人机界面-控制器演示文稿课件.ppt

1、12.控制器 空間相容性顯示與控制間對應的關係是否與使用者本身的認定一致 移動相容性儀表指針或刻度之移動方向是否配合旋扭或搖桿轉動移動的方向 設計者 VS.使用者 的概念模式2控制器的类型及选择 一、控制器的类型 1按操纵方式划分1）手动控制器2）脚动控制器 2按控制器的功能划分1）开关控制器。2）转换控制器。3）调整控制器。4）制动控制器。3其他控制器 1按功能选择二、控制器的选择3 各种控制装置的使用功能控制装置名称使用功能启动不连续调节定量调节连续控制输入数据按钮O钮子开关OO旋钮选择开关O旋钮OOO踏钮O踏板OO曲柄OO手轮OO操纵杆OO键盘O4各种控制装置的使用情况比较使用情况按钮旋

2、钮跨钮旋转旋纽开关纽子开关手摇把操纵杆子轮踏板需要的空间小小-中较小中小中-大 中-大大大编码好好差好较好较好好较好差视觉辨别位置可好差好好可好较好差触觉辨别位置差可可好好可较好较好较好5一排类似控制装置的检查差好差好好差好差差一排控制装置的操作好差差差好差好差差合并控制好好差较好好差好好差6不同工作情况下选择控制装置的建议工作情况建议使用的控制器操纵力较小情况2个分开的装置按钮、踏钮、拨动开关、摇动开关4个分开的装置按钮、拨动开关、旋钮、选择开关424个分开的装置同心成层旋钮、键盘、拨动开关、旋转选择开关25个以上分开的装置键盘小区域的连续装置旋钮较大区域的连续装置曲柄操纵力较大情况2个分开

3、的装置扳手、杠杆、大按钮、踏钮324个分开的装置扳手、杠杆小区域连续性装置手轮、踏板、杠杆大区域连续性装置大曲柄7用于追踪的控制装置选择追踪信号的运动形式适宜的控制器类型方案比较圆形圆形转动最好直线圆形转动好直线直线移动中等圆形直线移动一般8一、控制器信息的反馈一、控制器信息的反馈 1）光显示。2）振动变化。3）音响显示。4）操纵阻力。9不同控制器所要求的最小阻力控制器类型所需最小阻力手动按钮2.8扳动开关2.8旋转选择开关3.3旋纽01.7摇柄922手轮22手柄9脚动按钮5.6(如果脚停留在控制器上)17.8(如果脚不停留在控制器上)脚踏板44.5(如果脚停留在控制器上)17.8(如果脚不停

4、留在控制器上)10操纵阻力的变化11习惯 1.当控制器向右方移动时,圆形的或水平的显示器的指针也应向左移动.在直方向显示器,指针应向上移动.2.当控制器向上或向前运动时,指针应向上或向右运动.3.右手转或顺时针转意味着增加,所以显示器也应该显示增加.4.Hoyos推荐对于圆盘移动式显示器,当控制器向右移动时,刻度应向右移动,但是刻度从左到右应是增加的,这样向右转可以使读数增大.5.当控制器向上,向前,或向右移动时,显示器的读数应增大,或开关应当在开的位置,为了使读数减少,或关掉开关,控制器的手柄应向内,或向左,或向下移动。12二、控制运动方向与系统的关系二、控制运动方向与系统的关系操纵控制与系

5、统反应的对应方向1314操作准确性与控制器操纵方向及系统反应方向关系系统反应方向控制器操作方向操作错误数占实验总数的百分数单手操作双手操作从下往上向上5.07.0向前（离开自己）7.58.8向侧面（向左和向右）11.715.3向后（向自己）11.318.5向下13.319.815控制器的编码 1.形状编码.2.大小编码.3.位置编码.4.颜色编码.5.标号编码.6.安置.7.结构和材料.16三、控制器编码三、控制器编码 1形状编码 1）形状编码要尽量简单易识别。实验证明，简单的形状要比复杂形状识别的准确性高，易记忆，识别速度快。2）形状编码的形态设计要尽量与其使用功能的特点相吻合，以使人容易识

