第5章-人机信息界面设计(显示装置)概要
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第5章_人机的信息界面设计(3)_安全人机工程学
第 5章 人机的信息界面设计
5.1 人机信息界面的形成 主 要 内 容 5.2 视觉信息显示设计 5.3 听觉信息传示系统 5.4 操纵装置设计
5.5 操纵与显示相合性
5.3 听觉信息传示设计
5.3.2 言语传示装置
用语言传递人与机器的信息，使其具有一定的表达能力。传递和 显示言语信号的装置称为言语传示装置。
6
5.3.3 听觉传示装置的选择 1.音响传示装置的选择原理
在有背景噪声的场合，音响传示装置的频率选择在噪声掩蔽效应 最小的范围内。 使用断续的或音调有高低变化的声音信号，更能引起人的注意。 最好组成视、听双重报警信号。 音响信号传播距离远和穿越障碍物时，应加大声波强度，使用较 低的频率。 注意音响装置的多少，避免各信号间的相互干扰。
图5-13 常用手控操纵器的尺寸
19
5.4 操纵装置设计
5.4.3 脚控操纵器的设计
适宜的操纵力，参阅表5-21 脚控操纵器的尺寸
脚踏板：矩形，宽度>2.5cm，踏下行程6-17.5cm防滑齿纹； 脚踏按钮：取代手控，可快速操纵，直径5-8cm，行程1.2-6cm。
脚踏板结构形式的选择，见下图
效率：187
(a)操纵器与显示器方向相合性 (b)操纵习惯模式
28
5.5 操纵与显示相合性
5.5.3 操纵－显示的编码和编排相合性
重要的原则就是操纵－显示的编码应尽可能一致，见下图。
神七3名航天员心里相容性最高，见视频
29
作业与思考题
1. 2.
3.
4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13.
位置编码 尺寸编码 颜色编码 符号编码
21
补充知识：相容性
所谓相容性(或一致性)是指刺激与反应间关系与人们预期 的一致的程度。
5.1 人机信息界面的形成 主 要 内 容 5.2 视觉信息显示设计 5.3 听觉信息传示系统 5.4 操纵装置设计
5.5 操纵与显示相合性
5.3 听觉信息传示设计
5.3.2 言语传示装置
用语言传递人与机器的信息，使其具有一定的表达能力。传递和 显示言语信号的装置称为言语传示装置。
6
5.3.3 听觉传示装置的选择 1.音响传示装置的选择原理
在有背景噪声的场合，音响传示装置的频率选择在噪声掩蔽效应 最小的范围内。 使用断续的或音调有高低变化的声音信号，更能引起人的注意。 最好组成视、听双重报警信号。 音响信号传播距离远和穿越障碍物时，应加大声波强度，使用较 低的频率。 注意音响装置的多少，避免各信号间的相互干扰。
图5-13 常用手控操纵器的尺寸
19
5.4 操纵装置设计
5.4.3 脚控操纵器的设计
适宜的操纵力，参阅表5-21 脚控操纵器的尺寸
脚踏板：矩形，宽度>2.5cm，踏下行程6-17.5cm防滑齿纹； 脚踏按钮：取代手控，可快速操纵，直径5-8cm，行程1.2-6cm。
脚踏板结构形式的选择，见下图
效率：187
(a)操纵器与显示器方向相合性 (b)操纵习惯模式
28
5.5 操纵与显示相合性
5.5.3 操纵－显示的编码和编排相合性
重要的原则就是操纵－显示的编码应尽可能一致，见下图。
神七3名航天员心里相容性最高，见视频
29
作业与思考题
1. 2.
3.
4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13.
位置编码 尺寸编码 颜色编码 符号编码
21
补充知识：相容性
所谓相容性(或一致性)是指刺激与反应间关系与人们预期 的一致的程度。
人体工程学第五章人机界面与交互设计
②识别要求：信号质量高， 易于认读，字符、指针、线条应清 晰，与背景和环境间的对比度应充分，并满足感知速度与精 度的要求；不同功能的显示信号之间，应运用编码技术，使 之易于区别。
③解释要求：任一给定的信号，应使作业者能够作出迅速、准 确的理解和判断。
3．视觉信号与操作者之间的关系 （1）视觉信号与操作者之间的功能关系
③视张角：信号系统所用颜色以及信号标志大小的选择应部分 取决于观察距离，视张角不应小于20°，在所要求的距离上应 能准确辨认颜色。
（2）对视觉信号的基本要求
①放置在人们视野内，并且从所有需要观察的位置都可以看到。
②与背景相比有合适的视亮度和颜色反差。
③图形符号应简单、明晰、合乎逻辑，便于理解且释义明确。
（3）对视觉信号的感知要求
①觉察要求：信号应根据其重要性和使用频次布置在适当的有 效视区之内；应根据信号与人之间的功能关系，选用适当的 信号类型并进行合理布置；应具有良好的照明环境（充足的 照度，无反光、眩光），并要避免振动的影响。
在人机系统中，按人接受信息的感觉通道（信道）和信号不 同，可将显示装置分为视觉显示、听觉显示和触觉显示。其 中以视觉和听觉显示应用最为广泛。
第二节 视觉信息显示设计
视觉信息显示设计是以人的视觉为信息通道的人机界面设计 系统。 一、视觉机能各要素间的相互关系 1．注视点、视线与视野的关系 ①注视点是指需观察的目标。 ②在视野内，仅在围绕注视点的一个很狭窄的范围内，视觉信 号是清晰的。 ③假如视线是水平方向和垂直方向的视野（直接视野、眼动视 野）或视区（良好视区、有效视区）的中线，把这些视野或 视区近似地视作以视线为中心线的圆锥体。
4．影响直接视野的因素 ①光刺激的最大直接视野范围，适用于充分的光亮度（大于
③解释要求：任一给定的信号，应使作业者能够作出迅速、准 确的理解和判断。
3．视觉信号与操作者之间的关系 （1）视觉信号与操作者之间的功能关系
③视张角：信号系统所用颜色以及信号标志大小的选择应部分 取决于观察距离，视张角不应小于20°，在所要求的距离上应 能准确辨认颜色。
