基于人机工程学的键盘设计_杨明朗
键盘设计2
键盘的创新设计摘要：传统健盘设计没有充分考虑操作者的作业特点和手臂舒适性，易使操作者患腕管综合症等疾病。
基于人手的生理特点和健盘的人机功能，完成了现代健康型人机工程学健盘的设计，是对人机工程学健盘设计的尝试。
新健盘的特．点：改进了健盘的布局；设计了一体化支撑手枕；按键采用“x 构架”技术，实现按键“静音”效果，减低噪音；制作材料考虑“抗菌性能”新型材料；键盘与电脑采用无线接口技术。
关键词：计算机应用；人机工程学；健盘布局；键盘创新设计随着信息办公设备的逐步完善，键盘作为人机（电脑）交互的输入设备大大提高了工作效率，但是长期进行键盘操作容易引起各种疾病：①腕管综合症（c 坤al tunnel syndrome , CTS ）是由于使用者长时间手腕悬空，高速敲击键盘，肢体处于强迫姿态而造成；②累积性骨胳肌肉损( cumulativcmusculoskclctal disordcrs ）是指因长时间保持相对固定的坐姿和甫复某一动作而形成强迫性体位，以致身体相应部位处于持续的紧张状态而导致的局部神经和肌肉损伤；③重复性肌膜劳损（RSI ) ，是指一系列相关的肌肉骨骼和神经血管病变。
可见键盘的设计必须充分利用人机工程学原理，即将手的解剖学特征，坐姿生理学以及人的心理学等知识相结合，根据视觉显示终端作业岗位的人机界而设计原则，使人－机一环境系统相互协调起来，为使用者创造安全，舒适，健康，高效的工作环境。
作者针对目前键盘存在的普遍问题，主要从键位的布局，色彩和材料选择等方面进行改进设计，从而体现了“以人为木”的设计思想。
1 键盘的发展过程1.1始键盘的设计发展历程1971 年，国际标准化组织首次把“QWERT " 键盘的布局规定为国际标准键盘，成为世界各地广泛使用的计算机输入设备12 ！。
1874 年，谢尔斯为打‘字机设计了名为“柯蒂”的键盘，其字母区的第一行自左向右依次是“Q , W , E ,R , T , Y ．……”（如图1 ) ，目的是为了避免打字机的相邻键杆撞在一起。
人机工程论文-键盘改进
人机工程论文-键盘改进第一篇：人机工程论文-键盘改进关于键盘的人机工程学研究1、键盘的平面布局现状：现在普遍使用的台式计算机键盘为1997年国际标准化组织认证的国际标准键盘QWERTY键盘,由主键盘区、F键功能键盘区、编辑与定位键盘区和数字辅助键盘区组成。
图1所示为普通QWERTY键盘的主键盘区、编辑与定位键盘区和数字辅助键盘区的布局。
缺点：许多键盘加大回车键的尺寸来方便敲击,却忽略了Back、Space键,将其放置在键盘主键区最右上角,该键键帽大小也只有12mm×14mm。
由于Back Space键被设计在远离J键的角落,使用者在进行文本输入时经常误按成其邻近的键。
在击键时右手被迫腾起,食指离开基准键位。
这导致了敲击速度和正确率大大下降。
而在实际的作业过程中,Back Space键的使用频率比回车键要高4倍以上。
所以此键的改进设计是一个重点。
传统键盘的编辑与定位键区设计在键盘中部偏右位置。
右手在操作鼠标时若要按这些键,要么右手放下鼠标操作后又返回点击鼠标,要么左手伸到键盘右部来进行此操作。
这使得操作起来极不方便。
左右手的分工也不尽合理,一般情况下右手基本上需要“包揽”主键盘区中线以右的敲击任务,约占整个键盘的2/3。
而且此键区也没有一个起定位作用的基准键位,操作时几乎无法实现盲打。
另外键位排列不够科学,定位键与编辑键的配合脱节,定位键与定位键之间的配合也不方便。
数字辅助键盘区提供给专门数字录入人员极大的操作方便性,却忽视了“=”键。
用户在编写程序或进行计算时,习惯将“=”键与“+”、“-”、“3”、“/”等运算符联系在一起。
而传统设计未将“=”键集中设计在数字辅助键盘区上,用户在输入时不得不从数字辅助键盘区“跳跃”至主键盘区寻找“=”键,降低了作业效率。
（图1：qwerty键盘）1.键盘的形状用户在进行键盘作业时,双手放置在基准键位上用以定位。
按照人的坐姿生理学特征,这种姿势下两食指间距约57mm。
键盘设计的合理性建议
键盘的历史和对于中文输入的合理性建议键盘（Keyboard）是计算机的重要输入设备，你刚开始接触计算机并进行打字练习的时候，一定会奇怪字母键的排列顺序：QWERTYUIOP、ASDFGHJKL、……，老师也可能会给你这样的解释--为了提高打字速度，从各个字母的使用频率方面考虑，必须将字母表的顺序打乱，将各个字母分布在最有利于打字的位置，所以键盘不是ABCDEFG……的字母表顺序键位。
对于这个问题，许多人都会认同上述观点，以为这是出于提高输入速度的目的科学布局的，而事实正好相反，当然这要人计算机键盘的发展史说起。
计算机键盘的前身是打字机的键盘，最初是美国的克里斯托夫·休斯在19世纪80年代设计的。