6、别控制器的功能和用途。3）控制器的形状编码的手感要好，不会引起人的不舒适；当戴手套操作时，也应能较好地分辨和使用。17美国空军常用的控制器形状编码18海军雷达系统中常用的控制钮19常用的旋钮控制器 连续旋转钮（控制范围超过360o），见图（a）（b）；部分旋转钮（控制范围不超过360o），见（c）；定位指示旋钮（控制范围有固定的边界限范围有固定的边界限制）见图（d）。（a）（b）（c）20Mirror-imagecontrols21 2大小编码3位置编码4色彩编码5符号编码 控制器上的编码（汽车门）22四、操作控制系统的安全因素四、操作控制系统的安全因素 l操作误差的种类 1）置换差错。2）调

7、节错误。3）逆转错误。4）无意的操作错误。232操作误差的相关因素 1）手套2）鞋3）工作服 工作服装的作用：保证人的生命得以正常维持。为生产劳动提供最大的方便，有利于提高工作效率。保障操作系统安全。243控制器的选择原则 1）快速而精确度高的操作一般采用手控或指控装置，用力的操作则采用手臂及下肢控制；2）手控制器应安排在肘和肩高度之间且容易接触到的位置，并且易于看见；3）紧急制动的控制器要尽量与其他控制器有明显区分，避免混淆；4）控制器的类型及方式应尽可能适合人的操作特性，避免操作失误。25控制器的设计原则 一.习惯问题 1.当控制器向右方移动时,圆形的或水平的显示器的指针也应向左移动.在

8、直方向显示器,指针应向上移动.2.当控制器向上或向前运动时,指针应向上或向右运动.3.右手转或顺时针转意味着增加,所以显示器也应该显示增加.4.Hoyos推荐对于圆盘移动式显示器,当控制器向右移动时,刻度应向右移动,但是刻度从左到右应是增加的,这样向右转可以使读数增大.5.当控制器向上,向前,或向右移动时,显示器的读数应增大,或开关应当在开的位置,为了使读数减少,或关掉开关,控制器的手柄应向内,或向左,或向下移动,.26 二.控制比问题 三.控制器与显示器的一致性问题 四.控制器之间的距离 相邻控制器之间的距离(单位:毫米)控制器操作方式最小距离最佳距离 按钮一个指头2050 肘节开关一个指头

9、2550 主开关一个手50100 两个手75125 手轮两个手75125 旋钮一只手2550 踏板用同一只脚5010027控制器设计的其他原则 1.控制器的设计应考虑人的四肢的骨胳及其功能.手指和手应该用来作快速的准确的运动,手臂和脚应该用来做需要力量的操作.2.手操作的控制器应该易于达到和抓起,在肘高和肩高之间,眼睛完全可以看到.3.控制器之间的距离应考虑到人的生理特性,用指头操作的旋钮或开关之间的距离最小应为1.5厘米.需要用整个手操作的控制器之间的距离应当不小于50 厘米.4.按钮,反向开关,旋钮适合于只需要很少运动,很小力,高精度的操作,可以是连续性的,也可以是间断性的操作.5.长杠杆

10、,曲柄,吊车,手轮,踏板等适合于用力,运行距离较远,精度较低的控制.28手工具設計的原則 保持手腕正直 避免對肌肉軟性組織壓迫 避免手指重複動作 安全上的顧慮 考慮不同性別及不同慣用手29各种控制器的设计 一.用手或手指操作的按钮 直径12-15毫米 单独的紧急开关30-40毫米 移动距离3-10毫米 操作阻力2.5-5N 用手指操作的按钮的表面应该是稍微地凹进的,而用手操作的按钮的表面应该是象摩菇状的.这后者的尺寸应为:直径60(毫米)移动距离10毫米 操作阻力10N30 二.肘节开关 三.旋钮 四.曲柄 五.手轮 六.踏板31典型控制器设计典型控制器设计 一、手操纵小型控制器设计 二、方向

11、盘的设计 三、操纵杆设计 四、脚和腿操纵的控制器设计32Designofspecifichand-operatedcontrols Cranksandhandwheels33手的运动特征：在垂直面内手的运动速度比在水平面内为快，准确度也高；手从上往下运动比从下往上运动为快；在水平面内，手的前后运动比左右运动快，作旋转运动比作直线运动的速度快。对一般人来说，右手运动比左手快，且右手向右运动比向左运动为快；手向接近身体方向运动比离开身体方向这两个运动时，速度最慢；顺时针方向运动比逆时针方向运动为快；单手操作的精确度高，速度快。34一、手操纵小型控制器设计一、手操纵小型控制器设计 1旋钮设计2按钮设

