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信息与交互设计人机基础 环境界面视觉显示器一、仪表 1.模拟式显示仪表用模拟量（刻度和指针）来显示机 器的有关参数和状态。特点：显示的信息形象化、直观，使人 对模拟值在全量程范围内所处的位置 一目了然，并能给出偏差量，对于监 控作业效果很好。应用：钟表、汽车上的油量表、氧气瓶 上的压力表。视觉显示器2.数字式显示仪表直接用数码来显示机器有关的参数 或工作状态。特点：认读过程简单、直观，只要 对单一数字或符号辨认识别就可以了。认读速度快，精度高，且不易产生视觉o用：计算器、电子表及列车运行 的时间显示屏幕。人CASHOELECTROMIC CALCULATOR(CS-2268 I)忸?犯6 M DIGITS ooooo ooooo oooho ooolle视觉显示器3、混合显示仅表BRUDERI15:43+20.0*COHLSTRA35009.9 1/100km Verbrauch视觉显示器二、屏暴式显ZF屏幕式显示装置是在有限面积的显示屏上显示各种类型信息的装置。特点：显示信息的种类多，显示效果好。应用：显示器、示波器、雷达、彩超、各种产品上的显示屏等。设计中的人机工程因素人接受信息的特征人眼的水平运动比垂直运动快，且人眼沿垂直方向运动比水平方 向易疲劳.对水平方向的尺寸和比例的估计要比垂直方向准确得多。故水平式仪表效率高,误读率低.人眼的视线习惯于从左到右和从上到下运动。看圆形内的东西总 是沿顺时针方向来得迅速。故各种形式显示仪表和多个仪表的排 列顺序,一般应遵循这一特点设计.当眼睛偏离视中心时，在偏离距离相同的情况下，人眼对四个象 限的观察率优劣依次为:左上 右上 左下 右下，这是显示仪表 板面合理布局的依据人对视野最佳范围内的目标,认度迅速而准确;对视野有效范围内 的目标,不易引起视觉疲劳.因此,重要的仪表应布置在最佳视野范 围内在特殊条件下,人的视觉特性会发生变化.设计时眼考虑环境对视 带太n能的能响人的信息传递能力人对信息的接受能力是有限的,所以,显示信息的种类 和数量不宜过多,一般情况下，同样的参数尽量采用同 一种显示方式,而单位时间内显示的信息数量不能超 过人的生理限度,视觉通道信息的传递率在310bit/s 之间.人对信息的反映时间随信息量增加而延长，超过容量 则工作效率明显下降，误认率增加，严重时出现操作 紊乱导致事故。但传递率极低，效率也受影响。仪表显示与人的反应相协调-对于一般仪表的显示，口头读数时的反应比手动动作时的反应（按 开关）要快-对于不同空间位置的信号灯作定位反应,则手动作反应（按下对应 位置的按钮）比口头报告方式要快-对于连续变化的信号作追踪反应（汽车驾驶员的操纵），以采用操 纵杆和足蹬等连续操作为最佳-显示一反应通道协调性好的系统,其操作效率高,人为差错低,如:显示仪表的指针运动方向与操纵器运动方向一致好.5.2.1仪表显示设计按仪表结构形式分：指针活动仪表、指针固定式仪表和 数字式仪表。1.仪表形式（形状）常用的有圆形、半圆形、直线形（水平直线形、垂直 直线形）、扇形、开窗等。见图5-2 o误读率开窗式仪表显露的刻度少，认 读范围小，视线集中，认读时 眼睛移动的距离短，因而认读 迅速准确，效果好。圆形和半 圆形刻度盘的认读效果优于直 线形刻度盘；水平直线形优于 竖直直线形。2.表盘尺寸设计以圆形仪表为例，其最佳直径D、目视距离L、刻度标记的最大数量I之间的关系。长刻度线长度二L/90中刻空线长度二L/125文字高度、短刻度线长度二L/200赛5-3目视距商与刻殿的最隹高度目视柜离/m文字（数字滴度/cm刻度线荷度/cm长刻嫩中刻度线0.5以下0.230.440.400.50.90.431.000.700.9-1.80.851.951.401.8-3.6.70；3.922.803.6-6.02.706.584.68短刻殿 0.23 0.43 0.85 1.70 2.70表盘认读效果最优的尺寸是其对应的视角在2.5。一5。范围内,只要确定了操作者与显示装置间的观察距离L,就能据此算出 刻度盘的最优尺寸。_a=2arctg(D/2L)/8*43?65.仪表的色彩仪表色彩是否合适，将影响认读速度和误读率。颜色设 计主要是刻度盘面，刻度线和数码、字符以及指针的颜色匹配 问题，它对仪表的造型设计、仪表的认读有很大影响。