（2）对视觉信号的基本要求
①放置在人们视野内，并且从所有需要观察的位置都可以看到。
②与背景相比有合适的视亮度和颜色反差。
③图形符号应简单、明晰、合乎逻辑，便于理解且释义明确。
（3）对视觉信号的感知要求
①觉察要求：信号应根据其重要性和使用频次布置在适当的有 效视区之内；应根据信号与人之间的功能关系，选用适当的 信号类型并进行合理布置；应具有良好的照明环境（充足的 照度，无反光、眩光），并要避免振动的影响。
在人机系统中，按人接受信息的感觉通道（信道）和信号不 同，可将显示装置分为视觉显示、听觉显示和触觉显示。其 中以视觉和听觉显示应用最为广泛。
第二节 视觉信息显示设计
视觉信息显示设计是以人的视觉为信息通道的人机界面设计 系统。 一、视觉机能各要素间的相互关系 1．注视点、视线与视野的关系 ①注视点是指需观察的目标。 ②在视野内，仅在围绕注视点的一个很狭窄的范围内，视觉信 号是清晰的。 ③假如视线是水平方向和垂直方向的视野（直接视野、眼动视 野）或视区（良好视区、有效视区）的中线，把这些视野或 视区近似地视作以视线为中心线的圆锥体。
4．影响直接视野的因素 ①光刺激的最大直接视野范围，适用于充分的光亮度（大于
第5章：人机信息界面(操纵装置设计)
操纵装置的类型及特征分析
三.操纵装置的特征编码与识别
形 状 编 码
在(a)、(b)、(c) 三 类旋纽之间不易混 淆，而同一类之间 容易混淆；(a)和 (b) 类旋纽适合作360 度以上旋转操作； (c) 类旋纽适合360 度以内旋转操作； (d)类适合作定位指 示调节。
旋纽的形状编码
操纵装置的类型及特征分析
三.操纵装置的特征编码与识别
在控制器上标以不同的文字或图形符号以区别不同的控制器。这种编 码的优点是，可以用示意性符号对每个控制器的作用给以直观性指示，不 需要事先去记忆每个控制器的功能和用途，减少了大脑译码的过程，因此 效率和准确度都较高。在设计符号时，这些符号应力求简单、达意、明显、
符 颜 号 色 编 码
按压式操纵器
按钮的设计 1.外形：常为圆形和矩形，有的还带 有信号灯。作用：系统的启动和关停。 分类：单工位和双工位。
按 钮 的 形 体 设 计
单工位按纽是手按后，它处于工作状 态，手指一离开按纽就自动脱离工作 状态，回复原位； 双工位的按纽 是一经手指按下就一直处于工作状态， 当手指在按一下时，它才回复原位2. 按纽的尺寸主要按成人手指端的尺寸 和操作要求而定。圆弧形按纽直径： 8—18mm ，矩形按纽10*10、10*15或 15*20，按纽应高出盘面5—12mm，行 程为3—6mm,按纽间距一般为12.5— 25mm,最小不得小于6mm。
旋转式操纵器
手轮—汽车方向盘—设计 ③高级轿车在方向盘中设置了一个空气袋，平时折合在立柱 顶端的一个圆盆中，一旦汽车发生碰撞使汽车骤然停止时气 袋就会自动充气，以保护司机的面部和胸部。同时还应保证 快速排气，及时排气，以免造成司机窒息。
旋转式操纵器
手柄的设计
手 柄 的 形 体 设 计
三.操纵装置的特征编码与识别
形 状 编 码
在(a)、(b)、(c) 三 类旋纽之间不易混 淆，而同一类之间 容易混淆；(a)和 (b) 类旋纽适合作360 度以上旋转操作； (c) 类旋纽适合360 度以内旋转操作； (d)类适合作定位指 示调节。
旋纽的形状编码
操纵装置的类型及特征分析
三.操纵装置的特征编码与识别
在控制器上标以不同的文字或图形符号以区别不同的控制器。这种编 码的优点是，可以用示意性符号对每个控制器的作用给以直观性指示，不 需要事先去记忆每个控制器的功能和用途，减少了大脑译码的过程，因此 效率和准确度都较高。在设计符号时，这些符号应力求简单、达意、明显、
符 颜 号 色 编 码
按压式操纵器
按钮的设计 1.外形：常为圆形和矩形，有的还带 有信号灯。作用：系统的启动和关停。 分类：单工位和双工位。
按 钮 的 形 体 设 计
单工位按纽是手按后，它处于工作状 态，手指一离开按纽就自动脱离工作 状态，回复原位； 双工位的按纽 是一经手指按下就一直处于工作状态， 当手指在按一下时，它才回复原位2. 按纽的尺寸主要按成人手指端的尺寸 和操作要求而定。圆弧形按纽直径： 8—18mm ，矩形按纽10*10、10*15或 15*20，按纽应高出盘面5—12mm，行 程为3—6mm,按纽间距一般为12.5— 25mm,最小不得小于6mm。
旋转式操纵器
手轮—汽车方向盘—设计 ③高级轿车在方向盘中设置了一个空气袋，平时折合在立柱 顶端的一个圆盆中，一旦汽车发生碰撞使汽车骤然停止时气 袋就会自动充气，以保护司机的面部和胸部。同时还应保证 快速排气，及时排气，以免造成司机窒息。
旋转式操纵器
手柄的设计
手 柄 的 形 体 设 计
人机课件5人机界面设计概要
(10)各个国家、地区或行业部门使用的信息编码应尽可能做到统 一和标准化。
操纵控制设计
1 操纵控制器概述 2 手动操纵控制设计 3 脚动操纵控制设计 4 操纵与显示的相合性
5 控制器选用与设计的基本原则
操纵控制器概述
操纵控制器是人用以将信息传递给机器，使之执 行控制功能，实现调整、改变机器运行状态的装 置。
(6)有多种显示器的情况下，要根据技术过程、各种信息的重要程 度和使用频数来布置，重要的显示器应在醒目的位置上。
(7)为便于识别，在某些情况下可应用两个或两个以上的方式编码。
(8)显示信息的量值应有足够的精度和可靠性。
(9)必须保证在特定作业环境下实现显示信息的功能和作用，保证 接受者有最佳的工作条件。
信息显示 设计概述
不同感官通道的信息显示器比较
视觉显示设计
字符与图形设计
字符设计——简洁的字体比花体字易认，正体字比斜体字易认， 细字体比粗字体易认，笔画均匀的字体比粗细变化的字体易认， 大写字母比小写字母易认，方形和高矩形的字体比扁宽的字体易 认，横向排列的字体比纵向排列的字体易认。
