人机界面设计之人机工程

人机界面设计Human-MachineInterfaceDesign第三章人机工程学3.1引言3.2人机工程学与人机界面3.3显示界面设计3.4控制界面设计3.5显控协调性设计3.6集中控制中的显控界面设计3.7人机系统及其界面设计3.8视觉显示终端作业的人机界面设计3.9数字化人机工程第三章人机工程学人机界面设计与认知心理学相比，人机工程学（Ergonomics）更多地从人本身和系统的角度出发，研究人机关系。第三章人机工程学人机界面设计◆人机工程学的名称humanengineering，humanfactorsengineering，humanfactors，ergonomics，人间工学，工效学◆人机工程学所下的定义人机工程学是研究人与机相互关系的合理方案，对人的信息接受、操纵控制、人机系统的设计及其布置等进行有效的研究，其目的在于获得最高效率，使操作者操作简便、准确，作业时感到安全和舒适。3.1引言第三章人机工程学人机界面设计◆经验人机工程学美国Tailor首创的管理方法（铁锹实验）；心理学家◆科学人机工程学二战（工程知识、生理学、心理学、人体测量学、生物力学等）◆现代人机工程学控制论、信息论、系统论（三论）；着眼于机械设计与人的关系；与实际相结合，加强实验性；多学科人员协同等。第三章人机工程学人机界面设计人机工程学的发展人机工程学和相关学科之间的关系第三章人机工程学人机界面设计第三章人机工程学人机界面设计人机工程学着重研究以下问题：（1）研究人的基本生理特征；（2）研究人与机之间的分工与配合；（3）研究机具如何能更适合于人的操作和使用，以提高人的工作效率，减轻人的疲劳和劳动强度；（4）研究人机系统的工作环境对操作者的影响，目标是要使工作环境安全、舒适；（5）研究人机之间的界面，信息传递以及控制器和显示器的设计；（6）总的任务是在人-机-环境之间实现最优配合。◆为人机界面设计中考虑“人的因素”提供人体尺度参数◆为人机界面设计中“机”的功能合理性提供科学依据◆为人机界面设计中考虑“环境因素”提供设计准则◆为进行人－机－环境系统设计提供理论依据3.2人机工程与人机界面

第三章人机工程学人机界面设计◆系统用户应该始终知道下一步该做什么◆所有类型的信息、说明、消息等都在同一个总的显示区域内显示。◆简化复杂的功能，减少输入命令而采用功能键。◆缺省值和需要用户输入的值要说明清楚。◆告诉用户可能的错误操作，设置中间或者最终提醒过程。人机工程学原理在计算机人机界面中无处不在第三章人机工程学人机界面设计◆显示性能3.3显示界面设计

第三章人机工程学人机界面设计3.3.1数量型显示界面指针移动式显示界面第三章人机工程学人机界面设计刻度标记的数量在两种视距下的刻度盘的最小直径／mm500mm900mm38507010015020030025.425.425.436.454.472.8109.025.432.545.564.398.0129.6196.0表3.2刻度盘的最小直径与标记数量和视距的关系

第三章人机工程学人机界面设计◆刻度单位：试验a）正常照明b）低照明

第三章人机工程学人机界面设计3.3.2性状型显示界面性状型显示界面设计

第三章人机工程学人机界面设计3.3.3警报与信号显示界面（1）何时发出警报？（2）多少个警报？（一般只采用一个）（3）闪动或静止？（闪光报警只用于危险情况）（4）警报位置？（操作者30°视野内）（5）颜色？（一般采用红色）

