人机工程学鼠标设计说明.docx

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人机工程学鼠标设计说明

安全人机工程学课程设计

班级学号姓名

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课程设计报告

大纲⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

（1）、前言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

（2）、要点词⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

1、人机工程学简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

1.1、人机工程学定义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

1.2、人机工程学应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

2、鼠标的解析与设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

2.1、手部结构解析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

2.2、手臂解析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

2.3、手段解析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

2.4、鼠标的人机工程学解析和设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯

3、鼠标使用过程中出现的问题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

4、总结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

5、附录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

5.1、指导教师⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

5.2、参照文件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

.专业学习资料.

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6、小组成员分工⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

大纲

经过对人性产品设计详尽实例来说明人性化设计中所包括的人机工程学因

素，指出中国未来的产品设计必以创新和改革为首要条件，人机工程学，令人

性化的设计真切表现出对人的敬爱和关心，是一种人文精神的表现，是人与产

品圆满友善结合。

社会的发展，技术的进步，产品的更新等等都与人，机，环

境有亲近的联系，因此要实现“以人为本”人性化设计思想，必然以人机工程学

为参照。

（1）、前言

人机工程学是我们专业课，从这门课程中我们必定理解，理解，而且深切

的感悟出人体工程学与我们专业，设计的有关性。

使我们在产品设计过程中应

充分考虑人和所设计的产品及他们所处的环境的协调及一致，提高产品与人之

间的友善关系，尽量满足酣畅和安全的使用要求，以实现“以人为本”的人

性化设计思想，使我们在设计方面获得了启迪和发展，使我们对我们的专业的

认识也加深了一步。

特别是计算机和家具等与人体直接接触的产品更加突出。

本质上，让机器

及工作和生活环境的设计适合人的生理心理特点，使得人能够在酣畅和便利的

条件下工作和生活，人机工程学就是为认识决这样的问题而产生的一门工程化

的科学。

因此，依照我自己的实践体验，深深感觉到从事计算机行业的人员，可能

会有一点点的职业病，如：

颈椎、尾椎、膝盖等部位的麻木和酸痛！

最令人们

忽视的还有手段，由于长远使用一般鼠标带来的手段僵直等不适症状。

因此，

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我想从人机工程学论述一下，鼠标的设计和应用。

（2）、要点词

人机工程学；人性化设计；鼠标设计；酣畅健康。

1、人机工程学简介

1.1、人机工程学定义

所谓人机工程学，亦即是应用人体测量学、人体力学、劳动生理学、劳动

心理学等学科的研究方法，对人体结构特点和机能特点进行研究，供应人体各

部分的尺寸、重量、体表面积、比重、重心以及人体各部分在活动时的互有关

系和可及范围等人体结构特点参数；还供应人体各部分的用心范围、活动范

围、动作速度、动作频率、重心变化以及动作时的习惯等人体机能特点参数，

解析人的视觉、听觉、触觉以及肤觉等感觉器官的机能特点；解析人在各种劳

动时的生理变化、能量耗资、疲倦机理以及人对各种劳动负荷的适应能力；探

讨人在工作中影响心理状态的因素以及心理因素对工作效率的影响等。

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1.2、人机工程学应用

人机工程学的范围是很宽泛的，其基础学科是研究人的生理、心理。

就是

合用科学，把技术科学直接应用的本质的操作之中，也是人体工程的本源之

处。

人机工程学以人为最根本、最直接的研究、服务的对象，因此所有信息必

须从人的自己中去获得，综合了这些信息才能做出判断。

人类工程学是与人相

关的科学信息在对对象、系统和环境进行设计中的应用，它波及到人类生活的

方方面面。

理想的设计应该在工作系统、运动、休闲、健康和安全等诸多方面

充分表现人类工程学的原理。

2、鼠标的人机学设计和应用

2.1、手部结构解析

鼠标的人体工学设计，主要就是鼠标的造型设计。

要研究这个问题，第一需

要研究人手的自然结构。

图2-1手段波折曲度

人手的结构中，与鼠标有关的部分向上包括前

臂，而下则有手段、手掌手指等结构。

前臂内部包

括尺骨、桡骨等主要的骨骼人就是依靠这两根骨头

的交叉来完成手段的旋转的。

而手段结构中主若是

一快腕骨，它的转动使得人的手段能够仰俯。

而人

的手掌则主要由两组肌肉组成，一个是拇指屈肌和

外展肌组成的肌群，一个是小指屈肌及展肌组成的肌群，在两个肌群指间有一

条沟壑。

对于不相同的人，这条沟的深度和宽度是不相同的。

而这条沟内部，则是

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人手主要神经和血管所走的地方。

手指的结构则相比较较简单，每个手指包括

三个指节，并在必然范围内能够作横向的张开。

2.2、手臂解析

第一，对于上臂来说，它的自然形态应该是使尺骨和桡骨凑近平行的状

态，这种状态，也就是当上臂和手掌平放桌上的时候，上臂和手掌呈凑近垂直

的倾斜状态，使用掌外侧波及桌面的形态。

由于这种形态下，上臂的主要肌肉和血管不会发生扭曲，因此即便长时间保

持这个姿势，也不会出现肌肉疲倦和缺氧情况――从前推出过一款“竖着”使用

的鼠标，诚然由于和大多数人的使用习惯不合而没有普及开来，但这种设计思

路的确是吻合人体工学要求的。

2.3、手段解析

对于手段结构来说，多次试考据明，当人的手段呈“仰起”状态时，则“仰起”

