人机工程概论考查课外大作业分析.docx

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人机工程概论考查课外大作业分析

江南大学

《人机工程概论》课外大作业

课外大作业名称：

电脑桌的新型人机设计

学院：

机械学院

姓名：

饶宇

学号：

1040112419

专业：

机械工程及其自动化

指导教师：

曹毅

电脑桌的新型人机工程学设计

【摘要】通过对目前市场上电脑桌存在的不足的熟悉，运用人机工程学的方法解决题目。

分别对桌面高度选择、键盘和鼠标高度、使用的作业环境、电脑桌设计的色彩等方面的人性化研究，使其更安全、更舒适、更有效、更宜人、更适合于人。

【关键词】人机工程学；人性化；电脑桌；设计　

一、前言

随着电脑的普及，越来越多的人使用电脑，并且时间过长导致一系列的身体题目。

由劳动卫生部分提供的一份调查显示，北京劳动卫生职业病防治研究所从2005年到2008年，连续3年对电信行业、电视台、报社激光照排车间电脑作业职员进行了有关调查，30%左右被调查者不同程度地患有颈肩腕综合症，视力普遍下降。

1.目前市场上电脑桌的情况　　

虽然当前市场电脑桌优点繁多，款式多样，材料复杂，但是电脑桌市场还是存在不少缺点的，据当前电脑桌的缺点分析当前市场上的电脑桌普遍存在较大的问题。

在外形上，设计理念中庸落后，乏善可陈，市场上的样式千篇一律。

在功能上大多雷同，严重落后于电脑的发展。

在制作工艺上，受限于价位以及当前的加工水准，大多使用木质材料，多为家庭小作坊生产。

2.电脑桌存在的不足

①作业面的高度不公道　　　　

按照人体工程学的理论，无论是写字台、课桌的高度，还是电脑桌上键盘与鼠标的高度，都应当与人在坐姿时的肘部等高或稍低，只有这样，才有利于人们保持正确的坐姿。

以日本为例，1971年以前，日本办公桌的标准高度采用74cm。

由于屡发种种职业病，日本于1971年全面修订了办公用具的标准，分别规定了70cm与67cm为男用与女用办公桌的标准高度，从而在很大程度上减少了疲惫的产生。

也许有人以为，日本人比中国人矮（均匀约2cm），不足为据。

但是，据资料，英国男子均匀身高约为1.78m，而英国推荐的桌面高度也仅为71cm。

再来看看我们的电脑桌、写字台、课桌，一般的高度均为75－76cm，显然是太高了。

②显示器的高度、角度与视距不公道。

显示器的上方应不高于坐姿的眼睛水平视线，显示器的下方应不低于水平视线向下40度角的方向，显示器的中心应在水平视线以下10度角－20度角上下。

显示器表面应保持一定的斜度以与人的视线相垂直。

由此看来，不应当把卧式主机垫在显示器的下面，这样显示器的位置就过高了。

眼睛与显示器的间隔一般应提倡在70cm左右，即为一臂间隔。

假如因电脑桌的不足或电脑放置的不当使电脑系统达不到以上参数，对人的视力健康就会产生不良影响。

③缺乏公道的支撑。

当人在操纵电脑时，多是采取前倾的坐姿，这样人的腰背部就脱离了椅子的靠背，手臂离开了椅子扶手，只剩下椅面支撑人的臀部，造成一种不稳定的状态。

人们一般采用手掌支撑的方式来保持身体稳定。

但这种支撑不但稳定性不好，很轻易形成过度前倾，产生弯腰驼背的不良后果，而且需要腰部和背部的肌肉处于静态施力的紧张状态，从而加重了肌肉的负担，轻易造成腰背肌劳损。

所以，很多计算机操纵职员都承受着腰和背的疼痛。

操纵电脑时由于缺乏对肘部的支撑，肘部处于悬肘操纵的姿势，而上臂与前臂又需要保持一定角度的固定姿势，肩背部、手臂、手腕处的肌肉都处于一种静态施力的紧张状态，这就轻易引起疲惫。

二、人性化的电脑桌设计研究

1.人性化设计

人性化设计就是在设计时把人的因素放在首位考虑的设计思想,在人、产品、环境这个大系统中,使产品适合、适宜于人的使用,人与产品所处的环境应对人的健康无害、且有助于发挥最大的效率,夸大整个系统的完美度,使整体系统处于最佳状态。

在进行人性化设计时,要考虑人的因素可大致从需求层面、美学层面、环境层面等方面来综合考虑。

需求层面:

