人机知识点整理

1什么是人机工程学

人机工程学是研究“人—机—环境”系统中人、机、环境三大要素之间的关系，为解决系统中人的效能、健康问题提供理论与方法的科学。

人机工程学研究在设计人机系统时如何考虑人的特性和能力，以及人受机器、作业和环境条件的限制。人机工程学还研究人的训练，人机系统设计和开发，以及同人机系统有关的生物学或医学问题。对于这些研究，在美国有人称之为人类工程学“HUMAN ENGINEERING”，人因（素）工程学“HUMAN FACTORS (ENGINEERING)”，在欧洲有人称之为“ERGONOMICS”，生物工艺学，工程心理学，应用实验心理学以及人体状态学等等。日本称之为“人间工学”，我国目前除使用上述名称外，还有译成工效学、宜人学、人体工程学、人机学、运行工程学、机构设备利用学、人机控制学等。人体工程不同的命名已经充分体现了该学科是“人体科学”与“工程技术”的结合，实际上，这一学科就是人体科学，环境科学不断向工程科学渗透和交叉的产物，它是以人体科学中的人类学、生物学、心理学、卫生学、解剖学、生物力学、人体测量学等为“一肢”；以环境科学中的环境保护学、环境医学、环境卫生学、环境心理学、环境监测技术等学科为“另一肢”，而以技术科学中的工业设计、工业经济、系统工程、交通工程、企业管理等学科为“躯干”，形象地构成了本学科的体系，从人机工程学的构成体系来看就是一门综合性的边缘学科，其研究的领域是多方面的，大致包括电话、电传、计算机控制台、数据处理系统、高速公路信号、汽车、航空、航海、现代化医院、环境保护、教育、互联网等，人机工程学甚至可用于大规模社会系统，因此可以说与国民经济的各个部门都有密切的关系。

2人机工程学的国内外发展状况

人机工程技术是21世纪信息领域需要解决的重大课题。美国21世纪信息技术计划中的基础研究内容为4项：软件、人机交互、网络、高性能计算机。其中，人机建模研究在信息技术中被列为与软件技术和计算机技术等并列的六项国家关键技术之一，并被认为“对于计算机工业有着突出的重要性，对其它工业也很重要”。美国国防关键技术计划不仅把人机交互列为软件技术发展的重要内容之一，而且还专门增加了与软件技术并列的人机界面这项内容。日本也提出了FPIEND21计划（Future Personalized Information Environment Development），其目标就是要开发21世纪个性化的信息环境。我国973、S-863、十五计划及未来的十一五计划均将人机交互列为主要内容。

在中国，人机工程学的研究在20世纪30年代开始即有少量和零星的开展，但系统和深入的开展则在“文革”以后。1980年4月，国家标准局成立了全国人类工效学标准化技术委员会，统一规划、研究和审议全国有关人类工效学的基础标准的制定。1984年，国防科工委成立了国家军用人－机－环境系统工程标准化技术委员会。这两个技术委员会的建立，有力地推动了我国人机工程学研究的发展。此后在1989年又成立了中国人类工效学学会，再在1995年9月创刊了学会会刊《人类工效学》季刊。20世纪90年代初，北京航空航天大学首先成立了我国该专业的第一个博士学科点，随后南京航空航天大学、西北工大、北京理工大学、北大医学部等大学也先后成立了相应的专业。当前，随着我国科技和经济的发展，人们对工作条件、生活品质的要求正逐步提高，对产品的人机工程特性也会日益重视。一些厂商把“以人为本”、“人体工学”的设计作为产品的卖点，也正是出于对这种新的需求取向的意识。

3人机工程的应用领域

（1）事故、健康与安全：包括事故与安全、事故调查、事故改造、健康与安全、健康人机工程、危险分析、健康与安全课题、健康与安全规则的应用、工业工作压力、机器防护、安全文化与安全管理、安全文化评价与改进、警示与提醒技术、安全概率分析；

（2）人体工作行为解剖学和人体测量：解剖学、人体测量、人体测量和工作空间设计、生物力学、残疾人设计、姿势和生物力学负荷研究、工作中的滑倒、差错研究、背部疼痛、听觉障碍研究；

（3）认知工效学和复杂任务：认知技能和决策研究、法律人机工程、团队工作、过程研究；（4）计算机软件人机工程：软件设计、软件发展、软件人机工程、执行和可用性；

（5）计算机终端：设计与布局：计算机产品和外设的设计与布局、计算机终端工作站、显示屏设备与规则、显示屏健康与安全、办公环境人机工程研究；

（6）显示与控制布局设计：显示与控制信息的选择与设计；

（7）控制室设计：控制台和控制室的布局设计、控制室人机工程；

（8）环境人机工程：环境状况和因素分析、噪音测量、工作中的听力损失、热环境、可视性与照明、工作环境人机工程、振动；

（9）专家论证：多工作环境：专家论证调查研究、法律人机工程、工作赔偿申诉、伤害诉讼、伤害原因、诉讼支持；

（10）人机界面设计与评价：人机界面的设计与发展、知识系统、人机界面形式、HCI/MMI 原型、GUI原型；

（11）人的可靠性：人的失误和可靠性研究、人的失误分析、人因审查、人因整合、人的可靠性评价；

（12）工业设计应用“信息设计、市场/用户研究、医疗设备、座椅的设计与舒适性研究、座椅设计与分类、家具分类与选择；

（13）工业/商业工作空间设计：工业工作空间设计、工业人机工程、工作设计与组织、人体测量学与工作空间设计、工作空间设计与工作站设计、警告、标签与说明、工作负荷分析；（14）管理与人机工程：变化管理、成本-利益分析、突发事故应变研究、人机战略实施、操作效能、操作负荷分析、标准化研究、人力资源管理、工作程序、人机规则和实践；（15）手工操作负荷，安全与培训：手工操作评价与培训、手工操作与举力、手工操作负荷；

（16）办公室人机工程与设计：办公自动化、办公室和办公设备设计、办公室设计人机工程；

（17）生理学方面和医学人机工程：生理学、生理能力、医学人机工程、医学设备、心理生理学、行为期望、行为标准；

（18）产品设计与顾客：人机工程销售与市场、产品设计与测试、产品中人机工程、产品发展、产品可靠性与安全性、产品缺陷、产品材质、服装人机工程；

（19）风险评估：多种工作状况：风险与成本-利益分析、风险评估与风险管理、风险预测、总体骨骼、肌肉风险研究；

（20）社会技术系统与人机工程：组织行为、组织变化、组织心理学、人机工程战略、社会技术系统、暴力评估与动机；

（21）系统分析：系统分析与设计、系统整合、系统需求、电信系统与产品、人机系统、人员配备研究、三维人体模型、实验设计、系统设计标准与类别、通信分析；

（22）任务分析：任务分析与工作设计、任务分析与综合、团队协作；

（23）管理培训与人员培训：人机工程培训、整体培训、认知技能/决策分析、工程师培训、STUDIO中的训练、训练模型、培训需求分析；

（24）可用性评估：可用性评估与测试、可用性审核、可用性评估、可用性培训、试验与验证、仿真与试验、仿真研究、仿真与原型；

（25）用户需求与用户指导：用户文档、用户指导、用户手册与说明、用户界面设计与原型、用户需求分析与类别、用户实验管理；

（26）车辆与交通人机工程：航空人机工程、头盔显示、乘客环境、铁路车辆与系统、交通设计、车辆设计、车辆人机工程、车辆安全性；

（27）其它特殊的人机工程应用：原子能、军队人机工程、过程控制、文化调查、调查与研究方法、自动语音识别。

4人机界面技术研究

在人机工程学中人机界面是最重要的一个研究分支，它是指人机间相互施加影响的区域，凡参与人机信息交流的一切领域都属于人机界面。可将设计界面定义为设计中所面对、所分析的一切信息交互的总和，它反映着人一物之间的关系。

