人机工程第四讲产品设计实例1

为拇指设计手机键盘设计中的人机工程问题研究目录绪论现状调查与定性研究实验与定量研究概念设计方案总结与展望课堂讨论到目前为止，大家都用过哪些手机？他们的键盘设计有何不同？绪论如果仅仅只是作为无线语音通话的工具，那么手机键盘的人机因素就显得不那么重要了，因此对于早期手机来说，目前的键盘设计没有什么问题。但是手机短信的出现和流行确实这一问题很快变得突出。近几年来，短信业务发展惊人，因为短信具有语音通话不可比拟的一些优点：安静、精确、私密、可重复阅读、易保存等等。从全世界来看，2006年的估计数字是：手机短信及其改进文本将要占到年轻人手机费用的85%，实际上的口头交谈要退居第二位（根据费城电讯公司、哈里斯互动公司和无线电世界论坛的数据）。在手机输入和控制界面中，键盘目前仍然占主导地位，但是现有键盘界面过多地依赖于拇指,所以随着手机使用中信息量的增加，设计师应该寻求各种新型的键盘。或者改善键盘，从而减轻拇指的劳动强度；或者将一部分工作分配给拇指以外的肢体去做。绪论国内外研究现状传统的人机工程问题在运动生理领域研究的对象都是一些典型的体积相对较大的产品，对于小尺度的家电通信类产品的人机工程问题，目前的研究和提供给设计师的支持则比较少，尤其是缺乏基础理论研究。绪论国内外研究现状国内外对小尺度的家电通信类产品的键盘设计的人机工程问题研究虽然相对较少，但并非没有。不过，目前这方面的研究成果主要有以下几个特点：1.计算机键盘等全功能键盘研究成果多，手机键盘等单手操作小型键盘的研究少。2.手机键盘软件人机问题研究多，硬件人机问题研究少。3.缺乏基础理论研究。4.研究主要是针对手指作为手这个整体的一部分的共同特性，没有对结构上比较特殊的拇指的运动特殊性作详细分析，而目前手机键盘的特点恰恰是主要依赖于拇指的。绪论研究内容总体结构现状调查现状调查与定性研究功能键现状调查数字键现状调查键型设计现状调查功能键现状调查现有功能键设计种类目前手机的功能键设计种类非常多，可以分为十字四方向键、两方向键、分离的方向键（多键式）、侧面键、五维转轮、侧面三维拨轮、侧面三维转轮、正面三维转轮、正面三维拨杆、五维拨杆、手写式、触控板、声控等。其中十字四方向键、五维拨杆、侧面键、侧面三维拨轮、正面三维拨杆、手写式、声控等当前实际应用较多。大部分手机实际上采用两、三种控制方式相结合的设计。功能键现状调查十字四方向键目前应用极其广泛，位于手机中间的主导航键有四个方向，有的带有ok键。优点：操纵快速、灵活，准确率高，可以与其他键一起连用，缩短拇指移动距离。缺点：占用手机正面面积大。功能键现状调查分离的导航键（多键式）具有多个彼此独立的导航键，目前不太常用。优点：界面清晰，便于与其它键连用。缺点：按键太多，容易误操作，占用手机正面面积大，键间行程太长。功能键现状调查两方向键通常用在比较低端的机型上，只有左右或者上下方向键，目前应用较少。优点：界面简单清晰，不易误操作，占用手机正面面积小。缺点：速度一般，不如十字四方向键等操纵方式快速，适合于功能不太复杂的手机。功能键现状调查侧面键这种方式一般不单独使用，具有辅助选择和调节的功能。优点：不占用手机正面的面积，不易误操作。缺点：速度上不如十字四方向键等操作方式，而且不便与位于手机正面的按键连用。功能键现状调查五维转轮目前仅在SONY手机上使用，转轮位于手机左上角或左上方，有四个方向控制和OK功能。优点：不占用手机正面面积，灵活快速。缺点：容易误操作，不便与其它键联用。功能键现状调查侧面三维拨轮以菲利浦为代表，拨轮位于手机左侧上方，具有上、下及OK功能。优点：界面清晰，不占用手机正面面积。缺点：速度一般，不便与手机正面的其它按键连用，对操作准确性要求较高，易误操作，手感差。功能键现状调查侧面三维转轮以SONY为代表，转轮位于手机左侧上方，具有上、下及OK功能，与拨轮不同的是，持续翻页时要不停转动。优点：界面清晰，不占用手机正面面积。缺点：速度一般，不便与手机正面其它按键连用。