12、计1）按钮直径2）按钮阻力 3）移动距离 3开关设计扳动开关、旋转式选择开关35二、方向盘的设计二、方向盘的设计 方向盘平面间的夹角a、方向盘的直径D、方向盘的构造 1a、D的取值范围 对于卡车及公共汽车，为了得到司机舒适位置，a角可取为15o30o,D值可取为400mm左右。这也是一般车辆的取值范围。对于大型载重车辆，需要较大的操作力矩，为了施力的需要，可将方向盘的a值取到接近0o，直径D可取450500mm。对于小卧车，小卡车等因司机座椅较低，方向盘的操纵力362方向盘的构造方向盘的椭圆形截面轮辐两条轮辐的方向盘37方向盘与车轮38可调节方向盘393安全设施安全气囊40三、操纵杆设计三、操

13、纵杆设计 1）短操纵手柄的扳动角度2）挡位转换操纵杆3）强力操纵分为立位用和座位用的两种。四、脚和腿操纵的控制器设计 脚动优于手动时才选用。如：1）需要连续进行操作，而用手操作又不方便的场合；2）无论是连续性控制还是间歇性控制，其操纵力超过510kg的情况下；3）手的控制工作量太大，不足以完成控制任务时。脚动控制器主要有脚踏板，脚踏钮和脚动开关等。当操纵力超过515kg，或操纵力小于5kg，但需要连续操作时，宜选用脚踏板。对于操纵力较小，且不需连续控制时，宜选用脚踏钮或脚踏开关。411脚踏板的设计 刹车反应时间42脚动控制器的选用1）需要连续进行操作，而用手操作又不方便的场合；2）无论是连续性

14、控制还是间歇性控制，其操纵力超过510kg的情况下；3）手的控制工作量太大，不足以完成控制任务时。脚动控制器主要有脚踏板，脚踏钮和脚动开关等。当操纵力超过515kg，或操纵力小于5kg，但需要连续操作时，宜选用脚踏板。对于操纵力较小，且不需连续控制时，宜选用脚踏钮或脚踏开关。43 1）调节踏板2）踏板开关设计3）自行车蹬设计 2膝控开关设计443.人计算机界面屏幕显示屏幕显示与纸上阅读屏幕显示与视觉疲劳屏幕显示的信息量和方式45键盘设计中排键高于桌面的高度:30毫米键盘前面(接近人的方向)的高度低于20毫米倾斜5-15度两键之间的距离17-19毫米击键所需要的力量0.4-0.8N键垂直移动距离

15、3-5毫米46键盘设计 中排键高于桌面的高度:30毫米 键盘前面(接近人的方向)的高度低于20毫米 倾斜5-15度 两键之间的距离17-19毫米 击键所需要的力量0.4-0.8N 键垂直移动距离3-5毫米474849Multi-touch technology 50Dataentrydevices Chordversussequentialkeyboard51Keyboardfeel52535455565758显示器与控制器布局显示装置与控制装置设计的原则显示器布局控制器布局控制器布局59显示装置与控制装置设计的原则 1时间顺序原则 数值输入旋钮的排序60 2功能顺序设计3使用频率原则4重要性

16、原则5运动方向性原则 控制器的运动方向规则61显示器布局 一、显示器位置与反应速度的关系 等反应时间曲线62 结论：最快的反应区域在视中心上下8o，右45o左10o的范围内，这个区域明显地偏向右方，在此，视中心区域也是视力最好，最清晰，因而认读效率最高的区域。随着反应速度下降，等反应时间曲线的扩大，上述偏右的现象逐渐减弱，但始终有一定约有偏量，可见仪表布置靠右比靠左有利；在对角线上，右下角135o方向的视区优于其它三个（45o、225o、315o）方向的视区。63二、刻度盘指针式仪表群的布局二、刻度盘指针式仪表群的布局 1.仪表群的排列 Jonsgard仪表阵 1953年约翰斯加尔（Johns