广义的人机界面：在人机系统模型中，人与机之间存在一个相互作用的“面”，称为人-机界面，人与机之间的信息交流和控制活动都发生在人机界面上。机器的各种显示都“作用”于人，实现机-人信息传递；人通过视觉和听觉等感官接受来自机器的信息，经过脑的加工、决策，然后作出反应，实现人-机的信息传递。人机界面的设计直接关系到人机关系的合理性。研究人机界面主要针对两个问题：显示和控制。

狭义的人机界面是指计算机系统中的人机界面。人机界面（Human-Computer Interface），又称人机接口、用户界面（User Interface）、人机交互（Human-Computer Interaction），是计算机科学中最年轻的分支科学之一。它是计算机科学和认知心理学两大科学相结合的产物，同时也吸收了语言学、人机工程学和社会学等科学的研究成果。通过30余年的发展，已经成为一门以研究用户及其与计算机的关系为特征的主要学科之一。尤其80年代以来，随着软件工程学的迅速发展和新一代计算机技术研究的推动，人机界面设计和开发已成为国际计算机界最为活跃的研究方向。

5.人机界面学的发展，会朝着以下几个方向发展：

（1）高科技化

信息技术的革命，带来了计算机业的巨大变革。计算机越来越趋向平面化、超薄型化；便捷式、袖珍型电脑的应用，大大改变了办公模式；输入方式已经由单一的键盘、鼠标输入，朝着多通道输入化发展。追踪球、触模屏、光笔、语音输入等竞相登场；多媒体技术、虚拟现实及强有力的视觉工作站提供真实、动态的影像和刺激灵感的用户界面，在计算机系统中，各显其能，使产品的造型设计更加丰富多彩，变化纷呈。

（2）自然化

早期的人机界面很简单，人机对话都是机器语言。由于硬件技术的发展以及计算机图形学、软件工程、人工智能、窗口系统等软件技术的进步，图形用户界面(Graphic User Interface)、直观操作(Direct Manipulation)、“所见即所得”(What you see is what you get)等交互原理和方法相继产生并得到了广泛应用，取代了旧有“键入命令”式的操作方式，推动人机界面自然化向前迈进了一大步。然而，人们不仅仅满足于通过屏幕显示或打印输出

信息，进一步要求能够通过视觉、听觉、嗅觉、触觉以及形体、手势或口令，更自然地“进入”到环境空间中去，形成人机“直接对话”，从而取得“身临其境”的体验。

（3）人性化

现代设计的风格已经从功能主义逐步走向了多元化和人性化。今天的消费者纷纷要求表现自我意识、个人风格和审美情趣，反映在设计上亦使产品越来越丰富、细化，体现一种人情味和个性。一方面要求产品功能齐全、高效，适于人的操作使用，另一方面又要满足人们的审美和认知精神需要。现代电脑设计，已经摆脱了旧有的四方壳纯机器味的淡漠。坚锐的棱角被圆滑、单一的米色不再一统天下；机器更加紧凑、完美，被赋予了人的感情。软界面中颜色、图标的使用，屏幕布局的条理性，软件操作间的连贯性和共通性，都充分考虑了人的因素，使之操作更简单、友好。目前，人机交互正朝着从精确向模糊，从单通道向多通道以及从二维交互向三维交互的转变，发展用户与计算机之间快捷、低耗的多通道界面。

（4）和谐的人机环境

今后计算机应能听、能看、能说，而且应能“善解人意”，即理解和适应人的情绪或心情。未来计算机的发展是以人为中心，必须使计算机易用好用，使人以语言、文字、图像、手势、表情等自然方式与计算机打交道。

国外一些大公司如IBM、微软等在中国国内建立的研究院大多以人机接口为主要研究任务，尤其是在汉语语音、汉字识别等方面，如汉语识别与自然语言理解，虚拟现实技术，文字识别，手势识别，表情识别等。我们应该在人机交互方式技术竞争中，特别是在人机界面的优化设计、视觉-目标拾取认知技术等方面取得主动权。

6.十要素－如何布置符合人体工学的计算机工作场所

计算机是怎样使用的？如果是一个人用的，那么工作场所的布置就按这个人的身材和体型来优化，象坐椅高度可调这样的特性，在此就不是必需的了。如果是几个人公用的，那您得考虑让它适应那些身材最特殊的同事，如最小个的或者最高的，最瘦的或者最胖的。另外，您还需要考虑：

使用计算机的时间长吗？如果每天只用上几分钟，那么工作场所的优化就可有可无了。如果每天上机超过一小时，则应该考虑布置符合人机工程学的工作场所。

使用哪种计算机？下面的人机工程学指导假定您使用的是台式机，计算机的显示器和键盘是分开的。现在笔记本电脑越来越受欢迎，也很适合短时间的计算机作业。但是，要按人机工程学的原则来使用笔记本电脑，比起台式机来说更为困难，这是因为笔记本的结构特点（指显示屏和键盘连在一起）从人机工程学上来说是天生就有问题的：如果显示屏的高度和距离合适，则键盘就不合适，反之亦然。这样，如果您是长时间作业使用，您就需要想想是不是应该买个外接的显示器，或者外接的键盘，以及相应的连接配件。

使用什么样的电脑台？要确保您的计算机（包括显示器、主机箱、键盘和鼠标）要放在一个稳定的工作面上（而不是摇摇摆摆的），要有足够的面积来放下这些东西。如果您在上机期间还需要在纸上书写，那么选用一个平的台面，高度在地面以上28到30英寸（这一尺寸适合大多数成年人）〖译注：合约71到76厘米，中国人身材小一些，可选70厘米上下〗您应该考虑在桌面下装一个用来使用键盘/鼠标的滑屉装置。盛放键盘/鼠标的滑屉最好是高度可调节的；能够让键盘的后方向下倾斜一些，使您的手腕获得一个较为舒适的角度；让您在使用鼠标时上肢是放松和靠近身体的。

使用什么样的椅子? 选择一把舒适的椅子。如果椅子是一个人用，选择适当的固定高度的椅子及合适的靠背。如果是多人用，考虑选购一把符合人机工程学设计的可调节的椅子。

您用计算机来完成什么工作? 预估一下您将主要用到哪一类应用软件。

字处理软件 - 优先考虑把键盘/鼠标放到最佳位置。

网络浏览，图形设计 - 优先考虑把鼠标放到最佳位置。

数据输入 - 优先考虑放置数字键盘/键盘。

游戏 - 优先考虑放置键盘/鼠标/游戏杆。

您的视线范围? 确保您在上机中需要参照的纸质文档被放在尽量靠近显示器的位置，并和显示器有相近的倾斜角 - 如果可能，可使用稿纸夹。显示器的放置应该满足：

放在操作员正前方，别偏左也别偏右, 防止扭着脖子才能观察显示器。

显示器的方向，应该正对着操作员，避免在看显示器时要扭着身子或者脖子。

显示器的高度，让操作员既不要仰头，也不要低头。

当操作员坐在计算机前时，显示器距操作员头部的距离，应该大约是成年人的一臂长。

最重要的是姿势! 良好的上机姿势是工作场所人机工程学的基础。保持良好的姿势是预防职业病的最好方式。要确保操作员具有良好的作业姿势：

观察操作员的姿势!