功能键现状调查正面三维拨杆以阿尔卡特等为代表，三维拨杆位于手机中心位置。优点：界面清晰，便于与手机其它按键连用。缺点：速度一般，有时易误操作，手感一般。功能键现状调查正面三维转轮目前仅在Nokia7110等极少数机型上使用过，三维转轮位于手机中心位置。优点：界面清晰，便于与其它键连用。缺点：速度上一般，有时易误操作。功能键现状调查五维拨杆目前应用极其广泛，五维拨杆通常位于手机中心位置。优点：操纵快速灵活，便于与其他键连用，占用手机正面面积不大。缺点：通常手感很差，容易误操作。功能键现状调查触控板目前刚刚应用在三菱v401d上，操控方式与笔记本触摸板相类似，位于手机右侧上方。优点：界面清晰，不占用手机正面面积，手感较好。缺点：速度较慢，不便与其它键连用，操作可靠性较差。功能键现状调查手写式以大屏幕智能手机为代表，以触摸屏控制为主，辅以其他控制方式，一般不独立使用。优点：界面清晰，操作速度快。缺点：用手指按虚拟键盘时没有力反馈，有时易误操作，需要双手操作，有时需要触控笔，便利性差。功能键现状调查声控式声控设计当前已经相当普及，但是，通常以其他控制方式为主，辅以声音控制，几乎从不独立使用。优点：无按键，不占用手机正面面积。缺点：反应速度一般，可靠性差，不能与其它键连用，对环境和使用者要求高，通常不能执行全部命令，难以独立使用。功能控制方式横向比较和调查总结十字四方向键分离的方向键两方向键功能键调查总结侧面键侧面三维拨轮侧面三维转轮功能键调查总结五维转轮正面三维拨杆正面三维转轮功能键调查总结五维拨杆手写式触控板声控数字键现状调查现有数字键设计种类目前手机的数字键设计种类相对单一，绝大部分手机采用的是4行3列式标准12键位设计，但也有少数手机采用的是其它方式，甚至按键数量也有变化。其它的典型设计归纳起来主要有：3行4列式，环形，全功能键盘式，手写式,，FASTAP键盘,Q12键盘、极少键设计等等。数字键现状调查４行３列12标准键位绝大部分手机采用的形式。优点：排列紧凑，符合使用习惯。缺点：纵向尺寸比较大。数字键现状调查３行４列式优点：排列紧凑，比较符合使用习惯。缺点：横向尺寸比较大。数字键现状调查环形优点：形式上有一定趣味。缺点：平均键距太大，很容易造成拇指移动疲劳。数字键现状调查全功能键盘通常用于智能手机，具有标准QWERTY键盘，有多种形式。优点：适合文字输入。缺点：面积太大，通常必须双手操作，按键拥挤，易误操作。数字键现状调查手写触摸式通常用于智能手机，具有触摸屏、手写板等多种形式。优点：适合文字输入。缺点：必须双手操作，有时需要触控笔，虚拟键盘没有力反馈和触觉区分功能。数字键现状调查FASTAP键盘由DigitWireless发明。这种设计巧妙地利用了目前手机的键盘空隙，在不改变单手操作方式的情况下，做到了数字键和字母键分开，而且有常用的符号键。优点：适合文字输入。缺点：按键拥挤，容易误操作，手感欠佳。数字键现状调查Q12键盘由Softava推出，按键所输入的字符被排列在按键的周围，按压键的不同部位便可得到不同的字符。因此，输入一个字母只要一次按压就可以完成。优点：适合文字输入，在总体上还是保持了12键位的布局方式，这对于用户可以不需要花时间去适应新的键位，提供了向下的兼容性。缺点：按键拥挤，容易误操作，手感欠佳。数字键现状调查Q12键盘的多种形式数字键现状调查极少键设计按键数量极少，主要用于老人、儿童、残疾人等，通过牺牲通用性达到方便、快捷、安全的目标。德国三键老人手机阿尔卡特儿童手机东信贝贝通儿童手机数字键现状调查其它数字键概念设计数字键现状调查其它数字键概念设计键型设计现状调查键型设计的范畴键型设计包括四个方面的内容：1.键的形状，包括大小，平面形状，剖面形状；2.键的分布，包括分布区域，排列方式，键距（包括中心距、间隙）；3.键的力反馈，包括按键力（压强），按键行程；4.按键的材料与工艺。键型设计现状调查键的大小（痛感与准确率）键的大小主要影响指端痛感和快速按键的准确率。