人机工程学的几个问题及解答

一、列举五种你认为使用最危险或从人机关系方面设计最糟糕的产品，提出解决方案。（1）键盘是人与计算机交互的主要手段，也是大量信息输入的主要方式。市场上笔记本电脑的键盘离现实平太近，距离大都为14.5厘米，而人机工程学所提倡的适宜距离为21.5厘米，如图1。一般情况下，两眼近距离看物时，为看清近距离目标，常需要频繁调节，同时为保持视近时双眼单视而不进行眼集合，长时间近距离的看显示屏，易导致眼睛疲是手臂和脊椎长时间处于一种姿势会感觉不适。解决方法是：将键盘下移。在眼—屏界面，首先要满足人的视觉特点，即从人体轴线至屏中心的最大阅读距离为710~760mm，以保护人眼不受电子射线的伤害。通过键盘下移，调整笔记本电脑到显示屏的距离，

（2）在银行业务大厅可以看到长达十几人的长队，这有很多方面的原因，出纳台设计不合理是原因之一。出纳台设计不当，会引起上肢动作不当，而出纳员每天重复数百次同样动作，这会导致多种相关职业病；出纳台设计不当，使得顾客把钱或单据交给出纳员后，出纳员在拿取钱款时受凹形通道的影响就变的很不方便，在出纳员把钱或单据给顾客是同样受凹形通道的影响，顾客也不容易将钱和单据取出，通常取出来之后顾客要在通道前核对钱款，这样就影响了下一位顾客，导致工作效率不高。解决方法是：设计出纳台有两条通道，一个进通道，一个出通道，如图2，进通道②为半凹形，有一面直通给出纳员，出通道③也为半凹形，并且把出通道设计在出纳台的边上，引导顾客从队伍中让出，这样方便出纳员和顾客顺直手臂去拿取钱或单据，不会引起出纳员职业病，而且也不会影响下一位顾客。

图1 图2

（3）现在市面上有一些针对儿童而生产的产品，是通过技术手段和内置设备，能发出音乐的玩具，一般使用电池作为能量源，一部分玩具还可以伴随音乐做一些动作。这样的玩具一般色彩都比较鲜艳，吸引孩子的注意力，如图3，但是有的玩具所发出的音乐声音有的声音分贝很大、音响很躁动、玩具用电池固定也不可靠。买给孩子这样的玩具，过大的音乐会损害宝宝的听力，音乐太多而嘈杂则会影响孩子的情绪，大部分音乐玩具都是用电池作为能源，这些电池很容易被孩子抠掉，特别是一些纽扣电池，有被孩子吞食的危险。解决方法可以选择声音适中、悦耳同听得音乐玩具，购买带电池的玩具时要看电池盒是否有可靠的螺丝固定，或者厂家生产充电式能量源，这样能够减少对孩子的危害。

（4）很多医疗器械都有很大的控制台、一排控制按键和显示装置。快速有效地辨别控制、电源和显示按键；接触并精确设置控制；准确读取显示信息；把控制和相关的显示联系起来，做到令人满意是很难的。在控制和显示装置设计上面，错误的例子很多。下面提到的设计错误都是出现在某麻醉机的设计上。该麻醉机在氧气管口的下面有一个旋转开关，每分钟可以给新鲜空气流增加5L氧气。它是作为遇到紧急情况或是电源失效时的快速充氧的。额外的氧气流却不会在电子流量计上显示。不小心触动这个开关会造成轻度麻醉，这