确保操作员使用键盘时手腕尽量是平的（既不仰屈，也不下折）和直的（既不向左边扭，也不向右边扭）。

确保操作员肘关节的折角（上臂内面和前臂的夹角）在90度或更大，以避免肘部的神经受到挤压。

确保在使用鼠标时，上臂和肘是尽量靠近身体的，尽量放松的 - 避免过度前伸。确保在使用鼠标时手腕尽可能是直的。

确保操作员是靠着椅背坐着的，有一个设计合理的靠背。检查双足是否平放在地面或者垫脚上。

确保头颈是尽量伸直的。

确保操作员感觉姿势是放松的。

上机用具要放在伸手可及的地方!

确保操作员常用的那些东西应该放在近的合适的地方，这样在用到的时候操作员可以方便和舒适的取到它们。

确保操作员是正对着字母键盘的。现在的键盘的构造是不对称的，左边是字母键盘，右边是数字键盘。如果按整个键盘的外轮廓来调整键盘和显示器的正对位置，那样字母键盘实际上就偏到操作员左边去了，这会给手的姿势带来额外的扭曲。要调整键盘的位置使字母键盘正对着自己（让B键正对自己的中线）。

如果在上机中时时要用到电话，那么把电话也放在伸手可及的地方。

符合人体工学的工作台设置将让操作员出于自然、放松的击键姿势，从而减小发生过劳损伤的风险。

上机的周围环境如何? 考虑上机环境的下列因素：

照明 - 确认光线不要太亮。您不应该在显示屏上看见眩光，如果看到眩光，就应该移动显示器，调暗光照，买一个高质量的防眩光的保护屏。确认显示器既不要背靠着一个明亮的窗

口，也不要面向着一个明亮的窗口。找个背阴的地方，或者用窗帘来控制窗户的亮度。

通风条件 - 确保上机的地方有良好的通风，最好有合适的空调来调节温度，让您的工作中感觉舒适。

噪声 - 噪声会引发紧张，而紧张的肌肉是更容易发生劳损的。为您工作的地方找个安静的地方，可以放点音量不大的轻音乐，来掩蔽风扇的嗡嗡声和其他噪声。

注意休息! 所有的人机工程学家都同意，经常和短暂的休息是防止疲劳的好主意。做做下面的休息：

眼睛的休息 - 眼睛在观看显示器一段时间之后，眼睛的工作方式会有些变化，眨眼的次数变少了，而且眼睛睁大使眼球有更大的表面被暴露于空气中。每过15分钟，您都应该暂时把视线从显示器移开，花1到2分钟去望望远处的景色，最好是那些20英尺以外东西。这会使您眼部的肌肉得到放松。另外，快速地眨眼几秒钟，可以恢复眼膜的活力，和清除眼睛表面的灰尘。

随时的小休息 - 大多数的击键作业都是间发性的而不是一直连续的。在击键活动的间隔里，您应该注意让您的手处于放松的、平放的和伸直的姿势。

停下来休息 - 每隔半小时或者一小时，您应该停下来一小会儿来休息自己。休息时您应该站起来，四处走走，干点儿别的事情。比如倒点水，或者弄点茶、咖啡或者别的什么来喝喝。这将使您获得休息，活动您别的肌肉，减轻您的疲乏。

活动活动 - 做些伸展运动或者一些轻柔些的运动来释放您的肌肉疲劳。您应该每过1到2小时就活动活动。

人体工学软件 - 沉浸于上机工作中，有种被催眠般的效应，让您忘记您已经工作了很久，已经完成了多少次的在击键或者点按鼠标。这样的话您可以在机器上装一个人体工学软件，它最好是在后台运行，检查您连续工作的时间并在适当的时候提醒您该休息一会儿了，此外它还可以介绍一些简单的活动来帮助您放松。

那些人体工学设计的小发明怎么样? 如今几乎什么东西都被标上了“人体工学设计”的标签，可惜大多数情形下这是言过其实的，而且这些所谓的人体工学产品还有可能使事情变得更糟。如果您在考虑买一件“人体工学产品”，那么应该先问问下面4个问题：

这件产品的设计和其制造者的宣称真是有意义的吗？

制造商有什么研究上的证据来证实他们宣称的改进效果？对那些没有经过科研人员研究认证的产品不应过分轻信。

这个产品使用起来舒服吗？如果不舒服，就不要用它！

人机工程学专家对该产品如何评价？如果他们不推荐该产品，就不要用它。

现在有许多与上机作业有关的“人体工学产品”，最常见的有：

人体工学键盘 - 这种键盘常常在字母键盘中央安排了一个折角。可是，对于那些能在原来的键盘上运指如飞的敲键高手来说，这种键位的改变却可能是灾难性的。这种折角的设计仅仅是用来改善腕部的尺偏的（译注：前臂有尺骨和桡骨，尺骨在小指一侧，尺偏指击键时手相对于前臂向尺骨方向扭曲），而研究表明手腕在垂直方向的姿势却是更要紧的问题（译注：击键时，手腕相对于前臂向手背方向后仰，称为背屈，背屈和尺偏使手腕在工作时处于不自然的姿态，是引发腕管综合症的重要因素）。对于这些当前市场上可买到带折角的键盘，它们是否确实有益于操作员工作姿势的改善，目前并没有被一致认可的研究证据。对于大多数人来说，一个普通的键盘，只要是放在适当的位置上，用起来也就不错了。

人体工学鼠标 - 大多数这类的鼠标，以及其他的替代输入设备都能够有效地改进您的手部和腕部的姿势。可是，别忘了，在使用这些新输入用品时，要检查您的上臂是否是放松的，和尽量靠近您的身体的。如果您是伸长了手臂去使用一个人体工学鼠标的，这种错误的姿势会把鼠标外形改进所带来的些微好处抵销殆尽。

腕垫 - 在几年腕垫曾经流行一时，但是研究尚未证实腕垫确实能够带来什么好处。如果您决定使用一个腕垫，那么宽的和平的腕垫是首选的类型。避免使用那种软的可以被压扁的腕垫，因为这类腕垫会凹陷以配合腕部的轮廓，而陷在腕垫中的手腕工作时常常仍会处于扭曲的姿势。在击键过程中，您的手应该是能在腕垫的表面上滑动的。

支承带/支承手套 - （译注：国内市场尚未见到此类产品〕在上机时戴一个腕部支承物是否确实能减轻劳损，研究界尚未有一致认可的证据。如果您喜欢戴这么个腕部支承物，那么注意它应该使您的手腕处于平直的姿势，而没有上翘。有一些证据表明，在夜晚睡眠时戴上这种腕部支承物，可以缓解腕管综合症的症状（译注：腕管综合症的病痛在夜晚睡眠时较为剧烈）。

