例子人机工程学课程设计样本.doc

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电脑桌的新型人机学设计

课程名称: 人机工程学课程设计
姓名: XX XX
学号: 081XXXXXXX 081XXXXXXX
所属院系: 管理学院 工业工程系
指导教师: 邓华

1设计目的: 让学生经历一次完成的人机工程学应用实践, 引导学生发现问题、 调查问题、 探索可能的改进以及更求最佳的解决方案 。
激发学生的学习主动性, 培养学生自我钻研, 开拓进取的精神。
扩大学生的学科眼界, 眼神课堂教学的空间。
2设计题目: A—2电脑桌的新型人机学设计
3说明: 电脑桌是用来放电脑的桌子, 是很重要的办公用品。可是由于电脑做的设计不合理, 腰背痛、 颈肌疲劳或劳损、 手肌腱鞘炎和视力下降等疾病正危害着从事与电脑有关的工作人员。

4现况: 关于电脑桌的人机工程学设计还仅仅局限在高度、 宽度和桌体的整体形状设计。

5调研: 由劳动卫生部门提供的一份调查显示, 北京劳动卫生职业病防治研究所从1996年到1998 年, 连续3年对电信行业、 电视台、 报社激光照排车间电脑作业人员进行了有关调查, 30％左右被调查者不同程度地患有颈肓腕综合症, 视力普遍下降。

6实物调研:
材料:
电脑桌材料或类型/优缺点
优点
缺点
合成板材加塑料
价格便宜 重量轻 易搬动
硬度不够 边缝铆合不严密 承重有限制
纯木材
坚固耐用 质量较轻 价格中档次
桌面采用喷漆或者粘贴胶纸
组合式电脑桌椅: 轻型铝合金材料和塑料
重量轻 安装简便 价格合理
价格较高
防静电材料
特殊防静电材料减少了对电脑设备的损害
售价较高
构造:
电脑桌类型/构造及优缺点
构造
优点
缺点
简易电脑桌
桌面稍大于显示器宽度 桌面下一个活动收缩的键盘抽屉
房间面积自身就对比小的家庭 价格廉价
电脑机箱和鼠标的放置和移动受到局限
普通多媒体电脑桌
桌面较宽大 键盘的伸缩宽而长, 键盘抽屉的左右两边有抽屉, 桌子下面是柜子或空的隔挡
键盘收缩拉动方便 节省空间 桌面空间对比大
价格较为昂贵

7文献资料收集:
OSHA ( Occupational Safety & Healthy Administration) ---- 美国职业安全和健康管理局
一 显示器的设计的潜在危害:
1显示器距离眼睛太远或者太近会迫使身体处于别扭的姿势, 导致眼睛疼痛:
2头部和颈部想侧面看显示器( 扭头) 的时间过长会增加颈椎肌肉的负担和不均衡, 导致疲劳和疼痛。
3如果显示屏太高或者太低, 就会迫使你的头、 颈、 颈部, 甚至是后背处于别扭的不正确身体姿势。例如, 显示屏太高的时候, 你的头和脖子不得不后仰。在这种不正确的身体姿势下工作时间长的话会导致支撑头部的肌肉疲劳。
4双光眼睛镜片的用户一般是经过眼镜的底部来看屏幕的。这就使得她们不得不后仰头部。如果显示器的位置太高, 就会造成支撑头部的肌肉疲劳。
5看显示屏的时间过长会导致眼部疲劳和干涩。用户在看显示屏的时候眨眼睛的次数较少。 6显示器向前或者向后略微倾斜会使得屏幕上的文字或者图片扭曲, 增加了阅读的难度。另外, 显示器后倾的时候, 头顶的照明会在屏幕上产生眩光。这样会导致眼睛肿胀, 而且因为要躲避眩光可能要采用不正确的身体姿势。
7降低图像质量的一些因素会使得阅读更加困难, 导致眼睛肿痛。这些因素包括:
· 工作区附近其它电子设备产生的电磁场, 它会扭曲图像;
· 显示屏表面的灰尘积累。显示屏的静电效应会吸附空气中的微小灰尘, 它会降低对比度和视觉条件。

