显示装置设计课件.pptx

1、信息与交互设计人机基础柴春雷2016/6 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，且不易产生视觉疲劳。 应用：计算器、电子表及列车运行的时间显示屏幕。视觉显示器 3、混合显示仪表视觉显示器 二、屏慕式显示 屏幕式显示装置是在有限面积的

2、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。 视觉显示器 设计中的人机工程因素 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

3、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觉机能的影响 人接受信息的特征 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。人的信息传递能力- 对于一般仪表的显示,口头读数时的反

4、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.仪表显示与人的反应相协调按仪表结构形式分：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 。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

5、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=L/90中刻度线长度=L/125文字高度、短刻度线长度=L/200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。 =2arctg(D/2L)5. 5. 仪表的色彩仪表的色彩 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。颜色设计主要是计主要是刻度盘面，刻度线和数码、字符以及指针的颜

6、色匹配刻度盘面，刻度线和数码、字符以及指针的颜色匹配问题问题，它对仪表的造型设计、仪表的认读有很大影响。，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，如色搭配应遵循一定的规律，如表表B3B3。 表B3 颜色匹配及清晰程度顺序顺序12345678910底色底色黑黑黄黄黑黑紫紫紫紫蓝蓝绿绿白白黑黑黄黄被衬被衬色色黄黄黑黑白白黄黄白白白白白白黑黑绿绿蓝蓝顺序顺序123

7、45678910底色底色黄黄白白红红红红黑黑紫紫灰灰红红绿绿黑黑被衬被衬色色白白黄黄绿绿蓝蓝紫紫黑黑绿绿紫紫红红蓝蓝 清晰的配色清晰的配色 模糊的配色模糊的配色测试测试测试测试测试测试色彩的设计- 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. 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

8、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. 6. 仪表面板形式及其布置仪表面板形式及其布置 最佳观察角度最佳观察角度70709090度度，视距，视距505071cm71cm。组合形式面板见组合形式面板见图图5-5 5-5 其布置参阅其布置参阅表表5-45-4。图图5-5 控制台面的形式及其布置控制台面的形式及其布置（a）多块组合式）多块组合式A B I（b b）三块折式）三块折式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仪表板上的仪表位置设计原则如下：(1)(1)按仪表的重要程度排列按仪表的重要程度排列(2)(2)按使用顺序排列按使用顺序排列(3)(3)按功

9、能进行组合排列按功能进行组合排列(4)(4)按最佳零点方向排列按最佳零点方向排列 (5)(5)按视觉特性排列按视觉特性排列(6)(6)按显示和操纵相合性（协调性）排列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仪表板上的仪表位置设计原则如下：(1)(1)按仪表的重要程度按仪表的重要程度排列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，

10、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，纵向排列0点处于12时，横向双排0点位采用相对方向。 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

11、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 信号灯的设计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

12、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 与视觉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

13、光信号信号灯闪光信号 闪光信号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）表表5-5 5-5 能见距离与空气透明度的关系能见距离与空气透明度的关系信号形象化 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“”代表方向，用“”或“ ”表示禁止，用“！”表示警

14、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、雾灯应用实例：各类控制柜、操作台、试验台2. 2. 显示屏设计显示屏设计( (信息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、

15、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。常用的有发光二极管（LED)和液晶显示（LCD) 电子式数字显示仪表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。数字显示器设计在工业设计中的作用听觉信息传示设计 利用纯音或复音来传达听觉

16、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。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示。 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

17、噪声。选择听觉显示的要求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。听觉显示特点表表5-13 5-13 几种常用听觉信号的主要频率和强度几种常用听觉信号的主要频率和强度听觉信息传示设计 用语言传递人与机器的信息

18、，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。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5-14 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。 表表5-14 5-14 语言的清晰度评价语言的清晰度评价听觉信息传示设计2.2.语言的强度语言的强度 语言的强度直接影响言语清晰度。见语言

19、的强度直接影响言语清晰度。见图图5-75-7 语音的平均感觉阈限为语音的平均感觉阈限为252530dB30dB( (即测听材料可有即测听材料可有5050被听清楚被听清楚) )，而汉语的平均感觉阎限是，而汉语的平均感觉阎限是27dB27dB。言。言语传示装置的语言强度最好在语传示装置的语言强度最好在606080dB80dB 听觉信息传示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

20、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产品实例操纵装置设计操纵装置设计控制器的特征及适用范围控制器的特征及适用范围操纵装置设计人机信息界面的设计5.4操纵装置设计I特别适用 II 适用 III 不适用控制器编码 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

21、制器。 、控制器编码- 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：5.4操纵装置设计、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。增压器混合器化油器起落副翼起落架熄火器动力节流器转速器反向动力器5.4操纵装置设计 、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

22、，因此，编码所选用的各种形状不宜过分复杂。詹金斯（W.O.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。 、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

23、信息，例如用以指示刻度或状态。 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。 B B、表面纹理编码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

24、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。C、大小编码 C、大小编码 C、大小编码 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准确操纵控制器。D、位置编码5.4操纵装置设计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

25、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。 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

26、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。 E、颜色编码、颜色编码 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。F、标记编码PHILIPS为日本市场设计的电暖器 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

27、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。 G、声音编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

28、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。手指接触手接触两指捏住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、三种形状的手柄，适用于持续用力时间较长的操作；、三种手柄形状适用于瞬间操作或施力不大时的操作。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

29、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、粘滞阻尼和惯性等阻力类型特 性使用举例摩擦力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，

30、不能提供控制反馈信息开关，闸刀等弹性阻力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键盘等粘滞阻尼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活塞等惯性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化，易引起控制器调节过度，也易引起操作者疲劳调节旋钮等控制器的控制器的4种阻力的特性种阻力的特性 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