的夹角在15度－30度之间的时候，是最酣畅的状态，高出这个范围，会以致前

臂肌肉处于拉伸状态，而且也会以致血流的不畅。

而对于手掌来说，其最自然

的形态就是半握拳状态。

而鼠标的造型设计，本质上就是要尽量贴合这个形

态。

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图2-2手段波折曲度

2.4、鼠标的人机工程学解析和设计

（1）要使鼠标外壳亲近贴紧人手掌的两个主要肌群――拇指肌群和小指肌群。

使它们能够贴紧而又不受压迫。

受压迫会以致手掌处于疲倦状态，而贴不紧又有握不住的感觉。

（2）要使鼠标外壳紧贴掌弓而又不压迫它。

也就是鼠标外壳要贴紧手掌中间的那条“沟”。

若是它不能够贴紧，那么手心就会有“悬空”的感觉，而若是压迫了它，由于下面是手的主要动脉和神经的必经之地，时间长了会以致手缺氧。

图2-3一般鼠标图2-4护腕鼠标垫

（3）鼠标的最高点应该位于手心而不是后部的掌浅动脉弓，否则会造成手

掌产生压迫感。

（4）对于手指，手指的自然形态应该是五个手指都不悬空，而且处于呈

150度左右的自然伸展状态。

而对于鼠标设计来说，手指部分的一个特别要

求，就是当手指自然伸展时，第三指节的指肚应该正好处于鼠标按键的微动开

关上，这样才能获得最正确的按键手感。

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图2-5典型的人机学鼠标

（5）对于手段，还要搭配带有护腕功能的鼠标垫，以防备手段长远与坚硬

的桌面摩擦带来的不适感。

而且鼠标垫也要用健康环保的资料制作，这样才会

更全面的保护我们的健康。

（6）别的，还可以够设计更多种类、更多功能的鼠标也许无线鼠标，以满足

不相同种类的用户的需求。

3、鼠标使用过程中出现的问题

问题1

“鼠标手”是现在白领一族高发的病症，因长时间使用电脑而形成的职业

病。

由于每天重复着在键盘上打字和搬动鼠标，手段关节频频、过分地活动，

以致周围神经伤害或受压迫，造成手掌、手部麻木、灼痛、腕关节肿胀、手部

动作不灵便甚至无力。

每天连续2小时到6小时手持电脑鼠标工作或玩电脑游戏

的人，都会有不相同程度的腕部伤害。

解决方案：

设计吻合人手掌走势外设，提高酣畅度，参照鼠标周边产品

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（鼠标垫）的优点集成在一体，更适合便携

问题2

由于长时间是用鼠标会出现手指变形、肩周炎等。

因此为了健康需要设计

出相对健康的鼠标。

解决方案：

由于我们使用鼠标最常有，最频频的就是点击。

当我们在玩第

一人称射击游戏时，食指和中指都长远保持紧张状态，以致平时食指和中指不

自觉地波折，就象随时要扣动扳机相同，以致手指变形，因此依照人机工程学

理论设计一款使用鼠标时使手指和手掌保持同一水平线而且不需手指波折用力

的鼠标。

问题3

市道上鼠标产品大多数都是针对年轻男性而设计，缺少女性，小孩，老人

等有针对性的鼠标设计。

解决方案：

侧重产品的人群使用细分，推出多样针对各种人群的使用的鼠

标。

依照人机工程学理论在设计鼠标时依照不相同年龄，不相同性别设计适合每个

年龄段的尺寸并依照小孩，成年人，男性与女性个人的力度不相同设计与之相适

应鼠标。

别的，正确的人体工学设计，其实还要考虑到东西方人手型的差别。

其实不

是看起来外形不太规则的鼠标就是“人体工学”了，这种有名无实的“人体工学”暂