二 键盘的选择及其位置:
1 键盘、 鼠标或者工作面太高或者太低会导致不正确的身体姿势, 如手腕、 手臂和肩膀的姿势。例如, 键盘的位置太低的时候, 你可能要弯腰才能够敲击键盘。而如果太高的话, 你就不得不抬高肩膀和手臂。用不正确的姿势去敲击键盘会导致手、 手腕和肩膀的不适。
2 键盘或者鼠标距离使用者太远或者太近都会导致不正确的身体姿势, 例如手臂前伸或者身体躯干前倾去触摸键盘, 以及极限的肘部角度。这些不正确的身体姿势会导致肘、 肩膀和手腕的肌肉骨骼失调性损伤( MSD) 。
三 文件夹的放置位置:
1 文件夹距离显示屏太远会迫使用户的头部处于一种不舒适的别扭姿势, 或者不停地在文件夹与显示屏之间转换。这些不利的姿势和动作会导致肌肉疲劳, 头、 颈、 肩的不适。
四 电脑工作区桌子的选择:
1工作面空间有限会迫使人们把设备和电脑放在不合适的位置。这种布置在你伸手触摸鼠标或者看电脑显示器的时候会导致不良的身体姿势。
2 有的桌子和电脑设备有坚硬的、 有角度的凸缘, 与用户的手臂或者手腕接触。这会导致接触压力, 影响神经和血管, 有可能会引起刺痛和手指酸痛。
3 桌子或者工作面下没有足够的清区可能是因为设计的问题, 或者桌子下面的东西太多了。不论是什么原因, 都会导致不舒适和工作效率低下
4 太高或者太低的桌面会导致别扭的身体姿势, 比如手臂外伸去触及键盘, 或者抬起肩膀等。

五 电脑工作区椅子的选择:
1 不良的靠背和不恰当的身体姿势可能来自于不合适的靠背尺寸、 材料、 位置或者使用。处于这样的工作姿势会导致背部疼痛与疲劳
2 座椅过高会使你在工作的时候脚接受不到支撑, 或者在椅子里向前挪动后使用者的腰部就不会再得到支撑, 从而很难保持脊椎的S-型。这种别扭的姿势会导致疲劳、 血液循环阻塞、 肿胀、 麻木和疼痛。
3 尺寸不合适的椅子会使人不舒适, 给腿提供的支撑不充分, 而且限制了活动。座垫太短会把过多的压力置于高个子使用者的髋部, 而太长又会把过多的压力置于身材矮小的使用者的膝盖部位。
4 不能调节的扶手, 或者调节得不好的扶手会迫使你采取很别扭的姿势, 或者得不到足够的支撑。
5脚轮不合适的话会使得椅子相对挪动不容易。会增加伸手或者身体弯曲来触及电脑及附件的机会, 导致肌肉疲劳、 疼痛。

六 腕撑的选择和使用:
1 敲击键盘可是又没有使用手腕/手掌支撑会增加用户手腕弯曲的角度。手腕弯曲角度的增加会增加肌腱与腱鞘的接触压力和刺激。在高度重复性地敲击键盘而且持续时间较长的时候, 这个问题尤为突出。击键的时候没有手腕/手掌支撑还会增加人的手腕与工作区中其它坚硬或者锋利的物体之间的接触压力。
七 鼠标的选择和位置:
1 如果鼠标距离键盘太远, 在使用的时候可能会造成不正确的身体姿势、 接触压力或者手被迫做一些额外的工作。在这种状态下工作时间长的话会给肩膀和手臂造成压力, 增加手腕和肩膀不正确姿势的机会, 从而导致肌肉骨骼失调性损伤( MSD) 。
8 方案构思:
对于电脑桌的人机工程学设计应在着眼于细节的情况下力求整体的构造更加符合人体工程学的应用和设计。首先从电脑桌细节开始设计, 再根据电脑桌对椅子进行细节的设计。
9 方案一:
针对家庭或者工作使用的电脑桌:
细节1: 桌面上的设计:
1 显示器与桌面的设置: 设置一个能够灵活移动的定位板, 在定位板的底部放置一个和定位板连体的尺寸条, 标注显示器随着定位板移动的距离, 方便不同身材不同身体状况的人有选择的调整显示器与操作者眼睛的距离。其中显示器到座位的距离( 前提是操作者身体处于直立姿势, 后背受到靠背的良好支撑) 最佳的距离应该在20-40英寸( 0.51 – 1.02米) 之间。
【注】: 对于小的显示器, 应该把文字调大一些。显示器的位置不应该超出视线35度角( 左右两个方向) 的范围; 由于在工作期间能够需要使用文件材料或其它办公工具, 应在显示器定位板附近不远处放置一个文件格, 同时在显示器和桌面之间放置一个支架, 能够使文件文本能够在该支架上摊开, 这样操作者就能够不必再摇头或侧身来查阅文件。同时注意显示器的倾斜程度, 定位板应对显示器的移动、 静止角度都做规定。具体如下图所示, 左侧为定位板尺寸条, 显示屏前面为放置文件支架。