字符的适宜尺寸计算公式：H=0.056D+K1+K2
(3)亮度对比度——适宜的亮度比是保证用户从显示屏上迅速、 准确地获取信息的重要条件。通用CRT显示中亮度比的工业标 准被设定为10：1。
显示屏设计
(4)分辨率与字符设计——用户对CRT上显示符号的识别正确率 随其分辨率的提高而增加。用于图像显示的CRT显示器，其分 辨率不能低于每英寸125线。
(5)环境照明不应超过荧光屏激发的屏幕亮度的25%。
触觉显示设计
触觉显示是由操作者的触觉器官尤其是手 指接触物体的轮廓、表面、几何形状而传 递的信息。
操纵控制设计
1 操纵控制器概述 2 手动操纵控制设计 3 脚动操纵控制设计 4 操纵与显示的相合性
5 控制器选用与设计的基本原则
操纵控制器概述
操纵控制器是人用以将信息传递给机器，使之执 行控制功能，实现调整、改变机器运行状态的装 置。
(6)有多种显示器的情况下，要根据技术过程、各种信息的重要程 度和使用频数来布置，重要的显示器应在醒目的位置上。
(7)为便于识别，在某些情况下可应用两个或两个以上的方式编码。
(8)显示信息的量值应有足够的精度和可靠性。
(9)必须保证在特定作业环境下实现显示信息的功能和作用，保证 接受者有最佳的工作条件。
信息显示 设计概述
不同感官通道的信息显示器比较
视觉显示设计
字符与图形设计
字符设计——简洁的字体比花体字易认，正体字比斜体字易认， 细字体比粗字体易认，笔画均匀的字体比粗细变化的字体易认， 大写字母比小写字母易认，方形和高矩形的字体比扁宽的字体易 认，横向排列的字体比纵向排列的字体易认。
字符的适宜尺寸计算公式：H=0.056D+K1+K2
(3)亮度对比度——适宜的亮度比是保证用户从显示屏上迅速、 准确地获取信息的重要条件。通用CRT显示中亮度比的工业标 准被设定为10：1。
显示屏设计
(4)分辨率与字符设计——用户对CRT上显示符号的识别正确率 随其分辨率的提高而增加。用于图像显示的CRT显示器，其分 辨率不能低于每英寸125线。
(5)环境照明不应超过荧光屏激发的屏幕亮度的25%。
触觉显示设计
触觉显示是由操作者的触觉器官尤其是手 指接触物体的轮廓、表面、几何形状而传 递的信息。
人机界面设计原则概要
用户友好性的根本目的是为了软件可 重用性、可维护性。
用户友好性的标志
• 可操作性 • 健壮性 • 易学习性 • 可扩展性
5.1.3 反馈响应时间(系统延迟)
系统闭合等级：
• 极限闭合等级: >15秒 • 复杂闭合等级： 4～15秒 • 简单闭合等级： 2～4 秒 • 最简单闭合等级: 1～2 秒 • 瞬时响应: <1秒
5.1.1 黄金规则
在有关界面设计的著作中， Theo Mandel创造了三条黄金原则：
•置用户于控制之下 •减少用户的记忆负担 •保持界面一致
黄金规则：置用户于控制之下
允许用户操作控制的原则：
• 以不强迫用户进入不必要的或不希望的动作的方式来定义 交互方式 • 提供灵活的交互 • 允许用户交互可以被中断和撤消 • 当技能级别增加时可以使交互流水化并允许定制交互 • 使用户隔离内部技术细节 • 设计应允许用户和出现在屏幕上的对象直接交互
4. 适当性原则 屏幕显示和布局应美观、清楚、合理，改 善反馈信息的可阅读性、可理解性，并使用户能 快速查找到有用信息，为此要求： (1). 显示逻辑顺序应合理。 (2). 显示内容应恰当、不应过多、过快或 使屏幕过分拥挤。 (3). 提供必要的空白。空行及空格会使结 构合理，阅读和寻找方便，并使用户的注意力集 中在有用的信息上。 (4). 一般使用小写或混合大小写形式显示 文本，避免用纯大写字方式，因为小写方式的文 本容易阅读。
2. 一致性原则 是指从任务、信息的表达，界面的控制操 作等方面与用户理解熟悉的模式尽量保持一致。 如显示相同类型信息时，在系统运行的不 同阶段保持一致的相似方式显示，包括显示风格. 布局、位置、所用颜色等。一个界面与用户预想 的表现、操作方式越一致，就越容易学习、记忆 和使用。一致性不仅能减少人的学习负担，还可 以通过提供熟悉的模式来增强认识能力，界面设 计者的责任就是使界面尽可能地与用户原来的模 式一致，若原来没有模型，就应给出一个新系统 的清晰结构，并尽可能使用户容易适应。
人机工程学-显示装置与视觉传达
② 显示形象化、直观，能 ②不能反映显示值在全量程
反映显示值在全量程范
范围内所处的位置
围内所处的位置
③反映动态信息的变化趋势
③形象化地显示动态信息的 不直观
变化趋势
跟踪调节 其他
① 难以完成很精确的调节 ① 能进行精确的调节控制 ② 跟踪调节较为得心应手 ② 跟踪调节困难
① 易受冲击和振动的影响
② 占用面积较大，要求照 明条件
第一节 人的感知特征
三、人的视觉特性
（四）目光巡视特性（视觉运动特性）
①习惯方向 水平：左→右； 铅垂：上→下； 旋转：顺时针。 运动为跳跃如袋鼠、而非如蛇行。 ②水平运动快于铅垂方向，且不易疲劳；
水平方向上尺寸与比例的估测较准确。 ③两眼同时注视一处，设计应依据双眼视野。 ④对不同区域的视觉感知快慢不同。
一、显示装置的类型与性能特点
视觉显示的优点：能传示数字、文字、图形图表、公式等复杂信息， 便于延时保留和储存，受环境干扰小。
听觉显示的优点：即时性警示性强，能向所有方向传示且不易受到 阻隔，但与环境间的相互干扰较大。
第二节 显示装置的类型、设计与布置
一、显示装置的类型与性能特点
显示装置按形式可分为：仪表显示、信号显示（信号灯、听 觉信号、触觉信号）、荧光屏显示等。
第二节 显示装置的类型、设计与布置
二、显示仪表设计的人机学因素 （二）数码与字符
仪表盘上的数码与字符标注因素有： ①尺寸大小； ②字符宽高比和笔画粗细； ③字体选择； ④数码、字符主体色与背景色的搭配等。
第二节 显示装置的类型、设计与布置