上面的10项小技巧概要地说明了要设置一个符合人机工程学的计算机工作场所，应该注意的一些问题，然而事实上，应该考虑的问题还很多。您可以在很多书中去学习人机工程学的知识，您也可以在浏览 CUErgo web site 上的其他材料。您还可以从人因素和人机工程学学会那里去获得更多的信息，以及向人机工程学专家寻求帮助和建议。

7.人性化产品

所谓人性化产品，就是包含人机工程的产品，只要是"人"所使用的产品，都应在人机工程上加以考虑，产品的造型与人机工程无疑是结合在一起的。我们可以将它们描述为：以心理为圆心，生理为半径，用以建立人与物(产品)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，从而提高生产率。仅从工业设计这一范畴来看，大至宇航系统、城市规划、建筑设施、自动化工厂、机械设备、交通工具，小至家具、服装、文具以及盆、杯、碗筷之类各种生产与生活所创造的"物"，在设计和制造时都必须把"人的因素"作为一个重要的条件来考虑。若将产品类别区分为专业用品和一般用品的话，专业用品在人机工程上则会有更多的考虑，它比较偏重于生理学的层面；而一般性产品则必须兼顾心理层面的问题，需要更多的符合美学及潮流的设计，也就是应以产品人性化的需求为主。

8.如何来评价产品在人机工程学方面是否符合规范呢?

以德国Sturlgart设计中心为例，在评选每年优良产品时，人机工程上所设定的标准为：

1)产品与人体的尺寸、形状及用力是否配合；

2)产品是否顺手和好使用；

3)是否防止了使用人操作时意外伤害和错用时产生的危险；

4)各操作单元是否实用；各元件在安置上能否使其意义毫无疑问的被辨认；

5)产品是否便于清洗、保养及修理。

一般情况下，在设计教育中常以上述第三项较为强调，而消费者在购买商品时，则是以产品的视觉效果、商场气氛及价值来决定购买行为的成立与否，但作为一名好的设计师应为产品长期使用的效果及舒适性负责，尤其是避免伤害与危险的防止更是不可忽视的考虑因素。如，在操作计算机的上机姿势中，在现行的上机条件下，操作员常常是手臂向前悬空着来操作键盘和鼠标的。手臂的悬空形成了肩颈部的静态疲劳，使得操作员不得不将背部靠在椅子靠背上作业(后靠姿势会加大悬空的手臂的前伸程度，从而增大肩部所需要的平衡力矩，加快肩

颈部的疲劳)，而当操作员脱离靠背又手臂悬空时，体重就全部需要由脊柱来承担，其结果或者是腰背的疲劳酸痛，或者是腰肌放弃维持直坐姿势而塌腰驼背，或者是把手腕抵在桌沿而引发腕管综合症。那么，要解决诸如此类的问题，设计师就必须充分考虑人机工程学的因素。

9.究竟什么样的产品需要人机工程呢？在设计上又如何表现，才能成为符合人机工程学的产品呢?

工业设计师指出，就电脑的相关部件和设备而言，如键盘、鼠标等输入装置，因使用者可能长时间利用其从事工作或娱乐，接触的时间较长，在使用时也可能十分投入。因此，人机工程学就成了设计上最主要的条件之一。

人机工程学的显著特点是，在认真研究人、机、环境三个要素本身特性的基础上，不单纯着眼于个别要素的优良与否，而是将使用"物"的人和所设计的"物"以及人与"物"所共处的环境作为一个系统来研究。在人机工程学中将这个系统称为"人——机——环境"系统。这个系统中，人、机、环境三个要素之间相互作用、相互依存的关系决定着系统总体的性能。本学科的人机系统设计理论，就是科学地利用三个要素间的有机联系来寻求系统的最佳参数。

系统设计的一般方法，通常是在明确系统总体要求的前提下，着重分析和研究人、机、环境三个要素对系统总体性能的影响，如系统中人和机的职能如何分工；如何配合；环境如何适应人；机对环境又有何影响等问题，经过不断修正和完善三要素的结构方式，最终确保系统最优组合方案的实现。这是人机工程学为工业设计开拓了新的思路，并提供了独特的设计方法和有关理论依据。

作为一个全息系统的局部，一个产品中包括了我们这个商品社会中的全部信息。一件设计优良的产品，必然是人、环境、经济、技术、文化等因素巧妙融合、平衡的产物。开始一项产品设计的动机可能来自各个方面，有的是为了改进功能，有的是为了降低成本，有的是为了改变外观，强化"柜台效应"，以吸引购买者，更多的情况是上述几方面兼而有之。于是，对设计师的要求就可能来自功能、技术、成本、使用者的爱好等各种角度。不同的产品设计的重点也大不相同，暖水瓶的设计显然就要比香水瓶的设计考虑更多的人机问题；再以肇及设计所设计的电脑游戏遥感器为例，乍见此产品时，看似不符合人机工程学，但实际使用时却很合手，操控性良好，而且遥感器外型颇酷，用此摇杆玩空战游戏，有操控战斗机的味道。相比于市场上其他同类型的产品，即使售价比一般产品高出许多，也一样大受欢迎，足见其魅力所在。但也有这样一种产品，在市场上受到欢迎，是因其外型讨好且成本不高所致，但缺点是产品轻，因此，在使用时本来一只手操作很方便，却不得不双手并用才行，这就是该产品在人机工学上的不足之处；但在成本、售价及市场因素的考虑下，厂商还是推出此种产品。而对于专业用品就不同了，例如美发师每天所使用的吹风机，除草机工人所使用的修剪机就绝对不能轻视人机工程学在生理层面上的考虑。

然而，一个好的产品设计是可以涵盖形态和人机因素的，产品的外形一样也可以有机会作人机工程的发挥。以TEAGE为微软所设计的易用鼠标球而言，该鼠标是特别为儿童体验电脑而设计的，在方案决定之前对儿童的抓握方式进行了研究，黄白两色相间的鼠标球使儿童们在学习电脑时，增加了趣味性和功能性。该产品已经超脱了产品造型上的束缚，除让其更好用之外，也同时赋予了产品新的意义与想象空间。

除了一般的大众消费品之外，专为特殊族群所设计的产品在人机工程学上也有更多的考虑。如，残疾人用的瓷器套具，此套设计是专为残疾人做的餐具，又不让人直接看出它们是专为

残疾人做的。故而，设计师在充分考虑了人机工程学的基础上，特别处理手把的凹凸，使患者拿在手里有一种心态上的平衡感，既能看到，又能摸到，但又不那么显眼。

再以医疗设备来说，病床、医疗椅等产品，在设汁上不只是考虑操作要符合人机工程学，在材料上也应力求人性化，增加产品的亲和力，以提高产品的"EQ"。

10.人机工程学中采用的研究方法

1，测量方法

测量方法是人机工程学中研究人形体特征的主要方法，它包括尺度测量、动态测量、力量测量、体积测量、肌肉疲劳测量和其他生理变化的测量等几个方面。

2．模型工作方法

这是设计师必不可少的工作方法。设计师可通过模型构思方案，规划尺度，检查效果，发现问题，有效地提高设计成功率。

3．调查方法

人机工程学中许多感觉和心理指标很难用测量的办法获得。有些即使有可能，但从设计师工作范围来看也无此必要，因此，设计师常以调查的方法获得这方面的信息。如每年持续对1000人的生活形态进行宏观研究，收集分析人格特征、消费心理、使用性格、扩散角色、媒体接触、日常用品使用、设计偏好、活动时间分配、家庭空间运用以及人口计测等，并建立起相应的资料库。调查的结果尽管较难量化，但却能给人以直观的感受，有时反而更有效。4．数据的处理方法

