现诸如以上这些不良后果及症状都 是因为普通鼠标设计不合理，根本不具备人体工程学的原 理而导致的。你希望在玩电脑时避免以上情况的发生吗？ 希望保护好你的手不受到这样的伤害吗？如果想，那本侧 立式鼠标将是你最佳的选择。本侧立式鼠标把鼠标竖立起 来放置，这样在使用时手会感到很舒服，手臂不存在主要 肌肉和血管的扭曲，不会出现缺氧现象，手处在一种非常 自然的状态下工作，所以我们的手也就不会感觉到酸疼了， 即便长时间使用也不

10、会出现不良的反应。该侧立式鼠标底 部设计有一底垫，正好把我们的手腕托起，手腕的鱼际区 就不会再与桌面发生摩擦，就不会再出现“鼠标手”。1.3大作业设计思路根据大作业设计内容分析，本次大作业主要从以下三方面进行研究。第一，现状的归纳分析第二，进行资料的查询，提出设计稿 第三，对设计稿进行评价第二章 大作业设计过程摘要：本文主要介绍了有关鼠标设计所涉及的人体生理学方面的知识和鼠标的原则，并分别列举了基于欧美人士手掌特点设计的鼠标和基于亚洲人是手掌特点的鼠标。并针对各自的特点做出了详细的说明和比较。在文章那个的最后提出一种新型的立式鼠标，并提出了新型的设计方案，试图解决立式鼠标的不足。关键字：鼠标、

11、人因工程学、立式鼠标。2.1鼠标的现状分析 鼠标是任何计算机交互的一个重要工具，它同时集成了光标的移动和计算机的操作功能。轻松的运动和多功能的按键使鼠标领先于其他各种定位设备。可以说鼠标是我们日常生活中操作电脑的一个最常用的工具。因此设计具有人因工程学的鼠标是十分有意义的。 鼠标的人因工程学设计、主要就是鼠标的造型设计，而要研究这个问题首先要研究人手的自然结构。 人前臂骨骼解剖结构人手掌的肌肉群解剖结构 人手掌的血管和神经解剖结构 人手的结构中，与鼠标相关的部分向上包括前臂，而向下则包括手腕、手掌、手指的结构。前臂内部包括尺骨、桡骨等主要的骨骼。人就是依靠着两个骨头的交错来完成手腕的旋转的。而

12、手腕结构中主要是一块顽固，它的转动使得人的手腕可以俯仰。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，一个是小拇指肌及展肌组的肌群，在两个肌肉群之间有一条沟壑，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的地方。手指的结构则相对比较点单，每个手指包括单个指节，并在一定范围内可以作横向的展开。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度到30度之间的时候，是最舒服的状态，超出这个方位，会导致前臂肌肉处于拉伸状态，而且也会导致血流的不畅。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，

13、实际上就是要尽量贴和这个形态，对鼠标的设计原则，可以归结为以下三点：1、要使鼠标外壳紧密贴近人手掌的两个主要肌群拇指肌群和小指肌群。使它们能够贴近而又不受压迫。受压迫会导致手掌处于疲劳状态，而贴不紧鼠标又会有握不住的感觉。2、要使鼠标外壳紧贴掌弓而又不压迫它。也就是鼠标外壳要紧贴手掌中间的那条“沟”。如果它不能紧贴，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前动脉弓，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

14、计来说，手指部分的一个特别要求，就是当手指自然伸展时，第三指节的指肚因该正好处于鼠标的微动开关上，这样才能获得最佳的按键手感。符合人因工程学的设计并不是适合每个人，这一点在鼠标的设计中尤为明显。有很多号称符合人因工程学的鼠标用起来并不是很舒服，主要原因在于这些鼠标设计的时候是以欧美人士作为基准的。而这个基准对于亚洲人来说显得过大了。据美国一家权威数据点差公司的数据统计，欧美人士的手掌心平均要比亚洲人的手掌心深12CM，而且手要长34CM。下面就是一张标准体型的亚洲人（174CM）和低于标准体型的欧美人士（178CM）的对比图片： 左图为亚洲人的手，右图为欧美人的手 可以从图中看出明显的差别:首

15、先，亚洲人的手掌偏空，其次手的长度也偏小，再者手掌中央的“沟”也偏浅。 而一些著名的鼠标品牌主要是以欧美人士作为基准，设计出来的鼠标个头都特别大，并且后背都非常弓，因为如果鼠标后背太平，欧美人士的手我上去之后，手掌心就会有悬空的感觉，下面的两张图片分别是失眠上流行的鼠标品牌：罗技和微软。 微软罗技 下面是一张身高175CM的亚洲人士握住欧美人士设计的鼠标图片： 175CM亚洲人手握欧美国家的品牌鼠标 图上可以看出由于鼠标较大的原因，手腕的腕关节被迫抬高，是手背与桌面的家教大于30度，腕关节部位及手的前臂部位的伸肌群都处于强直的受力状态，受前臂肌群力的影响。上臂的肱三头肌及肱三角肌都会同时受到力

