人机设计报告 鼠标设计1.docx
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人机设计报告鼠标设计1
教学实践周实践报告
课程名称：
教学实践周《人机工程学调查与设计》
设计题目：
鼠标人机工程学设计
组长姓名：
学 号：
系 部：
班 级：
同组学生：
指导教师：
评定成绩：
2014年 11月 1日
小组任务分工
小组成员
姓名
学号
任务分工
组长：
成员1：
一、设计说明
1.1前言
鼠标的出现可以追溯于1968年，鼠标的发明和使用使计算机的操作更加简便快捷，远远代替了键盘繁琐的指令。
从原始鼠标、机械鼠标、光电鼠标再到如今的触控鼠标，鼠标技术经历了漫漫征途终于修成正果。
不仅如此，鼠标的人性化操作技术也经历了数次革新，从最初的双键鼠标到三键鼠标、五键鼠标、多键鼠标、滚轮的使用、触控技术的使用等，鼠标性能越来越人性化。
鼠标作为主要的输入控制设备，其人性化地设计也就显得十分重要。
如何利用人机工程学知识设计鼠标以提高工作效率、人机交互质量以及更多地体现人性化等，是一个很值得研究的课题。
1.2 本设计的理论或实践意义
鼠标对于计算机用户而言是个不可或缺的工具，其设计的舒适性程度直接影响到使用的舒适程度和输入的效率。
充分运用人机工程学原理对鼠标进行设计，在提高鼠标人机交互质量与舒适度的同时提高其美观度。
本小组以这一思想作为设计理念，对现有普通鼠标的结构、外观及使用情况等各个方面进行了调研和统计，并根据调研结果提出了相应的设计方案，使鼠标使用起来更加的舒适、高效，看起来更加的美观。
二、调研与分析
2.1 调研总体概况
首先本小组成员通过在网上查找现有的有关鼠标设计的调查问卷[1]，了解掌握了鼠标设计过程中的重点，设计了合理的调查问卷，通过发放调查问卷和个体访谈的形式对大学生使用的鼠标及使用情况进行了调研，并认真收集整理了调研数据进行分析，最后将调研结果充分运用于鼠标设计中。
以下为调研数据分析（调研结果原始数据表格数据见附录3）：
2.1.1大学生主要使用普通中低端鼠标
图2-1、2-2、2-3为调查问卷第1、2、3题的数据统计，由此可以看出，人们使用的鼠标价格主要集中在30元左右，使用鼠标的时长以3-6小时居多，大多使用的是普通鼠标，使用游戏鼠标的人数也不少，可能与被调查的对象大多数是本校大学生有关。
通过这些分析可以确定鼠标的设计方向主要面向中低端市场，设计产品使用对象主要面向在校大学生。
2.1.2现有的鼠标设计存在诸多令人不满意的地方
由问卷第4题的统计结果可以看出，现有鼠标的尺寸设计已经比较合理，大多数人觉得鼠标大小比较合适，故鼠标尺寸设计将不作为本次鼠标设计的重点。
由图2-4可知，仅15%的学生对自己的鼠标感到满意，所以对于鼠标设计的改进很有现实意义。
由问卷第6题的统计结果即上图2-5可以看出，大学生由于长时间使用鼠标出现手腕疼痛的现象严重。
另外，由7题的统计结果即图2-6可以看出，学生对鼠标使用不舒适、设计不美观以及鼠标线麻烦等问题有普遍反映。
综合分析现有鼠标的具体不足集中在：
使用不舒适、灵敏度低、不美观、鼠标线麻烦、携带不便等方面。
这些问题将是本小组改进设计的重点。
2.1.3用户希望鼠标设计能够更加功能化、人性化、美观化
从用户的角度出发，我们设计了问卷的8-15题，首先分析问卷8-11题的调查结果。
从调查反馈的结果来看，学生大多数喜欢磨砂、柔软材质的鼠标，且颜色最好是中性色或者深色，对于鼠标的按键更偏爱于凸面或者平面，外观风格选择简约风的人数最多。
问卷12-15题的调查结果如下：