当设计人员测量或调查的是一个群体时，其结果就会有一定的离散度，必须运用数学方法进行分析处理，才能转化成具有应用价值的数据库，对设计产生指导意义。

当今的工业设计师面临着多种活动和课题，例如：电视资讯、互动电视、通用遥控器等，与企业合作的范围也很广，在实施产品的人性化设计过程中，通常采用如下的设计程序：

1)建立并运用资料库(这在前面已有论述)；

2)决定研究主题；

3)观察阶段：

*目标轮廓*访识/观察*使用模式/议题

4)发展阶段：

11.人机工程师如何在产品设计中发挥作用

在整个研究过程中，人机工程师和工业设计师都必须全程参与，但在各个阶段为主为辅的角色会有不同。例如：产品概念由工业设计师主导，测试则由人机工程师主导，每个步骤以剧本的形式来串连沟通。每件产品都有各自的在人机工程学上的特色，特别是消费性产品。以汽车内部设计来说，就有三个表达人机工程需求的方式：一是操控界面，如方向盘的设计；二是座椅及内装设计，如一些大客车座椅，或者老板椅的靠背上部，都有一道鼓起来的凸包。对于大多数的中国人来说，这个凸包常常是顶在后脑勺，使得身体后靠在椅背时，不得不稍稍低头。从设计上来说，这道凸包本来是用来垫靠颈部凹处，使人的头颈更舒服的。问题的出现是由于这些座椅的设计和生产直接从国外引进，而生产者又没有重新考虑中西方人在身材方面的不同，尺寸上完全照搬。结果西方人垫颈的凸包就顶住了我们的后脑勺；三是情报沟通系统，如导航系统设计及安全警报功能。

12. 人与机器共同工作，人有人的特性，机器有机器的特性，要设计出能最大限度与人协调工作的机器，就要充分研究两者的特性，才能设计出良好的人机界面。人机工程学在对人

的特性进行详细研究的基础上设定了一系列的设计准则，用来指导机器产品的设计，主要是人和机器之间的界面设计。其中与汽车设计相关的主要有

1）基于人体感官的界面设计

例如，人的视觉有视角、视野、可视光波长范围、颜色分辨力、视觉灵敏度、定位错觉、运动错觉、视觉疲劳等特性，汽车的挡风玻璃、仪表板和仪表的设计就要充分考虑这些特性，使驾驶者能够得到足够的视区，能够迅速辨认各种信号，减少失误和视觉疲劳。交通标志的设计也应该采用大多数人能明辩的颜色和不易产生错觉的形状。

2）基于人体形态的界面设计

不同地区和人种、不同年龄和性别都具有不同的身体尺寸，为不同地区和群体设计的汽车就要参考特定对象的人体参数，在现代社会条件下，以一种产品规格想占有不同地区的市场是很难的。人在生活和劳动中又具有各种不同的形态，人体在不同的姿态下工作，全身的骨头和关节处于不同的相对位置，全身的肌肉处于不同的紧张状态，心脏负担不同，疲劳程度也不同。设计一台机器首先要考虑采用什么身体形态来操纵，选定姿态后，还要考虑以最舒适的方式对人体进行支撑，并适当地布置被操作对象的位置，从而减少疲劳和误操作。例如司机在驾驶汽车的时候采用坐姿，坐椅的设计要符合人体骨骼的最佳轮廓，仪表的布置应在易于看到的地方，操纵杆/板的位置要在人体四肢灵活运动的范围内。

3）基于力特性的界面设计

人体在不同的姿态下，用力的疲劳程度不同，操纵机器所需的力量应该选择在对应姿态下不易引起疲劳的范围内。例如转向助力器就是为了减轻操纵力而设计的。人体在不同的姿态下最大拉力、最大推力也不相同，例如坐姿下人腿的蹬力在过臀部水平线下方20度左右较大，操纵性也较好，所以刹车踏板就安装在这个位置上。人体在不同的姿态使用不同的肌肉群进行工作，动作的灵活性、速度和最高频率都不相同，例如腿的反复伸缩具有较低的频率，而手指则可以用较高的频率进行敲击。因此，对应不同的操纵频率应采用不同的动作方式来完成。

4）基于人脑特性的界面设计

人脑对事物的认识和反应有自己的特点，体现在他的行为和对外界的反应中。人喜欢用直觉处理事情，不善于烦琐过程和精确的计算。对于协助人脑进行工作的计算机，如何进行人机界面的设计一直是热门的论题。无论是从低级语言到高级语言，到面向对象、面向任务的编程方式的发展，还是图形终端、鼠标定位、窗口系统、多媒体、可视化、虚拟现实等方面的进展，都体现了这个主题。近年来，人工智能已经在汽车上应用，车载电脑可以协助驾驶者认路、换档、避碰……。最近在东京国际车展上展出的丰田POD概念车，还能记录车主的生活和驾车习惯，以便向车主提供更加贴心的服务。

13.人机工程设计的应用方向

“坐”的设计

从人机工程学的观点来看，"椅子是坐的机器"。从简单的板凳到牙科诊所的医疗椅，座椅的复杂程度以及它与人的关系大不相同。座椅的设计复杂而多变，一直以来是工业设计的经典课题。

座椅的设计，要依据坐的场所（如飞机、轮船、舰艇、坦克、公共汽车、办公、家庭、车站等），座椅的功能（休息、工作、休闲等）、座椅的材料（皮革、木头、水泥等）、人机工程学原则来进行设计。

同一张座椅，如果其背部曲线与座面的设计不同，给人的感觉完全是两样的。这一点则要靠人机工程设计与试验检测来完成。

座椅根据其使用目的，可以分为三类：

第一类为工作座椅。这类座椅用于办公室及各种坐姿操作场所。设计时应将舒适性与操作效率一并考虑。靠背根据工作性质，可以上下调节或前后调节，最好支撑在4～5节腰椎处。座面应近于水平，座椅高度应可调。

第二类为休息用椅。这类座椅适用于休息室及各种交通运输工具中，如飞机、汽车、火车、轮船中的乘客座椅。这类座椅应以舒适性作为设计重点。

第三类为多功能座椅。适用于多种场合，既可就餐时用，也可作为工作用椅或备用椅，便于搬动和堆贮。

“手”的设计

“手”的设计主要是指与手接触相关的界面设计，包括按压的界面、旋转的界面、握的界面、捏的界面等。

手具有极大的灵活性。从抓握动作来看，可以分为着力抓握和精确抓握。着力抓握，抓握轴线与小臂几乎垂直，稍屈的手指与手掌形成夹握，拇指施力。根据力的作用线不同，可以分为力与小臂平行（如锯），与小臂成夹角（如锤击）及扭力（如使用螺丝起子）。精确抓握时，工具由手指与拇指的屈肌夹住。精确抓握一般用于控制性作业，如小刀、铅笔等。