生理需求是指借助产品功能来弥补人们自身功能的不足,协助他们完成无法或不便完成的工作。

因此在设计时要考虑人的各种静态、动态尺寸和施力特点,使产品更适合于人的生理特点。

如桌椅的高度要符合人坐姿下的人体尺寸;电冰箱冷冻和冷躲室的上下颠倒就减少了人取东西时弯腰的次数,避免了对脊椎的伤害。

心理需求是较高层次的精神需求,是指满足人们在精神、情绪及感知上的需求。

如审美需求、象征需求、安全需求以及自我实现的需求等都属心理需求。

随着国民经济的发展、社会文明的进步,心理需求的内容会更广、层次会更高。

美学层面是指满足人的审美要求。

主要从视觉、听觉、触觉3方面来考虑。

如产品形态和色彩要给人以美感;声音动听传达信息正确等。

产品的美学层面也是产品竞争力的源泉。

环境层面是考虑产品与人所处环境的影响。

如温度、湿度、噪声、照明、色彩、振动及其它干扰因素,创建一个满足人生理和心理需求的工作环境。

以光环境为例,不仅要满足照明的视觉要求,还要满足舒适性的心理要求。

2.基于人体标准的电脑桌设计研究

目前作业者在使用电脑的键盘或鼠标时,经常是手臂向前悬空。

悬空的手臂造成了肩颈部的静态疲惫,体重需要由脊柱来承担,工作职员往往是勾头、塌腰、驼背地工作,其结果是腰背的疲惫酸痛。

另一方面手腕的过度伸展、翘曲或者是把手腕抵在桌沿而引发腕部的一系列疾病,如腕管综合症等。

引发这一系列题目的原因就在于电脑桌设计得不公道,只是将原来的书桌照搬来做了电脑桌,没有考虑电脑桌与书桌在使用功能上的不同。

①人眼与视屏的关系　　

人眼与视屏应保持一定间隔,以保证不受电子射线的伤害。

屏面的大小在水平方向和垂直方向与人眼成不大于30°的夹角,以17英寸显示屏为例,屏幕边长约为305mm,此时的视距最小为305×2tan15°=569mm。

屏幕越大视距应越远,一般情况下取为600～700mm。

②桌面的高度　　

显示器一般都放在桌面的,所以显示器的放置就决定了桌面高度。

显示器的上缘或屏幕文字最上端应与人的水平视线等高或略低,过高时需要不时仰头,使颈部伸展而过低时又要颈部倾斜而加大了屈颈力矩使人在相同时间内更易疲惫,并引起颈部不适。

表1：

坐姿时人眼的高度（mm）

性别

坐姿时人眼高度

百分位数

5

10

50

90

95

男

1132

1150

1211

1275

1295

女

1037

1054

1121

1172

1189

表1给出的我国男女坐姿时人眼的高度,取功能修正值,着装修正取为3mm,放松坐姿时眼高修正值取为40mm。

若采用17英寸显示屏,取显示器屏幕下部边框的厚度大约在100mm左右。

则桌面高度=坐姿眼距地高+着装修正-姿势修正-屏幕边长-屏幕下部边框厚度,男性从第5百分位到95百分位,则大约桌面的高度范围变化从1132-305+3-40-100=690、1295-305+3-40-100=853,即690～853mm;女性为1037-305+3-40-100=595、1189-305+3-40-100=747,即595～747mm。

按照均匀原则,以女性第50百分位的眼高为依据,则大约桌面的高度为679mm,以上计算没有考虑显示器底盘支承结构的高度,应根据显示器底盘的高度加以适当的调节,以保证屏幕最上端不超过人眼的水平视线。

③对键盘和鼠标高度确定的研究　　

作业面的高度不当是引起电脑综合症的主要原因,太低则造成背部向前倾屈;太高则必须抬高肩部,引起颈肩的不适。

理想的作业面高度应使上臂自然下垂,小臂接近水平或向下略斜,避免小臂上举状况的发生。

因此一般作业面高度是按照肘高以下50～100mm来确定的,但也要根据不同的工作性质进行调整,如精密作业就需要在肘高以上进行,以保证作业精度。

重体力作业则要求作业面更低些,以便于臂部的用力。

对于电脑作业来说,它的操纵可以大致分为2种:

一种是打字类文字输进工作,属于重型作业;一种是页面浏览性质的鼠标操纵,属于轻型作业。

表2：

坐姿时肘离地高（mm）

性别

坐姿时肘离地高

百分位数

5

10

50

90

95

男

611

624

676

730

746

女

557

573

633

676

689

基于上面2种情况,我们以文字输进作业为基准进行设计,参考我国女性和男性的肘高数据（见表2）,男性从第5～95百分位为611～746mm,女性从第5～95百分位为557～689mm。