由以上四个小题的调查结果可以分析出，大学生在选购鼠标时主要考虑舒适度、灵敏度及外观，此外对功能、质量、价格也比较注重，而对鼠标的品牌要求不是太高；希望删除鼠标垫、鼠标线、无线接收器等部分以达到轻便简约的目的；同时希望可以改进对手腕的保护，使鼠标更加舒适的同时更加个性化；其次还有可以改进三防（防水、防尘、防摔）、无声按键与鼠标键盘一体化等功能，等等。
这些调查数据，都将成为本小组鼠标设计的设计考虑重点。
三、现有方案评析
3.1 设计规范和要求
本小组针对第二部分中图2-18所示的普通有线鼠标进行了人机工程学的评析。
3.1.1从鼠标的外观改良角度分析
可以从人机工程学的角度出发，对该鼠标外观提出若干设计改良方案。
首先，现有鼠标设计的弧度很小，且完全对称，鼠标前端几乎等齐，需要重新设计鼠标前端及上表面的弧线形状。
其次，该鼠标的材质为硬质塑料，舒适度很低，需要用一种磨砂、柔软的材质代替。
另外，该鼠标按键之间的拼接缝隙很大，影响美观，应对鼠标的外形及颜色就人机工程学知识进行设计，给人一种清新简约、美观大方的感觉。
该鼠标还存在使用时间过长会导致手腕疼痛的问题，因此，减轻、消除手腕疼痛也是本小组设计的重点之一。
3.1.2从鼠标的功能改良角度分析
使用者反映该鼠标存在按键灵敏度不够好，按键声音大，鼠标线十分麻烦的问题。
按键灵敏度跟按键尺寸设计和内部弹性结构弹力大小有关。
如何设计才能提高按键的灵敏度，使双指击键更加舒适，是设计中应该考虑的问题。
同时，按键最好设计成凸度比较小的凸键，适合大多数人的习惯和喜好。
而鼠标按键的声音与内部的机械结构以及材质有关，这将不是本次设计考虑的重点。
此外，滚轮的尺寸大小也是应该考虑的内容。
在功能方面大学生还希望在使用鼠标时可以删除鼠标垫、鼠标线、无线接收器等部分以达到轻便简约的目的。
这属于鼠标内部的设计，需要从事硬件开发的相关人员进行设计，不是本次设计所考虑的内容。
3.2 方案内容分析
1.鼠标前端采用弧线设计，弧心偏右。
因为人手在自然状态下伸展，中指大于食指约0.5cm-1.2cm，弧心偏右设计可以让放置于鼠标上的右手自然伸展，相比于直线设计或者弧心正中设计，更加人性化，可以提高鼠标手感。
2.鼠标尾部的弧度大小对于手腕疼痛的减少和消除至关重要。
但是如果尾部的弧度太大，则会增加鼠标的纵向尺寸，影响鼠标的整体美观，弧度太小，又起不到消除手腕疼痛的目的。
所以，设计要尽可能在两者中间找到一个平衡点，使设计在能减轻手腕疼痛的同时也不至于影响鼠标的整体美观。
同时，这样的设计也可以提高鼠标的手感。
3.鼠标按键和滚轮的尺寸设计，需要查阅人机工程学的相关资料来确定具体设计尺寸。
按键的形状、大小、抗力程度、倾斜度、位置、表面材料等等，都是需要具体考虑的地方。
这样设计也是为了提高鼠标的使用手感，让人用着更加舒服。
4.鼠标材质可以采用软塑料或者有弹性的橡胶材质。
因为鼠标使用过程中发热量很少，所以不必考虑发热对鼠标材质带来的影响（如担心变形等）。
采用软材质或者有弹性的材质，当手放上去的时候就想放在弹簧上一样，肯定比放在硬材质的鼠标上面舒服，就好比坐硬床和沙发的区别一样。
这样可以提高舒适度，减少疲劳，提高工作效率。
磨砂材质的使用，也是为了提高鼠标手感。
5.为了达到总体的简约美观效果，可以采用无缝接合设计。
鼠标的按键之间采用无缝（实际上不可能无缝，只是缝隙很小，总体上几乎看不到缝隙）设计，滚轮与两个按键所形成的平面之间也可以尽量采用无缝设计。
拇指边上的前进和后退键之间、前进后退键与鼠标左平面之间、DPI指针变速调节按键与鼠标上表面之间也采用无缝设计。
这样总体上看来，鼠标就像完美的一整块，好像没有按键，因为按键都因为无缝接合而被隐藏了。
这样的设计让鼠标十分简约大方，就像一件完美的艺术品。
四、改进设计方案
4.1 方案设计依据
1.根据人机工程学的原理[2]，人眼对直线轮廓比对曲线轮廓更容易接受，而弧线更容易产生美感。