17、gard）将16支仪表排成四种情况，（a）图为所有仪表指针一律向左，（b）图为仪表分为左右两组，每组内两表指针相对，（c）图分为上下两组，每组内表针相对，（d）图分为四种，每组表针指向中心。不论哪一种排法，都是将表针的指向排成一个有规律的图案，一旦发现有破坏这个图案者，必为异常显示。实验结果表明，（a）图最好，（c）图优于（b）图，（d）图的效果最差，64Dashevsky仪表阵 1964年达谢夫斯基（Dashevsky）进一步作了排表实验，见图8-5，他将表的指针延续画到板上，发现画延伸线的比不画延伸线的误差率减少85%，比约翰斯加尔的排法误读率可减少92%，这种排法提高了功效的原因是由于指

18、针延伸线强化了图案的规律性特征。2.动态显示65控制器布局控制器布局 一、控制器的位置设计 二、控制器的间隔设计 三、防止误操作设计66一、控制器的位置设计一、控制器的位置设计 不同控制器的操作域 1965年，夏普（Sharp）和霍恩希恩（Hornseth）将旋钮、板动开关和按钮三种控制器分别布置在三个距操作者760mm的控制板上，作操纵实验，得到区域图，从图上可看出，板动开关的适应操作区域最小，其次是旋钮，操作区域最大的是按钮。产生这样的结果主要取决于各种控制器的手动方法，动作距离及移动方向。67二、控制器的间隔设计二、控制器的间隔设计 各种控制器需要的间距（mm）操作器具间距操作方法手指手

19、脚按钮扳动开关杠杆曲柄旋钮踏板之间中心距同时操作125 125 125单肢顺序操作2525100200单肢随机操作5050100 10050150250不同的手指操作101568三、防止误操作设计三、防止误操作设计 将按钮或旋钮设置在凹入的底座之中，或加装栏杆等；使操作手在越过此控制器时，手的运动方向与该控制器的运动方向不一致，例如：如果操作时手是以铅直方向越过某杠杆，这时可以将此杠杆的动作方向设计成水平的，即使无意中被经过的手碰到也不会产生误动作；在控制器上加盖或加锁；按固定顺序操作的控制器，可以设计成联锁的形式，使之必须依次操作才能动作；增加操作阻力，使较小外力不起作用。69显示器与控制器

20、综合布局 一、显示器与控制器的空间及逻辑位置一致 二、显示器与控制器运动一致 三、显示器与控制器的概念一致 四、控制显示移动比率设计 五、避免操作对显示的干扰70一、显示器与控制器的空间及逻辑一、显示器与控制器的空间及逻辑位置一致位置一致 1调查与实验2科学地进行编码 3采用文字或符号标志 过分拥挤的布局造成标示混淆71二、显示器与控制器运动一致二、显示器与控制器运动一致 1）显示器与控制器具有相同的运动形式应尽量避免仪表为竖立直线刻度盘式，而控制器都是横向直线运动，或者相反，避免仪表横向运动而控制器竖直运动。设计中只要使两者运动方向之间的夹角偏离90o，就可以得到运动方向基本一致的效果。当然

21、两者的运动是平行且同向时最好。应尽量避免旋转式仪表与旋转式控制器处于相互垂直的位置，设计时只要使它们之间的夹角不是90o，也可以得到运动方向基本一致的结果。如不能满足上述两条，可按表8-2确定控制器的运动方向。72运动方向与增减值的关系运动形式增减旋转运动顺时针反时针竖直移动向上向下水平移动向右向左前后移动远离靠近732）显示器与控制器具有不同的运动形式 仪表的运动与控制器的运动基本上处于一个平面上；仪表运动与控制器运动不在一个平面上；三、显示器与控制器的概念一致三、显示器与控制器的概念一致74四、控制四、控制显示移动比率设计显示移动比率设计 它是指控制器的操作量(C)与显示器（指示器）的显示

22、量(D)之间的一种比例关系。其表达式为BC/D。如操作当中，操纵杆移动20mm，显示器上的目标位移5mm，其控制显示比：BC/D20/54 又如旋钮调节时，当旋钮转动1个单位，指示器指针移动5个单位，则：BC/D1/50.275控制显示比率与操作时间的关系76五、避免操作对显示的干扰五、避免操作对显示的干扰 第一，避免肢体遮挡某些显示器。第二，显示器受控制器的照明灯光干扰，特别是操纵过程中，手臂灯影的不断变化影响显示效果。克服的方法，一方面是要很好安排较柔和的照明，以减少灯影；另一方面要处理好灯光照明的角度，尽量不让照明灯光直射到仪表区，以免把身体或手臂的影子打在仪表板上。个人观点供参考，欢迎讨论！