2键盘的设置: 在人体保持坐姿的时候, 肘部应该与键盘的高度相当, 舒适地悬于身体侧边。肩膀在使用键盘的时候应该处于放松状态, 不应该前倾或者后仰。键盘放在身体正前方, 使前臂与地板大致平行, 肘部贴近身体; 经过升高或者降低键盘或者椅子的办法, 降低不正确的手腕的角度, 使手腕尽可能处于中性的、 自然姿势; 或者使用分开的键盘, 由于双手集中使用, 导致两边肩膀必然会有向中间收缩的趋势。当使用分开的键盘之后, 左右手分别使用自己的键盘部分, 这样就能够保证双手平直分开, 也能够根据操作者的个人习惯选择一个舒适的姿势。如图所示:

3 鼠标的设置: 把鼠标放在让你保持手腕平直、 自然的状态的位置, 这可能包括调节椅子、 桌面、 键盘托架等; 如果键盘托架/桌面不够大, 不足以同时容纳下键盘和鼠标, 试着使用下面的办法:
· 使用一个鼠标平台置于键盘之上。这种设计让鼠标放在10-键键盘的上方;
· 在键盘托架普遍安装一个鼠标托架。
· 安装一个较大的托架, 足以同时放下键盘和鼠标;
· 使用带有腕撑的鼠标垫, 有助于保持自然的手腕姿势
4腕撑的设置: 击键的时候手应该能够自由活动, 并抬高到手腕/手掌支撑之上。休息的时候, 手腕/手掌支撑垫应该接触手掌或者手掌根( 手掌靠近腕部的隆起部份) , 而不是手腕;
经过调整工作区中其它物体) 椅子、 桌子、 键盘等) 而减少手腕的弯曲, 这样手腕能够保持中性、 自然的姿势;
手腕/手掌支撑应该与键盘的宽度、 高度( 如图1所示) 、 前边缘的斜面相匹配( 请记住, 目的是要保持手腕尽可能地自然、 平直) ;

图1

手腕/手掌支撑应该比较柔软, 圆弧形, 以尽可能减少对手腕的压力。手腕/手掌支撑的高度至少应该1.5英寸( 3.8厘米) 。

以上为桌子表面和桌下抽屉的设计。由于文件支架的限制, 导致键盘必须放在桌子下面的抽屉里, 下面为具体的各部件尺寸设置:

以下为电脑工作区桌子和座椅的设计:
桌子: 工作面的深度应该能够让你距离显示器至少20英寸( 50厘米) , 而且能够调整显示器的角度以得到合适的视角。显示器应该在你正前方。

使用转角桌比直线型桌能够产生更多的空间和深度, 以容纳较大的显示器和各种工作用品。如图所示:

经常使用的东西应( 鼠标、 键盘、 电话等) 该置于伸手可及的区域, 如图:

手臂与桌子的边缘的接触面有的时候可能会比较尖锐, 为了减少接触压力, 使用一些不是很昂贵的柔软材料把桌子边缘垫起来。使用手腕支撑或者使用圆形边角的桌子。

尽可能为使用者提供足够的清区, 使其能够经常改变身体的姿势( 见建议的尺寸) 。这个区域应该减少或者避免物品的摆放, 如文件、 CPU、 书籍、 或者其它储存物品( 图2) 。 减少桌下摆放的东西。

图2 工作面下的清区的示意图

在桌子下面增加一些垫板之类的东西把桌子升高;
对于传统的桌子, 能够把中间的那个抽屉拿掉, 就能够创造多一些空间;
如果有必要, 把桌腿锯短一些, 来降低桌面的高度。如果桌子无法降低高度, 就升高椅子。如果需要, 提供一个脚搭来为脚提供支撑。( 图3)