不论，就是真切的人体工学鼠标，也其实不是适合每个人。

人体工学造型自己的

设计思想就决定了针对某一种人设计的产品可能完好不适应于另一部分人。

这

里面最明显的例子就是东西方人手型的差别。

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图2-6适合西方人手型的鼠标

其实说东西方其实不的确，更清楚的说一点，本质上是所谓蒙古利亚人种和雅

利安人种在手型上的差别。

蒙古利亚人也就是像我们这样的黄皮肤东亚人，而

大多数欧美鼠标则都是针对西方人中一部分的雅利安人种设计的。

图2-7更适合东方人手型的鼠标

与我们这样的东方人对照，雅利安人的手有这样几个主要特点——

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1、雅利安人的手比较大，一方面，宽泛的，雅利安人的手的绝对尺寸就要

大，这是由于他们的平均身高要比蒙古利亚人高得多。

欧美男士的身高在180

以上的占了60%以上的比率，女士身高在170以上的占了55%以上的比率；而

亚洲男士身高在175以下的占65%以上的比率，亚洲女士身高在165以下的占

了70%比率。

另一方面，依照四肢和身长的比率看，雅利安人的比率也要高得多，换句

话说，即便身高相同的中国人和英国人，英国人的手也要比中国人的大。

2、相同的手掌尺寸下，蒙古利亚人的掌要比雅利安人更平，详尽的说，雅

利安人的掌弓要比蒙古利亚人的更宽、更深。

3、相同的手掌尺寸下，雅利安人的手指要比蒙古利亚人的更长，而且蒙古

利亚人拥有一个独有的特点，在蒙古利亚人中，有相当比率的人小指明显较

短，而大多数雅利安人的小指与其他手指的比率要高得多。

正是这些差别，以致依照雅利安人手型设计的鼠标，其实不能够适应中国人的

应用。

这一点，我们用四代微软IE鼠标的造型变化来说明——

IE1和IE2的外壳造型是特别凑近的，这两款鼠标的造型是最为典型的欧美

式手型造型，对于中国人，这样的“人体工学”能够算是一场恶梦。

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图2-8IE1图2-9IE2

IE1的顶盖和右侧面，这款购于2000年初的鼠标已经磨损，而从磨损中正

好能够看出其设计的不合理。

中国人的手已经不能够算小，但握持的部位明显靠

后，按键磨损处在根部而不是微动开关所在的前部

第一，IE1和IE2的尺寸极大，这样为了能够正常的按键，就需要手的地址

向前移，但这样就带来了两个结果－是此时手段随从前移变成了悬空状态，而

且手段的夹角高出了30度。

而另一个结果就是此时鼠标的最高点处于了浅动脉

弓的地址，压迫了主血管。

而若是将手的地址后移，使得手段降到桌子上，又会带来另一个问题—IE1

和IE2的外壳太高，当手段降到桌子上的时候，手段和前臂的夹角变得特别大，这样的使用方法更加简单疲倦。

IE1和IE2的第三个问题，是它的设计没有在右侧为小指供应“布置”的位

置。

雅利安人种的小指比较长，能够自然蜷缩，“搭”在鼠标上，而对于蒙古利

亚人种，由于小指不够长，结果，就“找不到地方放”了。

在IE3上，微软对于外壳的人体工学设计做了更正。

最大的两个变化就是减小了鼠标的尺寸和降低了鼠标的高度。

但是，从各种方面来看，这种改改正多

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还是针对西方人中的女士或个头矮的人的——由于IE1即便对于雅利安人中的