16、牵拉的作用，这样一来，人的肩关节也会一直处于强直状态。在这种状态下用鼠标，时间长了很容易出现腕关节及肩部酸胀的症状，从而极易产生疲劳感。另外，由于亚洲人的手普遍要比欧美人短几公分，所以在亚洲人握欧美人士的大鼠标时，其鼠标的最弓背出刚好处于手掌心的靠后部分，并且首部的手里集中于手掌心稍后测的掌浅动脉弓。如果动脉受压过久，时间长了会长生麻木酸痛的感觉，并使手指圈养长生疲劳感。另外，如果处于强迫状态，其手指的灵活度也将受到很大的影响，在这玩游戏时体会更明显。第三，主流鼠标的设计没有在右侧为小拇指提供安放的位置。欧美人士的小拇指比较长，可以自然蜷缩搭在鼠标上，而对于亚洲人，由于小指不够长，结果，就找不

17、到地方放。 由上面的分析可以看出，主要针对欧美标准而设计的鼠标具有个头特别大，后背非常弓的特点，而这两点对亚洲人来说是一个极为不合理的设计。下面我们来看看专为亚洲人设计的鼠标有怎样的特点。 上图是一款根据173CM以上人士为调研对象设计的鼠标，它在外形设计方面较之欧美的鼠标稍微要小一点，并且流线造型的弧度也要平缓一些，针对于亚洲人手的特点，这款鼠标的后背夹角设计成为150度，这种设计使亚洲人手握在鼠标上后使手背同桌面呈现1530度夹角，而使腕关节及肩关节的都呈自然放松状，同时手握鼠标的受力点恰好位于手心稍靠掌指关节出，从而避开了位于掌心靠后测的掌浅动脉弓。这样，不仅手指在点击按键时会非常灵活自

18、如，并且长时间的使用也不会轻易疲劳。 根据TOIVA国际工业设计中心对上万例身高早160173CM之间的亚洲人调研后，得出一个结果，长度为10CM左右，后背宽度为6.5CM左右的中型鼠标最适合160173CM的亚洲人使用，而这个身高的人士在亚洲占了60%以上的人口比例。 这几款鼠标后背盖的设计为圆钝状，人的手握上去之后，手正好呈半握拳的自然放松状，这种姿势刚好使鼠标的后背与手的掌心完全贴合，既不出现空隙，也不使手掌肌群受压，这样不仅腕关节得到放松，并且掌指关节及至肩关节的韧带也会处于放松状态，是指和中指能够轻松自如的点击按键，而小指自然放置在鼠标右侧。 以上所介绍的书小都是基于人的习惯而设计的

19、，这个习惯指的是人们点击时候习惯于向下点击，实际上还有一种非常独特的鼠标设计方案，就是立式鼠标设计。这种鼠标的外观如下图： 2.2针对现状的分析从图中我们可以看出这种设计很好的解决了手掌肌群受压的问题，掌心靠后测的掌浅动脉弓也不会受到压迫，可以说是人因工程思想的完美体现。但我们也可以看出，这种设计虽然解决了困扰鼠标设计的两大难题，但它与人的习惯有很大不同，向下点击对于一般人来说比侧面点击更为自然更为习惯，还有值得一提的是这种设计的鼠标在移动上也会有一些不便。前面介绍的鼠标虽然各具特色，但在移动上都是较为方便自如的，而立式鼠标在这方面或许有些不足，因此没有成为主流。但从人因工程的角度来看，我们有

20、必要将这种设计思想加以考虑。2.3设计稿的提出可以设计一种新型立式鼠标：鼠标外形呈圆筒状，将按键放置在立式鼠标的一侧，滚轮放置在鼠标上方，用大拇指控制鼠标滚轮，手握的姿势是像手握住杯子一样握住鼠标，在鼠标的握持部分可以添加凹槽，模仿手的生理屈，以方便握持。这样可以兼顾立式鼠标的有点，也解决了立式鼠标的移动困难的难题。如下图： 2.4设计稿评价普通鼠标让经络扭曲立式鼠标让经络舒畅人因工程也就是舒适程度是鼠标的重要元素，其重要性甚至可以排到首位。试想一下一支用着不舒服的鼠标及时性能再好，外观再酷也没人愿意继续使用。该款鼠标最大的特点就是舒展人体经络，让你在操作鼠标的时候整个手臂从关节到手腕到小臂均没有压力，舒适自如。普通鼠标使用时手掌会有一部分悬空，手指也如此。立式鼠标让你的手在放松状态下依然可以控制所有按键。手腕倾斜于桌面不是完全平行或悬空，这种“自然感”就是多彩诠释出的最佳人因工程。第三章 小结3.1 课题内容小结“鼠标”作为现代计算机上的使用工具，已经成为我们生活中不可或缺的一部分。它渗透在人类生活的各个领域。因此，它的好坏直接会影响到人们的工作质量与工作心情。因此我选“鼠标的人因工程设计”作为课题，来尝试着改善一下人们使用鼠标的一些不足。仔细想来，人因工程渗透了生活的各个角落，