第三章人机工程学人机界面设计3.3.4再现型显示界面地平线固定地平线转动第三章人机工程学人机界面设计3.3.6符号设计1.符号设计原则（1）图形－背景：符号设计应保证图形与背景的稳定与清晰。（2）图形轮廓：图形轮廓应采用粗实且对比明显的轮廓。由几个图形元素组合成的符号，应按一定次序强调重要的图形元素：表示运动方向的图形元素采用实体图形，表示运动的元素采用轮廓线。（3）图形的简化：符号应采用简化抽象形式表现对象。（4）图形的封闭性：符号应是自身封闭的图形。（5）图形的整体性：构成单个符号的各个图形元素应相互联系，形成协调统一的整体。3.3.7指针设计（1）指针的形状要简洁、明快、有明显的指示性形状。（2）一般来说，针尖的宽度应与刻度标记的宽度相同。如果大、中、小三级刻度标记的宽度不相等时，针尖应与小刻度标记的宽度相等。尤其是，针尖宽度不得小于小刻度标记的宽度。（3）针尖与仪表刻度面间必须有一定的间隙，这个间隙要尽量小，以减少不垂直观察时所形成的投影误差。（4）对于指针不应该遮挡刻度标记的表盘界面，针尖应离开刻度标记2mm左右；对于覆盖刻度标记的窄条形指针，其长度不应该超过大刻度标记。第三章人机工程学人机界面设计第三章人机工程学人机界面设计3.4控制界面设计3.4.1编码设计（形状编码、材料编码、位置编码、色彩编码、标注编码）第三章人机工程学人机界面设计3.4.2控制的基本特性1、控制的C／R比值与操纵第三章人机工程学人机界面设计3、误操作第三章榆人机工围程学人机界躬面设计3.5显控协图调性设进计第三章盾人铁机工程萄学人机界垂面设计3.5运动协调达性设计第三章梢人机工毅程学人机界踩面设计3.8习惯模雀式第三章遗人沿机工程料学人机界面眉设计3.6集中控婆制中的四显控界涛面设计第三章凤人才机工程各学人机界渡面设计1.滨重要性健原则把最重要滔的控制与躬显示布局剥在操作者巧视野和控牛制区的最厚佳位置上邮。如警报冒信号灯和务紧急刹车皇按钮应布狱局在操作黑者的最佳探视野和最给佳控制区犯。2.操趟作频率原疾则操作越恶频繁的读显示和近控制应凝布局在涂操作者糖的最佳谈视野和净最佳控壤制区。3.壤功能分回组原则将功能相尸关的显示赚与控制构轻成若干“络功能组”乌，然后分三区布局。么例如，温月度指示器礼与温度调滨节器可分疤成一个组领，布置在河一个区域犬内。4.突操作次鸦序原则如果显公示和控献制在操锅作程序犁上有次海序，则卸可以顺失其次序宣进行布善局设计耕。集中显始示与控娃制的布肺局原则第三章于人念机工程伍学人机界由面设计3.7人机系统虽及其界面惨设计3.7.l人机系统允的组成和案人机系统欢基本框架第三章狸人机工损程学人机界胀面设计3.7.2人与机的芝功能比较语及分析比较项目 机的特性人的特性检测物理量检测范围广，可正确检测象电磁波这样人不易检测的物理量具有与认知直接联系的高级检测能力，缺少标准，会出偏差，具有味觉、嗅觉、触觉 操作在速度、精度、力度、操作范围、耐久性等方面比人优越，能处理液体、气体、粉状体等物手空间自由度高，协调性好，可在三维空间进行多种运动信息处理能力在事先编成的情况下可进行高级、准确的数据处理，记忆准确、持久，调出速度快 具有特征抽取、综合、归纳、模式识别、联想、发明创造等高级思维能力及丰富的经验耐久性、持续性、可维护性由成本决定；需维护保养，可进行单调的反复作业，不会疲劳易疲劳，需要适当休息、保健、娱乐，很难长时间保持紧张状态，不适应从事刺激小、单调乏味的作业可靠性由成本决定；对事先设计的作业有高可靠性，对预料之外的事件无能为力。一个零件的损坏，可导致整机失灵；特性能保持不变。容易出差错；如果有时间和精力，可以处理意外事件，自我维护力强。通信只能用预定方式通信 人与人之间很容易进行信息交流。效率需外加功率；简单作业速度快、准确，新机械从设计、制造到运转需要时间；即使坏了也不要紧耗费能源小，但要吃饭，需要教育和训练，必须采取绝对的安全措施成本需要购置费，运转、保养费；机械不使用仅失去机械本身的价值需要人工费用、工资等；如果发生意外，会危及生命。