（设计艺术学专业论文）家电开关操纵特点分析及新型设计研究.pdf

独创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说 明并表示了谢意。 学位论文使用授权书 本人完全了解武汉理工大学有关保留、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电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的 全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制 手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有 关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息 服务。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 研究生( 签名) ：燃导师( 签名) 枷、日期塑蚴 摘要 家电开关操纵特点分析是家电新造型设计创新的前提和依据，它可以使设 计师对家电行业的未来技术应该达到的目标及变化趋势有正确的把握，为家电 产品的设计创新提供科学的依据，减少创新过程中的主观性和盲目性。 本文以家电开关操纵方式特点分析及其新型设计对家电设计领域的意义开 始，结合研究现状以及大量数据说明了研究家电开关操纵特点的重要性，明确 了基于家电开关操纵方式特点分析的家电新造型开关设计的目标。 在此基础上，首先阐述了本文研究的基础：以人机工学、产品交互设计、 使用心理学等原理作为文章理论基础；以对研究对象即家电开关和使用人群的 特征分析作为文章的现实基础，对家电开关的操纵方式与造型进行分类分析， 得出了家电开关的设计要求。接下来重点分析了家电开关设计中的人机关系要 素，包括人手的生理数据分析、运动特征分析、使用习惯分析；家电丌关操纵 与信息的显示、反馈中的人机交互关系；使用安全性研究等三个方面，本文结 合人体的牛理学、心理学等冈素，分析家电丌关设计中的造型、按键、信息镀 示、功能排伽等方面的人机因素。然后通过对家电丌关的历史发展和现状阐述， 对儿种常见的家电丌关的操纵方式特点进行研究，得到家电丌关操纵方式特点 对新型设计研究的发展趋势。在分析完设计表现要素与设计方法之后，对整个 设计及的创意思路与过程进行了深入分析，确定了本文展开了设计提案的研究， 从创新点、宜操纵性的体现、设计提案的描述、设计提案的情景描述、可行性 描述等几个方面对设计进行分析。 做出产品效果图后，对设计与制作的创新点进行了归纳，预计了产品的操 作模式与运行效果，并将目前市场上的对应产品与此次设计的产品进行了对比 分析。 最后，本人通过对此次家电开关操纵特点分析，对新造型设计的思维方法 和技术方法进行了总结。通过此次设计与分析实践，结合实际应用，得到了一 些行之有效的设计操作规律和程序。 综上所述，本人分析设计定位于家电开关的设计研究的平台上，设计出了 在造型、功能以及技术上有一定突破的设计成果。 关键词：家电开关操纵特点人机交互 a b s t r a c t c h a r a c t e r i s t i c so fh o u s e h o l da p p l i a n c e si st h ea p p l i a n c ec o n t r o ls w i t c hd e s i g n i n n o v a t i v en e wp r e m i s ea n db a s i sf o r , i tc a nm a k et h ed e s i g n e ro ft h ea p p l i a n c e i n d u s t r y sf u t u r eg o a l sa n dt e c h n o l o g ys h o u l dh a v eac o r r e c tg r a s po ft r e n d sf o rt h e d e s i g no fi n n o v a t i v eh o m ea p p l i a n c e st op r o v i d eas c i e n t i f i cb a s i s ，r e d u c et h e s u b j e c t i v i t yo ft h ep r o c e s so fi n n o v a t i o na n db l i n d n e s s i nt h i sp a p e r , c h a r a c t e r i s t i c so fh o u s e h o l de l e c t r i c a la p p l i a n c e ss w i t c ho p e r a t i o n m o d ea n dn e wd e s i g no nt h es i g n i f i c a n c eo ft h ef i e l do fa p p l i a n c ed e s i g ns t a r t e d ， c o m b i n e dw i t hc u r r e n tr e s e a r c ha n dal o to fd a t ao nt h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h es t u d yt h e i m p o r t a n c e o fh o m ea p p l i a n c e ss w i t c ho p e r a t i o n ，ac l e a rs w i t c ho p e r a t i o nm o d eb a s e d o nc h a r a c t e r i s t i c so fh o u s e h o l da p p l i a n c e sa p p l i a n c en e w s t y l es w i t c hd e s i g ng o a l o n t h i sb a s i s ，f i r s te l a b o r a t e do nt h e b a s i so ft h i sp a p e r ：t h ee r g o n o m i c s ，p r o d u c t i n t e r a c t i o nd e s i g n ，t h eu s eo fp s y c h o l o g ya n do t h e rp r i n c i p l e sa st h et h e o r e t i c a lb a s i s o ft h ea r t i c l e ；t os w i t c ha p p l i a n c e so nt h es t u d ya n du s eo ft h ec h a r a c t e r i s t i c so f p o p u l a t i o n sa sar e a l i s t i cb a s i so ft h ea r t i c l e ，o nt h ew a yh o m ea p p l i a n c ec o n t r o l s w i t c ht o c l a s s i f ya n ds h a p ea n a l y s i s ，t h ed e s i g nr e q u i r e m e n t so ft h ea p p l i a n c e s w i t c h t h en e x tf o c u so ft h ea p p l i a n c es w i t c hd e s i g ne l e m e n t si nh u m a nr e l a t i o n s ， i n c l u d i n gt h es t a f fo ft h ep h y s i o l o g i c a ld a t aa n a l y s i s ，m o t i o nc h a r a c t e r i s t i c s ，u s a g e a n a l y s i s ；a p p l i a n c e ss w i t c h i n gc o n t r o la n di n f o r m a t i o nd i s p l a ya n df e e d b a c ki n h u m a n - c o m p u t e ri n t e r a c t i o n s ；s a f e t ya s s e s s m e n tt h r e ea s p e c t s ，t h i sc o m b i n a t i o no f t h eb o d y sp h y s i o l o g y , p s y c h o l o g ya n do t h e rf a c t o r s ，a n a l y s i so ft h es h a p eo ft h e d e s i g n o fh o m e a p p l i a n c es w i t c h e s ，b u u o n s ，i n f o r m a t i o nd i s p l a y , f u n c t i o n a l a r r a n g e m e n ta n do t h e ra s p e c t so fh u m a nf a c t o r s t h e ns w i t c ho nt h ea p p l i a n c e d e s c r i b e dt h eh i s t o r i c a ld e v e l o p m e n ta n dc u r r e n ts t a t u so fs e v e r a lc o m m o nh o u s e h o l d a p p l i a n c e ss w i t c h i n gc h a r a c t e r i s t i c so f t h em a n i p u l a t i o nm e a n st og e th o m ea p p l i a n c e c o n t r o lm o d es w i t c h i n gc h a r a c t e r i s t i c so ft h ed e s i g no fan e wt r e n d a f t e ra n a l y z i n g t h ep e r f o r m a n c eo fe l e m e n t so fd e s i g na n dd e s i g nm e t h o d s ，t h ea u t h o ro ft h ed e s i g n a n dt h ep r o c e s so fc r e a t i v ei d e a sa n di n - d e p t ha n a l y s i st od e t e r m i n et h es t a r to ft h i s a r t i c l et h ed e s i g no ft h ep r o p o s a l ，f r o mt h ei n n o v a t i o n , t h ee m b o d i m e n ts h o u l db e h a n d l i n gt h ed e s i g np r o p o s a l sd e s c r i p t i o no f t h es c e n ed e s c r i b e dt h ed e s i g np r o p o s a l s ， f e a s i b i l i t ya n do t h e ra s p e c t so ft h ed e s i g nd e s c r i b e di nt h ea n a l y s i s 1 i m a k et h ep r o d u c tr e n d e r i n g s ，t h ea u t h o ro ft h ei n n o v a t i o no fd e s i g na n d p r o d u c t i o nw e r es u m m a r i z e d ，t h ep r o d u c ti se x p e c t e dt or u nt h eo p e r a t i o nm o d e a n d e f f e c t , a n dt h ec o r r e s p o n d i n gp r o d u c to nt h em a r k e tt o d a ya n dt h ed e s i g no ft h e p r o d u c tw e