大的按键有利于提高按键准确率，面积太小的按键会提高接触压强，手感不好。手感舒适的大按键键型设计现状调查键的大小（痛感与准确率）按键面积小与按键错误率没有直接联系。手感不好的小按键键型设计现状调查键的大小（痛感与准确率）通常侧面按键、控制轮、正面拨杆、辅助功能键等都把指端接触面做得太小。容易引起痛感的小控制键键型设计现状调查键的大小（痛感与准确率）细长的按键通常手感不好，但并不直接严重影响按键准确率。手感不好的细长按键键型设计现状调查键的剖面形状（触感与触觉区分）按键在剖面形状的设计上主要要解决触感和触觉区分的问题。在触感上，基本可以分为平、凸、凹３种。凸键增大了接触压强凹键在理论上最适应手形，但在手机这种小按键上实际使用效果并不好键型设计现状调查键的剖面形状（触感与触觉区分）平键通常手感舒适软胶质平键触感极好键型设计现状调查键的剖面形状（触感与触觉区分）利用按键剖面形状进行相邻键触觉区分有多种办法：凸形键、按键与基面之间的凹形倒角、键间凹槽、键间凸起、阶梯键、波浪形键盘基面等。按键与指端的接触面凸起键型设计现状调查键的剖面形状（触感与触觉区分）按键与基面之间的凹形倒角键型设计现状调查键的剖面形状（触感与触觉区分）键间凹槽键型设计现状调查键的剖面形状（触感与触觉区分）键间凸起键型设计现状调查键的剖面形状（触感与触觉区分）阶梯形键盘键型设计现状调查键的剖面形状（触感与触觉区分）波浪形键盘与基面键型设计现状调查键的剖面形状（触感与触觉区分）触觉区分能力较差的键盘键型设计现状调查键中心距（准确率与键间行程）足够大的按键中心距能保证按键准确率，但是平均中心距过大会导致键间行程过长，从而产生手指疲劳。中心距足够大，保证了按键的准确率。由于指端接触面形状的关系，纵向中心距可以比横向小。键型设计现状调查键中心距（准确率与键间行程）中心距太小，必然影响按键的准确率，在按键形状不适当时，这种影响尤其明显。键型设计现状调查键中心距（准确率与键间行程）如果按键平均中心距过大，会导致键间行程过长，从而产生手指疲劳。键型设计现状调查键中心距（准确率与键间行程）如果软件要求数字键和功能键经常连用的话，两者的距离就不能太远。滑盖手机的键盘落差是其明显弊端将上滑盖处理成斜面是解决办法之一键型设计现状调查键的间隙（准确率与触觉区分）按键的间隙太小或者没有间隙容易导致误触发，同时又会因为难以进行触觉区分而影响按键准确率。平键中心距相同，间隙小更容易误触发按键间隙足够大，很难误触发键型设计现状调查键的间隙（准确率与触觉区分）与相邻键间隙很小或者没有间隙的凹形键最容易导致误操作。凹形的四方向键，在进行左右选择时极易按到紧邻的辅助功能键。键型设计现状调查键排列方式（键距）非纵横排列的按键排列对键距有特殊影响。蜂窝状排列能在面积一定的情况下使键中心距更大环形排列导致键平均中心距过大键型设计现状调查键排列方式（键距）按键过多的设计在实质上往往是连续操作的按键键距过大。按键过多使键中心距过大简洁的方向键设计，键距适当键型设计现状调查键排列方式（键距）按键键距不均匀，排列方式不规则，变化过大的设计会破坏连续按键操作的节奏，导致按键准确率降低或者影响速度。键型设计现状调查键区分布（拇指最佳工效范围）按键的布置要避免手指过度弯曲、伸直或侧偏，否则容易造成疲劳甚至伤害。现在的大屏幕手机按键常常过于靠下和靠边，容易使大拇指过度弯曲键型设计现状调查键区分布（拇指最佳工效范围）可以考虑提高按键的位置或者采用不对称设计。日系手机按键位置一般偏上不对称的控制键位置很适合右手使用键型设计现状调查键区分布（拇指最佳工效范围）对于翻盖、滑盖等结构的手机，按键的设置要避开障碍。辅助控制键太靠近上翻盖合适的位置键型设计现状调查按键行程（疲劳与准确率）按键行程太长很容易导致手指疲劳。键型设计现状调查按键行程（疲劳与准确率）按键行程太短容易导致误触发。合适的按键行程使用弹性材料对按键行程有一定影响键型设计现状调查按键行程（疲劳与准确率）手写式（虚拟）