人机工程学鼠标创新设计.docx

1、人机工程学鼠标创新设计 本科毕业论文（设计）论文题目：人机工程学鼠标创新设计姓名：王杰学号：103004020209班级：1002班年级：2010级专业：工业设计学院：机械工程学院指导教师：梁之臻完成时间：2014年5月14日作者声明本毕业论文（设计）是在导师的指导下由本人独立撰写完成的，没有剽窃、抄袭、造假等违反道德、学术规范和其他侵权行为。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。因本毕业论文（设计）引起的法律结果完全由本人承担。毕业论文（设计）成果归武汉工业学院工商学院所有。特此声明。作者专业：工业设计作者学号：103004020209作者签名： 年 月

2、日人机工程学鼠标创新设计 王杰Ergonomic mouse innovative design Wang,jie2014年 4 月22日摘 要工业产品造型设计是把美学与工程技术相结合的一门特殊的学科。在当代工业飞速发展的背景下，工业设计早已不再是简单的技术与艺术的结合，而是材料学、工程学、应用美学、结构力学等体系的充分结合，以达到对生活的设计。同时，这种设计也是一种创造行为，对于新事物的创造实质是“创造一种更为合理的生存方式”。即要求生活上的安全，便捷，高效。对于产品而言，也就是要本着“以人为本”的设计思想，创造出更加实用，对人本身生活习惯或者健康的负影响更小的产品。而鼠标的工业设计在于外型

3、和功能以及色彩等这几方面的设计。其目的就是让使用者在不影响其身体健康和不改变使用习惯的基础上，最大限度地带给用户以高效，愉悦的使用环境，从而达到人机之间更好的交互过程。关键词：鼠标；人机工程学；创新AbstractIndustrial product modeling design is the combination of aesthetics and engineering technology is a special subject. Under the background of rapid development in modern industrial, industrial d

4、esign is no longer a simple combination of technology and art, but the material science, engineering, application of aesthetics, a combination of structure system, such as mechanics, in order to achieve the design of life. At the same time, this design is also a kind of creation, for the creation of

5、 something new is to create a more reasonable way of life. Life safety, convenient, efficient. For the product, also is to be in line with the people-oriented design idea, to create a more practical, the people themselves living habits or negative health effects of smaller products. And the industri

6、al design is the appearance and function of the mouse and the color of this a few aspects of the design. Its purpose is to let users without affecting the health and do not change habits, on the basis of the maximum area to users in an efficient, enjoyable use environment, so as to achieve better in

7、teraction between computer and process. Key words: the mouse; The man-machine engineering; innovation 1.引 言 11.1 研究对象的历史 11.2 研究的背景 31.3 研究的目的 32.文献探讨 42.1鼠标手概念 42.2 人体工程学概念 43.鼠标设计的需求分析 53.1 传统鼠标存在的问题分析 53.2 现有鼠标存在的问题分析 53.3 鼠标使用过程中的受力分析 53.4国内外现有鼠标的人机工学分析 54.人机工程学鼠标的创新设计 74.1 色彩创新 74.2 结构创新 74.3 功

8、能创新 75.人机工程学鼠标设计 95.1 设计创意过程 95.2 设计说明概念表述 105.3 结论 11参考文献 12致 谢 131 引 言1.1研究对象的发展史当电脑出现的时候，还没有“鼠标”这个概念，很多人都知道，其实世界上第一款鼠标就是一个小木头盒子加两个滚轮。由于整体看起来很像一只拖着长尾巴的老鼠，所以这个设备也有了一个生动形象的名字“mouse”，这就是现在“鼠标”称谓的由来。在经过很长时间的发展后，现代的鼠标早已不只作为电脑的操作配件这么简单，更是与人机工程学、艺术美学、工程技术等科学技术相结合的优秀艺术品。第一款鼠标发明于上世纪60年代，最早被称作坐标位置显示器。1973年施

9、乐的Alto计算机第一次大胆的引进鼠标这一配件作为操作指示，但并没有获得成功。随后苹果的Lisa机上也引用了该鼠标作为操作指示，并做了相应的技术改进，成功的将计算机与鼠标首次融合并投入了商业使用。80年代后期，罗技公司兴起，成为了可选外围设备制造商的领头军。1982年首次发售了三键鼠标。3年后罗技又发布首个成功应用于商业的滚轮鼠标（ProAgio）如图1.1所示，它将一个硬质塑胶滚轮置于两个标准按键之间，滚动滚轮就能够轻松对窗口页面进行滚动翻页操作。而且滚轮也能进行特殊的按键操作。1996年，微软发布了光学银光鲨鼠标，首次将滚轮鼠标推广开来。 图1.1 图1.21998年，在苹果公司对于鼠标完

