《键盘设计报告书》doc版.doc

荆楚理工学院机械工程学院 课程设计汉字英雄键盘 设计报告书 作 者 陶林杰 班 级 名 称 工业设计（2）班 项 目 名 称 汉字英雄键盘指 导 教 师 文茜茜 提 交 日 期 2014-5-25 前言电脑已经成为人类不可或缺的工具,它带来了快速的运算、精确的计算以及方便的管理模式。伴随着IT技术的飞速发展,电脑的更新换代速度非常之快,键盘作为人机交互的输入设备也在不断地推陈出新。然而目前市面上多数台式电脑键盘却未能满足良好的宜人性。在人类越来越依赖于电脑的今天,许多电脑症候群也随之而来。长时间地使用键盘容易造成双手肌肉的紧张,严重的甚至造成使用者肌体上的劳累损伤,其症状包含因使用键盘造成的手腕神经压迫、坐姿不良引起的脊椎神经伤害以及颈部和腰部、累积性骨骼肌肉损伤，重复某一动作而形成强迫性体位,以致身体相应部位处于持续的紧张状态而导致的局部神经。这与当今的人性化设计主流是格格不入的。 在键盘的设计中运用人机学原理,结合手的解剖学特点、坐姿生理学等学科知识以及视觉显示终端作业岗位的人机界面设计原则,使人机环境系统相协调,为使用者创造安全、舒适、健康、高效的工作条件。“人的因素”在设计中是不能忽视的一个重要条件。设计以心理为圆心、生理为半径,用以建立人与物(产品)以及环境之间和谐关系的方式,最大限度地挖掘人的潜能,综合平衡地使用人的肌能,保护人体健康,不断地引领人类趋于完善 3 。文中从键盘的平面布局、主键盘区、编辑定位键盘区和数字辅助键盘区的按键布置以及整体设计等角度出发,在分析传统键盘的基础上,提出了键盘的改进设计。目 录一、设计说明-（5）二、产品介绍-（5）三、产品分类-（7） 四、调查问卷-（12）5、 产品的设计定位-（18）六、市场需求分析- （20）七、产品的设计理念-（20）八、设计草图-（22）九、产品的人机工程学- （23）十、产品设计尺寸图- （25）十一、产品设计效果图-（28）一、设计说明汉字，这个属于中国简单而深奥的文化字眼，正在被越来越多的人遗忘。近两年，国内大卫视竞相推出“汉字听写大会”、“成语大会”等文化节目，其目的旨在提醒人们，不要遗忘我们几千年的文化根底！ 汉字 2、 产品介绍键盘的设计历史和演变键盘非常悠久，早在1714年，就开始相继有英、美、法、意、瑞士等国家的人发明了各种形式的打字机，最早的键盘就是那个时候用在那些技术还不成熟的打字机上的。直到1868年，“打字机之父”美国人克里斯托夫拉森肖尔斯（Christopher Lathamsholes）获打字机模型专利并取得经营权经营，又于几年后设计出现代打字机的实用形式和首次规范了键盘，即现在的“QWERTY”键盘。由于盲打技术的出现，使得击键速度足以满足日常工作的需要，然而在60年后（1934年），华盛顿一个叫德沃拉克（Dvorak）的人为使左右手能交替击打更多的单词又发明了一种新的排列方法，这个键盘可缩短训练周期1/2时间，平均速度提高35%。DVORAK键盘布局原则是：1、尽量左右手交替击打，避免单手连击；2、越排击键平均移动距离最小；3、排在导键位置应是最常用的字母。比DVORAK键盘更加合理、高效的是理连莫尔特(Lillian Malt)发明的MALT键盘。它改变了原本交错的字键行列，并使拇指得到更多使用、使“后退键”（Backspace）及其他原本远离键盘中心的键更容易触到。但MALT键盘需要特别的硬件才能安装到电脑上，所以也没有得到广泛应用。 到了20世纪中期，键盘又多了一个用武之地作为电脑的基本输入设备。另一方面，至今，“QWERTY”键盘仍然是使用的最多的键盘布局方式，这是一个非常典型的“劣势产品战胜优势产品”的例子。