鼠标前端采用弧线设计，取半径为10cm左右的弧，弧心偏右3cm。
10cm和3cm都是按照普通鼠标的尺寸具体确定的，半径10cm、弧心偏右3cm的弧，可以让鼠标前端右指比左指略高0.5cm-1.2cm，符合人机工程学中的“人性化产品”的设计理念。
2.鼠标的人机工学设计主要就是鼠标的造型设计，而研究这个问题首先需要研究在操作鼠标时有关的人体结构及其自然状态。
与操作鼠标有关的人体结构包括：
前臂、手腕、手掌、手指。
手掌最自然的状态就是半握拳状态，而鼠标的造型设计实际上就是要尽量贴合这个形态。
[3]实验证明，人在坐姿时，手臂和手指最自然姿态就是向内抱球的姿势。
[4]本鼠标的外形基于人体工程学原理，鼠标主体设计为球面。
球面与斜面所构成的鼠标外形，不但突出了人机性，而且其空间结构形象，特别是柔和的曲面形态给用户传达了和谐的视觉效果。
[5]根据人机工程学的原理，人手腕关节的弯曲和伸展活动的最大角度为（+75，-60），当手放在鼠标上的时候，握鼠标时手腕与桌面形成的夹角约为30°。
[6]根据这一角度，将鼠标上表面设计成由四段弧组成的过渡弧。
第一段：
根据人机工程学原理，骨关节的运动形式与关节的形态结构有关，每一种运动都是围绕某个运动轴在一定的基本平面进行的。
手指击键的时候，有三个关节在活动，弧心在不断变化，而弧半径大约4cm左右。
所以第一段弧长设计为4cm，如果产品不合适可以适当进行调整。
第二段：
鼠标使用过程中，手心处基本不会用到，所以弧线半径和弧长调整至与人手自然状态下手心处的弧度就可以了。
第三段：
手托处的弧线可以设计为稍微凹的弧，这是为了减小用户普遍反映的手腕疼痛问题。
但不能凹下去太多影响美观。
第四段：
最后的过渡段。
这一段是为了弥补第三段弧线凹下去所引起的整体不一致感，弥补整体的美观性。
这四段弧线的尺寸如果处理好了，就可以达到既减轻手腕疼痛又不失整体美观的目的。
3.根据人机工程学原理[2]，对于按钮开关等操作，指尖操作时Dmin=1.25cm，位移x=0.3cm-1.25cm，阻力2.85N-11.35N；拇指按压时Dmin=1.8cm，位移x=0.3cm-1.8cm，阻力1.43N-5.68N。
对于旋钮来说，连续旋钮D=1.0cm-3.0cm。
接合鼠标本身的特点，鼠标按键尺寸设计为：
双指按键宽度为2.3cm，上下位移为0.5cm，阻力为5N；拇指按键宽度为1.3cm，左右位移为0.5cm，阻力为5N。
滚轮半径为1.2cm，并采用磨砂材质防滑。
这样设计可以让鼠标按键灵敏度得到提高而又不至于太灵敏，让人用着舒服。
4.根据人机工程学原理，肤觉是仅次于听觉的一种感觉，人体皮肤上分布着3种感受器，其中包括触觉感受器。
当人体受到一个恒定的机械刺激时，人对刺激强度的感觉会因持续时间的增长而变小，这就是触觉适应。
如果采用硬材质，就算手掌感到不舒服也会慢慢地适应了这种不舒服而感觉不到了，而采用柔软的橡胶材质，从一开始就不会不舒服，可以提高舒适度，减少疲劳，提高鼠标使用手感。
5.根据人机工程学中涉及的心理学内容，认定知觉具有整体性。
我们对物体整体的认识通常要快于局部的认识，人更趋近于整体性完整的事物，更欣赏完美的美感。
所以，鼠标采用前面提到的无缝设计，也和人的心理有关系，完美的事物更能让人产生愉悦感。
6.根据人机工程学中涉及的心理学内容，不同的颜色会产生不同的感觉和不同抽象概念。
当人情绪紧张、压力大、疲惫时，推荐蓝色或者绿色色彩，而忌讳红色。
明度相同时，彩度高的比彩度低的颜色感到轻，而暖色系又比冷色系感觉重一些。
[7]所以，鼠标的外观采用接近蓝色的冷色系，这样可以减轻视觉疲劳，达到缓解压力、排解郁闷的心理作用。
4.2 方案比较