指针、刻度标记、数码的颜色应与刻度盘的颜色有明显的区 别和对比，但指针与刻度标记，数码的颜色应尽可能协调。颜 色搭配应遵循一定的规律，如表明。表B3 颜色匹配及清晰程度清晰的配色顺序12345678910底色黑黄黑一紫紫蓝绿白黑黄被衬 色黄黑白黄白白白黑绿蓝测试测试|模糊的配色测试顺序12345678910底色黄白红红黑紫灰红绿黑被衬 色白黄绿蓝些黑绿些红蓝测试1色彩的设计一一人眼对色彩的认知规律-人眼视网膜可感受的可见光波长是380760nm,相差3 nm就可 被分辨-当人从远处辨认前方不同颜色时,首先辩出红色，其次是绿黄 白.（信号标志灯）波长有关-红色刺激性稍强,易使眼疲劳,绿色刺激较平和,蓝色视觉辨认 效率稍差，因其会使视觉调节功能改变大.380 424 455 492 565 595 640 7601XRfr 域k夕线450紫480 蓝500青540 绿630橙750 红红外线冷调暖调空间比较1距离增长，有 前进感2凹感，收缩感3空间宽敞1距离缩短有前进感2凸感，膨胀感3空间紧凑，狭小分量感觉比实际重量 轻感觉比实际重量重清晰的配色序号12345678910背景色黑黄黑紫紫蓝绿白黑黄主体色黄黑白黄白白白黑绿蓝裨颜颜颜颜颜颜颜颜颜Im模糊的配色序号12345678910背景色黄白红红黑紫灰红绿黑主体色0黄绿蓝紫黑绿紫红蓝聊颜r颜网颜颜ai一般条件下（不需要暗适应）时以亮底暗字认读为佳 观察者在明处对象在暗处时需暗适应以暗底亮字为佳 实验表明墨绿色的刻度盘配以白色的刻度标记或淡 黄色的刻度盘配以黑色的刻度标记,误差率最小，即色 彩搭配最好.指针的颜色应与刻度盘的颜色有鲜明的对比,而与刻 度标记以及字符的颜色尽可能保持一致.6,仪表面板形式及其布置最佳观察角度7090度,视距5071 cm。组合形式面板见图5-5其布置参阅表5-4。60040020002004007100 0 Z I 0811图55控制台面的形式及其布置(a)多块组合式表5-4多块组合和三块组合式面板的布置操纵器和仪表 的特征建议的分布区域（字母与图相对应）操纵相和仪表 的特征建议的分布区域（字母与图相对应）常用4,A,D操作条件手指操作操作点前方5080 mm 区域次常用 5,B,E不常用6,C,F,G,H,I,J,K手腕操作A,B,E,G1i使 用 情操作运动精细A,8按仪表进行操作（不向外观察）A,B,C操作运动按不面特征 而有差别C,D,E,F,G,H况要求精确度较高A,B,C,I,J手部用力大于120 NA,B,E,G视敏度要求较小D,E,F,G H,K按钮 1B,C,F,H,八J,K仪表.最常用、最重要的 仪表1第二级2 1操纵杆操作点前方300 mm 区域较少用、较次要的 仪表3仪表面板形式及其布置仪表板上的仪表位置设计原则如下：按仪表的重要程度排列按使用顺序排列按功能进行组合排列(4)按最佳零点方向排列按视觉特性排列(6)按显示和操纵相合性(协调性)排列仪表板上的仪表位置设计原则如下：按仪表的重要程度排列常用的主要仪表应尽可能排列在视野中心3度范围内;一般性显示仪表可安排在2040度视野范围内；次要的显示仪表可布置在4060度的视野范围；按最佳零点方向排列由于标量显 示器在系统中处于正常工作状态下,其指针位置基本保持不变，仅在异 常状态下，指针才发生变化。因此,在排列多个标量显示仪表时，应使 其正常工作状态下指针全部指向同 一方向，这样便于发现异常情况和 提高认读速度如图：横向排列仪表 0点处于9时位置，纵向排歹U0点处 于12时，横向双排0点位采用相对 方向。O O OOOO OO O00 0按视觉特性排列由于人眼的水平运动比垂直运动速度快而幅 度宽。因而仪表排列的水平范围应大于垂直范围。自左至右、自上而下和顺时针方向圆周运动扫视，这是人的视觉习惯，仪表的排列顺序和方向也应遵循这一视觉特性。人眼的观察 效率以左上方为最优，其次是右上方、左下方，而以右下最 差，仪表应按其重要程度和使用频率的要求分别布置在观察 效率不同的方位上。此外，排列应尽量紧凑，以缩小搜索视 野的范围，降低视觉疲劳速度。按显示于操纵相合性排列，当多个仪表对应于多种操作器时，两者的排列方式会影响操纵效率。因大多数人均用右手操作，所以仪表均应排列在对应操纵器的左面戒上面，以避免遮挡视线。见图5-6 a好b差由 S8 137。2S 早 Is S5 o(b)信号灯的设计信号灯特点视觉信号是指由信号灯产生的视觉信息，目前已广泛用于飞机、车辆、航海、铁路运输、家用电器及仪器的仪表板等。