“手”的界面设计不合理，会导致多种上肢职业病甚至全身性伤害，这些疾病如腱鞘炎、腕道综合症、腱炎、滑囊炎、滑膜炎、痛性腱鞘炎、狭窄性腱鞘炎和网球肘等

14.在进行"手"的界面设计时，应该遵守解剖学原则和人机工程学原则。

1.设计的一般原则

“手”的界面设计必须遵守以下基本原则：

（1）必须有效地实现预定的功能；

（2）与操作者身体成适当比例，使操作者发挥最大效率；

（3）必须按照作业者的力度和作业能力设计，要适当考虑性别、年龄、训练程度和身体素质上的差异；

（4）工具要求的作业不能引起过度疲劳和尽量避免静态施力。

2.解剖学因素

（1）避免静态施力

（2）保持手腕处于顺直状态

（3）避免掌部组织受压力

（4）避免手指重复动作

15.国内人机工程的发展

1。北京大学计算机系人机交互与多媒体研究室。

https://www.360docs.net/doc/df10095507.html,/

1984年建立。是一支有着雄厚师资力量、先进教学试验设备和优良传统的队伍。

实验室主要从事研究方向包括图形软件与可视化、人机交互与用户界面、虚拟现实与多媒体等。

实验室目前有教师6人:董士海、汪国平、王衡、龙晓苑、陈毅松、杨猛。正培养博士生3人，硕士生22人。

开设研究生课程：《虚拟现实》、《计算机图形学》、《图形与多媒体》、《系统开发与软件工具》（89止）。

开设本科生课程：《人机交互》、《数字图象处理技术》、《计算机图形学》、《数字化艺术》、《计算概论》等。

已出版著作17种。发表学术论文140余篇。

已完成国家攻关项目11项，得奖项目共5项。

目前正进行国家以及省部级项目7项。

2。清华大学工业工程系人因工程实验室

https://www.360docs.net/doc/df10095507.html,/education/labintro.htm

人因工程实验室主要用于培养学生人机方面的有关工程与心理知识和实际运用技能，该实验室主要包括生理基本参数测量与作业设计、心理测试与认知特性分析、以及有关复杂作业过程虚拟再现三方面内容。

人因工程实验室地点在舜德楼五层。实验室划分为四个区域，分别为基础实验区、人体测量与生物力学教学实验区、虚拟现实与人机界面教学实验区和可用性评测与人机交互教学实验区。

人因工程基础实验室：主要针对本科生基础人因工程课程教学，满足基础实验教学要求。主要实验内容包括人体基本测量（形体尺寸、生理参数、认知特性等）、环境基本测量（温度、湿度、光照、噪声、辐射、空气等）以及工作地基本测量（几何、物理测量等）等，是学生

掌握基本的人因学测量手段和测量概念，强化人因工程的概念，并且能在今后的实际工作中自觉地考虑人－机－环境的互动关系，提高工程设计的人性化水平。

人体测量与生物力学实验室：主要针对现代三维无接触人体测量技术及应用，满足人因工程高等专题实验教学项目要求。主要包括三维无接触人体测量设备、配套硬件建设、和数据处理及应用软件的研制等，目标是让学生掌握先进的人体测量手段，了解三维人体数据的应用，结合专题设计实验或项目充分领会人因工程在工程设计中的重要性。

可用性评测与人机交互实验室：主要针对以下三个方面的内容，产品的可用性（易用性Usability），用户需求分析及用户研究，以及计算机人机交互测评等实验内容。在可用性方面将重点针对现代信息产品的可用性测评开展实验教学；在用户需求分析和用户研究方面将重点针对如何运行工程手段把握用户的特征以保证产品开发的成功率；在计算机人机交互方面将重点针对软件的界面设计以及移动商务，移动设备进行实验研究。通过这三个方面的实验，培养学生运用技术手段把握客户需求，特别是针对当前流行的电子商务、软件和移动设备进行人性化设计的综合能力。主要内容包括：用户测试室和研究观察室的监控设备集成、人机交互设备、移动电子产品评测样本、以及相应的记录和分析软硬件。

虚拟现实与人机界面技术实验室建设：主要针对以虚拟现实技术为基础的复杂人－机－环境交互系统进行模拟、仿真、测评和研究，立足于构建各种人机界面进行近似真实场景的测评，并运用多通道人机界面技术开展部分虚拟体验教学研究，通过quot;视觉、听觉、触觉的集成体验来加深理论知识的学习并感知复杂的系统或理论。本实验将作为高等人因工程专题实验和一系列研究类专题实验的重要部分，培养学生运用新技术解决复杂问题的思路和基本能力，特别是自己动手进行研究类实验的设计、运行、总结、提高的能力。同时本实验室还作为工业工程系其他专业方向教学和研究用实验平台，开展体验类教学实验和成果展示。主要内容包括三通道立体虚拟现实投影系统、触觉人机交互装置研制、虚拟现实软件平台购置、以及专题实验设计。

3。清华大学智能技术与系统实验室[人机交互与媒体集成分室]

http://166.111.68.50/aboutlab/labteam.shtm

人机交互与媒体集成分室以计算机科学与技术系的“人机交互与媒体集成研究所”为基础。主要从事分布式人机交互、多媒体信息处理与媒体集成的研究。其中包括多媒体信息处理、多功能感知与媒体集成、分布式多媒体与通信、计算机视觉、信息模型、计算机视觉与图像处理、人机语音交互的研究。

4。中国科学院软件研究所人机交互技术与智能信息处理实验室

https://www.360docs.net/doc/df10095507.html,/lab_academic/lab_academic_chi.htm

人机交互 CHI(Computer Human Interaction)，国际上也称(HCI，

Human Computer

Interaction)是一门跨学科的研究，它的研究内容很广，包括心理学领域的认知科学，心理学；软件工程领域的系统构架技术；信息处理领域的语音处理技术和图像处理技术；人工智能领域的智能控制技术等。

总的来说，人机交互本质上是认知过程，人机交互理论是以认知科学为理论基础；人机交互系统是一个闭环系统，人机交互研究是以系统科学作为人机交互研究的框架的方法学；同时，人机交互是以信息技术作为用户界面的技术基础，通过信息系统的建模、形式化描述、整合算法、评估方法以及软件框架等信息技术最终实现和应用人机交互理论。

中国科学院软件研究所人机交互技术与智能信息处理实验室长期致力于人机交互的研究，研究内容包括多通道用户界面笔式用户界面、智能用户界面和三维交互中的多种关键技术，采用多学科交叉的研究方法，广泛地开展多学科交叉研究，特别是对人机交互中的用户模型、用户界面模型、多通道交互信息整合、笔式交互技术、三维交互技术、创新概念设计技术、人机交互软件体系结构等多个研究方向上进行了深入的研究。

我们主要的研究内容包括：

基于感知的认知理论和多通道的用户模型;

实时并发的人机交互的描述方法和基于多维信息的语义模型;

基于多维语义信息整合算法;

基于分布对象的多通道用户界面软件框架;

多通道用户界面的可用性评估;

泛化计算下的人机交互技术研究;

信息表示和呈现方式的研究;

虚拟环境中的自然高效交互的基本理论研究;

虚拟环境中的3D交互技术;

虚拟环境中的语音交互技术;