选用作业面比肘高略低50mm,取功能修正量（姿势修正和着装修正）为37mm,则作业面男性的变化范围为537～643mm;女性从486～589mm。

按照均匀原则,可取女性的第50百分位数为参考值。

即546mm，取整为550mm。

④手与键盘、鼠标的关系　　

手与键盘、鼠标的关系最自然的手的姿势是手左右对称,处于正中线的位置。

在使用键盘或鼠标过程中,要使手保持正常自然的姿势,上臂应自然放松,垂直向下,上臂与小臂之间呈略大于90°的角度,放置鼠标的位置高度不易过高,有利于保持手腕的顺直,这也是为什么键盘高度要在肘高以下的原因。

在移动鼠标时,应由上臂带动手腕来移动,避免纯的手腕转动,更应避免转动幅度过大,造成尺侧偏和挠侧偏。

另外还要避免手腕直接和桌沿相接触,使腕道内的腱鞘发炎、肿大,压迫腕部神经,形成腕管综合症（又被称为鼠标手）。

因此,由以上分析可知,键盘和鼠标的高度合适,有利于保持正确的作业姿势,降低职业病的发生率。

另外在使用键盘或鼠标时,手在进行运动时,最好给予支撑,大的运动要提供肘部支撑,小的运动要提供前臂支撑,手指运动要提供腕部支撑。

在进行文字输进时最好有肘部的支撑,否则肘部悬空,需要耸肩用力,同时伴有头、眼、手、指的细小频繁运动,时间长了会使颈、肩、背、腰、手臂、手腕、手的肌肉疲惫与疼痛。

所以应有支撑肘部托板,让双臂放置在身体两侧的支肘板上,可以使上身自然放松、缓解疲惫、减少疼痛。

并且可根据不同的工作性质变换身体姿势,采取不同的坐姿。

上述尺寸的选择既可以基于均匀原则,适合于大多数人。

在电脑桌设计时,可以采用可调原则,使键盘高度、桌面高度都可在一定范围内调节,以适应不同身高的需求。

⑤对电脑桌使用的作业环境研究　　

光源放置要避免光线经显示器反射进进人眼引起眩光。

四周环境与电脑屏幕的亮度对比不应过大,防止对比眩光的产生。

显示器和音箱不能离得太近,间隔应在120mm以上,以免显示器被磁化。

环境的温度不易过高,温度过高会造成电脑的死机。

故要保证四周环境有良好的透风,主机要阔别热源,开放式放置,以利于散热。

显示器的摆放也影响着工作效率,人在坐姿时的自然视线是与水平视线成向下的15°夹角,为获得最佳的观察精度,显示器表面应与视线近似垂直,竖立的屏面在观察时,不仅不能获得最佳的观察精度,而且还需要勾头,产生眼睛、颈部的不舒适感。

故显示器表面应稍向后仰,大约10～20°角。

人在操纵时,人、键盘、文件要与电脑在一条线上,避免扭身、侧身、转身动作,

⑥对电脑桌设计的色彩研究　　

电脑桌的颜色,自然与主人的喜好有关,不过也应保持其与室内环境的色彩协调。

不但要满足人生理的需求，还要满足人的审美需求。

由于电脑屏幕较亮,若工作性质要求视线要在屏幕与桌面文件间往返转换,为了避免眼睛因明暗适应带来的误差和留意力的分散,桌面色彩和屏幕色彩明度对比不易太大,否则易引起视觉疲惫,桌面宜采用白、浅兰、浅灰等柔和的颜色。

3.基本结构设计　　

以放置17英寸显示屏为例设计电脑桌，综合运用人机工程学设计符合人的生理特性的电脑桌。

针对不同人群使用的情况，在电脑桌设计时,可以采用可调原则,使键盘高度、桌面高度都可在一定范围内调节,以适应不同身高的需求。

①设计构思　　

男性与女性对电脑桌的高度要求存在差距，男性对桌面的高度范围变化为690～853mm，而女性对桌面的高度范围变化为595～747mm。

按照均匀原则,在没有考虑显示器底盘支承结构的高度的条件下,以女性第50百分位的眼高为依据,则大约桌面的高度为680mm。

对于键盘和鼠标高度确定，男性的变化范围为537～643mm而女性从486～589mm。

按照均匀原则,可取女性的第50百分位数为参考值。

则键盘和鼠标高度大约为546mm，取整为550mm。

桌子边部应圆弧型，防划伤，材料绿色环保。

三、结论　　

综上所述,在进行产品设计时要从使用者、使用环境、使用方式、生理、心理因素等方面，运用人机工程学知识公道设计，整体考虑,并做出科学的定性与定量的分析与研究,尽最大可能性满足人的需求,弘扬以人为本的精神。

四、参考文献　　

【1】欧阳文昭，廖可兵.《安全人机工程学》.北京:

煤炭产业出版社,2002　　

【2】何文波,刘丽萍等.《基于人性化的电脑桌设计研究》.河南科技大学,2004　　

【3】国家技术监视局.GB10000—1988.北京:

中国标准出版社,1988