（机械设计及理论专业论文）人机交互活动与产品造型设计的关系研究.pdf

at h e s i si nm e c h a n i c a ld e s i g na n dt h e o r y ( i n d u s t r i a ld e s i g n ) r e s e a r c ho nt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e n h u m a n p r o d u c ti n t e r a c t i v ea c t i v i t i e sa n d p r o d u c t m o l d i n gd e s i g n b yw a n g y i n g s u p e r v i s o r ：a s s o c i a t ep r o f e s s o rl i u t a o n o r t h e a s t e r nu n i v e r s i t y j u n e2 0 0 8 0 茹 j，l 独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得 的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过 的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工 作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢 二l 思。 学位论文作者签名：专敷 日 期：2 钾占彳刁 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论 文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后： 半年口一年口一年半口两年口 学位论文作者签名： 答字醐：潲“刁 萎霉菩翥：多,t毛p置搴爱气 签字日期： 9 、旷 l v l i 摘要 究 好的产品，从工程学的角度，应该具备良好的功能；从心理学角度，应该容易操作 使用，并使人感到愉悦。而现有的设计方法是从产品的概念和人的需求出发进行产品的 创新，但是设计出的产品往往解决不了实际的使用问题，或者因为创意而增添了操作的 不便，所以从人和产品间的互动关系来研究产品的创新和造型是有必要的。 本文从工业设计角度提出人机交互活动的概念，把使用和心理联系起来，形成一个 完整的体系，并整理出人机交互活动模型，把人与产品的交互关系研究分为三个阶段： 行为、心理、产品对生活方式的引导。 本文从人和机器间的动作行为关系入手，主要依据人机工程学的理论知识，从人体 的尺寸、形态和力学出发研究对产品造型的影响，重点是人对产品的使用过程、操作方 式、信息传达的理解程度以及这些内容与产品设计要素间的关系研究。同时从心理认知 角度研究人的个体心理现象，其中包括感觉与知觉、注意、心象、思维、探索式发现思 维、记忆六个方面，发现人在使用产品时的心理感受规律和习惯，并结合情感设计的内 容阐述心理对产品造型的影响。通过对人使用和心理的研究，认识到新产品对人们生活 方式具有引导作用，并提出交互创新理论的内容可以延伸到产品设计中。 最后我将把理论结果与实际创新产品的开发过程总结整理，开发一款休闲娱乐产 品。 关键词：人机交互活动；使用；心理；交互创新 i i i a b s t r a c t h u m a n p r o d u c ti n t e r a c t i v e o l d i n gd e s i g n a bs t r a c t g o o dp r o d u c ts h o u l db o t hh a v eg o o df u n c t i o n so nt h ee n g i n e e r i n gp o i n to fv i e wa n db e e a s yt oo p e r a t ea n df e e lp l e a s a n tf r o mp s y c h o l o g i c a lp o i n to fv i e w t h ee x i s t i n gd e s i g n m e t h o d st oi n n o v m i o nw h i c ha r ea l lf r o mt h ec o n c e p t so f p r o d u c t sa n dt h ep e r s o n s n e e d s o f t e nc a nn o ts o l v et h ep r a c t i c a lp r o b l e m s ，o ra d dc o m p l e xo p e r a t i o n sb