虚拟环境中的触觉交互技术;

基于中国文化的特点和普通大众的交互习惯的界面设计研究;

5。欧盟可用性中国中心

https://www.360docs.net/doc/df10095507.html,/chinese/zxjj.htm

欧盟可用性中国中心成立于2000年11月，是欧盟可用性支持网络UsabilityNet的成员单位。它的建设由欧盟第五框架计划和中国政府中国-欧盟科技合作计划提供支持。

欧盟第五框架信息社会技术研究开发计划项目UsabilityNet（IST-1999-29067）致力于建立一个代表可用性工程领先水平的由可用性专业机构组成的国际化支持网络UsabilityNet，以帮助工业界更好地掌握可用性工程方法，普遍提高产品可用性质量。大连海事大学在该项目中承担建设欧盟可用性中国中心，进行可用性工程的本地化和推广应用。欧盟方面将通过技术支持，使其成为面向国内工业界的可用性工程支持中心。此外，我们还与美国国家标准技术局等其他许多国外可用性专业机构建立了合作关系。

我们目前正在围绕如下方面稳步开展工作：

1. 选择有代表性的企业和产品，开展试点项目，建立推广示范样板

2. 引进和开发可用性测试、评估、培训、咨询和认证服务

3. 为国内外企业提供产品国际化和本地化服务

4. 引进和开发可用性工程支持工具

5. 通过宣传推介，提高国内各界对可用性和可用性工程的认识

6. 开展有关可用性工程和人机交互的应用基础研究

16.人机工程学和工业设计

人机工程学和工业设计在基本思想与工作内容上有很多一致性：人机工程学的基本理论"产品设计要适合人的生理，心理因素"与工业设计的基本观念"创造的产品应同时满足人们

的物质与文化需求"，意义基本相同，侧重稍有不同；工业设计与人机工程学同样都是研究人与物之间的关系，研究人与物交接界面上的问题，不同于工程设计(以研究与处理"物与物"之间的关系为主)。由于工业设计在历史发展中溶入了更多的美的探求等文化因素，工作领域还包括视觉传达设计等方面，而人机工程学则在劳动与管理科学中有广泛应用，这是二者的区别。

工业设计是一项综合性的规划活动，是一门技术与艺术相结合的学科,同时受环境/社会形态、文化观念以及经济等多方面的制约和影响,即工业设计是功能与形式、技术与艺术的统一,工业设计的出发点是人,设计的目的是为人而不是产品,工业设计必须遵循自然与客观的法则来进行.这三项明确地体现了现代工业设计强调"用"与"美"的高度统一，"物"与"人"的完美结合，把先进的技术科学和广泛的社会需求作为设计风格的基础，概而言之，工业设计的主导思想以人为中心，着重研究"物"与"人"之间的协调关系。

人机工程学，在美国有人称之为人类工程学"HUMAN ENGINEERING"，人因工程学"HUMAN FACTORS (ENGINEERING)"，在欧洲有人称之为"ERGONOMICS"，生物工艺学，工程心理学，应用实验心理学以及人体状态学等待。日本称之为"人间工学"，我国目前除使唤用上述名称外，还有译成工效学、宜人学、人体工程学、人机学、运行工程学、机构设备利用学、人机控制学等。人体工程不的命名已经充分体现了该学科是"人体科学"与"工程技术"的结合，实际上，这一学科就是人体科学，环境科学不断向工程科学渗透和交叉的产物，它是以体科学中的人类学、生物学、心理学、卫生学、解剖学、生物力学、人体测量学等为"一肢"；以环境科学中的环境保护学、环境医学、环境卫生学、环境心理学、环境监测技术等学科为"另一肢"，而以技术科学中的工业设计、工业经济、系统工程、交通工程、企业管理等学科为"躯干"，形象地构成了本学科的体系，从人机工程学的构成体系来看就是一门综合性的边缘学科，其研究的领域是多方面，可以说与国民经济的各个部门都有密切的关系。由于社会分工不同，分为职业性和非职业性两类。职业类指从事物质文明和精神文明创造活动中对工具、设备、环境进行设计、加工的专业活动，在这个范畴中运用人机工程学以便创造符合人的生理及需求的、高效、优化和完美的"人－机－环境"系统；非职业范畴指自我服务性范畴，如家务活动，休息及娱乐活动等，在这个范畴中，运用人体工程学以便创造出高效率，减少疲劳，有利于身心健康的高质量生活。总而言之，人体工程学不仅有利于专业化分工的专门性创造活动，也有利于人类大的生活领域；不仅适合对生产工具、设备及环境的创造，而且适合人们整个生活、娱乐、休息、工作、学习等各领域。显然研究和应用人体工程学原理和方法成为工为设计人员所面临的新课题。

人机工程学研究内容及其对于设计学科的作用可以概括为以下几方面：

为工业设计中考虑"人的因素"提供人体尺度参数：应用人体测量学、人体力学、生理学、心理学等学科的研究方法，对人体结构特征和肌能特征进行研究，提供人体各部分的尺寸、体重、体表面积、比重、重心以及人体各部分在活动时相互关系和可及范围等人体结构特征参数提供人体各部分的发力范围、活动范围、动作速度、频率、重心变化以及动作时惯性等动态参数分析人的视觉、听觉、触觉、嗅觉以及肢体感觉器官的肌能特征，分析人在劳动时的生理变化、能量消耗、疲劳程度以及对各种劳动负荷的适应能力，探讨人在工作中影响心理状态的因素，及心理因素对工作效率的影响等。人体工程学的研究，为工业设计全面考虑"人的因素"提供了人体结构尺度，人体生理尺度和人的心理尺度等数据，这些数据可有效地

运用到工业设计中去。

为工业设计中"产品"的功能合理性提供科学依据：现代工业设计中，如搞纯物质功能的创作活动，不考虑人机工程学的需求，那将是创作活动的失败。因此，如何解决"产品"与人相关的各种功能的最优化，创造出与人的生理和心理肌能相协调的"产品"，这将是当今工业设计中，在功能问题上的新课题。人体工程学的原理和规律将设计师在设计前考虑的问题。

为工业设计中考虑"环境因素"提供设计准则：通过研究人体对环境中各种物理因素的反应和适应能力，分析声、光、热、振动、尘埃和有毒气体等环境因素对人体的生理、心理以及工作效率的影响程序，确定了人在生产和生活活动中所处的各种环境的舒适范围和安全限度，从保证人体的健康、安全、合适和高效出发，为工业设计方法中考虑"环境因素"提供了设计方法和设计准则。以上几点充分体现了人机工程学为工业设计开拓了新设计思路，并提供了独特的设计方法和理论依据。社会发展，技术进步，产品更新，生活节奏紧张，这一切必然导致"产品"质量观的变化。人们将会更加重视"方便"、"舒适"、"可靠"、"价值"、"安全"、和"效率"等方面的评价，人机工程学等边缘学科的发展和应用，也必须会将工业设计的水准提到人们所追求的那个崭新高度。

17.鼠标设计的人体工学研究

人体工学是诞生于第二次世界大战后的一种技术，除了我们常见的造型设计外，人体工学实际上还包括了如按钮的位置安排、说明文字的设计等多种方面。而概括来说，实质上，所谓人体工学，在本质上就是使工具的使用方式尽量适合人体的自然形态，这样就可以使用工具的人在工作时，身体和精神不需要任何主动适应，从而尽量减少使用工具造成的疲劳。鼠标的人体工学设计，主要就是鼠标的造型设计。而要研究这个问题，首先需要研究人手的自然结构。