本小组的鼠标方案与图2-18普通有线鼠标对比，主要有以下几个优点：
1.鼠标前端设计为弧线，右端比左端略高，让双指击键更舒服。
2.鼠标上表面采用四段弧线过渡设计，添加了最重要的手腕处的弧线，达到了减轻或者消除鼠标使用过长时手腕处的疼痛感。
3.鼠标按键尺寸根据人机工程学原理进行了设计，采用按键过程最舒适的尺寸，而该鼠标为了整体样式没有考虑按键的大小，导致按键不灵敏，舒适感大打折扣。
4.鼠标按键之间采用了无缝设计，让鼠标看起来像是一整块而没有按键，像是一件艺术评。
而该鼠标缝隙很明显，按键很突出，失去了整体美观性。
5.鼠标颜色采用偏蓝的冷色系，可以减轻视觉疲劳，达到缓解压力、排解郁闷的心理作用。
6.鼠标材质采用柔软的橡胶材质，很大程度上提高了舒适感，让手使用鼠标的过程中就好像在休息放松一般。
现有该鼠标所没有考虑的地方。
4.3 方案改进
根据前述的改进思想和设计参数的讨论分析，现制定改进方案，见图5.
五、设计认识与结果讨论
5.1 主要结论
本小组在查阅资料后，通过问卷的形式对鼠标设计进行了调研，获得了宝贵的第一手资料。
并在对这些资料分析的基础上，确定了设计重点，对现有的鼠标在很多地方进行了改进性设计，使鼠标更加舒适、美观、灵活、人性化，基本上达到了预期的目的。
由于某些条件的限制，小组成员未能在每个需要改进的地方进行设计，比如硬件功能方面，这是本小组设计的局限性。
5.2 方案进一步改进设想
方案有不少值得进一步改进的地方，比如鼠标运用了很多弧线设计，因为大量的数据统计分析需要耗费很多时间、精力和经费，同时还缺乏相应的检测设备，所以本小组确定这些弧线的半径的时候没有通过大量的数据统计分析以及更加科学准确的设备仪器的测量来找到最合适的数据点。
另一方面，由于小组成员能力有限，只能着重从外形和材料上对鼠标进行设计，而对于鼠标内部功能的设计，实际上可以请从事相关硬件开发的人员进一步设计，达到内外一体的人机和谐，实际上在硬件功能方面的改进也是很有价值的。
5.3 收获与致谢
通过本次实践周的实践，本小组学会了怎样获取第一手有用的数据，怎样尝试运用人机工程学的知识对身边日常用品进行分析，发现设计的不合理之处，设计出更加人性化的产品。
只有通过认真实践，才能做到学以致用。
六、参考文献
[1]问卷星[EB/OL].
[2]撒占友,程卫民.安全人机工程[M].中国矿业大学出版社.2012,10
（1）:
1～176
[3]吴廷玉,李雄.鼠标的人机工学设计分析[J].科学之友.2012
（1）:
11～12
[4]刘旭辉,陈牧,李青.基于人机学的键盘和鼠标的人性化设计[J].机电工程.2011,28
（1）:
90～92
[5]骆康,陈国金,苏少辉.基于变量化的产品变型设计研究与实现［J］.机电工程.2009,26（11）:
98～110
[6]李南.关于用鼠标笔代替传统鼠标的人体工程学分析[J].机械.2010,37（3）:
18～20
附件1小组收发问卷活动照
附件2 鼠标设计调查问卷附件
附件3收回调查问卷数据统计表
附件4鼠标设计原稿
附录一：
鼠标设计调查问卷
鼠标是日常办公中最常用的办公用品，而目前市场上的鼠标设计有很多需要改进的地方。
为了设计出更加舒适美观、灵活好用的鼠标，提高办公工作效率，减少使用鼠标过程中的疲劳，我们设计了本调查问卷。
很抱歉耽误您几分钟宝贵的时间填写本问卷，您的问卷答案对我们来说至关重要。
感谢您的配合！
1.您的鼠标价位是
A.0~30元B.30~60元C.60~100D.100元以上
2.您一天使用鼠标的时间
A.0~3小时B.3~6小时C.6~9小时D.大于9小时
3.您现在使用鼠标的类型
A.游戏鼠标B.人机鼠标C.设计专用鼠标D.普通鼠标
4.您现在使用的鼠标是否符合手掌尺寸?