从目前的进展来看，出现了声控输入，手写输入和触摸或点击输入等几种非键盘输入方式，国外正在研发更先进的脑电波识别与输入技术。因此，给人一种符合发展规律的思维判断，即将来某一天，键盘这种输入设备会被更先进的输入设备淘汰，其实这种前景是值得商榷的。 一款键盘的键位设计包含了两个概念，一是主体的英文和数字键位设计，二是各种附属键位设计。最通常的英文与数字键位设计方案就是俗称的“QWERTY”柯蒂键盘。这是Christ opher Latham snoles于1868年发明的键位方案。实际上这样设计的根本原因在于机械式打字机的结构，其铅字杠杆的结构决定了当两个位置接近的铅字同时按下的时候就会卡死，但相对的两个相距较远的铅字就不会发生同样的问题，相信有过英文打字机使用经验的人应该都会有所体会。 介于电脑的普及人们对电脑的舒适度要求越来越高。随着笔记本电脑的兴起，人们对便携性要求越来越高，一种便携型新原理键盘诞生。人体工程学键盘是在标准键盘上将指法规定的左手键区和右手键区这两大板块左右分开，并形成一定角度，使操作者不必有微软公司命名为自然键盘（Natural Keyboard），对于习惯盲打的用户可以有效的减少左右手键区的误击率，如字母“G”和“H”。有的人体工程学键盘还有意加大常用键如空格键和回车键的面积，在键盘的下部增加护手托板，给以前悬空手腕以支持点，减少由于手腕长期悬空导致的疲劳。3、 产品的分类（不同材质，不同样式，不同类型） 常用键盘为了方便分析键盘的人机学问题，可以按照键盘的常用性、宜人性和所用的材料的不同进行分类，依次为：普通标准键盘、新型人机键盘、硅胶键盘。1、普通标准键盘图1 普通标准键盘普通标准键盘共108键，所有的按键可分为五个区：打字键区、功能键区、编辑控制键区、数字小键盘区和特殊功能区。键盘字母排列方式并不是按照26个字母的顺序排列的，而是一种叫做“QWERTY”式的排列方式，这点继承了英文打字机的传统。“QWERTY”式的键盘是一位叫克里斯多夫斯库勒斯的工程师于1873年设计的，这样设计的目的是为了让人们降低打字速度。因为当时的英文打字机的技术不太过关，打字的速度过快，往往会造成打字机“卡壳”。后来，大家已经慢慢习惯了这种排列的键盘，所以现在的计算机键盘也就采用了这种形式。台式机键帽的按键行程平均为3.8-4.0毫米，笔记本电脑键帽的按键行程平均为2.50-3.0毫米，手感舒适。存在的人机学问题：（1）、26个英文字母的排列顺序造成学习困难、记忆困难、操作困难。无序排列不容易记忆，八个手指下的英文字母并不是最常用的字母。因此从新手到能够熟练操作这种键盘需要花费很多时间和精力。（2）、直板键盘造成对腕部的伤害。人操作键盘时最自然的输入姿势是身体直立，两只前臂抬起成八字，这是两个腕部成V形，长时间使用直板式键盘就会伤害腕部肌肉。（3）、字母键的直线排列使手指处在不同的弯曲和伸展状态（非自然的弯曲状态），不但影响打字效率，而且长时间击打键盘会使手指畸形发展。（4）、键盘表面缺少弹性，触感较差。普通键盘选用的材料是硬质塑料，表面硬度过大，缺少弹性，触感较差。（5）、按键声音过大。按键声音的产生和单键的架构方式有关。（6）、键盘功能有待扩展。为了方便操作，可以扩展键盘本身的功能，比如音量控制、上网、接收邮件等方面。2、新型人机键盘在键盘大家族中有一类产品充分考虑到人手的限制，能减少长期敲击键盘的疲劳感，那就是外形有些怪异的人体工学键盘。人体工学键盘的设计是将整个键盘由中间分为左右两个部分，使用者使用时手腕的角度向两侧倾斜，形成最自然的输入姿势（如图2）。图2 V形人机键盘2005年微软推出了多媒体人机键盘（如图3），是现在的键盘贵族，其提供的功能就更加丰富了，可以和多媒体播放软件整合，提供类似于播放软件遥控器的作用，如音量调节，CD播放，快进快退等。