e c a u s eo fc r e a t i v e i d e a s t h e r e f o r e ，i t sn e c e s s a r yt os t u d yi n n o v a t i o na n dm o d e l i n gf r o mt h ei n t e r a c t i o n b e t w e e np e o p l ea n dp r o d u c t s t h ec o n c e p to fh u m a n - p r o d u c ti n t e r a c t i o na c t i v i t i e si ss t a t e df r o mt h ep e r s p e c t i v eo f i n d u s t r i a ld e s i g na n dl i n k su pt ot h eu s ea n dt h ep s y c h o l o g yf o rf o r m i n gac o m p l e t es y s t e m t oa r r a n g et h em o d eo fh u m a n p r o d u c ti n t e r a c t i o na c t i v i t i e s ，t h e r ea r et h r e ep a r t sd i v i d e d ： b e h a v i o r , m e n t a la n dp r o d u c t s g u i d i n gr o l eo nt h el i f e s t y l e t h i st h e s i ss t a r t sf r o mt h er e l a t i o n s h i p so nh u m a n - p r o d u c ta c t i v i t i e s t h ec o n t e n ti s b a s e do nh u m a ne n g i n e e r i n g ，r e s e a r c h e so np r o d u c tm o d e l i n gf r o mb o d ys i z ea n ds h a p ea n d m e c h a n i c a l ，a n di tf o c u so np e o p l e su s eo ft h ep r o d u c tp r o c e s s ，o p e r a t i o na n dt h er e l a t i o n s h i p b e t w e e nt h e s ea n dp r o d u c td e s i g ne l e m e n t s f u r t h e r , i ts t u d i e so ni n d i v i d u a lp s y c h o l o g i c a l p h e n o m e n af r o mt h ep e r s p e c t i v eo fc o g n i t i v ep s y c h o l o g y ，a n di n c l u d e sf e e l i n ga n dp e r c e p t i o n ， a t t e n t i o n , m e n t a li m a g e r y ，t h i n k i n g ，e x p l o r a t i v et h i n k i n ga n dm e m o r y i ts h o u l db ef o u n dt h a t t h ef e e l i n ga n dh a b i ti nt h eu s eo fp r o d u c t s ，t h eu n d e r s t a n d i n gl e v e lo fo p e r a t i o n , a n dt h e i m p a c tp s y c h o l o g yo np r o d u c tm o d e l i n gw i t he m o t i o n a ld e s i g n t h r o u g ht h er e s e a r c ho nt h e u s ea n dt h ep s y c h o l o g y ，p r o d u c t s g u i d i n gr o l eo nt h el i f e s t y l ew i l lb ef o c u s e do n i tm a i n l y s u g g e s t st h a tt h et h e o r yo f i n t e r a c t i v ei n n o v a