10、美程度的不断追求下，终于推出首个连接USB的“冰球”鼠标（hockey puck），如图图1.2所示。1999年安捷伦(Agilent)公司在光学定位技术上取得了突破从而设计推出了第一个基于LED的光学鼠标，这在鼠标设计行列无疑是一场革命性的变革，它使鼠标成功摆脱了鼠标垫并独立使用。随后苹果、微软、罗技等许多公司相继使用了该技术于自己的鼠标设计上。随着无线射频技术的不断发展，微软公司毅然决定将此技术应用于鼠标的创新设计中去，从而诞生了世界上第一款无线鼠标无限旋豹（Cordless Wheel Mouse），由于高科技的使用，使这款鼠标受到了极大的喜爱，并开创了鼠标界的新潮流，如图1.3所示。

11、图1.32000年苹果公司终于有了自己的首款光电鼠标（ Pro Mouse）如图1.4所示。这是一款有着奇特造型的鼠标，整体呈半圆通透性设计，圆滑而又不失其细腻的手感。时隔三年，苹果公司又继微软后发布了自己第一个无线鼠标（Apple Wireless Mouse），但是依然延续了其一贯的设计风格简单的一个按键，如图1.5所示。 图1.4 图1.52004年罗技公司推出第一款比之前的LED光学定位方式更精确的激光定位系统的鼠标（MX1000）。随后该系统被安捷伦公司引进并发扬光大，如图1.6所示。 图1.6 图1.72005年苹果推出了一款与其之前设计相比改变最大的鼠标（Mighty Mouse

12、），其不同之处在于它不再只是一个按键而是四个，如图1.7所示。1.2研究背景在信息化高度发达的今天，电脑的使用已经进入了各行各业。许多长期使用鼠标的人经常会出现手指和手腕肿胀酸痛症状，甚至会发现自己的腕骨突出，这就表明其所使用的鼠标并不符合人们手的姿势和所使用的习惯。在使用鼠标的过程中，都是以腕关节处为支撑点，而将拇指和小指分别贴合于鼠标的左右两侧从而对鼠标进行移动的控制操作。但是这种方式进行的操作存在着极大地缺陷。长时间的使用这种姿势进行鼠标操作，会使所有的力都加载到腕关节处，同时由于与桌面摩擦接触还会出现腕部关节磨损，严重损害身体健康。随着生活水平的提高，人们对于生活质量的要求也更加严格。

13、现今市场上也开始出现一些较为体现人体工程学设计思想的鼠标，在实际使用时也较为感觉轻松舒适，且按键灵活而有弹性。如鼠标中前进后退键设置，很大程度上解决了喜欢浏览网页新闻的用户需要翻页而重复移动点击的操作问题。但想要拥有更好的操作体验，达到符合人体工学的标准，还有待进一步努力研究改进。1.3研究目的随着科技的发展社会的进步，电脑的使用人群范围越来越广，这使得长期与电脑打交道的人群中开始出现“鼠标手”这类问题。然而解决这一问题的最有效途径就是在设计上进行创造式的人机工学设计，人体工程学鼠标便随之诞生。如今的鼠标早已不再只是电脑的功能性配件那么简单，而是结合工程技术、人机工程学、艺术美学、市场营销等知

14、识体系的优秀艺术品。一款优秀人机工程学鼠标不仅要求其合理的的结构设计，同时要考虑其在美学上的价值。炫酷的外形，舒适的手感，合理的功能按键，这些都应是优秀人机工程学鼠标所具有的。所以人机工程学鼠标的出现不仅能够保障上网时的身体健康及愉悦的心情，也能很好的预防“鼠标手”的出现。2 文献探讨2.1鼠标手概念“鼠标手”就是我们平常所说手掌及腕部出现的各种不适症状，由于经常使用鼠标，手指与腕关节处与鼠标和桌面长时间摩擦接触，导致接触部位疼痛、麻木、肿胀甚至出现肌肉萎缩等症状。由于工作需要，许多人长期与电脑接触，每天机械的使用键盘打字和点击鼠标按键，腕关节因此长期过度、反复和密集的活动，使腕部肌肉或关节痉