当时打字机采用物理机械装置，常常会由于快速击键所带来的惯性原因使字母显示的速度与输入速度严重脱节，造成卡字，有时不得不故意降低击键的速度。
为了解决这个问题，休斯把比较常用的字尽量平均分布在各个指头的管辖范围；并且特意特意将诸如RT、FG、DE、YU、HJ、IK这些常见的字母组合设计在只能由一个指头敲击的位置，目的就是为了降低这些高频字母的输入速度，从而防止打字机的卡字现象。
这就是我们现在所见的键盘布局，由于第一行前几个字母键依次Q、W、E、R、T、Y，所以有人就直接称之为“QWERTY Keyboard”,可以音译为“柯蒂键盘”。
后来计算机代替了打字机，卡字现象不复存在，但历史习惯的原因使这种键盘一直沿用至今。
当然也曾经有许多人对键盘的这一“故意不合理”布局进行过各种重新设计，其中最具有代表性的美国的奥格斯特·德沃特，他把字母表中的五个元音字母（a、o、e、i、u）五个最常用的辅音字母（b、c、s、p、t）排列在基本键位行上，取代从前的“ASDFG”与“HJKL；”，这一科学布局使打字输入速度成倍提高。
但可惜的是，除了发明者本人及其合伙人，几乎没有人愿放弃自己弹指如飞的柯蒂式指法，而再去重新适应什么新式、高效的键盘，于是此设计也就夭折了。
键盘与人体工程学的关系
键盘与人体工程学的关系The relationship between keyboards and ergonomics is crucial in ensuring the comfort and health of users.键盘与人体工程学的关系至关重要，它确保了用户的舒适度和健康。
Proper keyboard design and layout can significantly reduce strain on wrists, fingers, and arms, thus preventing carpal tunnel syndrome and other repetitive strain injuries.合适的键盘设计和布局可以显著减轻手腕、手指和手臂的负担，从而预防腕管综合征和其他重复性劳损伤害。
By considering ergonomic principles, keyboard manufacturers can create products that are not only functional but also comfortable to use for extended periods of time.通过考虑人体工程学的原则，键盘制造商可以创造出不仅功能齐全，而且长时间使用也感觉舒适的产品。
The size, shape, and angle of a keyboard can all have an impact on the user's posture and typing speed, making ergonomic keyboards an important factor in enhancing overall productivity.键盘的大小、形状和倾斜角度都会对用户的姿势和打字速度产生影响，因此人体工程学键盘是提高整体工作效率的重要因素。
数字输入设备人机工程学设计研究
数字输入设备人机工程学设计研究随着科技的不断发展，数字输入设备在我们的生活中扮演着越来越重要的角色。
无论是在家庭中、办公室还是学校，我们都需要使用数字输入设备来与计算机进行交互和输入信息。
因此，数字输入设备的人机工程学设计对用户的体验和效率有着重要的影响。
数字输入设备是人与计算机之间进行信息交互的桥梁，人机工程学设计的目标是使得用户在使用数字输入设备时能够舒适、高效地完成操作。
为了顺利达到这个目标，我们需要考虑以下几个方面的因素：人体工学、易学性、可靠性和个人化。
首先，人体工学是数字输入设备人机工程学设计的重要基础。
数字输入设备应该根据人体的生理特征进行设计，以减少用户在使用过程中的疲劳和不适。
比如，键盘应该有合适的键距和键位布局，以允许用户手指在键盘上自由地移动，减少手部肌肉的疲劳。
另外，键盘的倾斜角度也应该符合人体工学原则，以保持用户手腕的自然姿势。
而鼠标设计中，鼠标应该符合人手的手掌曲线，以便于用户握持和移动。
其次，易学性对于数字输入设备的设计也是至关重要的。
数字输入设备应该提供简洁明了的界面和直观的操作方式，使用户能够快速上手并熟练使用。
例如，在键盘设计中，常用的按键应该放置在容易按到的位置，以方便用户的快速输入。
在鼠标设计中，鼠标应该具有明确的左右键和滚轮等功能，以方便用户进行各种操作。
此外，数字输入设备的设计应该遵循用户习惯和使用习惯，不应该过于复杂化，维持一定的一致性，以减少用户学习的难度。
可靠性是数字输入设备设计中非常重要的一点。
数字输入设备在长时间使用中应该具备稳定的性能和高度的耐久性。
键盘按键和鼠标按键的灵敏度应该达到用户的要求，并且能够长时间稳定工作而不会出现误触等问题。