其特点是：面积小、视距远，引人注目，简单明了，但负载信息有限，当信号 较多时，信号显示会显得杂乱，并相互干扰。信号灯的设计信号灯功能信号灯通常用于指示状态或表达要求，传递信息，包括两个 方面：其一是借以引起操纵者的注意，或指示操纵者应作某种操 作。其二是借以反映某个指令和执行情况，某种状态，某些条件,或某种变化已执行或正在执行等。如，当计算机执行文件存储命 令时，其硬盘指示灯颜色变红，且红绿变换闪烁，以此表示硬盘 正在执行操作，文件存储命令完成后又回到绿灯显示的工作状态。信号灯是用灯光作为信息传递的载体，其设计必须符合人的 视觉特性，以保障信息传递的速度和认读质量。信号灯亮度R与窥盲密切相关的是信号灯的亮度，我们知道强光信号比 弱光信号易于引起注意。因此，若要吸引操作者的注意，则其 亮度至少2倍于背景的亮度，同时背景以灰暗无光为好。信号灯颜色作为警戒、禁止、停顿或指示不安全情况的信号灯，最好 使用红色，提请注意的信号灯用黄色；表示正常运行的信号灯 用绿色，其他信号灯则用白色或别的颜色。信号灯闪光信号口闪光信茎较之固定信号更能引起注意，常用于下列情况：引起观察者的进一步注意；指示操作者立即采取行动；反映不符指令的要求的信息；用闪光信号、闪光频率的快慢 指示工作状态的快慢；用来指示警戒或危险信号。信号灯视距:能见距离（空气透明度、对象的大小、亮度、颜色、背景）表5-5能见距离与空气透明度的关系大气状态透明系数能见距离/km空气垂对纯净0.99290透明度非常好0.97150很透明0.96190透明度良好92SO透明度中等0.8120空气稍许混浊0.6610空气混浊（蕉）0.364空气很混浊（浓舞）0.122薄雾0.015I中雾2X10-48X1。一10.50.2浓雾10一”10一制0.1 0.05极侬雾_几十几米信号形象化当信号灯很多时，不仅用颜色区别，还可用形象化的形 状加以区别，如汽车车尾转向灯，这样更有利于加强视觉通 道的传递。信号灯的形象化，最好能与它们所代表的意义有 逻辑上的联系。如用“一”代表方向，用“X或”表 示禁止，用”表示警觉或危险；用较快的频率表示快速 度，用较慢的频率表示慢速度等。信号灯的位置设计信号灯亦应布置在良好视野范围内。对于仪表板上的信号灯,重要的应设置在视野中央3。范围内，一般信号灯安排在离视野 中心20以内，只有相当次要的才允许设置在离开视野中心 6080。（水平视野）以外。但所有信号灯都应设置在观察者 不用转头或躯干的视野范围内。应用实例：现代汽车信号灯系统尾灯系统、前照灯、前位灯和后位灯、示廓灯、倒车灯、危险报警闪光灯、雾灯红色信号灯，指示有车、制动和转向仅一红色信号灯防示制动和转向力一红色信号灯，指示有骗 上绿色信号灯，指示有箱5-绿色信号灯，指示车速88加/卜6条色信号灯，指示车速小于56 km/h 7红色信号灯，指示车速小于8媪小8-黄色信号灯，指示转向W-红色信号灯，指示制动和特行应用实例：各类控制柜、操作台、试验台 3 88 a h a a aI Bl2.显示屏设计(信息显示屏设计)(1)显示屏的显示特征在显示屏上显示视觉信息特点：既能显示图形、符号、信号，又能显示文字；既能追踪显 示，又能显示多媒体、流媒体的图文动态画面。应用：图文电视屏幕、计算机高分辨率显示器、示波器、彩超及 雷达。电子式数字显示仪表常用的有发光二极管（LED）和液晶显示（LCD）C 一数字显示器设计在工业设计中的作用1提高产品档次，使得产品更加智能化2形成产品的视觉中心和设计眼，在外观上最容易出彩3给冷漠的产品增加了一个沟通的窗口，就像人的眼睛一 样，充满灵气，好像机器也具有了生命，可以亲近可以和 你交流对话了。4从LED到VFD到LCD不同的显示装置代表了不同的档次，越来越高，很多产品档次的定位是靠显示器的档次决定的。听觉信息传示设计5.3.1音响及报警装置利用纯音或复音来传达听觉信息。特点：可快速有效的传递简单和短促的信息，反应快、方向不受限制。应用：蜂鸣器、铃、角笛和汽笛、警报器。消费和商业产品上音频警示器的典型用途产 品典型信号产 品典型信号汽车开门电话线路忙座位上的保险带未绑好语音信息雷达超速测定电话答话机语音信息语音信息倒计时器 计时到计算机条件错误办公复印机卡纸语音信息语音信息打印机纸张用完例计时器计时到数字手表新计时开始办公复印机卡纸即拍即取照相机语夸信息语音信息_选择听觉显示的要求视觉显示装置过多或视力负担过重。且又允许用听觉显示装置 来代替时，可选用听觉显示。