人机课件5人机界面设计

第五章人机界面设计人——劳动的主体机——劳动工具、机械设备、劳动手段和环境条件。人机界面——人和机在信息交换上和功能上接触的或相互影响的领域。在人机系统中，人与机相互作用，相互联系，构成一个整体。人与机器的特性比较检测能力操控能力控制能力创造能力耐久性可靠性适应性人机界面的分类信息控制类界面——显示装置与人的信息通道特性的匹配；操纵装置与人体运动通道特性的匹配。工具类界面——研究如何使工具与人体形态功能、尺度、手感或体感相匹配。环境类界面——即物理环境、化学环境、生物环境和美学环境等对人的影响。1信息显示器概述2视觉显示设计信息显示设计3听觉显示设计4触觉显示设计5显示器选用与设计的基本原则信息显示设计概述信息显示器——是人机系统中用以向人传达机器的功能、参数、运作状态及其他信息的装置。下表是不同感官通道的信息显示器比较。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其中：H——字高，mm；D——视距，mm；（人眼与被观察物之间的距离）K1——照明与阅读条件校正系数。对于高环境照明，当阅读条件好时，K1取1.5mm；当阅读条件差时，K1取4.1mm。对于低环境照明，当阅读条件好时，K1取1.5mm；当阅读条件差时，K1取6.6mm。K2——重要性校正系数。一般情况下，K2=0；对于重要项目，如故障信号，K2可取1.9mm。字符笔画宽度与字高的最佳比值，对于白底黑字为1:8，黑底白字为1:13。光渗透效应数字0与字母O的识别区别图形符号设计——信息显示中所采用的图形和符号，是经过对显示内容的高度概括和抽象处理而形成的，使得图形和符号与标志客体间有着相似的特征，让人便于识别辨认。辨认简单符号和辨认复杂符号一样，比辨认中等符号需要的时间更长，准确性更低。设计的图形和符号要反映客体的特征。高度概括、简练、生动的形象图形符号应具有明显的轮廓线，并与背景有较大反差，使图形突出显示于背景之上；闭合的图形能加强知觉过程；有外框包裹的图形更具有整体性。在设计时往往沿用或借鉴一些约定俗成的图形符号，有助于用户快速、准确地认知和反应。汽车仪表指示标识设计仪表显示设计仪表显示是信息传达的一种基本形式，按其认读特征可分为数字显示器模拟显示器数字显示器用数字来显示机器有关参数或工作状态的显示装置。优点——简单、精确、认读速度快、不易产生视觉疲劳。显示形式——机械式、电子式和阴极射线管模拟显示器用标定在刻度上的指针来显示信息的显示装置。优点——信息形象化，能连续、直观地反应信息的变化趋势，能清晰反映模拟值在全量程范围内所处的位置。显示形式——指针运动式与指针固定式模拟显示器模拟显示器设计要素表盘设计——开窗式、圆形式、半圆形式、水平直线式、垂直直线式刻度设计——仪表的刻度包括仪表盘上两最小刻度标记间的距离和刻度标记，在设计中应注意量表划分、刻度间距、刻度标记等因素。模拟显示器模拟显示器设计要素指针设计——指针用以指示仪表盘上的刻度标记，供人读数或显示状态。模拟显示器标数设计——标数用以标明仪表刻度数值。仪表设计的基本原则(1)仪表显示设计应以人的视觉特征为依据，确保使用者迅速准确地获取所需要的信息。(2)仪表显示的信息种类和数量不宜过多。(3)仪表的指针、刻度标记、标数等应与仪表盘之间在形状、颜色、尺度方面保持适当的对比关系，使目标清晰可辨。(4)显示格式应简单明了，显示意义应明确易懂，以利于使用者正确理解。(5)具有良好的照明，避免仪表对光线形成反射，保证对目标的辨认。灯光信号显示设计灯光信号——由信号灯产生的视觉信息，用于向操作者显示必须注意和需要操作者立即作出反应的定性信息，其中用来显示危险或紧急状态的信号灯称为警告灯。