样的产品在人际关系方面设计不好，解决方法是：应该更多的给出可见的提示，比如在显

示屏上有所显示。

图3 图4 图5 （5）我们学校的食堂用餐桌椅存在着部分不合理之处，座椅的结构型式应尽可能与桌子工

作的各种操作活动要求相适应，应能使操作者在使用过程中保持身体舒适，稳定并能进行准

确的控制和操作。我们学校食堂有的座椅与桌面边缘的前后距离，即座平面与桌平面下点的

间距较近，使人在吃饭的时候胸与桌边缘的距离很近，造成不便，如图4。学校食堂的座椅

整个平面是凹下去的，这样不符合座椅的人机关系设计，如图5。解决方法是，设计桌椅间

距要在标准的距离，即170-280mm之间。对于座椅来说，座垫上的压力应按照臀部不同部

位承受不同压力的原则来设计，即在坐骨处压力最大，向四周逐渐减小，至大腿部位时压力

降至最低值，这是坐垫设计的压力分布不均匀原则。在座椅设计时，斗形坐面是应该避免的，

一般应该在坐面下陷的同时，座面的中心微凸。

二、从人机的角度研究市面上的座椅，列举其优点和缺点。

汽车中的座椅是影响驾驶与乘坐舒适程度的重要设施，而驾驶员的座椅就更为重要。

舒适而操作方便的驾驶座椅，可以减少驾驶员疲劳过度，降低故障的发生率。汽车驾驶员

座椅设计的优劣与否直接关系到驾驶质量。汽车驾驶座椅人机工程学设计目的，就是使用

设计出来的座椅能够满足人机工程学标准，从人机工程学来说，一个性能优良的驾驶座椅

应当符合的基本要求是如下：为驾驶员提供一个舒适而稳定的坐姿，符合人体舒适坐姿的

生理特性，减轻传给驾驶员身体的机械振动和冲击负荷，满足振动舒适性评价标准的要求，

将驾驶员置于良好视野的位置，保证他能安全而有效地完成各项操作作业，为驾驶员提供

一个相对于各种操纵机构的合适位置，使他能方便的进行操作，考虑提高驾驶员的安全性，

当发生翻车或撞车事故中，将驾驶员约束在驾驶座椅上且处于一定的容身空间以内。

汽车座椅的设计所需的主要参数可依据中国成年人坐姿人体尺寸来确定具体数值。运

用人机工程学原理,针对汽车驾驶座椅,从人体测量、生物力学、心理学、机械振动、作业

空间等角度分析驾驶疲劳的成因,并要从座椅的静态特性和动态特性两方面对汽车座椅进

行分析研究。

制造汽车座椅，首先要从人机工程学原理讨论研究坐姿的优缺点,良好坐姿的必要条件

是将最适当的压力分布于各脊椎骨之间的椎间盘上,并将最适当、最均匀的静负荷量分布于

所附着的肌肉组织上.运用人体解剖学原理,分析不良坐姿造成的不舒适感和脊椎疾病,用

姿势原状恒定原则分析坐姿行为,认为坐姿变化是人体在稳定和变动之间寻求平衡以取得

折衷的过程;从而提出座椅设计的基本原则及其主要的参考数据。

只有座椅的结构和尺寸设计使驾驶员的脊柱形态接近于正常自然状态，才会减少腰椎

的负荷以及腰背部肌肉的负荷，防止驾驶疲劳发生。当座椅上的人处于坐姿状态时，人的

身体重量作用于座垫和靠背上的压力分布称作坐姿的体压分布。可见，坐姿体压分布包括

座垫上的体压分布和靠背上的体压分布两部分。座垫上的体压分布。根据人体组织的解剖学特性可知，坐骨结节处是人体最能耐受压力的部位，适合于承重，而大腿下靠近表面处因有下肢主动脉分布，故不宜承受重压。人坐在座椅上最舒适的姿势，是臂部离开靠背向前略移，上体胸肩部位与大腿下平面之间夹角为115°。使腰背肌肉放松，双腿能舒适地搁置于地面，使腹部通向大腿的血管不受压迫，血液正常循环，符合人体座下休息时的生理要求。

图6 图7

坐姿人体测量尺寸是座椅静态尺寸设计的主要依据。与座椅设计相关的人体测量主要尺寸有：坐着的高度；膝盖的高度；坐着臀部高度；肘高；大腿净高；臀部至膝盖的距离；臀部至小腿的距离；肘至肘的宽度；臀部宽度。

除了要考虑座椅的舒适度外，还要考虑其保证人的视野开阔，手部与方向盘的关系和角度、腿部与脚踏板的距离、脚和离合器、刹车的距离等等，要做到这些部位的合理性是离不开对人机工程的研究的。采用人机工程学的方法进行分析,并用优化设计理论对座椅进行设计,得出更符合人体生态曲线的座椅,以提高乘坐和驾驶的舒适性,并适应人体的健康需要.这是设计发展的主流和趋势：更健康、更人性化。

现代汽车座椅的优点有：驾驶员、副驾驶员座椅配有一套机械式咬合定位机构，可向上拉动操纵杆，沿纵向（前后）调整座椅位置。如图（7 ），通过位于座椅外侧操纵杆的" 泵式运动"，可将座椅在高度方向上调到最理想位置。座椅靠背可以调节倾斜角度，以满足乘员背部不同的舒适性要求；

缺点有：一、我国大多数汽车大都是引进国外的设计参数，对我们国家认得身体情况考虑很少，随着汽车消费量的增加，驾驶室中不符合人机工程原理的缺点不断显现出来，成为影响驾驶员身体健康、发生车祸的隐患。例如：汽车座椅的靠背上方都有一道鼓起来的凸包。对于大多数中国人来说，这个凸包常常是定在后脑勺，使得身体后靠在椅背时，不得不稍稍低头。从设计上来说，这凸包本来是用来点卡哦颈部凹处，是人的头颈更舒服的，问题是这些座椅的设计和生产直接从国外引进，没考虑中西人的身材差异，结果凸包定在了我们的后脑勺。二、现在座椅虽然都偶调节机构，但也只能进行有限的机械式的调节。比如：大多数经济型轿车的腰靠部分，只能进行简单的弹出和落下的操作，实现的作用仅仅是座椅腰靠有无的问题，并不能按照不同身高尺寸的脊椎特征来进行高低调节。