可以和互联网相结合，如一键拨号，一键收信等。其字母键的排列顺序依然为QWERTY。图3 多媒体人机键盘2005年新加坡设计师Bob Teo向市场推出他用5年之力设计出的革命性键盘ABKey（如图4）。ABkeyboard的字母键的排列方式如图5，字母键按字母顺序和使用频率进行排列，方便记忆、学习，操作效率更高。图4 综合性人机键盘图5 ABkeyboard的字母键的排列方式 它的形状是可变动的V形，这样可以满足各类人的生理需要，减轻腕部和手指的疲劳。它有119键，除了常用键之外还提供了多媒体软件控制键、快速上网键、USB插口。3、硅胶键盘键盘用新材料硅胶制成，既能防水，又能折叠，携带方便。缺点是键盘的功能有所减少，人机性较差。常作为笔记本的可拆卸键盘。 图6 硅胶键盘4、 键盘的市场调查问卷1. 你平时玩电脑游戏吗？A 玩 B 不玩2. 玩游戏的过程中你对你的键盘使用满意吗？A 满意 B不满意3. 你对你现有的键盘有哪方面的改进要求？A 价格 B 外观 C 手腕舒适度 D 便捷可移动性 E 其它4. 你平时玩游戏时是否使用键盘?A 使用 B 不使用 C 不玩游戏5. 你感觉你的键盘大小怎么样？A 太大了 B 太小了 C正合适6. 对于你现在正在使用的键盘最让你满意的是哪方面？A 品牌 B 价格 C 质量 D 外观 E方便7. 请问您喜欢超薄型键盘设计吗？A 喜欢 B 不喜欢8. 如果有机会你是否想拥有一款属于自己的独特键盘？A 想 B 不在乎 9.请问什么样价位的键盘您比较容易接受？A 30-60元 B 60-100元 C 100-200 D 200以上10.请问您是什么职业？A 学生 B 教师 C 工程工作 D IT人士 E其它 谢谢合作!1.5调查总结及发现问题 通过抽样调查法对100个人进行抽样调查，并通过统计分析，做出相应的图形表格。便于更加直观的看出大家对键盘的需求。 图1-1 对于键盘的各方面的需求 大家对键盘的质量要求最高，其次是其品牌和方便性，而对于价格和外观并不十分在意。 图1-2 玩游戏时对键盘的使用率 玩游戏时对键盘的使用率的调查发现，在80%的游戏爱好者中，有56%的人在游戏中需要用到键盘 图1-3 用户对键盘现有大小的感觉 对现有键盘，大多数人感觉其大小刚好合适，有20%人认为现有键盘有点偏大 图1-4 是否想用超薄型键盘 56%的人不太喜欢用超薄型的键盘，44%的人想用超薄的键盘设计 图1-5 对用户进行现有键盘设计的满意度调查 80%的人认为其现有键盘的键位设计是合理的，仅20%的人感觉其现有键盘不合理。图1-6 是否想拥有一款属于自己的独立设计的键盘 大多数人希望拥有一款属于自己风格的键盘 图1-7 对于键盘的价位调查 键盘的价格在50-100之间的56%的人比较容易接受，通过调查发现虽然目前市场上主流的键盘发挥了其应有的作用，但金无赤足。下面我谈下自己的看法：一键盘体积稍大，携带不够方便。二键盘构造单一，不灵便，给拆卸以及清洗带来麻烦。三虽然现在的键盘解决了一些关于人体工程学的问题，但在使用过程中，不难发现，手指的不必要弯曲以及腕部悬空还是会给手部带来疲劳。5、 产品的设计定位目前来看，如今的电脑键盘都是在产品质量与外形方面进行提高，从整体的发展上分析，目前还没有脱离传统输入设备的可能，由于功能要素的局限，整体来看台式电脑的产品依然是发展的重点，各个知名品牌也在努力研究更符合人体力学、减少手腕疲劳度的键盘产品。介于电脑的普及人们对电脑的舒适度要求越来越高。随着笔记本电脑的兴起，人们对便携性要求越来越高，一种便携型新原理键盘诞生人体工程学键盘。 使用计算机和打字机都需要进行键盘操作，目前工作人员长时间从事键盘操作往往产生手腕、手臂、肩背的疲劳，影响工作和休息。