二、显示仪表设计的人机学因素 （二）数码与字符
中等光照及通常条件下，D ≈L/250。
第一节 人的感知特征
人机交互第5章_界面设计解析
系统键盘和鼠标
系统屏幕
书籍对象
读者 1：查询关键字
4：显示符合条件的图书 5：选中要借阅的图书
8：显示消息，等待确认 9：确认借阅
2：查找图书 3：返回
6：验证用户信息 7：返回：OK
10：创建借阅信息
11：显示借阅成功
读者对象
借阅对象
协作图着重显示了某个用户行为中各个系统元素之 间的关系，而不再重点强调各个步骤的时间顺序。
◦ 专家型用户：对需要计算机完成的工作任务和计算机系统都很精通 的，通常是计算机专业用户，称为专家型用户。
计算机和领域经验对易于学习和易于使用的影响
计算机专家
侧重于易于使 用
领域专家
计算机经验
侧重于易于学 习
领域经验
用户的观察和分析
◦ 情境访谈（Contextual Interviews）
走进用户的现实环境，尽量了解你的用户的工作方式、生活 环境等情况。
情节分析（scenario analysis）是对故事所反映的
交互任务的理性分析，分离出故事中所描述的角色 、目标、环境、步骤、策略、感情等诸方面的因素 。
Gould、Boies和Lewis于1991年提出了以用户为 中心设计的四个重要原则。
◦ 及早以用户为中心：设计人员应当在设计过程的早期就致力于了解 用户的需要。
顺序图描述了完成一个任务的典型步骤；它可以按 照交互任务发生的时间顺序，把用例表达的需求转 化为进一步、更加正式层次的精细表达；用例常常 被细化为一个或更多的顺序图。
顺序图是将交互关系表示为一个二维图。 纵向是时间轴，时间沿竖线向下延伸。 横向轴代表了在协作中各独立对象的类元角色。
类元角色用生命线表示。当对象存在时，角色用一条虚线表示，当对 象的过程处于激活状态时，生命线是一个双道线
经典：人机交互技术-第5章----界面设计
• 一对一的用户讨论，让你了解某个用户是如何工 作，使你知道用户的感受、想要什么及其经历等。
40
5.3.2 设计
对用户的观察和分析为设计提供了丰富的 背景素材，应对这些素材进行系统分析 • 常用的素材分析方法是对象模型化，即 将用户分析的结果按照讨论的对象进行 分类整理，并且以各种图示的方法描述 其属性、行为和关系。
41
5.3.2 设计
对象抽象模型可以逐步转化为不同具体程 度的用户视图。 • 比较抽象的视图有利于进行逻辑分析， 称为低真视图（Low-fidelity Prototype）； • 比较具体的视图更接近于人机界面的最 终表达，称为高真视图（High-fidelity Prototype）。
42
5.3.2 设计
30
5.2.3 用户的区别 1. 用户的分类
偶然型用户：没有计算机应用领域的专业 知识，也缺少计算机系统基本知识的用户。
生疏型用户：他们更常使用计算机系统， 因而对计算机的性能及操作使用，已经有 一定程度的理解和经验。但他们往往对新 使用的计算机系统缺乏了解，不太熟悉， 因此对新系统而言，他们仍旧是生疏用户。
26
5.2.2 用户体验
影响用户体验的因素很多，包括： 现有技术上的限制，设计人员必须优先在
相对固定的UI框架内进行设计 设计的创新，用户的接受程度上有风险 开发进度表 设计人员容易认为他们了解用户需要，其
实不然
27
5.2.2 用户体验
要达到良好的用户体验，理解用户是第一步 要做的：
用户本身不同 用户知识不同 这在系统设计之初进行充分了解
图形用户界面和人机交互过程极大地依赖 于视觉和手动控制的参与，因此具有强烈 的直接操作特点
直接操纵用户界面更多地借助物理的、空 间的或形象的表示，而不是单纯的文字或 数字的表示。有利于解决问题和进行学习
40
5.3.2 设计
对用户的观察和分析为设计提供了丰富的 背景素材，应对这些素材进行系统分析 • 常用的素材分析方法是对象模型化，即 将用户分析的结果按照讨论的对象进行 分类整理，并且以各种图示的方法描述 其属性、行为和关系。
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5.3.2 设计
对象抽象模型可以逐步转化为不同具体程 度的用户视图。 • 比较抽象的视图有利于进行逻辑分析， 称为低真视图（Low-fidelity Prototype）； • 比较具体的视图更接近于人机界面的最 终表达，称为高真视图（High-fidelity Prototype）。
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5.3.2 设计
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5.2.3 用户的区别 1. 用户的分类
偶然型用户：没有计算机应用领域的专业 知识，也缺少计算机系统基本知识的用户。
生疏型用户：他们更常使用计算机系统， 因而对计算机的性能及操作使用，已经有 一定程度的理解和经验。但他们往往对新 使用的计算机系统缺乏了解，不太熟悉， 因此对新系统而言，他们仍旧是生疏用户。
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5.2.2 用户体验
影响用户体验的因素很多，包括： 现有技术上的限制，设计人员必须优先在
相对固定的UI框架内进行设计 设计的创新，用户的接受程度上有风险 开发进度表 设计人员容易认为他们了解用户需要，其
实不然
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5.2.2 用户体验
要达到良好的用户体验，理解用户是第一步 要做的：
用户本身不同 用户知识不同 这在系统设计之初进行充分了解
图形用户界面和人机交互过程极大地依赖 于视觉和手动控制的参与，因此具有强烈 的直接操作特点