三、餐厅售饭人员工作区设计。（目标人群，使用环境，使用方法分析）

现在餐厅售饭区都有一定的设计，对于学校食堂来说，其售饭的目标人群是学生，一般是窗口一字排开，每个窗口售饭不同，学生可根据自己喜好去选择售饭窗口。食堂售饭人员的工作区域的设计要符合人际关系。在进行售饭的过程中，售饭人员都是站立的，以上肢运动为中心，操作台即桌面以上空间为工作区，售饭人员经常需要在其前方的高、低或延伸的可及范围内进行操作，并且要在售饭人员眼睛活动舒适范围内，如桌面、窗口以及感应

IC卡饭堂收费机。

如图8，一般要售出的饭摆在桌面，所以桌面的高度一定要适中，应使手臂自然下垂，处于放松状态，小臂一般应接近水平状态或略下斜，如太低则背部过于前屈，如太高则必须要抬高肩部，超过其松弛位置，引起肩部和颈部的不适；售饭人员将售出的饭放于窗口，所以窗口的高度和桌面一样，一定要适中，并且距离功能售饭人员不要太远，要在售饭人员的上肢活动范围之内；感应IC卡饭堂收费机应该置于窗口的上方，也要在售饭人员上肢活动范围之内，并且收费机的高度要与售饭人员手臂的最合适活动高度一致，与售饭人员的眼睛活动数十范围内，以避免重复动作致使上臂、肩部以及眼睛疲劳。

单调的作业引容易引起心理性疲劳，长期站立也会导致下肢静脉曲张。售饭人员工作区一般空间大，可以方便售饭人员进行工作，并且可以适当走动，有助于维持工作能力。

这样售饭人员根据学生需要控制感应IC卡饭堂收费机，方便学生打卡，同时将已售出饭菜由桌面拿到窗口，这样根据人机关系设计的售饭区，会使售饭人员的作业操作方便、合理，不会引起过度疲劳。

图8 图9

四、工具的人机问题分析和改进。

鼠标是一种手握工具，随着电脑的普及，越来越多的人开始使用鼠标，也越多的人开始抱怨，手腕生疼，肩膀发木，手指的关节不灵活，其实，这些伤害我们的“杀手”就在身边———鼠标。就是俗称的“鼠标手”，即“腕管综合症”，其主要症状是手指局部神经功能损伤或丧失，引起麻木、刺痛、腕关节肿胀、手动作不灵活、无力、无抓握感觉，肌肉萎缩失去灵活性。而电脑键盘特别是鼠标是主要的“腕管杀手” 如果长期置之不理，可能会导致神经受损、手掌发黑、肌肉坏死。

其原因在于鼠标的人机关系设计的不够好，1、目前的鼠标在使用鼠标时通常是以手腕作为支撑点，手掌与鼠标支撑面难以贴合，骨骼处于交叉状态，造成前臂扭曲现象。手腕的过度扭曲或伸展就会造成腕道内腱鞘发炎、肿大，从而压迫正中神经，使正中神经受损，长久使用后就会令手臂经络受阻，使腕部、前臂的肌肉疲劳，甚至经常出现酸疼的感觉，移动范围也受到限制。2、鼠标和身体的距离会因为鼠标放在桌上而拉大，这方面的受力长期由肩肘负担，是导致颈肩腕综合征的原因之一。上臂和前身夹角保持45度以下的时候，身体和鼠标的距离比较合适，如果太远了，前臂将带着上臂和肩一同前倾，会造成关节、肌肉的持续紧张，而且鼠标的位置越高，对手腕的损伤越大；鼠标的距离距身体越远，对肩的损伤越大。因此，鼠标应该放在一个稍低位置，这个位置相当于坐姿情况下，上臂与地面垂直时肘部的高度

鼠标用久了手腕会起老茧，如果放置电脑的桌子过高，手腕的扭曲程度会越厉害也就越容易疲劳。而一般桌子的高度是固定不变的，这就需要鼠标来适应它，如图9。这款鼠标使用时主要依靠大拇指控制左键和光标的移动，右键相对于左键用的比较少，就用中指来控制，