31、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。操作信息反馈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。、将控制器安装在陷

32、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。、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。 防止控制器的偶发启动的措施控制器的设计 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

33、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。 、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

34、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 计算机的多功能鼠标和游戏操纵杆 、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

35、纵杆等如下图所示。 手动控制器的设计-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

36、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。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1030mm、长度1525mm；手掌操作的旋钮，直径3575 mm、长度3050mm。 、旋钮的最大操纵力矩为0.78Nm；大旋钮的操纵力矩为3.14 Nm。操作阻力矩为0.0340.49 Nm。 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

37、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； 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。 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。B、多边形旋钮 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，其特点是读数定位迅速。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

38、.3N。C、指针式旋钮按钮或按键-形状按钮也称为按键、揿钮，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。按钮或按键是仅在一个方向操作的控制器。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19mm；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8-18

39、mm为宜，矩形按钮以1010、1015或1520mm为宜，按钮高出盘面512mm，按钮的升降行程36mm，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-尺寸 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-阻力 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。按钮或按键颜色

40、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（关低速高速）。对于有两种控制位置的扳动开关，其位移量最小为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325mm、L为12.550 mm。操作阻力，对于小开关，为2.84.5N；对于大开关，为2.811N。 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。

41、D、控制杆当操纵角度较大时，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12.5mm;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90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350mm；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9N。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

42、。其控制定位不好掌握最大转动频率（r/min）手柄长度/mm26.027.027.525.530406010023.518.514.0140240580E、手柄手柄适宜操纵力手柄适宜操纵力手柄距地面高度适 宜 用 力/N右 手左 手向 上向 下侧向 上向 下侧5006506501050105014001400160014012080907012080140406060401201006040120100606030404030F、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

43、盘，也用于机械设备的控制 。F、转轮-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，其直径最小为180mm，最大为530mm。轮圈直径为1950mm，为便于施力，可在其边缘刻上手指状凹槽。转轮的操作阻力，单手操作时，为22133N；双手操作时为22220N。 脚动控制器的设计-类型 脚操纵的控制器主要有两种形式：脚踏板和脚踏钮。脚踏板的形式又分为直动式、摆动式和回转式（包括单曲柄和双曲柄），如右图所示，自行车上的双曲柄脚踏板能作连续转动，摩托车启动脚踏板，汽车加速制动踏板等都属脚踏板类控制器。剪板机和空气锤上的控制器属脚踏钮，

44、其形式与按钮类似。脚动控制器的设计-适用场合脚控制器常用于以下情况： 需要连续进行操作，而用手又不方便的场合； 无论是连续性控制还是间歇性控制，其操纵力超过50150N的情况； 手的控制工作量太大，不适宜完成控制任务的场合。当操纵力超过49147N，或操纵力小于49N但需要连续操作时，宜选用脚踏板。对于操纵力较小，且不需要连续控制时，宜选用脚踏钮或脚踏开关。 脚操纵器适宜用力的推荐值脚操纵器推荐的用力值/N脚休息时脚踏板的承受力悬挂的脚蹬（如汽车的加速器）功率制动器离合器和机械制动器飞机方向舵可允许脚蹬力最大值创记录的脚蹬力最大值18324568直至68直至13627222684082脚动控制

45、器的设计-适宜力 当需要大的操纵力时，踏板的安装高度应与座椅面同高或略低于座椅面高，如右图所示，两受力点（图中用表示）的连线基本平行于椅面，座椅靠背与受力点连线成80，膝关节角成135155，脚与小腿成90，且脚踏板偏离人体正中矢状面应不超过75125mm。脚动控制器的设计-适宜位置脚动控制器的设计-不同结构形式的选择187 178 176 140 171 次/Min脚踏板设计参数推荐值脚踏板设计参数推荐值名称最小最大踏板大小/mm长度宽度752530090踏板行程/mm一般操作穿靴操作踝关节弯曲整体运动13252525656565180阻力（N）脚不停在踏板上脚停在踏板上踝关节弯曲整腿运动1

46、84545909045800踏板间距（mm）单脚任意操作 单脚顺序操作10050150100 脚踏钮与按钮具有相同的功能。可用脚尖或脚掌操纵。踏压表面应有纹理。应能提供操作反馈信息。B B、脚踏钮B B、脚踏钮设计参数脚踏钮设计参数推荐值名 称最 小最 大直径尺寸d/mm12.5无特殊界限操纵位移L/mm12.52565(正常操作、穿靴操作)100（转动胫部而进行控制时）阻力（N）脚不停在脚踏钮上9.888（正常操作时）脚停在脚踏钮上44 在许多产品上控制器与显示器是联合在一起使用的，有电源开关可能会有电源指示灯，有调节控制器就会有显示仪表或显示屏与它相对应。这种控制器与显示装置之间的配合关称

47、为控制显示相合性。它包括两方面的内容，其一是控制器与显示器在空间位置关系上的配合一致，即控制器与其相对应的显示器在空间位置上有明显的联系；其二是控制与显示器在运动方向上的一致，即控制器的运动能使与其对应的显示器产生符合人的习惯模式的运动，控制与显示的相合性与人的机能特性，信息加工的复杂性和人的习惯模式有关，其中人的习惯因素影响最大；如仪表指针吸时针方向转动通常表示数值增大，逆时针方向转动表示数值减小。如果把这种关系颠倒过来，就容易读错。 控制显示的相合性控制与显示器在运动方向上的一致作业虚拟现实眼镜的人机分析与再设计（6.14）讲课：人机案例（6.17）标识作业检（6.21）标识作业检查，做作业接下来几次课的安排