信息超出视觉感知的最佳范围或需要提醒操作注意的场合。听 觉信号具有引起不随意注意的特点和容易传递言语信息的优点。因此在设计听觉显示器时必须考虑言语联系这一重要的中介工具。在操作中也可以利用言语信号来指挥，其效果也不亚于视觉显zj O某些重要信息需加强的场合，可将听觉显示器与视觉显示器同 时作用，组成视、听双重报警信号，以防重要信息漏脱。噪声环境下一般不宜单独采用听觉显示。若必须采用时，可将 声频与声强超出或明显有别于噪声。听觉显示特点1、听觉显示器具有反应快，方向无限制的特点。当用语言通话 时，应答性良好，故被广泛利用。2、听觉信号具有强迫注意的性质，所以特别适合报告紧急情况。当操作者分心时.它可以随时提醒其注意，保持警觉性。3、听觉通道传递简单的和短促的信息效果较好，而视觉通道用 于传递复杂和较长的信息效果较好。4、如果把视觉信号与听觉信号结合起来，那么信号觉察率还要 高得多。实验研究表明，听觉反映正确率91%；视觉反映正确 率为89%；两者同时输人时，反映正确率为95%。表573几种常用听觉信号的主要频率和强度注英寸=25.3995 mm使用范围装置类型平均声压级/dB可听到的主要 频率/Hz应用举例距离装置 2.5 m处距装置1m处4英寸铃65 7775 8310001用于工厂、学校、机关上下班6英寸铃74 8384 94600j的信号,以及报警的信号10英寸铃85 9095 100300)角笛90 1001001105000汽笛100110no 1217000）主要用于报警低音蜂呜器50 6070200用作指示性信号高音蜂鸣器60 7070 804001000可作报警用1英寸铃60701100用于提请人注意的场合，如电话、2英寸铃62721000A门铃，也可用于小范围内的报警3英寸铃6373650J信号钟69785001000用作报时听觉信息传示设计言语传示装置用语言传递人与机器的信息，使其具有一定的表达能 力。传递和显示言语信号的装置称为言语传示装置。特点：更符合人的习惯，信息含意准确、接收迅速、信息量较大等，但易受噪声的干扰。应用：无线电广播、电视、电话、报话机和对话器、耳机及其它录音、放音的电声装置。设计要点1.语言清晰度对言语信号的要求是：语言清晰。用清晰度作为言语的评定指标。清晰度：指人耳对通过它的言语（音节、词或语句）中正确听到和理解的 百分数。参阅表X设计言语传示装置，其言语的清晰度必须在75%以上，才能正确传示信息。言语清晰度/%9685 9675 8565 7565以下人的主观感觉言语听觉完全帮意很满意满意言语可以听懂，但非常费劲不满意表5T4语言的清晰度评价听觉信息传示设计设计要点2.语言的强度语言的强度直接影响言语清晰度。见图5-7语音的平均感觉阈限为25-30dB（即测听材料可有 50%被听清楚），而汉语的平均感觉阎限是27dB。言 语传示装置的语言强度最好在6080dB听觉信息传示设计008640O2%/20 40 60 80 100 120 140 160平均语言声压/dB0操纵装置设计操纵装置设计在许多产品有各式各样的操 纵装置，它们代表着产品各 种不同的功能，同时也代表 了人对产品的操作方式与程 序。操纵装置设计操纵装置的分类按操纵控制器的身体部位的不同，操纵装置分为手动控制器和脚动控制器按功能可分为：开关类，转换类、调节类、紧急开关类 按控制器运动的类别的不同，操纵装置可分为旋转控制器、摆 动控制器、按压控制器、滑动控制器和牵拉控制器操纵装置设计mt4M I by OAMnCKWOK产品实例操纵装置设计I（a）曲柄（b）手轮（c）旋塞（d）旋钮（。）钥匙（0开关杆（m）按钮（h）扛杆电跳 0（n）按键（。）醴盘（P）手闸（q）指拨滑块（形状决定）（s）拉环指拨滑块（摩撩决定）6 A（u）拉圈（V）拉钮常用的操纵装置的形态控制器的特征及适用范围操纵装置设计常用操纵器的使用功能操纵器名称使用功能 I操纵器名称使用功能启动不连续 调节定量调节连续 调节输入数据启动不连续 两节定斌调节连续调节输入数据按钮O踏板OO扳钮开关OO曲柄OO旋钮选择开关O手轮OO旋钮OOO操纵杆OO踏钮O键盘O各类操纵器的适用性选择I特别适用 II适用 III不适用运动 的形 式控制器 举例手握类或脚踏类|_在下列情况的适用性两个工位多于 两个 工位无级调节控制 器保 持在 某.