特点——面积小，视距远，容易吸引注意，信息简单明了；但信息负荷有限，信号过多时容易形成干扰。分类——简单指示灯、图形符号灯和透射仪表板装置灯光信号显示设计对影响信号灯和警告灯传信效率涉及人的因素有以下几点(1)信号灯的亮度因素。(2)信号灯的颜色。(3)闪光和稳定光。(4)信号灯位置。在设计中还可参考一些国标（GB/T1251.2-2006《人类工效学险情视觉信号一般要求、设计和检验》等标准。）显示屏设计常见的显示屏技术包括：(1)CRT(cathoderaytube，阴极射线管显示器)：可视角度大，无坏点，色彩还原度高，色度均匀，可调节的多分辨率模式，响应时间极短，成本低。(2)LCD(liquidcrystaldisplay，液晶显示器)：占用空间小，低功耗，低辐射，无闪烁，能降低视觉疲劳。(3)PDP(plasmadisplaypanel，等离子显示器)：图像清晰逼真，在室外及室内光线下均可视，可提供大屏视角，屏幕非常轻薄，厚度仅有数厘米，便于安装。显示屏设计显示屏显示设计涉及的问题(1)屏面大小——屏面大小与视距和显示目标的大小有关，一般视距的范围为500～700mm，此时屏面与眼形成不小于30°视角为宜。(2)目标亮度——一般认为，只要保持足够的亮度对比度，显示器上的目标亮度只要达到65cd/m²(黑白电视机荧光屏亮度为120cd/m²左右，彩色电视机荧光屏亮度为80cd/m²左右)，即可基本满足阅读的需要。(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%。(6)直接靠近屏幕的表面应经无光泽处理，它的亮度应在屏幕亮度范围的10%～100%之间，以减小反射眩光。(7)显示器应安放在和光源相对位置适当的位置上，光源应有罩子、屏蔽，或采用光学涂层、滤光器,等，以减小直接眩光。色彩显示设计红色——前进色，容易引起注意、兴奋、激动、紧张。在设计中红色经常被用来传达：停止、禁止、高度危险、预警或报警、消防。橙色——警戒色，涂于转换开关的盖子、机器罩盖的内表面、齿轮的侧面，航空、船舶的安保措施。黄色——警告危险或提醒注意，明视性好，交通标志上的黄灯、工程用的大型机器、铁路维护工人服装等。绿色——在设计中绿色经常被用来传达：安全、正常、卫生、军事。蓝色——在设计中蓝色经常被用来传达：警惕、指令或必须遵守的规定指令。紫色——放射性危险，往往和黄色组合，成条纹状。白色——全色光，表示通道、整洁、准备运行。标志文字、符号、箭头，以及作为红、绿、蓝的辅助色。黑色——用于标志文字、符号、箭头、以及作为使白、橙、黄色等更科目的辅助色。听觉显示设计听觉显示器是人机系统中利用听觉通道向人传递信息的装置。分为：声音听觉显示器语言听觉显示器听觉显示器适用于下列各种场合：1.信号源本身是声音；2.视觉通道负荷过重；3.信号需要及时处理，并立即采取行动；4.流动工作岗位；5.视觉观察条件(如照明或观察位置)受限；6.预料操作者可能会出现疏忽；7.显示某种连续变化而不需要作短时储存的信息。声音显示设计声音信号按危险的程度和发展的可能性分为：告警信号和注意信号听觉告警信号的设计和选用可参考以下建议：(1)当背景噪声超过110dB(A)时，不应采用声音信号。(2)声音信号的含义必须明确，不能与正常工作噪声和用于其他目的的信号相同。(3)声音信号在发生1S内，应能被操作者识别，并至少持续2s。(4)应使用200～5000Hz的声音，因为耳朵对这一频率范围最敏感。(5)长距离传送声音告警信号时，频率应低于1000Hz，并且要用较大的功率发送。(6)声音告警信号若需绕过较大的障碍物或穿过隔离物时，应使用低于500Hz只的频率。(7)如果存在背景噪声，声音信号应与背景噪声有较大的区别。