图3 脚搭

提供高度能够调节的桌子。桌子下面给腿留出来的清区应该在20-28英寸( 50-72厘米) 之间。
座椅的选择和设置: 使用靠背能够轻易调节的椅子, 而且在身体的各种不同的姿势下都能够提供良好的支撑。靠背应该有下面的一些特点:

1. 有一个高度能够调节的腰撑, 使其能够放在腰部的合适的位置。

2. 靠背的调节能够让用户从垂直位置后仰至少15度角, 而且具备预紧力调节、 锁定的功能, 给背部低位提供恰当的反作用力。

3. 能够把靠背前后调节的装置。这能够让初用者调节靠背, 使其在坐下的时候靠背能够适合使用者的后背, 而膝盖又不会抵住座垫边缘。高个子的用户也能够靠着靠背坐下来, 又给予髋部和大腿足够的支撑。注: 有的椅子设计经过调节座垫的位置提供这种可调节性。

.高度: 高度能够调节, 特别是很多人都可能会用到这个椅子的时候。当使用者的这个脚底都能够触到地板而且膝盖窝略高于座垫的时候, 椅子的高度基本上就是合适的了( 图4) 。

图4 膝盖稍稍高于座垫

2. 座垫是由衬垫的, 而且边缘是圆形的、 "瀑布式"的( 图5) 。

图5 座垫边缘是圆形的、 ”瀑布式”的

3. 足够宽, 足以容纳下大多数人的臀部尺寸。身材较大的人要给提供超大的座垫。

扶手: 使用能够调节的扶手, 使其能够支撑你的手臂, 使得手臂更加靠近身体躯干。合适的调节应该;

- 相距足够宽, 使得进出椅子比较容易;

- 距离身体较近, 在保持手臂靠近身体的同时, 给手臂提供支撑;

- 高度合适, 这样在使用的时候肩膀能够放松( 坐在椅子里保持放松、 舒适的状态, 调节扶手到合适的位置) ;
基座:
椅子应该有结实的、 五个腿的基座。 ( 图6)

图6 五个腿的基座

确保椅子有脚轮, 而且适合使用环境的地板类型。( 图7)

图7 脚轮能够调节的办公室座椅

10 方案二: 针对笔记本电脑使用的电脑桌: 在满足以上关于机体和人体之间的距离和角度要求的前提下, 笔记本由于其体积的大小能够设置桌体支架, 其高度和宽度要能够调节, 保证使用者的需求。如图所示:

11 设计小结: 需要进一步研究的问题:
椅子: 由于人在保持坐姿的时候要在座椅上保持相当一段长的时间, 这样上半身的重量就集中在臀部及其肌肉上, 使它们长时间收到压迫。在操作者主观的在一定时间内主动休息的基础上, 还能够将座椅的椅面做成凹陷的弧形, 这样身体的重量就能够分出一部分给座椅的支架。
电脑的部件: 对于电脑的各个零部件, 包括各种线能够将桌面掏空, 将这些杂物放在掏空的位置, 再给该空格的盖板上掏出一个加长的空槽, 保证各类的线能够穿过其连接电脑, 既保证了电脑的正常工作, 又使电脑桌变得美观。
桌面: 桌面在放置显示器的区域进行可调节设置, 能够根据操作者的操作使该部分桌面向上或向下提升或降落。
桌体: 将桌子与座椅结合起来, 但将桌子放置在椅子的左方或右方, 这样人们能够根据工作习惯选择偏向左方或右方工作, 同时该桌体要能够旋转, 这样当操作者在一方工作劳累之后只需旋转桌体就能够将桌体和显示器转到另一个方向。
文件袋: 对于经常使用的文件和其它物件, 能够在椅子下方双手下垂时所及的位置添加一个文件袋, 能够方便操作者伸手即可获得所需的东西。
其它: 设计一款能够站立使用的电脑桌, 在尺寸、 高度和角度方面均满足操作者的需求而且能够根据操作者不同的身体条件能够调节。
12 得失与收获: 经过对人机工程学电脑桌的研究, 使我们巩固了在课上学习的关于人机操作合理性设计的知识, 深刻的了解到坐姿的正确对于身体健康和操作效率的影响, 加深了对人机工程学在操作设计中重要性的理解。
13 成员分工: 资料分析与人机学的设计: 包哲
资料收集与整理: 张亚洁