个儿矮者也太大了。

图2-10IE13图2-11IE4

IE3的顶盖和右侧面，能够看出，IE3的高度和尺寸有所降低，但相对来

说，后部明显显得过宽，这是它握起来感觉偏大的主要原因

IE3的尺寸和高度减小了，解决了IE1和IE2的两个主要问题，但是，对于

个头矮的西方人来说，问题解决了，而对于蒙古利亚种的东方人来说，还没

有。

前面说过，蒙古利亚种的一个特点，是手掌较窄、较平，而IE3在降低高度

的同时，仍旧保留了很宽的鼠标后部，对于掌弓明显的雅利安人种来说，较宽

的后部能够很好的贴合手掌，而对于蒙古利亚人种来说，则主要的压力都由两

个手掌肌群承受了，长时间的手掌肌群压迫以致对于持握感不敏感，而且由于

掌后部不能够很好的持握，因此更多的持握要靠手指控制，以致有手心的空心

感。

其实IE3的尺寸其实不真的大于很多欧美鼠标，但很多用户反应有握不住的感

觉，主要就是这样造成的。

现在，IE已经发展到第四代。

应该说，IE4的造型设计是最为适合蒙古利亚

人种的一代，它的尺寸是四代IE中最小的，而且高度适中，不像IE1那么高也

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不像IE3那么平。

特别是在后部采用了缩进的设计，在右侧设计了延出部以放置

小指和无名指，这都是特别适合我们中国人的。

IE4的造型明显缩短了后部的宽度，并供应了小指的“平台”，使之成为四代

IE中最适合中国人的一款，但“脊背”却仍旧是不太合中国人的手型的

但是，其实不是说IE4的造型就圆满了，IE4最大的弊端就是在以后部有一条

明显的“脊背”，这条脊背正好能够贴合雅利安人种较为深的掌弓，而对于蒙古

利亚人较浅而窄的掌弓来说，它就正好压在了尺动脉上。

问题4

长时间使用鼠标手臂会应为连续的施力支撑，而感觉酸痛。

解决方案：

据人机工程学原理解析平时我们使用鼠标和键盘都是经过搬动

前臂和腕部，若是操作时间过长，休息时间不够，就简单使手臂的伸缩肌因过

度使用以致手臂酸痛从而惹起肩周炎等疾病。

因此在设计时降低鼠标的放置位

置，达得手臂自然下垂的状态，较少疲倦操作。

问题5

无线鼠标电量续航性不足。

解决方案：

使用太阳能充电，或搬动转变成机械能，防备了资料的浪费，

也能环保。

问题6

手握鼠标长时间操作会出汗。

解决方案：

使用散热资料，增加透气孔。

问题7：

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除了游戏鼠标，其他方面设计的专一性不够，比方办公软件操作的，设计

绘图以及生活休闲娱乐方面的鼠标产品。

解决方案：

设计使用人群细分化，追求专业性。

4、总结

人机工程学，在本质上就是让工具的使用方式尽量适合人体的自然形态，

这样就可以使用工具的人在工作时，身体和精神不需要任何主动适应，从而尽

量减少使用工具造成的疲倦。

随着机械化、自动化和信息化的高度发展，人的因素在产品设计与生产中

的影响越来越大，人机友善发展的问题也就越来越显得重要，人机工程学在产

品设计的地位与作用愈显出其的重要性。

因此，对于从事计算机行业的人员来说，一款酣畅方便的人机工程学鼠标

会带给我们跟多的酣畅和健康。

5、附录

5.1、指导教师：

5.2、参照文件：

[1]《人机工程学》．丁玉兰．主编．北京理工大学初版社．

[2]《人机工程学设计应用》．严扬．编著．中国轻工业初版社．

[3]《世界出名设计公司卷》．蔡军．徐邦跃．黑龙江科学技术初版社．

[4]部分图片资源和资料本源于互联网．

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6、小组成员分工

成员分工

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