t i o nc o u l db ee x t e n d e dt op r o d u c td e s i g n a c c o r d i n gt ot h et h e o r yo fh u m a n - p r o d u c ti n t e r a c t i v ea c t n i t i e s ，a ni n n o v a t i v ep r o d u c t w o u l db ed e s i g n e d k e yw o r d s ：h u m a n - p r o d u c ti n t e r a c t i v ea c t i v i t i e s ；u s e ；p s y c h o l o g y ；i n t e r a c t i v ei n n o v a t i o n i i i 目录 目录 i i i i i i 1 1 品的关系1 的学科发展1 6 7 7 1 3 2 研究的目的和意义9 第2 章基于人机交互行为的产品造型设计1 1 2 1 人机工程学在产品造型设计中的作用1 1 2 1 1 人体尺寸与产品的配合1 l 2 1 2 人体形态与产品的配合1 2 2 1 3 人体力学与产品的配合。1 3 2 2 产品使用过程分析1 4 2 2 1 使用过程的概念及内容1 4 2 2 2 特殊人群产品使用特点分析1 4 2 3 使用方式与造型要素间的关系17 2 3 1 使用方式与产品形态。1 7 2 3 2 使用方式与产品尺度1 8 2 3 3 使用方式与产品材料1 9 2 3 4 使用方式与产品色彩2 0 2 4 小结2 1 第3 章基于心理学的产品造型设计2 3 3 1 心理学与工业设计的影响2 3 3 2 心理认知与产品造型设计2 5 3 2 1 认知心理学的研究方法2 5 东北大学硕士学位论文 目 录 3 2 2 个体心理现象研究2 7 3 2 3 认知心理学在产品设计中的应用3 3 3 2 4 操作中对产品的理解3 7 3 3 情感在设计中的应用3 9 3 3 1 情感的层次划分3 9 3 3 2 情感特征4 0 3 3 3 设计的情感付诸4 1 3 3 4 情感在产品设计中的应用4 3 3 4 ，j 、结4 4 第4 章产品对使用者生活方式的引导4 5 4 1 新产品改变生活方式4 5 4 1 1 产品创新设计内涵4 5 4 1 2 产品创新特点4 6 4 1 3 产品创新策略4 7 4 2 交互创新理论4 8 4 2 1 产品交互设计起源4 8 4 2 2 产品交互创新5 0 4 2 3 交互创新理论在工业设计中的延伸5 1 4 3 小结5 2 第5 章设计实例5 3 5 1 设计概念的产生5 3 5 1 1 信息爆炸的社会现实5 3 5 1 2 休闲时代到来5 3 5 1 3 设计构想5 4 5 2 产品外观设计5 4 5 2 1 相关产品调查5 4 5 2 2 产品目标人群定位5 5 5 2 3 新阅读方式可行性分析5 5 5 2 4 使用方式与产品造型：5 7 5 2 5 心理认知与产品造型6 0 5 2 6 产品最终效果6 4 5 3 小结6 8 第6 章结论6 9 v l 摹 目录 v i 7 l 一7 3 一7 5 第1 章绪论 工业设计是以满足人的多种需求为目标的技术人性化的创造活动，它从系统论的观 点去观察人类的生活与行为，把握人们的需求和价值观，将科技成果与人的需求结合起 来，为企业创造有商业价值的产品。工业设计最初是以解决批量生产的工业产品的美学 问题而建立的，工业社会己发展成为今天的后工业社会，工业设计也随着经济发展有了 新的内容，体系也更加成熟和完善，把用户需求和技术因素巧妙地结合起来，使产品创 新围绕着用户需求展开，恰当地解决了产品中“人的因素 ，而不是围绕“物的因素 展开。工业设计师需要理解人与产品的关系及如何影响产品的造型。 1 1 1 工业社会以来人与产品的关系 根据工业社会以来产品在不同时期的不同特点，大体可分成功能性社会、消费性社 会和交流性社会。在不同的社会阶段，人的需求以及产品的特点不同，人与产品的关系 也随之改变【1 1 。 在功能性社会，用户与产品的关系是一种物理性的关系。功能性设计理论家坚持的 是一种“有效行为理论”：对外部世界的控制和掌握。这种理论造成了人与产品的隔离， 妨碍了人与产品、人与人的交流，从而使人与产品、人与环境、人与人、人与社会无法 相互协调。 在消费性社会，人们开始强调个性化或个人特有的生活风格，但产品至多是一种能 满足使用者审美需求的东西，或是作为一种美学的表现。但作为产品本身，它们没有任 何改变。不管是它们的物质形态，还是提供的舒适度，都没有改变。人和产品之间还是 一种控制与被控制的关系。 在交流性社会里，人们不再追求对产品的控制和掌握，而尝试让产品作用于自身， 注重使用产品时的体验和感受。