第三章直人机工冬程学人机界慨面设计人机工程语学在解决落系统中人鉴的问题上笛，主要有尾两条途径竖：★使机器骄、环境沈适合于撒人；★通过最佳庸训练方法滥，使人适车应于机器华和环境。第三章价人岩机工程略学人机界吼面设计★在经济合做理的前提汪下，总是棵尽可能让唱机去更多杆地取代人景的工作强饺度一般以下谅工作可由宇机来完成邮：（1）枯时燥、单调装、笨重的庙作业；（2）捞危险性枯大的作剧业或会否影响人恰体健康盒的作业戏；（3）疗高阶运凭算，快授速操作孤；（4）可清靠性、高植精度的和浴程序固定云的作业。而以下工帽作则由人括来完成：（1）程仆序设计；（2）饭意外事渡件处理（3）趁变化频纱繁的作盼业；（4）探律索性工作第或需要作案出决策的香工作。人、机之地间进行合哪理的分工第三章僵人机工车程学人机界面热设计3.7.3人机界勒面人机界洒面是人虹机之间屠传送信喂息的媒咽介，它急主要包页括三部绿分：★机上显葛示器与塔人的信青息通道曾的界面慢；★机上操作棕器与人的桐运动器官廉的界面；★人机系拔统与环辽境之间瓦的界面钢。第三章辱人机工大程学人机界面企设计人机界镰面的研廊究重点弦是：◆使显示爬器能提未供易于仔为人识脸别、理塑解的信拦息，该珍信息能乌反映机及内工作问状态，熔而且又公对人安寨全、可隆靠、无锐害；◆使操作器昏能易于由播人控制、放操作，所从提供的操浆作或信息礼要易于为炊机所识别虾，且灵敏厦、可靠；◆正确设傍计显示贝器和操面作器的正布局，茧有利于享人的操畜作和使逝用。◆当然人糟机界面倒除上述糕硬件设转备外，浑还应该朴包括操尊作规程称、维护含手册等遵软件。第三章貌人机工芹程学人机界面萝设计3.74人机系友统设计人机系跃统应该军能满足贪以下要喘求。◆能达到命预定的凡目的，搅完成预千定的任惧务；◆人和机都兴能发挥各零自的作用艇并协调一袋致地工作士；◆系统提供稿接受输入尸和完成输挣出的功能缎，并具备失调节功能永；◆系统设计翁应考虑环携境因素影限响，例如棕厂房结构丢、工作场苍地布局照确明、温度摇、湿度、属噪声等；◆人机系统敏应充分适凤应人的特牢性，让人骗能容易学竹习、操作施、使用系图统、充分觉发挥系统目效能。人机系脏统设计借要求第三章午人机工伐程学人机界诸面设计3.7.5人机系统病设计应考勿虑的问题（1）赞为了满舰足系统挠设计目恐标必须谨提供什抗么输入性和输出颤？（2）朱为产生刊系统输誉出需要璃什么操翼作？在蚕邮递系灭统中需示要的操吼作是分康类邮件值和传送窗邮件。（3）人真机之间的梳功能分工礼；（4）笛人要完舅成操作束需要什踏么样的冻训练和侄技能？窑构成的尾人机系捎统提供畅那些材求料帮助驴人接受阵训练和栋获得技祝能；第三章语人机工毙程学人机界面件设计（5）需弱要系统完妈成的任务垦能否与人蚁的能力相泰容？要避的免人在过竭负荷或欠报负荷状态采下的操作询；（6）人猴要完成作贿业需要什统么样的设木备接口？虹这是考虑努人的因素笨的最重要帝问题。需来要有最佳烟的显示设挡备和操作泊设备，以佩及操作规郊程和信息功诊断能力快；（7）榜人机子良系统工秋作能否移协调？危是相互锈帮助还仿是相互宅妨碍？落例如人盲一计算武机系统输中，计碍算机操贸作比人茎快得多胞，因此顾要求机星子系统今要等待戒人做出听决定和舌完成操牺作。第三章阵人机工魂程学人机界喝面设计3.7.6人机系统血设计步骤（1）需求分昨析阶段讨：（2）系搜统分析规谎划阶段：（3）系亭统设计阶烫段：（4）测菊试阶段：（5）人医机系统生两产制造及雹提交使用瘦。第三章电人偶机工程爽学人机界面印设计3.8视觉显线示终端论作业的严人机界套面设计第三章苍人机工任程学人机界面省设计3.9数字化人蒜机工程人机工栏程咨询茧系统：人机工表程仿真害系统：人机工悬程评价屿系统：第三章混人机工胡程学人机界面降设计VIT夏US忍-3辟D人体扫裂描仪：VITU山S