此外，数字输入设备的连接和接口应该稳定可靠，不容易出现断连等问题。
个人化是数字输入设备设计中的一个新趋势。
数字输入设备的设计应该根据不同用户的需求和偏好来进行个性化调整。
比如，用户可能需要调整键盘的亮度、音量和背光颜色等设置，以适应自己的使用习惯。
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收稿日期 :2005-09-30 作者简介 :杨明朗 (1949 - ) , 男 , 江西南昌人 , 南昌大学教授 , 主要从事工业设计方法及产品设计研 究 。
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杨明朗等 基于人机 工程学的键盘设计 键与编辑键的 配合 脱节 , 定 位键 与定 位键 之间 的配 合也 不方 便 。
图 1 普通 QW ERTY 键盘 3 个键盘区示意图 F ig. 1 3 K eypads o f the comm on QW ERTY keyboard
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包装工程 PACKAG ING ENG IN EER ING V o .l 26 N o. 5 2005. 10
Break” 3个键照旧对应放置 。 改进后的数 字 辅助 键区 见 图 5, 将 “ +”键 拆 分为 “ +” 、
“ - ”键 , 在 原来 “ - ”键的位置插入 “ =”键 。
根据最节约操作动作 原则 , 提出以下几点改进设计 。 2. 1.1 主键盘区
手 -键盘界面最 自然的姿势为上臂从肩关节自然下垂 , 与 前臂之间夹角 70 ～ 90°, 以保证作业时 肘关节受 力而不 是上臂 肌 肉受 力 ;还 应保 持手 和 前臂 呈一 直 线 , 腕 部向 上不 得 超过 20°, 腕外展不超过 15°;双手向内相向 交叉成 60 ～ 70°, 手指自 然弯曲 , 同手掌一起构成一个半圆形 , 呈空握球状 ;两手掌间距 约 100 ～ 280mm [ 4] 。
设计主键盘区沿 中心线各自左右分开 , 两基准定位键之间 距离约 80 ～ 100mm(见图 2)。
图 2 主键盘区整体布局 图 3 主键盘区的部分按键布局图
F ig. 2 The w ho le layou t F ig. 3 The par tial layout
o f cen tra l sec tion
( N anchang U niversity, N anchang 330029, China) A bstrac t:The ergonom ica l design of the desktop compu te r keyboard w as d iscussed in the paper. F rom the po int o f v iew o f p lane layout, key stroke ma tch o f the central section, edit＆ loca liza tion sec tion and number aided sec tion, the co lor design, the keyboard w as im proved p leasurab ly. The e fficiency of the new keyboard processing is be tter. K ey wo rds:keyboa rd;keyboa rd layout;e rgonom ics;am enity
另外 , 键盘在形 状 、大小 、色 彩及 其布 置 方面 也没 有 达到 “物 ”与 “人 ”的各种功能 的最优 化 , 需要改进 以创 造出与 人的 生理 、心理机能更谐调的键盘 。
2 解决方案
2. 1 键盘的平面布局设计 在键盘的平面布 局设计中运用人机工程学的知识 , 改进和
完善键盘的宜人性和 舒适性 。 操作动作的合理 性直接影响操作者的舒适性和工作效率 。
1 需要解决的问题
1. 1 键盘的平面布局 现在普遍使用的台式 计算机键盘为 1971年国际标准化组
织认证的国际标 准键盘 QW ERTY 键盘 , 由主键 盘区 、F 键 功能键盘区 、编辑与定位键盘区和 数字辅助 键盘区组成 。 图 1 所示为普通 QW ERTY 键盘的主 键盘区 、编辑 与定 位键盘 区和 数字辅助键盘区 的布局 。