工业产品与使用者之间不再是一种物理性的关系，而是 一种感性的对称性的关系，即人与产品互动，双方彼此的行为相互依赖、相互制约。 1 1 2 与人机交互活动有关的学科发展 1 1 2 1 人机工程学 人机工程学，在美国有人称之为人类工程学“h u m a ne n g i n e e r i n g ，人因工 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 程学“h u m a nf a c t o r s ( e n g i n e e r i n g - ) ”，在欧洲有人称之为“e r g o n o m i c s ， 日本称之为“人间工学 ，我国目前使用比较普遍的是“人机工程学”。国际人机工程学 会i e a 关于人机工程学的定义是：人机工程学是研究人在某种工作环境中的解剖学、生 理学和心理学等方面的因素；研究人、机器及环境的相互作用；研究在工作中、家庭生 活中的闲暇是怎样考虑人的健康、安全、舒适和工作效率的学科。其实质是研究“人机 环境系统中人、机、环境三大要素之间的关系，为解决系统中人的效能、健康问题提 供理论与方法的科学【2 】。人机工程学的命名已经充分体现了该学科是“人体科学”与“工 程技术 的结合，实际上，它是人体科学、环境科学不断向工程科学渗透和交叉的产物。 它是以人体科学中的人类学、生物学、心理学、卫生学、解剖学、生物力学、人体测量 学等为“一肢”，以环境科学中的环境保护学、环境医学、环境卫生学、环境心理学、 环境监测技术等学科为“另一肢”，而以技术科学中的工业设计、工业经济、系统工程、 交通工程、企业管理等学科为“躯干 ，形象地构成了本学科的体系。 人机工程学主要研究两方面的内容：人机系统和人机界面。人机系统是指由人、机 器和环境共同组成的系统，三个要素之间相互依赖、相互适应，并组成一个整体共同去 完成某项任务或达到某个目标。在人机系统设计中，研究的主要内容包括：人机之间的 分工与配合，机如何更适于人的操作和使用，人机系统的环境对人和机器的影响等。人 机界面( h u m a n - m a c h i n ei n t e r f a c e ) 是人与机器进行交互的操作方式，即用户与机器互 相传递信息的媒介，其中包括信息的输入和输出。人机界面虽然是人与机器之间信息交 流的界面，但人机界面是从属于机器的一部分，而不是人身体的某一部分，因为人的器 官与身体不能进行设计，所以人机界面研究与设计的对象是机器。另外，人机界面对于 机器的设计仅限于与人进行信息交流的部分，而不对机器的内部结构和工作原理进行设 计【3 】。 ， 人机工程学为工业设计提供了独特的设计方法和理论依据。在日常生活中，可以说 时时处处都存在人机学的问题，包括合理的、不合理的。通过对现有产品、环境设施等 是否“高效、舒适、安全 的人机分析，可以进行有效地改进设计。 ( 1 ) 为工业设计中考虑“人的因素 提供人体尺度参数，包括人体结构尺度、人 体生理尺度和人的心理尺度等。应用人体测量学、人体力学、生理学、心理学等学科的 研究方法，对人体结构特征和机能特征进行研究，提供人体各部分的尺寸、体重、体表 面积、比重、重心以及人体各部分在活动时相互关系和可及范围等人体结构特征参数， 提供人体各部分的发力范围、活动范围、动作速度、频率、重一t l , 变化以及动作时惯性等 动态参数，分析人的视觉、听觉、触觉、嗅觉以及肢体感觉器官的机能特征，分析人在 劳动时的生理变化、能量消耗、疲劳程度以及对各种劳动负荷的适应能力，探讨人在工 作中影响心理状态的因素，以及心理因素对工作效率的影响等。 - 2 _ - z _ 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 ( 2 ) 为工业设计中“产品的功能合理性提供科学依据，包括显示装置设计、操 纵装置设计和视觉传达设计等方面的人机学原则。现代工业设计中，如搞纯物质功能的 创作活动，不考虑人机工程学的需求，那将是创作活动的失败。因此，如何解决“产品 与人相关的各种功能的最优化，创造出与人的生理和心理机能相协调的“产品”，这将 是当今工业设计中在功能问题上的新课题。 ( 3 ) 为工业设计中考虑“环境因素 提供设计准则。通过研究人体对环境中各种物 理因素的反应和适应能力，分析声、光、热、振动、尘埃和有毒气体等环境因素对人体 的生理、心理以及工作效率的影响程序，确定了人在生产和生活活动中所处的各种环境 的舒适范围和安全限度，从保证人体的健康、安全、合适和高效的角度出发，为工业设 计方法中考虑“环境因素提供了设计方法和设计准则。 人机工程学是与人机交互活动关系最密切的学科，人机工程学研究的是人、产品、 环境三者间的关系，人机交互活动在此范围之内，但是在本课题中主要研究的是人与机 器间的操作、使用关系及行为习惯。 