工位某一 匚位 的快速调 整某一 工位 的准 确调整占地 少单手 同时 操纵 若干 控制器1位置Uj见位*可见阻止 无意 识操 作控制 器可 固定转动曲柄抓、握DniInDminnnDID车转,w抓、握U1I 1IuI 一m3.m D!1mMAI旋塞抓II1In1nmi!nn旋钮抓I1ImQIIidnmnIK钥匙抓itfnninn旦接 动开关杆抓In0inmii_tnUl调节讦根 fTTTT nMm BMm*MI1mBM11杠杆电键手触、抓IQI(DnIninIIImM臣空也InmmIiiIII01HIF触IminIiinuinIff脚挡全脚踏上1niiIn(D01(Din0控制器编码为避免控制系统中众多控制器的相互混淆，提高操作 效率和防止误操作，应以适当的视觉、触觉、听觉刺激为 代码，标定控制器的功能特点，即对控制器进行编码。编 码方式主要有形状编码、表面纹理编码、大小编码、位置 编码、颜色编码、标记编码和声音编码，在实际应用中往 往是将上述两种以上的编码方式结合使用，以提高控制器 的可分辨性，特别是对于重要的控制器。H、控制器编码一一形状编码形状编码是将不同用途的控制器，设计成不同的形状，以此 使各控制器彼此之间不易混淆。它虽然可以通过视觉辨认，但主要 用于触觉辨认。采用形状编码应注意以下几点：、控制器的形状应尽可能地 反映控制器的功能，即有意义 或形状上的联系从而使操作者 能由控制器的形状联想到该控 制器的用途。图为美国空军飞 机所使用的控制器形状编码，例如起落架控制器形状与其功 能相联系，在紧急情况下，可 大为减少因错误控制器而造成 的飞行事故。、控制器的形状应使操 作者在无视觉指导下，仅凭 触觉也能分辨不同的控制器,因此，编码所选用的各种形 状不宜过分复杂。詹金斯(W.0.Jenkins)1974年通 过实验，得出两组每组各10 个凭触觉即可辨认的手柄形 状，如图所示。(d)、应使用操作者在戴手套的情况下，也可以通过触摸而区分不同的控制器。右图为享特（D.P.Hunt）通过实验在31 种旋钮形状中筛选出的三类16种适合于不同 情况的识别效果好的用于形状编码的旋钮。其中：A类（图a）适用于作360。以上的连续 转动或频繁转动，钮偏转的角度位置不同有 重要的信息意义；B类（图b）适用于旋转调节范围不超过 或极少超过360。的情况下，钮偏转的角度 位置可提供重要信息；C类（图c）旋转调节范围不宜超过 360,钮的偏转位置可提供重要信息，例 如用以指示刻度或状态。（C）B、表面纹理编码控制器的表面纹理可以通过触觉加以辨认，因此用不 同的表面纹理对控制器进行编码。布瑞德内（Bradley）对 光滑的、带槽纹的和压花纹的三类9种不同表面纹理的旋钮 进行了实验研究。研究结果表明，人在无视觉指导下，三 类旋钮之间不会发生混淆，但在三种带槽纹的旋钮之间、三种压花纹的旋钮之间则有不同程度的混淆。因此，研究 者认为，光滑的、带槽纹的和压花纹的三类表面纹理可用 作控制器的纹理编码。如电话机上数字5键、计算机键盘上 的F、J键都属于这类编码的控制器。C、大小编码Cv大小编码C、大小编码C、大小编码大小编码是通过控制器的尺寸大小 不同来分辨控制器，因此，通常在尺寸 上分为大、中、小三档，超过三种就不 容易辨识。控制器大小之间的尺寸级差 必须达到触觉的识别阈限。大小编码不 如形状编码有效。D、位置编码位置编码是根据控制器在产品面 板或控制台上的位置的不同来分辨控 制器的。它们的位置可通过视觉或触 觉辨认。为了减少使用时的搜寻时间,应该使操作者在没有视觉辅助尺寸能MOTOROLA准确操纵控制器。50一项实验研究结果表明，在无视觉 指导下，水平排列的肘节开关，间 距为25mm时，摸错的百分率约为40%,而垂直排列时，同样间距，摸错的 百分率只有大约17%,如图所示。由 图可知，肘节开关垂直排列比水平 排列时正确识别率高。一般肘节开 关垂直排列，间距超过130mm时,仅 凭触觉，摸错的百分率很低，而水 平排列时，间距至少应为200mm,或 再大一些。如果控制器可按顺序操 作，垂直路线自上而下排列，水平 路线应自左而右排列。0 2.5 5.0 7.6 10.2时附开关间距（cm）盲目操作肘节开关的准确性1水平板 2-垂克板E、颜色编码将不同功能的控制器，涂以不同的颜色，以示彼此之间的区别，称为颜色编码。颜色编 码分为两种形式，其一是对一个控制器用一种 颜色相互区分，这适合于控制器比较少的产品,其二是把功能相近或功能上有一定联系的控制 器放置某一颜色区域内，作为控制器使用功能 的区分，这种情况适合于控制器较多的产品。