A.是B.否
5.您对现在使用的鼠标设计满意吗？
A.满意B.还行C.不满意
6.您出现过由于长时间使用鼠标而导致手腕疼痛的现象吗？
A.经常出现B.偶尔出现C.从未出现
7.您对目前所用的鼠标有哪些不满的地方？
（多选）
A.不舒适B.灵感度不高C外形不美观D鼠标线麻烦
E按键声音太大F长时间使用容易出汗,鼠标容易脏G.出门携带不方便
8.您喜欢什么质感的鼠标?
A.磨砂B.柔软C.光滑D.金属E.不在意
9.您喜欢什么色调的鼠标？
A.中性色B.彩色C.浅色D.深色E.不在意
10.您喜欢的鼠标的按键是什么形式？
A.凹B.凸C.平D.不在意
11.您偏好哪种风格的鼠标
A.简约B.炫酷C.小巧D.科技
12.您在购买鼠标的时候比较注重哪方面？
（多选）
A.价格B.功能C.外观D.质量E.品牌F.舒适度G.灵敏度
13.在所使用鼠标过程中希望删减掉那些部分（多选）
A.鼠标垫B.鼠标线（针对有线鼠标）C.无线接收器（针对无线鼠标）
14.您希望鼠标能改进那些功能（多选）
A.三防功能（防水、防尘、防摔）B.无声按键C.鼠标与键盘一体化
15.您希望鼠标能改进那些设计（多选）
A.对手腕的保护B.造型个性化D.舒适度E.其他
附录三：
本小组一共分发了50份调查问卷，实收回50份问卷。
问卷中有单选题也有多选题。
以下为问卷数据：
1.您的鼠标价位
A.0~30元
15
B.30~60元
21
C.60~100
10
D.100元以上
4
2.您一天使用鼠标的时间
A.0~3小时
8
B.3~6小时
30
C.6~9小时
9
D.大于9小时
3
3.您现在使用鼠标的类型
A.游戏鼠标
14
B.人机鼠标
8
C.设计专用鼠标
0
D.普通鼠标
28
4.您现在使用的鼠标是否符合手掌尺寸
A.是
45
B.否
5
5.您对现在使用的鼠标设计满意吗？
A.满意
6
B.还行
32
C.不满意
12
6.您出现过由于长时间使用鼠标而导致手腕疼痛的现象吗？
A.经常出现
12
B.偶尔出现
29
C.从未出现
9
7.您对目前所用的鼠标有哪些不满的地方？
（多选）
A.不舒适
11
B.灵感度不高
10
C外形不美观
16
D.鼠标线麻烦（针对有线鼠标）
14
E.按键声音太大
9
F.长时间使用容易出汗,鼠标容易脏
9
G.出门携带不方便
13
8.您喜欢什么质感的鼠标
A.磨砂
18
B.柔软
11
C.光滑
7
D.金属
8
E.不在意
6
9.您喜欢什么色调的鼠标？
A.中性色
20
B.彩色
5
C.浅色
7
D.深色
13
E.不在意
5
10.您喜欢的鼠标的按键是什么形式?
A.凹
3
B.凸
27
C.平
13
D.不在意
7
11.您偏好哪种风格的鼠标？
A.简约
21
B.炫酷
10
C.小巧
9
D.科技
10
12.您在购买鼠标的时候比较注重哪方面?
（多选）
A.价格
30
B.功能
32
C.外观
34
D.质量
28
E.品牌
14
F.舒适度
39
G.灵敏度
36
13.在所使用鼠标过程中希望删减掉哪些部分?
（多选）
A.鼠标垫
33
B.鼠标线（针对有线鼠标）
44
C.无线接收器（针对无线鼠标）
29
D.其他（请补充）
0
14.您希望鼠标能改进哪些功能?
（多选）
A.三防功能（防水、防尘、防摔）
48
B.无声按键
32
C.鼠标与键盘一体化
14
15.您希望鼠标能改进哪些设计?
（多选）
A.对手腕的保护
31
B.造型个性化
25
C.舒适度
22
升级会员 