1 1 2 2 使用方式的研究 用户使用产品的动力源于用户的需求，需求需要作用于具体的产品( 物) 上才能得 到满足，而这个过程是一个具体的、脱离不开环境( 产品外部因素) 的过程，这个过程 会因使用的用户特征、使用行为过程、使用环境、使用条件限制、使用的时间域等因素 而呈现出一个特定的形式，这种使用特定因素的综合表现形式就是一个产品的使用方 式。 使用方式最早由中央工艺美术学院柳冠中教授提出，他在工业设计学概论及苹 果集一设计文化论中，提出了工业设计的本质是创造更合理的使用方式，并对“使 用方式 作了明确的定义和解释。使用方式包括两个大的概念：一、“使用”；二、“方 式 4 1 。“使用”是一个动态的过程，它包括了两方面的关系：用户的行动过程和被使用 的物的状态。这两者是相辅相成的关系，用户的行动和产品被使用的状态都不能单独存 在。否则，人与物之间的关系被割裂，物也就失去了其存在的意义。用户的行动过程或 者说人的动作，是用户的通过生理器官的动作延伸。“使用方式的最直接体现是人的 操作方式，用户使用产品的各个具体动作都可成为操作方式。操作方式体现了人使用产 品时的方法、技巧、流程和方式。“方式 包含了人与物、物与物的关系，它是产品在 使用过程中所表现出来的外在形式【5 j 。 产品使用方式与产品的关系研究，会涉及到操作行为研究、使用要求和使用条件研 究及使用习惯研究等，所以需要借鉴这些已有的研究成果。但是由于使用方式研究强调 的是产品的使用一系列要素所表现出来的综合形式，所以，本文研究的内容并不是这些 已有研究成果的叠加，而是综合探讨了与产品使用方式相关的各要素之间的关系，探讨 _ 3 - 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 这些要素对产品造型概念的影响，对使用方式研究进行深入细化。 1 1 2 3 产品交互设计 在工业设计领域，设计师对生态设计和情感化设计等概念并不陌生，但对交互设计 的认识和理解大多局限在软件设计中的人机交互层面上。事实上，交互设计并不等同于 人机交互，是在人机交互基础上发展起来的一个新兴学科，是社会学、人类学、心理学 以及信息科学、工程学、人机工程学和工业设计等多学科融合的结晶。交互设计的目的 是使设计的产品实现“可用性目标”和“用户体验目标 ，将交互思维方法导入产品设 计不仅可以带来一种新的设计模式，由此产生的交互式产品也是未来产品的发展方向之 一。 交互式产品设计不同于传统意义上的产品设计。产品设计与功能、结构、人因、形 态、色彩、环境等设计要素以及采用的技术、方法和功能的实现手段等相关，是间接影响 产品最终用户的设计。交互设计强调的是用户与产品系统的交互行为、支持行为的功能 和技术以及交互双方的信息表达方式和情感等，是直接影响产品最终用户的设计。采用 交互设计的思想和方法，不仅可以解决由于“认知摩擦 使之忍受“要想弄明白操作方 法，你需要获得工程学学位”的无奈【6 】，而且可以为人们的生活、工作和娱乐提供舒适生 存方式的交互式产品。由此可以认为：交互设计超越传统意义上的产品设计在于设计的 产品应具有良好的交互功能，即在使用产品过程中用户能感觉到一种体验，这种体验是 由于人和产品之间的双向信息交流所带来的，具有“浓重的情感成份 。 目前国外交互设计研究主要集中于软件层面，代表人物有a l a nc o o p e r 等，其原因 在于大型软件日益庞大，操作日趋复杂，而软件用户日益大众化，大量没有计算机专业 背景的人士加入到软件使用者的行列，人机交互矛盾日益突出，并超越传统计算机专业 的解决能力之外。软件层面的交互设计研究主要集中于可用性目标与用户体验目标。而 在带有计算机技术的产品设计领域，交互设计研究正在这几年间兴起，代表人物有b i l l m o g g r i d g e ( i d e o ) 等，此方面的研究著作与研究成果尚不如在软件业中丰富，但发展势 头迅猛，并随着数字化产品范围的日益拓展而发展交互设计思想和交互式产品设计已不 只应用于计算机科学领域的软件产品，也广泛地应用在其它设计方面。国外高校正向有 形的实体产品设计与开发领域渗透。美国的麻省理工学院( m i t ) 、卡耐基梅隆大学 ( c m u ) 、加拿大的西蒙菲莎大学( s f u ) 和瑞典于默奥大学( u m e au n i v e r s i t y ) 等高校都 在开展交互式产品设计方面的相关研究，有的还设有交互设计方面的专业或研究方向。 国内由于计算机产业和设计产业都起步较晚，目前仍旧出于学习消化时期，软件层 面的交互设计研究在2 0 0 0 年后才有开展，目前还仅仅局限于可用性层面。而交互产品 设计研究国内产业界刚刚起步，江南大学的李世国教授在学术期刊上提过在产品设计过 程中同样存在“认知摩擦 ，要引用交互设计的理念，并给出解决问题的方法：迭代方 - 4 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 法、原型方法、场景方法【_ n 。