从人体工程学的角度看，要想提高作业效率及能持久地操作，操作者应能采用舒适、自然的作业姿势，工作人员因现有的键盘操作条件而采用不正常的姿势，是导致身体疲劳的主要原因。因为在目前的工作台上操作键盘，如果工作人员手腕放在台面上，由于键盘的键面高于工作台面，必然要让腕部上翘，时间一长会引起腕关节疼痛；而悬腕或悬肘的操作虽然较为灵活，但由于手部缺乏支撑，手臂或肩背的肌肉不得不保持紧张，故不能持久，也易疲劳。对这个问题，人体工程学现有的研究结论是“键盘自台面至中间一行键的高度应尽量降低”。键盘前沿厚度超过50mm就会引起腕部过分上翘，从而加重手部负荷。此厚度最好保持在30mm左右，必要时可加掌垫。即通过减薄键盘本身的厚度和在键盘前增加手部的支撑件来解决。键盘可减薄的程度是有限的。中间分离的键盘可以使使用者的手部及腕部较为放松，处于一种自然的状态。这样可以防止并有效减轻腕部肌肉的劳损。这种键盘的键处于一种对使用者而言舒适的角度。 6、 市场需求分析 汉字，这个属于中国简单而深奥的文化字眼，正在被越来越多的人遗忘。近两年，国内各大卫视竞相推出“汉字听写大会”、“成语大会”等文化节目，其目的旨在提醒人们，不要遗忘我们几千年的文化根底汉字 有人性化的键盘设计，应该充分考虑使用人群的需要。如何兼顾不同使用人群的需求，如何使他们在使用设施时到方便、舒适、快捷，是设计师进行人性化设计时应该考虑的因素。通过调动造型、色彩、材料、工艺、装饰、图案等审美因素，进行构思创意、优化方案，满足人们的审美需求。7、 产品的设计理念设计是对人的生物性的延伸。用户是设计的最终体验者，所以用是设计的最主要目标，用户的评价即是设计评价最重要的衡量标准当一个产品能够满足用户期望时用户才会认为值得去购买产品，而用户对于产品的期望主要可分为三个方面：好用的，美观的，有意味的。 随着社会的发展和技术的进步，人们开始追求生活的简便与舒适，为了满足人们的生活需求各种电器化产品应运而生，书签为标记阅读到什么地方，记录阅读进度而夹在书里的小薄片儿，多用纸或赛璐珞等制成：用枫叶做的，但现有书签在功能上虽能满足这种生活需要，却在空间上有很大的局限性，人们已经意识到这点，为了打破这种局限，关于书签的改良设计就诞生了。任何产品是以人为主，无论什么时候，我们都必须把人放在第一位，则我们的设计理念形成为：安全环保实用多变美观 所以,作者的设计理念,键盘+手写二合一灵感激发,设计一款键盘和手写结合起来的汉字英雄键盘。可以说，键盘是我们遗忘汉字的罪魁祸首，“根治”汉字遗忘，首先得从大入手！8、 设计草图手绘图稿如下：设计人：陶林杰九、产品的人机工程学原理可行性分析（1）.传统键盘会迫使你的手指在触及按键的时候向外侧弯曲，会对手腕肌腱和腱鞘产生接触压力，使人们在重复击键时对手腕产生伤害（图5-2），从而降低工作的效率。而这款“C”键盘设计，改善手腕的姿势，减缓手腕疲劳，提高工作效率（图5-3）。 图5-2 图5-3 （2）. 键盘的尺寸和键与键之间的距离应该适合大多数的用户。总的来说，两个键的中心之间的水平方向上的距离应该在0.71-0.75英寸（18-19 mm）之间，垂直方向上的距离应该在0.71-0.82英寸（18-21 mm）之间，这样更符合人的手指操作（图5-4）。 图5-4 （3）.对于多人共同使用一台电脑时，这款“C”键盘设计的可拆迁和随意放置功能，满足大家的需求。同时右边数字键盘的可拆装性，同时解决了“左撇子”的操作苦恼，“C”键盘便于随心拆装，让你的操作过程随心所欲，尽享操作的娱乐（图5-5)。十、产品设计尺寸图说明：汉字英雄横置和普通键盘一样翻转后有一个弧形手柄，就像人阅读时形成的书边，可手写输入，内置“书、字、典查询等多种功能圈形书边、凹槽及各种圆角处理，巧妙的