直接操纵用户界面更多地借助物理的、空 间的或形象的表示，而不是单纯的文字或 数字的表示。有利于解决问题和进行学习
人机信息界面的设计
洁，不易粘满灰尘。无论是几何形体、数字还是拉丁字母，其外廓都必须是立体的 。
h
10
5.4.2 手控操纵装置设计
2. 操纵手把的设计
设计合理的手把，应考虑下述几点： （1） 手把的形状应与手的生理特点相适应
根据手的结构：把手的形状，操纵把手时，着力方向和振动方向不应集中于掌心和指骨间肌。见图5-10 控制器在机器上的位置，应保证对手控制操纵器的操作符合人手的生理解剖学特点，如手指适于向前，手 掌适于向下等。按钮的方向指示对手来说应当很明确．如掌心向下，拇指在右手左边；掌心向上，拇指在右手 右边等。
常用手控操纵器的尺寸参阅图5-13和表5-20
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17
5.4.2 手控操纵装置设计
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18
5.4.2 手控操纵装置设计
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5.4.2 手控操纵装置设计
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20
5.4.2 手控操纵装置设计
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5.4.2 手控操纵装置设计
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5.4.2 手控操纵装置设计
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24
5.4.2 手控操纵装置设计
控制器受力后，在一个方向上运动。回弹力可使其返回起始位置， 或者用手使其在相反方向上运动
h
4
5.4.1 常用的操纵装置
功能参阅 表5-17和B4
图5-9 常用的操纵装置
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5
5.4.1 常用的操纵装置
常用操纵装置
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6
5.4.1 常用的操纵装置
返回
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7
B4 常用操纵装置的适用范围
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8
B4 常用操纵装置的适用范围
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43
5.4.4 操纵装置编码与选择
1）形状编码：对各种不同用途的操纵器，设计成多种多样的形状以进行 区分。形状编码要尽 可能使各种形状的设计反映操纵器的功能要求，另外还要尽可能考虑到操作者戴手套和在特 殊情况下也能分辨形状和方便操作。见图5-14
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10
5.4.2 手控操纵装置设计
2. 操纵手把的设计
设计合理的手把，应考虑下述几点： （1） 手把的形状应与手的生理特点相适应
根据手的结构：把手的形状，操纵把手时，着力方向和振动方向不应集中于掌心和指骨间肌。见图5-10 控制器在机器上的位置，应保证对手控制操纵器的操作符合人手的生理解剖学特点，如手指适于向前，手 掌适于向下等。按钮的方向指示对手来说应当很明确．如掌心向下，拇指在右手左边；掌心向上，拇指在右手 右边等。
常用手控操纵器的尺寸参阅图5-13和表5-20
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5.4.2 手控操纵装置设计
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5.4.2 手控操纵装置设计
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5.4.2 手控操纵装置设计
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5.4.2 手控操纵装置设计
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5.4.2 手控操纵装置设计
控制器受力后，在一个方向上运动。回弹力可使其返回起始位置， 或者用手使其在相反方向上运动
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5.4.1 常用的操纵装置
功能参阅 表5-17和B4
图5-9 常用的操纵装置
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5.4.1 常用的操纵装置
常用操纵装置
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5.4.1 常用的操纵装置
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B4 常用操纵装置的适用范围
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B4 常用操纵装置的适用范围