但是交互设计与产品设计有什么共通性、在设计的哪些环 节能用上交互设计的思想、交互设计能改善产品中的哪些不足、如何具体应用、解决的 方法和产品设计有什么关系、如何把软件应用的设计方法引用到产品设计中、交互式产 品设计的理念和目的等等问题，在国内都是空白。 1 1 2 4 认知心理学 人机交互活动研究除了在人与物的交互外，还应该研究人对产品的感受，也就是心 理交流，这些都是心理学的研究范畴。本课题运用认知心理学，主要研究产品使用者的 认知方式、过程和习惯，以及这些内容在产品外观设计上有什么启示。 认知心理学是二十一世纪5 0 年代中期在西方兴起的一种心理学思潮，二十世纪7 0 年代成为西方心理学的一个主要研究方向。它研究人的高级心理过程，主要是认识过程， 如注意力、知觉、表象、记忆、思维和语言等【8 j 。 以信息加工观点研究认知过陈是现代认知心理学的主流，可以说认知心理学相当于 信息加工心理学。它将人看作是一个信息加工的系统，认为认知就是信息加工，包括感 觉输入的变换、简约、加工、储存和使用的全过程。按照这一观点，认知可以分解为一 系列的阶段，每个阶段是一个对输入的信息进行某些特定操作的单元，而反应则是这一 系列阶段和操作的产物。信息加工系统的各个组成部分之间都以某种方式相互联系着。 因为无法直接观察人的内部心理过程，所以只能通过观察输入和输出来加以推测。 认知心理学家们关心的是作为人类行为基础的心理机制，其核心是输入和输出之间发生 的内部心理过程。有人把这种方法称为会聚性证明法，即把不同性质的资料会聚到一起， 得出结论。而认知心理学中研究的往往侧重于人认知中的功能性的理性因素，但对工业 设计仍具有重要的作用。 认知心理学的实质在于它主张研究认知活动本身的结构和过程，并且把这些心理过 程看作信息加工的过程。认知研究与神经机制的关系是心理认知的过程不仅具有自然性 特点，而且包括复杂的社会性特点。认知研究实际高于生理机制水平的研究。认知心理 学与其他心理学的关系是由于认知心理学的核心是揭示认知过程的内部心理机制，即信 息是如何获得、储存、加工和使用的【9 】。因此，其它心理学的研究更多表现为对心理现 象进行描述性研究，而认知心理学却力图以一种解译性的研究来解释人脑进行信息加工 的特点。 1 1 2 5 情感化设计 2 0 世纪，在人们经历了高度强调理性和功能的“现代主义设计 和过分追求个性、 人性化的“后现代主义 后。当我们进入2 1 世纪的信息社会，社会生产力的进步，社 会意识形态的进化，使我们的生产和消费模式发生了变化。产品功能的实现不再是设计 的唯一追求，产品设计的形式也不再是设计师主观臆想的结果，人们开始寻找功能和人 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 性关怀之间的平衡。情感化设计就是在这个基础上产生的，并且由于研究角度和方法的 不同，出现了很多派别。例如，感性工学、情感化设计、情绪设计等等，但他们的研究 目的都是相同的，为了了解情感与产品的关系。 目前，情感化设计的研究对象主要是人的情绪和情感，以及它们与产品要素的对映 关系。设计师和心理学家运用定性和定量的研究方法，从实验、数据分析等方面将人的 情感进行条理化和清晰化，在现代技术的辅助下揭示了产品引发的情感规律，从而把设 计真正引入了一个以“人为中心”的设计时代。 对情感的理性研究主要指通过定量和定性的研究方法，从实验、数据分析等方面对 人的情感，这一原本难以名状的概念进行条理化和清晰化，在现代技术的辅助下使人们 对自身的心理状态有着更加科学的认识。例如感性工学就在情感的理性研究方面颇有建 树。感性工学主张运用量化手法将人的抽象感觉表现出来，运用于设计。感性工学的研 究源于一套独特的“感觉资料库，这套系统由感觉词语资料库、意向资料库、知识库、 色彩资料库构成，而这些资料库的构建又是基于评测数据、分析结果及统计推理等过程。 毫无疑问，这些研究为情感的认识注入了理性的色彩。另外，在国际上著名的心理学专 家唐纳德诺曼教授也对情感研究非常关注，为此进行了大量的实验分析来获得对人类情 绪、情感的科学认识，以此指导“以用户为中心 的设计。他的一本专著情感化设计 ( e m o t i o n a ld e s i g n ) ，就主要针对情感状态的研究，以及用情感指导各类设计的方法。他 的专著和学术论文启迪着设计师们对于设计中情感要素的思考【l o 】。 在产品设计方面，世界著名设计组织青蛙设计公司，也有一本关于情感指导设 计的名著形式追随激情( ( ( f o r mf o l l o w se m o t i o n ) ) ) ，书名既是该书的思想也是该公 司设计的精髓所在。在设计界，还有一位奇才一菲利普斯塔克，他谈到自己的设计创 意时就特别强调从“发掘人类的情感本源 出发，因此他创造了许多富有“表情”和“生 命力”的产品，其中一些被公认为加世纪的经典设计【l l 】。