15、挛、疼痛、麻痹、肿胀，从而形成了一种日渐普遍的现代文明病。人们将这种区别于传统手部损伤而单纯由于某种机械运动所造成的手部不适统称为“鼠标手”。从广义上来说，一切的上肢不停歇重复某种活动而造成的各种不适都应称之为“上肢综合症”或者是“鼠标手”。2.2人机工程学概念人体工程学，又称人机工学、人机工程学，是研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学、心理学等方面的各种因素；研究人和机器及环境的相互作用；在研究过程中、休闲时和家庭生活中，怎样考虑人的健康、工作效率、安全舒适等问题的学科。它是20世纪初发展起来的一门独立的学科，它的宗旨是研究人与人造产品之间的协调关系，为设计提供依据。人体工学在60、70年

16、代有相当显著的发展，对设计的起步起到很大的促进作用。早期的人机工程学主要研究人和工程机械的关系，如今人体工程学的研究则以人为本。研究的内容并不统一，仍在不断的发展。3 鼠标设计的需求分析3.1 传统鼠标存在的问题分析由于传统的鼠标在设计时并没有考虑人机工程学的问题，所以其弧度设计并没有设计成与手掌贴合，以至于人手在操作时更多的时候还是悬于鼠标上空，使用后不久便会出现手掌酸胀现象。如图1.8所示，是人在使用传统鼠标时手臂的受力状态。科学研究表明，人在使用鼠标时腕关节处手掌与桌面的夹角在15到30是最舒适的状态，这个状态时腕关节处受力最小，手指的灵活度最高。反之，超出这个范围，人的前臂肌便会长久处

17、于拉升（或压缩）的不自然状态，手指的血液也会流通不畅，久而久之便会出现麻木，肿胀，疼痛等并发症。 图1.8 图1.93.2 现有鼠标存在的问题分析如图1.9所示，是爱国者幻灵鼠激光鼠标，它不但拥有先进的配置，而且鼠标左右两边均采用人体工程学凹槽设计。这使拇指与小指能完美贴合凹槽底部，从而对鼠标进行轻松地移动操作。“前进”，“后退”两个按键采用了一体化的设计方式，并巧妙的设计在拇指指尖上方处，使得能够轻松点击到。与此同时两键之间加以Office快捷键，配合驱动使之能快捷的打开Office系列软件。配合了一定的“仰起”角度，使之在使用时具有了一定的舒适度。鼠标的大小适中，手感舒适，也算是一款相当不

18、错的人机工程学鼠标了，但由于仍然没有解决与桌面之间的摩擦问题，所以还有待继续改进。3.3 鼠标使用过程中的受力分析为了能清楚的了解鼠标使用过程中手臂的受力情况，我模拟了一个简单的实验。首先，在鼠标下面放置一块大的海绵垫并将右手腕关节手掌处均匀地涂上红墨水，然后像平常一样使用鼠标，最后右手上的红墨水会在受力时于海绵上留下红色印记。虽然这是个简单的实验，但是可以说明很多问题。由手在使用鼠标时的动作和腕关节处的红墨水印在海绵上的颜色深浅，我们可以很好的得到相关的一些结论，如在移动鼠标的过程中，腕关节作为一个受力的支撑点且受到的压力最大；在点击鼠标的过程中，腕关节处会偶尔处于放松状态但仍会有较大的压力

19、；在滚动鼠标滚轮的时候，腕关节处只是作为了一个支撑点所受的压力也不那么明显。这也就轻易地解释了为什么经常使用鼠标的手腕处会出现黄茧、红肿、甚至鼓包。3.4国内外现有鼠标的人机工学分析所谓“人体工学”就是指产品在使用过程中人体能够最大限度地得到放松，尽可能达到自然形态，这样一来人体就不会因产生主动适应状态而造成身体或者精神上的疲劳，从而保障了人体的健康。“垂直鼠标”这种极富创造性的鼠标就是为了有效地预防“鼠标手”的出现而诞生的。抛弃了眼花缭乱的功能性按键，加以垂直造型的创新设计使它成为了跨时代意义的人体工学鼠标，更具人性化。垂直的按键设计让使用者在使用时整个手臂手掌处于自然伸直状态，拇指的窝槽式

20、设计以及小指的突出部位设计能使之更好的定位从而进行移动提拉操作。滚轮式设计增加了其功能性。食指与拇指自然环握鼠标并与其它手指的运动保持自然相对状态，增强了按键时的稳定性。拇指环握槽旁的一体式翻页键设计，大大减轻了翻页时繁琐的操作。垂直鼠标与普通鼠标最大的不同就是其独特的外形设计，这和许多配件都显得很融洽，乍一看就感觉出其人机工程学设计的巧妙。与普通外观的鼠标相比，垂直鼠标整个斜面就好象是向外则翻转了90倾角。奇特而又不失其整体的美观性，整个外观给人第一印象犹如一个熨斗，如图2.0所示。图2.04 人机工程学鼠标的创新设计4.1 色彩创新前不久罗技公司于北京发布了新款限量版M305梦幻系列鼠标，