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x异1或m和2.槽1m高的区年域，而鹊辨率可朱以达到觉0.5mm第三章寻人搏机工程寒学人机界面捡设计Cybe环rwar演e全身3D扫描仪：它最初是专由斯坦福希大学Mar卡cL弱evo枯y研制的。Cyb蜻erw幕are数字化仪第由平台（抵载体）、加传感器（吃光学系统却）、计算孤机工作站妙、Cyb挑erw辱are标准接判口（SCS兰I）及CYS暴URF处理软月件构成埋。平台昨一般有乓3个自越由度（X、Y、谢Z），伺服电语机驱动两，典型买的分辨祖率为0漏.5mm。第三章堤人建机工程书学人机界面胃设计Cybe手rwar模e全身3D扫描仪：Cyb暖erw捐are软件包包困括了各种惑软件，如CyS枕urf拥Su院rfa崇cin笨gS枯oft带war巡寿e（将采集酒的图像悉生成NUR妥BS曲面）；Deci赏mate秒Pol市ygon燃Red咱ucti稿onS刑oftw颠are（删除非基职本顶点，队将多边形尾网格减少戚98%，以所有Cybe削rwar桐e数字化讨测量仪谣都配有愿该软件完），Echo萝Dig漏itiz姨ing兼Soft属ware及CyS恋can践NT元（分别是SGI工作站和伍基于Wind中owsN厚TPC机上用于精控制扫描积平台运动乳和确定三永维范围及止数据处理止的软件）止。第三章失人颗机工程秩学人机界偶面设计人体数捆据应用在工业、絮国防、医验学、法医哗、教育、蔽体育、建矮筑、美术垃等领域有剥广泛的应挪用：人体夕测量数据秋可以应用伶于机器、味家具、武除器、车辆幼和飞机座弯舱、船舶悠、房屋、片课桌等的涉设计，并顶形成了一王门应用学常科人类功迷效学或人定体工程学交。为标准焰服装人台龄设计和服乏装规格标肠准的制订穷提供依据店，应用于液服装立体犬裁剪、商围品检查或脾服装展示体等。第三章牛人散机工程乌学人机界呜面设计人体数据脆应用英国Ope镇nE具rgo蔽nom太ics公司开臂发的Peo耽ple陵Siz锤e2纽奉000第三章舰人竿机工程醒学人机界面是设计Tra聋nso玻m公司开发侄的Tra屡nso秒mJ完ACK人机工程占软件包括人体撒数据录入看接口、人陶体数据咨诵询系统、疾人机工程由仿真系统矮、人机工牧程评价系效统等。其丢中虚拟人颤体建立在博生物力学园、运动学亭、人体