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5.4.4 操纵装置编码与选择
1）形状编码：对各种不同用途的操纵器，设计成多种多样的形状以进行 区分。形状编码要尽 可能使各种形状的设计反映操纵器的功能要求，另外还要尽可能考虑到操作者戴手套和在特 殊情况下也能分辨形状和方便操作。见图5-14
人机工程学第三版第5章人机的信息界面设计
应用：蜂鸣器、铃、角笛和汽笛、警报器，其设计 要点参阅表5-14
5.3.2 言语传示装置 用语言在人与机器之间传递信息，使其具有一定的表达能 力。 特点：可以更为细致、明确地指导操作者的各种操作行 为。 应用：无线电广播、电视、电话、报话机和对话器及其它 录音、放音的电声装置。其设计应注意以下几点： 1. 语言清晰度，参阅表5-15 2. 语言的强度，见图5-7 3. 声环境汇总的语言通信，参阅表5-16，表5-17
5.2.2 信号显示设计
1. 信号灯设计 ► 信号灯的视距设计，参阅表5-6，表5-7 ► 信号灯形状、标记设计，参阅表5-8 ► 信号灯的颜色 选择，参阅表5-9 ► 信号灯的布置 ► 重要信号灯设计
2. 荧光屏设计 （1）荧光屏的显示特征
在荧光屏上显示视觉信息。 特点：既能显示图形、符号、信号，又能显示文字；既 能追 踪显 示，又能显示多媒体的图文动态画面。 应用：图文电视屏幕、计算机高分辨率显示器、示波器、 彩超及雷达。 （2）目标的亮度、呈现时间 （3）目标的运动速度，参阅表5-10 （4）目标的形状、大小和颜色，参阅表5-11 （5）目标与背景的关系 （6）屏面
返回
图5-7
返回
图5-8
返回
图5-9
返回
图5-10
返回
图5-11
返回
图5-12
返回
图5-13
返回
图5-14
返回
图5-15
返回
图5-16
返回
图5-17
返回针活动仪表。指针固定式仪 表和数字式仪表，其特点参阅表5-2 1. 仪表形式，见图5-2 2. 表盘尺寸，以圆形仪表为例，其最佳直径D、目视距 离L、刻度显示最大数I之间的关系参见阅5-3 3. 刻度与标数，表盘上的刻度线、刻度线间距、文字和 数字尺寸是依据视距确定的，参阅表5-4，刻度与标数 的优劣对比见图5-3
5.3.2 言语传示装置 用语言在人与机器之间传递信息，使其具有一定的表达能 力。 特点：可以更为细致、明确地指导操作者的各种操作行 为。 应用：无线电广播、电视、电话、报话机和对话器及其它 录音、放音的电声装置。其设计应注意以下几点： 1. 语言清晰度，参阅表5-15 2. 语言的强度，见图5-7 3. 声环境汇总的语言通信，参阅表5-16，表5-17
5.2.2 信号显示设计
1. 信号灯设计 ► 信号灯的视距设计，参阅表5-6，表5-7 ► 信号灯形状、标记设计，参阅表5-8 ► 信号灯的颜色 选择，参阅表5-9 ► 信号灯的布置 ► 重要信号灯设计
2. 荧光屏设计 （1）荧光屏的显示特征
在荧光屏上显示视觉信息。 特点：既能显示图形、符号、信号，又能显示文字；既 能追 踪显 示，又能显示多媒体的图文动态画面。 应用：图文电视屏幕、计算机高分辨率显示器、示波器、 彩超及雷达。 （2）目标的亮度、呈现时间 （3）目标的运动速度，参阅表5-10 （4）目标的形状、大小和颜色，参阅表5-11 （5）目标与背景的关系 （6）屏面
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图5-7
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图5-8
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图5-9
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图5-10
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图5-11
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图5-12
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图5-13
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图5-14
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图5-15
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图5-16
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图5-17
返回针活动仪表。指针固定式仪 表和数字式仪表，其特点参阅表5-2 1. 仪表形式，见图5-2 2. 表盘尺寸，以圆形仪表为例，其最佳直径D、目视距 离L、刻度显示最大数I之间的关系参见阅5-3 3. 刻度与标数，表盘上的刻度线、刻度线间距、文字和 数字尺寸是依据视距确定的，参阅表5-4，刻度与标数 的优劣对比见图5-3
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踪用仪表、调节用仪表 结构：刻度指针式仪表、数字式仪表
仪表显示装置设计
项目
定义
特点
应用对象
数字式仪表
用数码来显 示有关参数 和工作状态 的装置
显示简单、准 确、显示具体 数值
记数、读取数 值的作业
刻度指针式仪 表
用模拟量来 显示有关参 数和工作状 态的装置
显示的信息形 象化、直观、 模拟量所处范 围明显，给出 偏差量
仪表显示装置设计
⑷.刻度的标数：