例如柠檬榨汁机、“外星人” 果篮等产品，它们激活了人们的好奇心，也给原本平淡无奇的日常生活带来了愉悦和乐 趣。青蛙公司及菲利普斯塔克等设计师对于情感的研究与感性工学和唐纳德教授的研究 相比起来就更具感性色彩，他们更多的是从对生活、对设计的理解和感悟出发来使设计 蕴含情感的意味，也可以这么说，他们是在感性层面对情感进行着研究。 情感是认知心理学的延伸，也是对心理交互活动的深化过程。本课题主要研究人的 情感特征、人与产品情感交流的方式以及在设计中的运用。 1 2 人机交互活动概念辨析 人机交互( h c i ，h u m a nc o m p u t e ri n t e r a c t i o n ) 是指人与机器的交互，本质上是人 与计算机的交互。或者从更广泛的角度理解：人机交互是指人与“含有计算机的机器 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 的交互。具体来说，人机交互用户与“含有计算机机器”之间的双向通信，以一定的符 号和动作来实现，如击键，移动鼠标，显示屏幕上的符号、图形等。这个过程包括几个 子过程：识别交互对象理解交互对象把握对象情态信息适应与反馈等l l 引。 本文研究的人机交互活动不同于上面提到的计算机领域的人机交互，其更倾向于产 品交互设计中的概念，m a nc o o p e r 的定义说：交互设计是人工制品、环境和系统的行 为，以及传达这种行为的外观元素的设计和定义【1 3 】。交互设计首先规划和描述事物的行 为的方式，然后描述传达这种行为的最有效形式。交互设计是- 1 9 特别关注以下内容的 学科：定义与产品的行为和使用密切相关的产品形式；预测产品的使用如何影响产品与 用户的关系，以及用户对产品的理解；探索产品、人和上下文( 物质、文化和历史) 之 间的对话。在现代生活和工作中，人们与产品的交互行为无处不在，如：使用a t m 机 取款、使用手机接打电话、使用微波炉烹调食物、使用数码相机拍照以及收看电视节目 等，均是在交互过程中完成的。目前多数产品的主要定位于可用性目标，而易用性和用 户体验目标却不尽人意。如使用录像机定时录制电视节目，或使用一个新手机输入中文 信息，如果不仔细阅读说明书，交互过程一定不会很顺利。 人机交互活动具体是指人与产品在交流的过程中产生的相互影响的行为。这里的 “人”既包括使用者也包括设计者；这三者之间的所有活动：包括使用活动、设计活动、 心理活动，统称为人与产品的交流过程；本文主要研究的是使用者与产品间发生影响的 原因和结果及设计师如何利用这些影响来设计产品。 人机交互活动研究是“以人为本”设计思想的延伸，更加深入、具体的研究了人在 使用产品时的动作行为关系，从交互的层面研究产品造型对产品创新更具意义。对于以 往的设计方法，都是在产品概念定义的时候根据人的需求找到适合的生活方式，而从人 与产品的交互活动出发，研究内容更加具体，包括使用方式及情感的注入，每个设计环 节都结合创新，让设计不仅仅从需求出发，而能真正解决行为和心理等实际问题。 1 3 研究的目的和意义 1 3 1 研究的主要内容 本课题的题目是人机交互活动与产品造型设计的关系研究，其主要研究的内容 是人机交互活动对产品造型的影响。在本篇论文中的人机交互活动，不仅仅停留于人和 产品的使用关系，还包括心理的情感交流。下图( 图1 1 ) 是“设计师产品一使用者 模型，主要来说明本论文的研究内容： 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 l 厂 3 图1 1 “设计9 币产品使用者”模型 f 追1 1m o d eo f “d e s i g n e r - p r o d u c t - u s e r 每个编号代表一个行为过程：1 代表产品对使用者生活的影响，即产品改变生活方 式；2 代表使用者对产品的操作方式和过程；3 代表在使用产品时，人的心理感受和对 产品的认知程度；4 代表设计师赋予产品的形态和功能。其中包括三个研究过程：2 、4 表示经过对人的操作过程分析来指导产品造型设计；3 、4 表示通过人的认知程度和情感 分析设计出符合的产品；1 、4 过程表示设计不仅仅根据使用者的需求，而是一种创新的 思维方式，让产品引领生活方式的探索。简单的说，可以化为下面的“人机交互活动 模型( 图1 2 ) ： 圆 图1 2 “人机交互活动”模型 f i g 1 2m o d eo f i n t e r a c t i v ea c t i v i t i e s 这个模型表明，人机交互活动是相互影响的关系，其中( _ ) 过程包含了图1 1 的2 、4 和3 、4 两个过程，总结起来就是人的行为和心理活动对产品造型的影响；过程是图 1 1 的1 、4 过程，是产品对人生活方式的影响。