由于颜色只能凭借视觉分辨，因此使用颜色编 码方式时，控制器必须安装在操作者视线可以 达到的位置上，而且应有良好的环境照明条件。用作代码的颜色所具有的标准意义，如紧急关 闭控制器采用红色。颜色编码最好与其他编码 方式如形状编码、大小编码等结合使用，以提 高控制器的可分辨性。F、标记编码在不同控制器的上方或旁边,标注不同的文字或符号，通过这 些文字或符号标示控制器的使用 功能，即为标记编码。如计算机 显示器的色彩，对比度等的调节 旋钮,它是一种简单而又应用很普 遍的编码方式，采用这种编码方 式，需要有良好的照明条件，同 时还需要占有一定的控制面板。请勿打扰川Jg PH I LI PS为日本市场设计的电暖器G、声音编码对不同的控制器在操纵过程中，给予不同的声音由声音区别不 同控制器，在使用中予以区分。如有声计算器、电话机上每一个数 字键都有不同的声音。声音编码也不能单独使用，同样需要与其他 编码方式结合使用。综上所述，控制器编码设计应满足的 基本要求是：所用代码首先应该是可觉察、可辨 认的。重要的控制器应与其他控制器在编 码上应予以突出。为便于对编码所标志的的控制功能 的理解。代码应具有与功能概念上的兼容,以及功能意义。为了促进编码的记忆和减少习惯的 干扰，尽量采用标准化的代码。控制器的外形结构控制器的大小与其使用目的和使用方法 有密切关系。控制器的尺寸设计不仅应当与手指接触操纵控制器的身体部位尺寸相适应，而且还 必须最大限度地适合于人的使用。所以还应 考虑操作者的操作方式。对于手动控制器，不同的操作方式要求不同的控制器尺寸，而 操作方式则取决于手的哪一部分操纵控制器。右图给出了手操纵控制器的六种方式。例如,用手指指尖推压的按钮，操纵力是通过手指 施加于控制器的，其直径至少应与手指指尖 等宽（约10mm）。需要用手握住进行操纵的 手柄，其直径过小，容易引起肌肉过度紧张;直径过大，则手难于握牢。实验结果表明，手柄直径为50mm时，手和手柄的接触面积以 及握力的发挥都有是最为理想的。两指捏住手接触三指捏住手抓住手握住控制器的形状应方便于人的使用，有利于人对控制器的施力。对于手动控制器，其形状设计应考虑手的生理特点。据此，下图中的I、II、III三种形状的手柄，适用于持续用力时间较长的操作；IV、V、VI三种手柄形状适用于瞬间操作或施力不大时的操作。指球肌I II inIV V VI(b)小鱼际肌(a)图4 8手柄形状设计与手掌生理特点(a)手掌生理特点(b)手柄形状由于指球肌、大鱼际肌 和小鱼际肌是手掌上肌 肉最丰富的部位，而掌 心是肌肉最少的部位，指骨间肌则是布满神经 末梢的部位(见图a),因此，手柄形状应使手 柄被握住的部位与掌心 和指骨间肌之间留有空 隙，以改善掌心和指骨 间肌集中受力状态，保 证手掌血液循良好，神 经不受过强压迫，控制器的阻力不论手动控制器还是脚动控制器都应有一定的操作阻 力。操作阻力的作用，在于提高操作的准确性、平稳性和 速度以及向操作者提供反馈信息，以判断操纵是否被执行 同时防止控制器被意外碰撞而引起的偶发启动。因而控制 器应根据操作要求选择适宜的阻力。控制器的操作阻力主要有静摩擦力、弹性阻力、粘滞阻尼和惯性等控制器的4种阻力的特性阻力 类型摩擦力弹性 阻力粘滞 阻尼特 性运动开始时阻力最大，此后显著降低，可用以减少控制器的偶发 启动。但控制准确度低，不能提供控制反馈信息阻力与控制器位移距离成正比，可作为有用的反馈源。控制准确 度高，放手时，控制器可自动返回零位，特别适用于瞬时触发或 紧急停车等操作，可用以减少控制器的偶发启动阻力与控制运动的速度成正比。控制准确度高、运动速度均匀,能帮助稳定的控制，防止控制器的偶发启动使用举例开关，闸刀键盘等活塞等阻力与控制运动的加速度成正比例，能帮助稳定的控制，防止控惯性 制器的偶发启动。但惯性可阻止控制运动的速度和方向的快速变 调节旋钮等化，易引起控制器调节过度，也易引起操作者疲劳操作信息反馈设计控制器时，应考虑通过一定的操作信息反馈方式,使操作者获得关于操作控制器结果的信息，以便使操作者 及时纠正执行的错误信息。视觉操作反馈信息可通过设置的显示器获得，例如操 作到位时信号灯发光或操作到位时显示屏提示操作已经执 行，也可通过操作阻力的变化获得，此时，阻力的变化应 大于操作者辨认用力的差别阈值。还可通过操作者的眼睛、手、手臂、肩、脚、腿等感受到的位移或压力来获得，以及耳朵听到的机器发出的声音的变化获得。