21、由于其主打为张扬个性而设计，所以其宣称将引领广大青年用户跨入鼠标时尚色彩的新时代。与现代鼠标相比，M305无线鼠标拥有多种图案和配色方案, 通过不同用户的情感需求而进行相应的色彩构成以及图案搭配。加以人体工学及现代无线光电科技的运用，使之成为了鼠标中的艺术品。现已发售的M305系列鼠标包括绚丽蓝，魅力粉，闪电黑等三种颜色，极富视觉美感，如图2.1所示。而现如今工业产品与现代艺术之间密不可分的联系，也能使一款造型优美品质卓越的工业产品成为艺术的瑰宝。图2.14.2 造型创新随着时代的发展、科学的进步、以及新型材料的使用，鼠标的造型也越来越丰富，与人机工程学的联系也越来越紧密。在技术与艺术结合的产

22、品设计时代，机械美学、暴力美学等各种美学被大量运用到鼠标的外形设计之中，在满足功能需求的同时迎合了时尚一族追求个性需求。如图2.2所示，微软弓形鼠标（Arc）。这是一款无线激光鼠标，可折叠设计大大增强了该鼠标的便携性。但它的诞生并不仅仅只针对笔记本用户所需要的便携而设计的，它有其独特的艺术性存在的理由。这款鼠标主要部件都整合于鼠标的“头部”，这也是鼠标的最重要的部位。“头部”左右两边的微型凹槽设计极好的贴合拇指和无名指，从而能对鼠标轻松地移动。而腕关节处则很好的落在鼠标尾部。同时尾部设计了一个与接收器相吻合的凹槽，并置于磁铁防止不用时接收器滑落。当不使用时只需将鼠标折叠，电源就会自动断开。这些

23、独一无二的设计造就了微软Arc独特的工业设计。 图2.2 图2.34.3 功能创新随着电子竞技的发展，一些职业游戏玩家的出现，鼠标的功能性逐渐出现乏力状态。在对鼠标要求更加严格的电子竞技行业，鼠标的功能也出现了翻天覆地的变化。如图2.3所示，雷蛇那伽梵蛇鼠标。其12个自行调整的功能键是这个鼠标最大的优点，使用者可以随意调整并储存自己所需要按键功能，从而最大限度地减少鼠标运用过程中的时间消耗，设置过程简单方便。加之翻页键与滚轮的结合运用使得该款鼠标的功能显得尤为强大。5 人机工程学鼠标设计5.1 设计创意过程这个鼠标的设计在于符合人机想法的最初，对于造型设计上的要求，即想要满足解决年轻一代对鼠标

24、时尚造型，功能多样的追求；又要考虑造型与人机交互之间的协调性，设计出符合具有青春气息的人机工程学鼠标的现代产品，由此前提之下进入了创意设想阶段如下：1. 创意设想阶段首先于草图展开设想，先以文字叙述与人机工程学鼠标的特征与对于设计要求标注在草图中，企图经由文字的链接进而产生造型(比如以线为主的形式美感、合理的功能要求)；带入先前探讨出人机工程学鼠标对于外形、尺寸大小的设计要求，在造型的参考上刻意避开现有的人机工程学鼠标的造型，以免以旧仿旧、缺乏自己的新意，如图2.4所示。图2.42. 软件建模阶段在创意草图确定出最终产品概念后，接着就进入了软件建立模型的设计阶段。以现代产品设计的思维着手进行设

25、计，并以大学期间所学Rhino软件进行制作模型做为呈现，如图2.5所示。经过自我评估后，选定最终方案。 图2.5 图2.63. 效果制作阶段软件完成模型制作后，进入人机工程学鼠标创新设计的最终阶段产品渲染阶段，好的产品不但有合理的造型，同时也要有正确的材料选择和色彩搭配，这个看似简单的过程确有着举足轻重的作用。因此，使用同样在大学使用过的软件keyshot进行渲染制作，如图2.6所示。5.2 设计说明概念表述人机工程学鼠标在其设计创新的发展上，代表的是一种以人为本，使人们有着健康、舒适、高效的产品。本着这个出发点，我是以一种：“保留现阶段人机工程学鼠标已有的优秀设计，加以合理的改变不足之处”的