所以本文主要论述的是两方面内容，分 为三个部分( 三个章节) 论述： ( 1 ) 人和机器间的动作行为关系研究。这部分内容主要依据人机工程学的理论知 识，从人体的尺寸、形态和力学出发研究对产品造型的影响，重点是人对产品的使用过 程、操作方式、信息传达的理解程度以及这些内容与产品设计要素间的关系研究。 ( 2 ) 从心理学角度研究人的个体心理现象，其中包括感觉与知觉、注意、心象、 思维、探索式发现思维、记忆六个方面，通过对这些心理现象的研究，发现人在使用产 品时的心理感受规律和习惯，并结合情感设计的内容阐述心理对产品造型的影响。 ( 3 ) 论述产品对人们生活方式的引导作用。这个部分主要研究的是产品创新对人 们生活方式起到的积极作用，其中的交互创新理论是基于产品创新方法和产品交互设计 两部分内容的综合理论，其主要的思想就是从人与产品之间发生的交互活动中进行分 析、提炼，并尝试用新的交互方式取代原有传统的方式。这个理论的价值在于人与产品 8 - 第1 章绪论 炼出新的交流方式， 产品使用方式是“以人为本”设计思想的延伸，更加深入、具体的研究了人在使用 产品时的动作行为关系，从交互的层面研究产品设计对产品创新更具意义。对于以往的 设计方法，都是在产品概念定义的时候根据人的需求找到适合的生活方式，而从人与产 品的交互活动出发，研究内容更加具体，包括使用方式及情感的注入，每个设计环节都 结合创新，让设计不仅仅从需求出发，而能真正解决行为和心理等实际问题。 本篇论文主要研究的意义如下： ( 1 ) 从工业设计角度提出人机交互活动的概念，把使用和心理联系起来，形成一 个完整的体系。旨在为工业设计提供一种更加人性化的设计方法和具体要考虑的人机因 素。 ( 2 ) 提出人机交互活动模型，把人与产品的交互关系研究分为三个阶段：行为、 心理、产品对生活方式的引导。研究人和产品相互影响的关系，从交互出发，将产品设 计过程具体化，让每一个设计细节都有理论依据，设计过程不再仅是设计师们感性的活 一t 动。 ( 3 ) 提出交互创新理论在产品设计中的延伸。 ( 4 ) 根据人机交互活动的原理设计一款休闲产品。 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 1 0 东北大学硕士学位论文 第2 章基于人机交互行为的产品造型设计 第2 章基于人机交互行为的产品造型设计 2 1 人机工程学在产品造型设计中的作用 产品设计中的人机工程学因素就是研究人、产品、环境之间的相互协调。绝大多数 的产品都必须通过人的操作才能达到其为人服务的功能目的。产品必须紧紧围绕人的操 作和使用方式来进行设计，而人在操作或使用产品时都离不开自身的生理条件和对产品 的控制能力超出这一范围，人们在使用这一产品时就会感到不舒服或达不到应有的使用 效率。人机工程学应用人体测量学、人体力学、生理学和心理学等学科的研究方法，对 人体结构和特征进行研究，提供人体机能特征参数，为产品设计提供必要的设计参数， 也是设计师进行产品人性化设计所必须考虑和解决的因素。它通过揭示人、产品、环境 三要素之间相互关系的规律，从而确保人机环境系统总体效能优化。重点放在人的知觉 信息的安排和人对产品操作的合理性上，在以人为主的前提下研究如何使产品的操作适 合人体测量，并与人的生理、心理机能相协调。 2 1 1 人体尺寸与产品的配合 设施器物与人体尺寸相适应，是人机工程设计最基本的问题之一。自行车比大型挖 掘机或巨型客机小得多，但自行车的脚踏板与大型挖掘机的加速踏板，都要与人脚的大 小相适应，两者尺寸就不能相差太大。巨型客机无论怎么大，飞行员操纵杆把手的尺寸 也只能与自行车车把的尺寸差不多。如图2 1 所示，a 、b 、c 分别为小中大型机床，它 们整体尺寸相差悬殊，但它们的操纵装置都应该安置在操作者肢体易于活动的范围内。 例如手的操作高度大体在胸部上下。为此，小型台式机床要放置在台面上，而大型机床 则要将操作装置从机床体上分离出来，也安置在便于操作的高度。 击盘 a 日c 图2 1 不同机床操作件安置高度相近 f i g 2 1s i m i l a rh e i g h to f o p e r a t i o n si nd i f f e r e n tm a c h i n e t o o l 东北大学硕士学位论文第2 章基于人机交互行为的产品造型设计 2 1 2 人体形态与产品的配合 使用者与产品间的关系密切，不仅仅表现在产品外观造型的感受上，人使用产品的 舒适程度直接影响到产品的使用效率和使用频率。例如，有的家庭买了大沙发，豪华气 派，但是坐不久腰部就酸痛，不得不在腰后面垫上一个“腰靠 。因为大沙发座面进深 大，无论怎么靠后，腰椎后面总是悬着，使脊柱腰椎段向后的弯曲度加大，形成了不正 常的腰椎形态，不符合坐姿解剖学要求。如1 9 6 9 年意大利设计师设计的“袋子 坐垫， 是反潮流设计的代表作，风行一时，在美国被成为“袋椅 ( 如图2 2 ) 。袋内添塞粒装