人手的自然形态

人手的结构中，与鼠标相关的部分向上包括前臂，而向下则有手腕、手掌、手指等结构。前臂内部包括尺骨、桡骨等主要的骨骼人就是依靠这两根骨头的交错来完成手腕的旋转的。而手腕结构中主要是一快腕骨，它的转动使得人的手腕可以仰俯。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，一个是小指屈肌及展肌组成的肌群，在两个肌群指间有一条沟壑。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简单，每个手指包括三个指节，并在一定范围内可以作横向的展开。

这些结构的自然形态应该是什么样呢？

首先，对于上臂来说，它的自然形态应该是使尺骨和桡骨接近平行的状态，这种状态，也就是当上臂和手掌平放桌上的时候，上臂和手掌呈接近垂直的倾斜状态，使用掌外侧触及桌面的形态。

因为这种形态下，上臂的主要肌肉和血管不会发生扭曲，所以即便长时间保持这个姿势，也不会出现肌肉疲劳和缺氧情况——多彩曾经推出过一款“竖着”使用的鼠标，虽然由于和大多数人的使用习惯不合而没有普及开来，但这种设计思路的确是符合人体工学要求的。

而对于手腕结构来说，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－30度之间的时候，是最舒适的状态，超出这个范围，会导致前臂肌肉处于拉伸状态，而且也会导致血流的不畅。

而对于手掌来说，其最自然的形态就是半握拳状态。而鼠标的造型设计，实际上就是要尽量贴合这个形态。分解开来，它包括三个概念——

1、要使鼠标外壳紧密贴紧人手掌的两个主要肌群——拇指肌群和小指肌群。使它们能够贴紧而又不受压迫。受压迫会导致手掌处于疲劳状态，而贴不紧又有握不住的感觉。

2、要使鼠标外壳紧贴掌弓而又不压迫它。也就是鼠标外壳要贴紧手掌中间的那条“沟”。如果它不能贴紧，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浅动脉弓，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，第三指节的指肚应该正好处于鼠标按键的微动开关上，这样才能获得最佳的按键手感。

正确的人体工学设计，东西方人手型的差异

并不是看起来外形不太规则的鼠标就是“人体工学”了，这种徒有虚名的“人体工学”暂不论，就是真正的人体工学鼠标，也并不是适合每个人。人体工学造型本身的设计思想就决定了针对某一种人设计的产品可能完全不适应于另一部分人。这里面最明显的例子就是东西方人手型的差别。

其实说东西方并不确切，更清楚的说一点，其实是所谓蒙古利亚人种和雅利安人种在手型上的差异。蒙古利亚人也就是像我们这样的黄皮肤东亚人，而大多数欧美鼠标则都是针对西方人中一部分的雅利安人种设计的。

与我们这样的东方人相比，雅利安人的手有这样几个主要特点——

1、雅利安人的手比较大，一方面，普遍的，雅利安人的手的绝对尺寸就要大，这是因为他们的平均身高要比蒙古利亚人高得多。欧美男士的身高在180以上的占了60%以上的比例，女士身高在170以上的占了55%以上的比例；而亚洲男士身高在175以下的占65%以上的比例，亚洲女士身高在165以下的占了70%比例。

另一方面，按照四肢和身长的比例看，雅利安人的比例也要高得多，换句话说，即便身高相同的中国人和英国人，英国人的手也要比中国人的大。

2、同等的手掌尺寸下，蒙古利亚人的掌要比雅利安人更平，具体的说，雅利安人的掌弓要比蒙古利亚人的更宽、更深。

3、同等的手掌尺寸下，雅利安人的手指要比蒙古利亚人的更长，而且蒙古利亚人具有一个独有的特点，在蒙古利亚人中，有相当比例的人小指明显较短，而大部分雅利安人的小指与其他手指的比例要高得多。

正是这些差别，导致按照雅利安人手型设计的鼠标，并不能适应中国人的应用。这一点，我们用四代微软IE鼠标的造型变化来说明——

IE1和IE2的外壳造型是非常接近的，这两款鼠标的造型是最为典型的欧美式手型造型，对于中国人，这样的“人体工学”可以算是一场恶梦。

IE1的顶盖和右侧面，这款笔者购于2000年初的鼠标已经严重磨损，而从磨损中正好可以看出其设计的不合理。笔者的手在中国人来说已经不能算小，但握持的部位明显靠后，按键磨损处在根部而不是微动开关所在的前部

首先，IE1和IE2的尺寸极大，这样为了能够正常的按键，就需要手的位置向前移，但这样就带来了两个后果－是此时手腕随之前移变成了悬空状态，而且手腕的夹角超过了30度。而另一个后果就是此时鼠标的最高点处于了浅动脉弓的位置，压迫了主血管。

而如果将手的位置后移，使得手腕降到桌子上，又会带来另一个问题—IE1和IE2的外壳太高，当手腕降到桌子上的时候，手腕和前臂的夹角变得非常大，这样的使用方法更加容易疲劳。

IE1和IE2的第三个问题，是它的设计没有在右侧为小指提供“安放”的位置。雅利安人种的小指比较长，可以自然蜷缩，“搭”在鼠标上，而对于蒙古利亚人种，由于小指不够长，结果，就“找不到地方放”了。

在IE3上，微软对于外壳的人体工学设计做了修改。最大的两个变化就是缩小了鼠标的尺寸和降低了鼠标的高度。但是，从各种方面来看，这种改变更多还是针对西方人中的女士或个头矮的人的——因为IE1即便对于雅利安人中的个儿矮者也太大了。

IE3的顶盖和右侧面，可以看出，IE3的高度和尺寸有所降低，但相对来说，后部明显显得过宽，这是它握起来感觉偏大的主要原因

IE3的尺寸和高度缩小了，解决了IE1和IE2的两个主要问题，但是，对于个头矮的西方人来说，问题解决了，而对于蒙古利亚种的东方人来说，还没有。

前面说过，蒙古利亚种的一个特点，是手掌较窄、较平，而IE3在降低高度的同时，依然保留了很宽的鼠标后部，对于掌弓明显的雅利安人种来说，较宽的后部可以很好的贴合手掌，而对于蒙古利亚人种来说，则主要的压力都由两个手掌肌群承受了，长时间的手掌肌群压迫导致对于持握感不敏感，而且由于掌后部不能很好的持握，所以更多的持握要靠手指控制，导致有手心的空心感。其实IE3的尺寸并不真的大于很多欧美鼠标，但很多用户反应有握不住的感觉，主要就是这样造成的。

现在，IE已经发展到第四代。应该说，IE4的造型设计是最为适合蒙古利亚人种的一代，它的尺寸是四代IE中最小的，而且高度适中，不像IE1那么高也不像IE3那么平。特别是在后部采取了缩进的设计，在右侧设计了延出部以放置小指和无名指，这都是非常适合我们中国人的。

IE4的造型明显收缩了后部的宽度，并提供了小指的“平台”，使之成为四代IE中最适合中国人的一款，但“脊背”却依然是不太合中国人的手型的