防止控制器的偶发启动在操作过程中，由于操作者的无意碰撞或牵拉控制器或外 界振动等而引起的控制器的偶发启动，即在不必要的时候意外 地驱动了控制器。为避免控制器被无意碰撞或牵拉而引起的意 外驱动，造成偶然伤人事故，在设计控制器时，应考虑防范措 施。防止控制器的偶发启动的措施、将控制器安装在陷入控制板的凹槽内。、在控制器上加保护罩（如：手机翻盖）。、将控制器安装在不易被碰撞的位置上。（4）、使控制器的运动方向向着最不可能发生意外用力的方向。防止控制器的偶发启动的措施、操作者必须连续作两种操作运动，才能使控制器被启动，而后一种操 作运动与前一种操作运动的方向不同，以此将控制器锁定在位置上。、一组控制器必须按正确的顺序操作时才能被启动，使控制器彼此之间 具有联锁作用。如配电柜上的油开关和刀闸开关的操作顺序联销。、适当增大控制器的操作阻力。以上七种方法各有利弊，应该酌情选用。控制器的设计控制器的设计要充分满足操作者在产品使用过程中能安全、准确、迅速、舒适地操作。因而设计时应考虑操作者的体形和生理、心理特征，以及人的 能力限度，使控制器的形状、大小等都具有宜人性和人的施力特征。控制器设计的基本要求在设计控制器时应满足考虑下列基本要求：、控制器应根据人体测量数据、生物力学以及人体运动特征进行设 计。对于控制器的操纵力、操纵速度、安装位置、排列布置等，应按总体 操作者中第5百分位操作者的能力来设计，使控制器适合于大多数人的使 用。对要求快速而准确的操作，应设计和选用手指或手操纵的控制器，如 按钮、按键、手闸、杠杆键、拨动或摆式控制器等；对于用力较大的操作,则应设计成手臂或下肢操纵的控制器。（2）、控制器的运动方向应与预期的功能和产品的被控方向相一致。即 显示与控制的相合性。如控制器向上扳动或顺时针方向转动，从功能角度 看，应表示向上（按通）或加强；从机器设备被控角度看，应表示机器设 备向上运动或向右转动。当产品运行为上下直线运动时，控制器也应作上 下直线运动；当产品转圈时，控制器宜采用手轮，如汽车转弯，应采用圆 形方向盘。控制器设计的基本要求、应尽量利用控制器的结构特点（如利用弹簧、杠杆原理等）或 利用操作者身体部位的重力进行控制。对于连续性或重复性的操作，应 使身体用力均匀，而不应只集中于某一部位用力，以减轻疲劳和避免产 生单调厌倦感。、尽量设计和选用多功能控制器，以节省空间并减少手的运动和 加强视觉辨认。如计算机的多功能鼠标和游戏操纵杆等如下图所示。手动控制器的设计-一旋钮旋钮是一种应用广泛的手动控制器，旋钮具用手指的拧转来达到控 制的，既或多次连续旋转也可以定旋转。根据功能要求，旋钮一般分为 以下三类：第一类适用于作360。以上旋转，其转动位移并不具有位置信息意义；第二类适用于调节控制、转动角度范围不超过360。第三类旋钮是在每一转动位置具有重要的信息意义选择开关。旋钮的大小应使手指和手 与其轮缘有足够的接触面积，便于手捏紧和施力以及保证操 作的速度和准确性。因此，旋 钮的直径不宜太小，但也不宜 太大。布瑞德内通过实验研究 发现，不论对正常的轴摩擦力 还是较大的轴摩擦力，旋钮的 直径以50mm为最佳。当旋钮直 径偏离最佳值时，转动旋钮的 时间将随轴摩擦力的增加而明 显增加。为了使手操纵旋钮时 不打滑，常把手操作部分的钮 帽做成各种齿纹，以增强手的 握执力。旋钮形状（a）圆形（b）多边形（c）指针形（d）转做形A、圆形旋钮这种旋钮多呈圆柱状或圆锥台状。钮帽边缘有各种槽纹。常用于 需要连续旋转一圈或一圈以上，定位精度要求不高的场合。连续旋转 旋钮的设计参数如下：、23个手指操作的旋钮，直径1030m%长度1525mm；手 掌操作的旋钮，直径3575 mm、长度3050rm1。、旋钮的最大操纵力矩为0.78Nm；大旋钮的操纵力矩为3.14 N-mo操作阻力矩为0.034-0.49 N-mo圆形旋钮在功能允许的情况下，可做成同心多层旋钮。这样做既 节省空间，操作也方便，但要设计合理，避免无意操作。这种旋钮可 做成两级或三级。当同心成层旋钮为三级时，可采用布德内提出的最 佳尺寸：中级旋钮的直径为38.163.5mm；13(c)2 20/N(b)1.5 100/N25(d)2.5 25/N(e)最佳520/N,最大51/N最佳3051最大102/N旋钮的操纵力和适宜尺寸(mm)三级旋钮三 个圆形旋转表面 之间的距离应大 于19.2mm,且下 级旋钮的厚度应 大于6.4mm,如 右图所示。为防 止无意驱动，同 心成层旋钮还应 具有足够的摩擦 阻力。