➢使用扇形仪表容易造成读数方向倒错，把数字增大的方 向读成减小，可使刻度标记的长度随数字增大而加长
仪表显示装置设计
④指针设计
1. 针尖：宽度=小刻度标记宽度 针体：覆盖在刻度标记上 针体宽度≤刻度间
距 其它，视结构因素而定
针尾：起平衡作用，宽度由平衡要求决定 2.指针与仪表刻度面间有一定间隙，但要尽量小 3. 指针不遮挡刻度标记的仪表，指针距刻度标 记2
35—70刻度盘，认读准确性没有本质差别 〈17.5刻度盘， 无错认读速度大为降低
②仪表的表盘尺寸
仪表显示装置设计
决定认读效率的不是仪表直径，是它 与观察距离的比值，即视角的大小。仪 表的最优视角是2.5°～5°
表盘尺寸随刻度数量和观察距离的增 加而增大。
③刻度与标数 量表的划分 刻度间距： 刻度标记 刻度的标数
⑥仪表面板形式与布置
➢视觉显示装置的观察方式.当观察一个物体时，被 视物在矢状面内与眼睛所成的角度不同时，观察效 果是不同的。
仪表布局与排列
观察角度越大，视角越大，物体在视网膜上视 像越大，分辨目标细节能力越强，观察精度提 高。
仪表布局与排列
.在布置视觉显示装置时，显示信息的表面尽量与观察 者的视线垂直，从而获得最高的观察精度。70—90
监控作业，也 可记数读取数 值作业
2.仪表显示设计
① 仪表的形式 ② 仪表的表盘尺寸 ③ 刻度与标数 ④ 指针设计 ⑤ 仪表的颜色 ⑥ 仪表面板形式与布置
仪表显示装置设计
仪表显示装置设计
①仪表的形式 仪表的形式及认读准示装置设计
刻度盘的大小对认读速度和精度的影响 研究发现：视距500， d：25—100圆盘， 认读准确性先高后低
图a所示为正常立姿、坐姿及适宜视距下的显示板平面位 置，注意正常视线是在水平线以下。现在汽车的仪表板都 基本按这一原则安置，见图b。
仪表显示装置设计
⑤仪表的色彩
➢指针仪表的颜色设计，主要是度盘面、刻度和数码、字符以 及指针的颜色匹配问题，它对仪表的造型设计、仪表的认读有 很大影响，是仪表中不可忽视的问题。
➢指针式仪表是靠指针指示的刻度、数字来显示信息。因此， 度盘面、刻度数字和指针间的颜色选择应使显示的信息认读清 晰、醒目，彼此间的颜色搭配应遵循一定的规律。如表所示。
②控制器 控制器的含义： 控制器是把人的输出信息转化为机器的输入 信息的装置，也即在生产过程中，人是通过 操纵控制器完成对机器的指挥和控制的 分类： 人对机器的控制大多数通过肢体活动实现， 手动和脚动
仪表显示装置设计
5.2视觉信息显示设计(仪表设计)
1.仪表的分类： 功能:读数用仪表、检查用仪表、追
适宜与不适宜的刻度标值示例
仪表显示装置设计
a）适宜 b）不适宜
仪表显示装置设计
⑵.刻度间距： 定义：两个最小刻度标记之间的距离 规律： 仪表的读数效率随刻度标记间距增大而增大， 到一临界值降低。刻度间距最好以临界间距为 宜，临界间距视角10‘
仪表显示装置设计
⑶.刻度标记 分类： 大刻度标记、中刻度标记、小刻度标记 规律： 最小刻度线的宽度取间距的5%—20%，10%最佳 表盘运动，标记的宽度等于两刻度标记间距离。例如
显示和机器接受信息的控制
仪表显示装置设计
2人机信息交换方式
①显示装置 定义： 机器和设备中专门用来向人们表达机械和设 备的性能参数、运转状态、工作指令以及其 他信息的装置。 特点： 把机器设备的有关信息以人能接受的形式显 示给人。 分类： 视觉显示、听觉显示、触觉显示
仪表显示装置设计
2人机信息交换方式
清晰的配色
仪表显示装置设计
模糊的配色
仪表显示装置设计
配色的级次
级次
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
清晰 程度
底色
被衬色
模糊 程度
底色
被衬色
仪表显示装置设计
最清晰的搭配：黑与黄 最模糊的搭配：黑与蓝 最常用的颜色搭配：黑与白（明度对比最高） 辨认前方多种不同颜色，容易辨认顺序：红绿黄白
仪表布局与排列
视距560-750，刻度间距2，标记宽度为2 刻度标记的长度：小刻度标记的长度是刻度间距的
1.5—2倍，大中小三级刻度比较好的比例是2： 1.5：1或1.7：1.3：1
仪表显示装置设计
⑷.刻度的标数： 最小刻度不标数，最大刻度必须标数 标数规律：
仪表显示装置设计
⑷.刻度的标数：
➢读数规律：数字递增方向的一般原则是：①顺时针方 向为增加；②从左向右的方向为增加；③从下向上的 方向为增加。
人机信息界面设计
5.1人机信息界面的形成
主
5.2视觉信息显示设计（仪表设
要
计）
内
5.3其它视觉信息显示设计
容
5.4操纵装置设计
5.5操纵与显示的相合性
仪表显示装置设计
5.1人机信息界面的形成
1人机信息交换系统模型
人机界面的定义： 人机信息交换系统模型（如下图） 人机信息界面包括环境信息、机器信息的
覆盖刻度标记的指针，长度不超过大刻度标
仪表显示装置设计
指针的零位 仪表指针零位一般在时钟12点或9点的位置上。追踪用 仪表有时置于9点位置。当许多检查用仪表排列在一起时， 指针的正常位置应处于同一方向，以9点位置为优，但也 可采用上下相对的方向。如果需要排成一竖列时，以指向 12点位置为优。如果超过6个仪表，则应徘成2行，以免观 察时眼睛和身体有较大的移动，
仪表显示装置设计
③刻度与标数
⑴.量表的划分 定义：量表的划分指的是仪表刻度所表示的具体数值的划分。 规律 仪表的最小刻度所表示的量表值应该是所需读出的最小数量单位 同一仪表各个刻度所代表的量值一致 多仪表共用，各仪表之间的读数原则尽量一致 每一小刻度代表1.2.5或其10的倍数，不宜代表3.6.7等 刻度值宜只标注在长刻度线上，一般不在中刻度线上标注，尤其 不标注在短刻度线上。
仪表显示装置设计
项目
定义
特点
应用对象
数字式仪表
用数码来显 示有关参数 和工作状态 的装置
显示简单、准 确、显示具体 数值
记数、读取数 值的作业
刻度指针式仪 表