原空格键按 主键盘左右分 区分开 后 , 左 空格键 功能不 变 , 将右空格键 (即 右手大 拇指 控制键 )设 计成 Back Space键 , 见 图 3。 运用重复功能有效分割原理 , 既基本 保持了传 统键盘的 设计 风格 , 满足用 户作业 心理习 惯 ;又 极大提 高了 Back Space 这个重要键的操 作有效性 。 改进后的敲击动作右手无须移动 , 而且敲击速度和 准确率能够 大大提 高 。 用户在 半天内 能基本 熟练盲打这个键 。综 合考虑 整个键盘 布局 , “ Insert”键的 使用 率较低 , 改放在原 “ Back Space”键的位置 。 2. 1.3 编辑定位键区和数字辅助键区
重新布局编 辑与定位键 区 , 见 图 4。 将 “ ↓ ”键设置 为该
键区的基准键 位 , 与数 字辅 助键 区的 基准 键排 列在 同一 直线 上 , 以符合左右手的对称动作习 惯 。 D ele te 键移至基准 键的下 方 , “H om e”、“End” 、“ P age U p” 、“ Page D own” 4个 键对称 横向 排列 , 定位键之间的配 合良好 。 结 合每个 键的功能 , 在 转换键 位时只须手指 (食 指和 无名指 )之 间切 换 , 改 变了 原来作 业手 腕的竖向 移动 。 “ P rin t Screen Sys R q”、“ Scro ll Lock” 、“ P ause
在键盘的设计中 运用人机 学原理 , 结合 手的解 剖学特 点 、 坐姿生理学等学科知 识以及视觉 显示终 端作业 岗位的 人机界 面设计原则 , 使人 机 环境系统相协调 , 为使用者创造安 全 、舒 适 、健康 、高效的工作条件 。 “人的因素 ”在设计 中是不 能忽视 的一个重要条件 [ 2] 。 设计以心 理为圆 心 、生理为半 径 , 用以建 立人与物 (产品 )以及 环境之 间和 谐关 系的方 式 , 最大限 度地 挖掘人的潜能 , 综合平衡地使用人的肌能 , 保护人体健康 , 不断 地引领人类趋于完善 [ 3] 。 文中 从键盘 的平面 布局 、主键盘 区 、 编辑定位键盘区和数 字辅助键盘 区的按 键布置 以及整 体设计 等角度出发 , 在分析传统键 盘的基 础上 , 提出了 键盘的 改进设 计。
o f cen tra l sec tion
左右两片对 称中心线 倾斜 15°[ 5] , 且中 部稍 高 , 向外 部顺 势成一定倾角倾 斜 , 可以有效避免肘关节外展 、手掌内旋 、手指 桡偏等引起的肌 肉紧张与疲 劳 。 同时这 也上临界键 (如 5与 6, T 与 Y, G 与 H 等 )的误操作 。 2. 1. 2 Back Space键和 Inser t键
关键词 :键盘 ;键盘布局 ;人机工程 ;人 性化 中图分类号 :TP203;R131 文 献标识码 :A 文章编号 :1001 - 3563(2005)05 - 0168 - 03
K eyboard des ign based on ergonom ics
Y ANG M ing -lang , YUAN Tao
包装工程 PACKAG ING ENG IN EER ING V o .l 26 N o. 5 2005. 10
基于人机工程学的键盘设计
杨明朗 , 袁 桃
(南昌大学 , 南昌 330029)
摘要 :运用人机工程学原理展开对台式电脑键盘的深入设计 。 从键盘的 平面布局 、主键盘 区 、编 辑与定位键盘区和数字辅 助键盘区的按键搭配 、定位 键 、色 彩以及整体 设计等角 度 , 对 键盘进 行了改 进和完善 。 进一步体现了键盘的人 性化设计 , 大大提高了键盘作业的效率 。
根据键盘的平面 布局分析 来进行 其外形 设计 。 主键 盘区 沿其中心线左 右对称 倾斜 15°, 外缘 采用 圆角 、圆弧 过渡 。 而 由于在操作编辑定位 键区和数字辅助键区时 , 手已经能够基本 处于自然状态 , 故其平行于 中心线 设计 , 但应与 主键盘 区的布 局协调 。 侧面在保持原有梯度 的基础上 , 依照手的自然弯曲弧 线设计成大弧度断面 , 与腕托浑然一体 。 腕托的设计应与腕部 弧线吻合良好 , 给手恰到好处的支撑 。 2. 2.2 定位键及细部设计
色彩设计应 符合人的习惯 , 整个键 盘的颜色 数目不超过 5 - 7个 。 键盘底板主体颜色风格应 与显示器 、机箱等 外设相互 搭配 。 而各键区又可在色 彩方案上合理布局 , 增添键盘的活泼 性和易读性 。 4个基准键位采用桔 黄色醒目标 识 , 米 白色主键 盘区搭配浅紫色编辑定位 键区和数字辅助键区 , F 键 功能键区 浅蓝色搭配特殊 功能键 。
数字辅助键盘区 提供给专门 数字录 入人员 极大的 操作方 便性 , 却忽视了 “ =”键 。 用户在编写程序 或进行 计算时 , 习惯 将 “ =”键与 “ +” 、“ - ” 、“*” 、“ /”等运 算符联 系在 一起 。 而 传统设计未将 “ =”键 集中设 计在 数字 辅助键 盘区 上 , 用 户在 输入时不得不从数字辅助键盘 区 “跳跃 ”至主键盘 区寻找 “ =” 键 , 降低了作业效率 。 1. 2 键盘的整体规划