(8)应尽量采用变频信号或间断的声音信号。(9)在用不同的声音告警信号表示需要作出不同反应的场合，应在声级、音调和频率等方面有较大的分辨差异。(10)如有可能，听觉告警信号要用独立的通信系统。言语显示设计言语显示相对声音显示及其他信息显示方式具有以下优势：(1)需显示的内容较多时，用一个言语听觉显示器可代替多个声音听觉显示器，且表达准确，信息内容不易混淆。(2)言语显示的信息表达力强，更有利于指导操作者进行操作、检修和处理故障。(3)在娱乐、广播、电视等领域，言语显示比声音显示更符合人的习惯。在言语显示设计中应注意以下问题：(1)言语的清晰度——用言语来传递信息，对言语信号的要求是语言清晰。(2)语言的强度——言语显示输出的语音，其强度直接影响言语清晰度。语音的平均感觉阈限为25～30dB。(3)噪声环境中的言语显示——为了保证在有噪声干扰的作业环境中进行充分的言语通信，则需按噪声定出极限通信距离。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。触觉信息显示装置用于显示定性信息和不精确定量信息，有时与操纵器结合起来使用。适合触觉传递的信息必须是人能接触并能感知、内容简单易辨别的信息，触觉显示装置必须在身体及范围(最好在最佳区域)内。TouchMessenger盲人手机显示器选用与设计的基本原则(1)显示器所显示的信息要有较好的可觉察性、可辨性，保证接受者迅速、准确地感知和确认。(2)显示器传递的信息数量不宜过多。(3)应考虑人接受信息能力的特性。(4)同种类的信息应尽量用同样的方式传递。(5)显示的信息变化时，其方向和幅度要与信息变化所带来的作用和趋向相一致。(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。(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。操纵控制器概述手动操纵控制设计操纵控制设计脚动操纵控制设计操纵与显示的相合性控制器选用与设计的基本原则12345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。常见的操纵控制器包括曲柄、手轮、旋钮(旋塞)、控制杆(开关杆、调节杆)、拨动式开关、摆动式开关、脚踏板、按键(按钮)、杠杆键、手闸、指拨滑块、拉绳(拉环、拉手、拉圈)、把手、鼠标、触压屏等。操纵控制器概述按运动方式的不同，操纵控制器可分为：旋转、摆动、按压、滑动和牵拉控制器。按人体操作部位的不同，可分为：手控操纵装置和脚控操纵装置。手控操纵方式有手指接触、手接触、手捏住、手握住等，脚控操纵方式有整个脚踏、脚掌踏、脚跟踏等。手动操纵控制设计用于手动的操纵控制器包括旋钮、按钮(键)、拨动式开关、控制杆、摇把、手轮等。旋钮设计——旋钮通过手的拧转来达到控制目的。根据形状，旋钮可分为圆形、多边形、指针形和手动转盘等。手动操纵控制设计按钮（按键）设计——按钮是用手指按压进行操作的、仅在一个方向上可操作的控制器。其优点是节省空间，便于操作和记忆。按外表面形状可分为圆形、方形、椭圆形和异形按钮等。手动操纵控制设计用拇指操作的按钮，其最小直径建议采用19mm；用其他手指尖操作的按钮，其最小直径建议采用10mm。圆弧形按钮直径以8～18mm为宜，矩形按钮以10mmX10mm、10mm×15mm或15mm×20mm为宜；按钮高出盘面5～12mm；按钮的升降行程3～6mm；按钮之间的间隔距离一般为12.5～25mm，最小不得低于6mm。手动操纵控制设计按钮端面的形状应按指端弧形设计，以保证操作舒适。按钮应采用弹性阻力，用食指尖操作的按钮，阻力为2.8～11N；用拇指操作的按钮，阻