用模拟量来 显示有关参 数和工作状 态的装置
显示的信息形 象化、直观、 模拟量所处范 围明显，给出 偏差量
仪表显示装置设计
⑷.刻度的标数：
➢使用扇形仪表容易造成读数方向倒错，把数字增大的方 向读成减小，可使刻度标记的长度随数字增大而加长
仪表显示装置设计
④指针设计
1. 针尖：宽度=小刻度标记宽度 针体：覆盖在刻度标记上 针体宽度≤刻度间
距 其它，视结构因素而定
针尾：起平衡作用，宽度由平衡要求决定 2.指针与仪表刻度面间有一定间隙，但要尽量小 3. 指针不遮挡刻度标记的仪表，指针距刻度标 记2
35—70刻度盘，认读准确性没有本质差别 〈17.5刻度盘， 无错认读速度大为降低
②仪表的表盘尺寸
仪表显示装置设计
决定认读效率的不是仪表直径，是它 与观察距离的比值，即视角的大小。仪 表的最优视角是2.5°～5°
表盘尺寸随刻度数量和观察距离的增 加而增大。
③刻度与标数 量表的划分 刻度间距： 刻度标记 刻度的标数
⑥仪表面板形式与布置
➢视觉显示装置的观察方式.当观察一个物体时，被 视物在矢状面内与眼睛所成的角度不同时，观察效 果是不同的。
仪表布局与排列
观察角度越大，视角越大，物体在视网膜上视 像越大，分辨目标细节能力越强，观察精度提 高。
仪表布局与排列
.在布置视觉显示装置时，显示信息的表面尽量与观察 者的视线垂直，从而获得最高的观察精度。70—90
监控作业，也 可记数读取数 值作业
2.仪表显示设计
① 仪表的形式 ② 仪表的表盘尺寸 ③ 刻度与标数 ④ 指针设计 ⑤ 仪表的颜色 ⑥ 仪表面板形式与布置
仪表显示装置设计
仪表显示装置设计
①仪表的形式 仪表的形式及认读准示装置设计
刻度盘的大小对认读速度和精度的影响 研究发现：视距500， d：25—100圆盘， 认读准确性先高后低
图a所示为正常立姿、坐姿及适宜视距下的显示板平面位 置，注意正常视线是在水平线以下。现在汽车的仪表板都 基本按这一原则安置，见图b。
仪表显示装置设计
⑤仪表的色彩
➢指针仪表的颜色设计，主要是度盘面、刻度和数码、字符以 及指针的颜色匹配问题，它对仪表的造型设计、仪表的认读有 很大影响，是仪表中不可忽视的问题。
➢指针式仪表是靠指针指示的刻度、数字来显示信息。因此， 度盘面、刻度数字和指针间的颜色选择应使显示的信息认读清 晰、醒目，彼此间的颜色搭配应遵循一定的规律。如表所示。
②控制器 控制器的含义： 控制器是把人的输出信息转化为机器的输入 信息的装置，也即在生产过程中，人是通过 操纵控制器完成对机器的指挥和控制的 分类： 人对机器的控制大多数通过肢体活动实现， 手动和脚动
仪表显示装置设计
5.2视觉信息显示设计(仪表设计)
1.仪表的分类： 功能:读数用仪表、检查用仪表、追
适宜与不适宜的刻度标值示例
仪表显示装置设计
a）适宜 b）不适宜
仪表显示装置设计
⑵.刻度间距： 定义：两个最小刻度标记之间的距离 规律： 仪表的读数效率随刻度标记间距增大而增大， 到一临界值降低。刻度间距最好以临界间距为 宜，临界间距视角10‘
仪表显示装置设计
⑶.刻度标记 分类： 大刻度标记、中刻度标记、小刻度标记 规律： 最小刻度线的宽度取间距的5%—20%，10%最佳 表盘运动，标记的宽度等于两刻度标记间距离。例如
显示和机器接受信息的控制
仪表显示装置设计
2人机信息交换方式
①显示装置 定义： 机器和设备中专门用来向人们表达机械和设 备的性能参数、运转状态、工作指令以及其 他信息的装置。 特点： 把机器设备的有关信息以人能接受的形式显 示给人。 分类： 视觉显示、听觉显示、触觉显示
仪表显示装置设计
2人机信息交换方式
清晰的配色
仪表显示装置设计
模糊的配色
仪表显示装置设计
配色的级次
级次
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
清晰 程度
底色
被衬色
模糊 程度
底色
被衬色
仪表显示装置设计
最清晰的搭配：黑与黄 最模糊的搭配：黑与蓝 最常用的颜色搭配：黑与白（明度对比最高） 辨认前方多种不同颜色，容易辨认顺序：红绿黄白
仪表布局与排列
视距560-750，刻度间距2，标记宽度为2 刻度标记的长度：小刻度标记的长度是刻度间距的
1.5—2倍，大中小三级刻度比较好的比例是2： 1.5：1或1.7：1.3：1
仪表显示装置设计
⑷.刻度的标数： 最小刻度不标数，最大刻度必须标数 标数规律：
仪表显示装置设计
⑷.刻度的标数：
➢读数规律：数字递增方向的一般原则是：①顺时针方 向为增加；②从左向右的方向为增加；③从下向上的 方向为增加。
人机信息界面设计
5.1人机信息界面的形成
主
5.2视觉信息显示设计（仪表设
要
计）
内
5.3其它视觉信息显示设计
容
5.4操纵装置设计
5.5操纵与显示的相合性
仪表显示装置设计
5.1人机信息界面的形成
1人机信息交换系统模型
人机界面的定义： 人机信息交换系统模型（如下图） 人机信息界面包括环境信息、机器信息的
覆盖刻度标记的指针，长度不超过大刻度标
仪表显示装置设计
指针的零位 仪表指针零位一般在时钟12点或9点的位置上。追踪用 仪表有时置于9点位置。当许多检查用仪表排列在一起时， 指针的正常位置应处于同一方向，以9点位置为优，但也 可采用上下相对的方向。如果需要排成一竖列时，以指向 12点位置为优。如果超过6个仪表，则应徘成2行，以免观 察时眼睛和身体有较大的移动，
仪表显示装置设计
③刻度与标数
⑴.量表的划分 定义：量表的划分指的是仪表刻度所表示的具体数值的划分。 规律 仪表的最小刻度所表示的量表值应该是所需读出的最小数量单位 同一仪表各个刻度所代表的量值一致 多仪表共用，各仪表之间的读数原则尽量一致 每一小刻度代表1.2.5或其10的倍数，不宜代表3.6.7等 刻度值宜只标注在长刻度线上，一般不在中刻度线上标注，尤其 不标注在短刻度线上。