旋钮而间的距离 在 19.2mm 以 E同轴旋钮的最佳尺寸B、多边形旋钮这种旋钮一般用于不需连续旋转，旋转定位精度不 高，调节范围不足一圈地方。g芟工工二呼7OHP二COU10Q0COM2WGEXT SR沪喘c2nC、指针式旋钮这种旋钮可具有324个控制位置，调节范 围不足一圈。在调节过程中，刻度盘不动，通 过旋转指针形状的钮，确定旋钮的旋转位置。如电表上的调节旋钮，其特点是读数定位出速。旋钮长度L最小为25mm、宽度b最大为25mm高度h 为12.575mm、阻力为3.313.3N。25 45旋钮式样指示型旋钮的尺寸和式样最大25最小16按钮或按键-形状按钮也称为按键、撤钮，按钮是用手指或 工具按压进行操作，如右图所示步话机上 部分按钮。按其外表面开头来分类，可分 为：圆柱形、方形、椭圆形和其它异形等。随着电子技术的发展，在工业设备和消费 电子产品中使用按钮将优点，如家用电器 的操作界面、摇控器，各类办公设备，个 人计算机等。其优点是节省空间，便函于 操作和记忆。4-16按钮应用实例按钮或按键一尺寸按钮或按键是仅在一个方向操作的控制器 O按钮的尺寸，主要根据人的手指端尺寸 确定。用拇指操作的按钮，其最小直径建 议采用19rnm；用其他手指尖操作的按钮，其最小直径建议采用10mm,如果根据四个 手指宽度的平均值，且整个指尖都按压在 按钮上，一般圆弧形按钮直径以878mm为 宜，矩形按钮以10X10、10X15或15 X 20mm为宜，按钮高出盘面512m叫 按 钮的升降行程36m叫 按钮之间的间隔距 离一般为12.525mm,最小不得小于6mm。按钮或按键-阻力按钮应采用弹性阻力。阻力的大小取决于用哪个手指操作。有关研究结果表明，用食指尖操作的按钮，阻力为2.811N；用拇指操作的按钮，阻力为2.822N；各手指均可操作的按钮，阻力为1.45.6N。按钮的阻力不宜太小，以防被无意驱动。按钮或按键一颜色按钮的颜色主要根据使用功能选定。例如;红色按钮表示“停止”、“断电”或发生事故。绿色按钮表示“起动”、“通过”首先选用.也允许使用白色、灰色或黑色按钮。C、扳动开关扳动开关一般只有开和关两种功 能，但可分为两种控制位置（开和关）和三种控制位置（关一低速一高速）。对于有两种控制位置的扳动开关，其 位移量CL最小为30、最大为120。，理想的为120。对于有三种控制位置 的肘节开关，其位移量a最小为18、最大为60,理想的为25。扳动开 关的其他设计参数参考右图，d为3 25mmx L为12.550 mmo操作阻力，对于小开关，为2.84.5N；对于大开 关，为2.811N。D、控制杆控制杆是一种需要用较大的力操纵的控制器。控制杆的运动 多为前后推拉，左右推拉或作圆锥运动如汽车变速杆，因而其需 占用较大的操作空间。适用于小范围内的速度调节。控制杆的长 度根据设定的位移量和操纵力决定。当操纵角度较大时，控制杆端部应设置 球状手把。球状手把用指尖抓住时，其 直径为12.5rnm;用手握住时,其直径为 12.525mm,最大不超过75 mm.控制杆 的操纵角度以3060。为宜,一般不 超过900右。控制杆的位移量随控制杆 的运动方向不同而不同，当控制杆前后 运动时，最大为350m叫控制杆左右运 动时，最大为950mm。控制杆的最小阻 力，用手指操作时为3N；用手操作时为 9NO最大阻挠力，用手指操作时为9N；用手操作时如表410所示。E、手柄手柄是一种杆式控制器，一般采用的手柄具有弹性阻力，当操作 它时，产生位移，手松开后它自动返回。手柄具有快速回转和连续 调节的特点，适用于大范围的精调和粗调。其控制定位不好掌握最大转动频率（r/min）手柄长度/mm26.03027.04027.56025.510023.514018.524014.0580E手柄手柄适宜操纵力适宜用力/N手木瞥巨地面 高度500650 6501050 10501400 14001600右手左手向上向下侧向上向下侧14070401201203012012060100100408080606060409014040406030F、转轮转轮的功能相当于旋钮或曲柄，但它的转动力量较旋钮和曲柄大。故适宜于要求控制力量较大场合。转轮可连续旋转，因此操作时没有 明确的定位位置，常用作汽车、轮船的驾驶方向盘，也用于机械设备 的控制。图4-23摇把、手轮的转轴方向F、转轮一-尺寸阻力安装方向转轮可单手操作或双手操作。当单手操作时，其直径最小为50mm,最大为110mm。当双手操作时，其直