这样就解决了传统鼠标在使用时因为骨骼的交叉引起的前臂扭曲而引起的手臂酸痛现象，避免手指重复动作，它以和笔记本类似的感应区代替了鼠标在桌面的移动，这样就改变了鼠标必须在桌面移动的传统使用方式，摆脱了空间的限制，缓解了因为长时间使用传统鼠标而保持伸展状态造成的关节、肌肉的持续紧张，解决作业姿势引起的过度疲劳。而且因为这款鼠标可以在掌上操作所以不用考虑桌子的高度问题，任何高度的桌子她都是适用的。再加上1.5米长的鼠标线使得操作者可以远离电脑桌，舒适地靠在沙发上操作电脑，手感当然也很舒适。使用这种新型鼠标可以大幅度减低用一般鼠标操作时引起的手腕、手部肌肉和小手臂酸痛及由此引起的伤害，降低了腕道综合症的得病概率。也减轻了眼睛的疲劳，，因而特别适合于长时间电脑设计、游戏、上网以及笔记本用户。

五、手指控制器的设计。

随着各种家用电器的逐渐普及，遥控器正在以各种形式和载体进入千家万户。比如说常见的电视遥控器。

1、遥控器的外形设计。

电视遥控器一般是由人的手掌握持，通过拇指或食指操作按钮进行操作。现在，各种多功能智能化的电视机产品不断涌现，遥控器所要实现的功能也不尽相同，但就其一般情况而言，遥控器的基本功能应有：开、关机，静音，跳跃换台，连续台，音量调节，画面调节等。比如夏普液晶电视的遥控器握持感最为舒适，如图。

图10 图11

因为电视机的某些特殊功能，电视机遥控器的功能较为丰富，其功能的按钮也相对较多，使得操作台面相应较大，相对于其他形状，长方体具有便于单手手掌握持、手指活动自然、上面积大等优点。按照四指握持拇指操作的习惯，遥控器可以设计成前宽后窄的类似阶梯形，为方便握持及操作，如图（10）所示。并且从侧面造型来看，如图（11 ），其整体厚度也是程由前到后逐渐变厚的设计，方便我们用四指握持并用大拇指操作。遥控器的宽度应该在40~50mm 范围内，这也与手机的宽度尺寸类似。遥控器内部电路板的重量较为均一，主要的重量和重心调节来自电池。为了保持遥控器握持时得左右平衡，两节电池应该纵向放置，左右平列并排。人们握遥控器事都是握在遥控器的后部，因此遥控器的重心后移，尽量放在人的掌心内，这样握持和操作都会很舒适。

2、遥控器的按键布置

遥控器表面按键至少有十几个，对按键进行编码，提高操作效率，才可以达到方便用户的目的。对图（10）进行分析。

关机和静音键这两个键一般被安排在遥控器最上端。。遥控器上的关机键一般只是让电视机转入待机状态，并没有切断电源，故应用较少，可以设计在遥控器的最上部，也可以放在遥控器的侧面。同时形状应该与其他按键不同，尺寸上也应稍大，还可以在颜色上与其他按键区别开来，静音键可以设计在遥控器上部，，也可以放置在拇指操作区域之内的某一特

殊位置，以便操作。

频道加减键和音量加减键这两组键是我们最常用的遥控按键，理应安排在最方便的地方。对于主要用拇指进行操作的电视机遥控器，这两组常用按键常放在拇指最容易够到的区域内。由于人们一般是握在遥控器的后部，频道加减键和音量加减键常安排在整个遥控器的中间部位。还需要通过大小、形状、位置来对按键进行区别。一般的做法是将这四个按键排成四个方向的圆弧形，或设计成有方向的箭头形等，另外，还有用于调节画面质量、搜索频道等功能的导航键。厂商将菜单键与四个方向的频道加减和音量加减整合在了一起，设计成圆环状。但是这样，频道加减键之间和音量加减键之间距离相对较远，拇指操作不方便，加上菜单和导航键的功能也越来越多，不应再将这两类按键整合在一起，而应该分开设计。导航键应用较少，并且尺寸较大，可以安排在遥控器上部或其他偏远的区域。

遥控器上的数字键主要用于直接换至某一频道，有 0—9 个数位共11 个键。考虑到遥控器的宽度，3 个按键一排更为合理，通过外壳上的凹槽将数字键区与其他按键分隔开来，这样就能从整体上把握数字键区以定位各个数字键。并且各个按钮之间的距离要稍微大一点，以防误操作。回看键是指在最近观看的若干个频道之间快速切换。它大大提高了频道切换速度，给人们提供了很大方便，其应用频率也相对较高，应该设计在遥控器中部，即拇指操作区域内。可以安排在数字键区内，也可以安排在频道加减键附近，主要从位置上加以区分。

其他功能键如视频模式、定时关机、声音制式等按键，其应用频率相对较低，即使刻意寻找也不会太过麻烦，故可以根据遥控器面板的布局加以安排，不需要太多突出的标志以分，但应注意按键的尺寸和间距，防止误操作。