人机界面设计

第三章人机界面设计第一节人机界面概述在人和机器的互动过程中，有一个层面，即我们所说的界面（interface）。从心理学意义来分，界面可分为感觉（视觉、触觉、听觉等）和情感两个层次。用户界面设计是屏幕产品的重要组成部分。界面设计是一个复杂的有不同学科参与的工程，认知心理学、设计学、语言学等在此都扮演着重要的角色。用户界面设计的三大原则是：置界面于用户的控制之下；减少用户的记忆负担；保持界面的一致性。一、人机系统人机系统：是由相互作用和相互依赖的、处于特定环境中的“人”和“机”结合而成、具有特定功能的有机整体。人和机通过两者之间的“信息显示”——“信息读取”、“控制输入”——“运动执行”过程，实现信息交流和控制活动，即实现人机交互的过程。二、广义的人机界面将人——机器接口广义地称作人机界面，或称为硬件人机界面。•在广义人机界面上，向人表达机器运转状态的仪器或器件叫显示器，供人操纵机器运转的装置或器件叫控制器。三、狭义的人机界面狭义的人机界面：是指人——计算机系统中人和计算机交互作用的界面，也称人——计算机接口或用户界面，它是人——软件接口，是软件人机界面。第二节显示装置设计一、人的视觉特征光线、对象、眼睛这三个要素是构成视觉现象的三要素，视觉现象的变化完全取决于这三者的变化。1、视野与视距视野：是指头部处于正常姿势观看对象、头和眼保持不动时，眼睛观看正前方所能感受到光刺激的空间范围。综合视野：以注视点为中心60——70球面度的区域为左右眼视野的重合区，称为综合视野。一般正常人两眼的总综合视野在垂直方向约为130度，在水平方向上约为180度。注：在头部和眼球固定不动时，人眼的最佳视区1.5度。人对颜色的视野不同，白色的视野最大，其次是黄(蓝)色、红色，绿色的视野最小。视距：指人在正常条件下的观察距离。（一般操作的视距范围在38——76cm之间。2、视角与视力视角：指被看对象中的两点光线投入眼球的相交角度。它往往是确定设计对象尺寸大小的依据。。视力：是眼睛能分辨被看对象最近两点的视角（临界角）的倒数。•光线从光密介质射向光疏介质时，折射角将大于入射角；当入射角为某一数值时，折射角等于90°，此入射角称临界角。3、视错觉在观察物体的形状时发生的错觉就是视错觉。二、显示装置的类型与特点1、显示方式的类型人机系统中，显示装置的功能通过可视的数值、文字、曲线、符号、标志、图象、图形向“人”传递“机”的各种运行信息。现实装置的显示方式分为:A,按信息传递的通道分为:视觉传递,听觉传递,触觉传递.B,按所显示的参数分:显示系统的工作条件参数----指显示有关机器工作条件的信息,显示系统的工作状态参数----指显示机器工作状态的信息,显示系统的输入参数----指显示装置供作业者作业及时掌握系统的各种输入信息,显示系统的输出参数-----指显示系统输出的信息,反馈给操作人员.C,按显示形式分类模拟式显示----用刻度和指针来指示有关参数和状态.数字式显示----用数码直接显示有关参数屏幕式显示----在有限面积的显示屏上显示各种类型信息2,视觉显示装置的功能与类型按所显示的信息量类型来划分为:数字显示和模拟显示.三，指针式显示装置的设计1,仪表的刻度盘设计包括形状和大小两个方面.常用的有:圆形,半圆形,直线形,扇形.圆形,半圆形,扇形认读速度优于直线形,水平直线优于竖直直线.仪表刻度盘的大小一般应控制直径在30mm---70mm,直径为44mm最优.当直径减少到17.5mm以下时，要保证认读不出错,必须大大降低认读速度。仪表盘最佳视角在2.5---5度。2,刻度和刻度线设计刻度盘上刻度线间的距离称为刻度.刻度的大小可根据人眼的最小分辨能力来确定.刻度最小值不应小于0.6mm,一般宜在1---2.5mm。若用放大镜读数,一般取1/fmm,f为放大镜的放大功率。刻度最小值受材料的限制，钢和铝的最小刻度为1mm,黄铜和锌白铜的最小刻度为0.5mm.3,指针的设计A,指针的形状,应该力求简洁,明快,不加任何装饰,一般以指针尖尖,尾部平,中间等宽或狭长三角形为好.B,指针的宽度长度.一般指针尖的宽度应与刻度标记的宽度对应,可与短刻度等宽.指针的的长度与刻度线应留有1---2mm的间隙为好,不可覆盖刻度标记.第三节操纵装置设计一、操纵装置的类型与选用1、操纵装置的类型(1)按人体操作部位的不同，分为：A、手控操纵装置（如：旋钮、按钮、手柄、操纵杆等）B、脚控操纵装置（如：脚踏板、脚踏钮）手控操纵方式有：手指接触、手接触、手捏住、手握住。脚控操纵的方式有：整个脚踏、脚掌踏、脚跟踏。（2）按操作时的运动形式分类：A，旋转动作：曲柄手轮旋钮旋塞钥匙B，摆动运动：摆动式开关拨动式开关调节杆杠杆键开关杆C，平移运动：按钮键盘（3）按功能分类：A，开关控制。B，转换控制。C，调整控制。D，制动控制。2，操纵装置的选用：首先要选用工作效率较高的几种形式。然后考虑经济因素进行筛选。二，操纵装置设计1，操纵装置用力特征的考虑（1）人手和脚的运动能力。总体而言：A，人手在垂直面内的运动速度比在水平面内快。B，手从上往下运动比从下往上运动快。C,在水平面内手的前后运动比左右运动快。D，做旋转运动比做直线运动快。E，对一般人来说，右手运动比左手运动快。F，手向着身体方向比离开身体方向运动快。G，单手操纵比双手操纵的精度高，且速度快。H，顺时针方向运动比逆时针方向快。（2）人体作业姿势与用力一般而言：A,坐姿时比立姿更能施力。B,立姿时的拉力比推力大。C,坐姿时的推力稍大于拉力。D,前后拉力比左右拉力大。（3）操纵阻力A，对于只求操纵速度而不求精度的场合，操纵用力应越小越好。若要求精度很高时，必须使操纵装置具有一定阻力。B，操纵阻力的大小与操纵装置的类型、位置、操纵频率、力的方向有关。C,最小阻力应大于操作人员手脚的最小敏感压力。D,操纵阻力主要包括静摩擦力、弹性阻力、粘滞阻力和惯性。（4）在设计操纵装置时：A,要避免持续性的静态下肌肉用力。B,当操纵精度要求很高时，不应使用很大的肌力。C，要考虑男女用力的差别。D，操纵装置的施力要与作业时身体的姿势联系考虑。2，常用的手控操纵装置的设计手控操纵装置包括：旋转式、移动式、按压式。（1）旋钮的设计旋钮通常都是单手操纵，按其使用功能分：A,多级连续旋转旋钮。B,间隔旋转旋钮。C,定位指示旋钮。（2）手柄设计要求：A,手握舒适、施力方便、不打滑、动作可控制。B,手柄的形状和尺寸应根据手的结构和生理特征进行设计。C,应尽量减轻掌心和指骨间肌的受力，保证掌心不长期受压、受振。3，常用脚控操纵装置的设计类型：脚踏板、脚踏钮。脚踏板分：直动式、摆动式和回转式。A，应以脚的使用部位、使用条件和用力大小为依据。B，还要考虑踝关节的生理能力。三，硬件人机界面设计示例•习题：用图文并茂的形式分析显示装置和操纵装置中人机要素。