26、假设去衍生思考人机之间的交互的，然而在设计的同时，却也刻意的避免参考已经存在的优秀的人机工程学鼠标的设计去做演化，而是以“流线、简洁但功能齐全、色彩多变”的概念做为设计作品的切入点，进行了合理的创新设计。由下列几点说明我此次设计的依据和涵意：1.结构创新 不同于普通鼠标的拱形设计与现代人机工程学鼠标的垂直鼠标的设计，这款鼠标采用不对称结构，鼠标呈线由右到左从15到30之间的倾斜设计，并由可调节键控制进行微调。在避免普通鼠标存在腕关节处受力的同时，摆脱垂直鼠标的角度固定化的不足，使人在使用是更加的舒适。2.功能创新增加了普通鼠标功能键的不足以及简化多功能鼠标功能键的繁琐。保留主要功能键（滚动键、

27、前后翻页键），增加倾斜微调键（位于滚轮滚动方向所在弧线的鼠标顶部，并与顶部所在面平齐，避免与手掌贴合的弧面不平而产生凹凸感，按动微调键，并结合前后翻页键进行弧面微调）、快捷删除键（前后翻页键所在同一弧线的后部）。功能键增减之后的人机工程学鼠标使人机之间的交互更加的合理、简单、快捷，如图2.7所示。图2.73.色彩创新打破现代鼠标的单色或者双色的配色方案，进行三色或多色的方式，突出个性的同时又不失应有的美观。突破一色到底的传统着色模式而对功能键进行特殊颜色标记，使鼠标个性、直观，如图2.8所示。图2.85.3结论鼠标作为电脑不可缺少的配件，拥有其特殊的功能意义，是不可否认的存在。它为人们合理高效

28、的使用计算机提供了巨大的方便，将人们的双手从繁琐的输入操作中解脱出来。它从诞生时刻起的一个极其简单的木头盒子，发展到现在的一个拥有优美细腻而流畅的外表，颜色绚丽多彩，按键轻便且富有弹性的一款性能强大的优秀的人机工程学鼠标。极大的满足了人们在使用鼠标时对于手感、性能以及舒适度方面的要求，在与人们使用习惯相结合的基础上运用人机工程学，最大限度地保护使用者的身体健康并提高使用时的工作效率。在未来，鼠标将更好的向人体工程学鼠标发展，这将使鼠标在未来的使用中更加舒适、合理、高效。这一切都得益于工业设计中的人机工程学在人们生活方方面面的普及与应用。现如今，生活中的各个方面都离不开工业产品的使用。而工业设计

29、则是为使人们的生活更加舒适美好的有效方法途径。工业设计是对生活的设计，也是一种对使用方式的设计。工业设计影响着生活，同时生活也影响着工业设计；工业设计来源于生活，却又高于生活，所以说设计改变着人们的生活方式。 在当今品牌经济的时代，工业设计成为市场竞争和经济效益主要途径，已经可以左右着产品的市场和方向。所以对于工业设计的发展应该引起足够的重视，这有这样才能生产出更多有价值的工业产品，企业才能进步。参考文献 1 姚君.基于人机工程学知识的设计认知与应用方法研究J. 包装工程，2010.2 工业造型设计.谢庆森.天津大学出版社，1994.3 朱序章.人机工程学.西安电子科技大学出版社，1999.4

30、 王继成.产品设计中的人机工程学M.北京化学工业出版 社，2004.5 袁涛.工业产品造型设计.北京大学出版社，2011.6 王明旨.产品设计M.中国美术学院出版社，1999.7 丁玉兰.人机工程学M.北京理工大学出版社，2000.8 孙林岩.人机工程M.中国科学技术出版社，2004. 致 谢四年的大学生活即将结束，在武昌工学院的这四年是我求学生涯中最有意义、收获最大的四年。在这四年中，我了解到学术的研究是没有尽头而又非常有挑战性的过程。虽然整个毕业论文的撰写过程中极富艰辛，但这使我充分认识到我对科研的兴趣，同时也锻炼了我独自完成科研任务的能力。在这里我要感谢我的导师梁之臻老师的悉心指导。在我论文写作的整个过程中，老师给予了我莫大的关怀和鼓励。同时老师广博的学识、科学的严谨、敏锐的思维方式、乐观的生活态度，使我在生活、工作和学习中受到极大地感染，并相信会影响我的一生。在此，向老师表示衷心感谢！ 在大学生活学习期间，同样得到了武昌工学院的领导、老师和同学们对我的极大关心和照顾，他们博学多才、学风严谨、为人谦和、乐于助人的优秀品质深深影响着我并使我终生难忘，对我以后的为人处世、工作和学习起到了积极的鼓舞作用，在此表示我最真挚的谢意！