r ec o m p a r e d f i n a l l y , is w i t c ht oc o n t r o lh o m ea p p l i a n c e st h r o u g ht h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h e a n a l y s i so fn e wd e s i g nt e c h n i q u e sa r ew a y so ft h i n k i n ga n dm e t h o d sa r es u m m a r i z e d t h r o u g ht h i sp r a c t i c eo fd e s i g na n da n a l y s i s ，c o m b i n e dw i t ht h ep r a c t i c a la p p l i c a t i o n o ft h ea u t h o r , h a sb e e nd e s i g n e dt oo p e r a t ean u m b e ro fe f f e c t i v el a w sa n d p r o c e d u r e s i ns u m m a r y , t h ea u t h o ro fd e s i g nl o c a t e di nt h ed e s i g no fh o m ea p p l i a n c e s s w i t c ho nt h ep l a t f o r m ，d e s i g n e di nt h es h a p e ，f u n c t i o n ，a n dh a v es o m eb r e a k t h r o u g h t e c h n o l o g ya p p l i a n c es w i t c h k e yw o r d s ： h o m ea p p l i a n c e ss w i t c hc o n t r o lc h a r a c t e r s i n t e r a c t i v ea n dh u m a n c o m p u t e r i i i 目录 摘要i a b s t r a c t i i 第1 章绪论一l 1 1 研究的目的和意义。l 1 2 研究方法及研究内容2 1 2 1 研究方法。2 1 2 2 研究内容3 第2 章家电开关操纵特点分析及新型设计研究的基础4 2 1 研究对象的特征分析4 2 1 1 研究对象的特点分析4 2 1 2 用户特征分析4 2 1 3 易操纵性与家电开关研究关系的分析5 2 2 家用电器丌关从操纵方式l ：的分类及助能需求分忻5 2 2 1 操纵方式上的分类5 2 2 2 按功能分类6 2 3 家电丌关的选择6 2 3 1 按功能和使用情况选择家电丌关的造型6 2 3 2 按工作要求选择家电开关类型7 2 3 3 家电开关造型的选择原则7 2 4 家电开关操纵设计研究的出发点8 2 4 1 使用者能公平地使用8 2 4 2 使用者能灵活地使用8 2 4 3 使用者能简单而直观的使用8 2 4 4 具备视觉性与触觉性9 2 4 5 对使用者的容错能力9 2 4 6 家电开关造型特点利于使用者操纵9 第3 章家电开关操纵特点分析1 0 3 1 家电开关操纵特点中的人机关系要素研究“ 3 1 1 研究人手的特点对于研究家电开关操纵的意义1 2 3 1 2 人手操纵家电开关时的运动特性分析1 3 3 1 3 人体的人手尺寸研究1 3 3 2 家电开关控制功能研究中的信息交互l8 3 2 1 家电开关操纵方式与信息显示功能设计1 8 3 2 2 家电开关控制的设计、选择的特征分析2 4 3 2 3 家电开关控制功能的编码2 5 3 3 家电开关操作系统中的安全因素研究3 2 3 3 1 误操作3 2 3 3 2 操作误差的相关因素3 3 第4 章家电开关设计分析举例3 4 4 1 家电开关造型的几种基本形式3 4 4 1 1 旋钮式设计3 4 4 1 2 按钮式设计一3 8 4 1 3 触摸式4 2 4 2 几种常见家电丌关的操纵方式及其造型特点研究4 2 4 2 1l 乜视机遥控器i 殳汁分折。4 2 4 2 2 煤气灶j i ：关的设汁分析4 6 第5 章家电j r 关新型设计提案4 7 5 1 设计方案的提出4 8 5 2 设计方案的描述4 9 5 3 设计方案的操纵特点分析5 0 5 4 设计方案的造型设计分析5 0 第6 章结语51 6 1 研究成果5 l 6 2 研究的不足与展望5l 6 2 1 不足51 6 2 2 展望5 2 参考文献5 3 致谢5 5 附 录5 6 武汉理t 大学硕士学位论文 第1 章绪论 进入2 l 世纪，随着国内居民生活水平的提高，以及国外的家居生活方式和 住房概念的不断进入，家电使用开始被赋予更多的人性的、个性的元素，成为 精神放松、灵魂愉悦的过程，家电开关也随之跨越了原有的简单概念。家电开 关是家电使用的重要组成部分，研究家电的控制面板的操纵方式有助于设计出 更加人性化、更加便于操纵的家电的产品。人们对家电产品的性能和操纵方式 有了新的要求，要求在使用操纵过程中尽量做到人性化易于操纵和提供不同人 群的使用方式使家庭中每个成员都能方便自如的使用科技带来的新生活。 1 1 研究的目的和意义 同常生活中家电是人们经常使用的产品，家电丌关是家电与使用者相联系的 纽带，家电丌关虽小，但是其中包涵的设计原理却不少。本文将人机工学、乍 物力学等理论f ；i 入到家电丌关操纵方式研究中米，并辅以上私! 心j l l ! 一- f - f - 段竹e 分析人们在使用家电丌关过程中所常用的用力部位和操纵方式、使h 】爿惯，并 针对不同的操纵方式得出不同家电丌关的造型特点设计要素，以期达到良好的 设计效果。对家电开关的操纵方式设计研究，针对人们的操纵特点将证确的使 用方式通过造型的手段固化在家电开关设计上，基于人机工效学和心理学来说 明不同的电器的开关为何如此设计、布局以及显示、着色。本文的研究过程是： 体验家电开关操纵使用时在常规姿势下对人手各个部位的要求，对人手在操纵 过程中产生的不同效果进行分析，根据人手的操纵特点提出对家电开关造型特 点设计的要求；了解在常规操纵情况下人手各处的受力状况以及学习归纳如何 通过设计家电开关的造型特点保证人手各受力处所对应的舒适度；将家电开关 的人机要求和使用方式与人们的用户知识、使用心里结合起来，具体落实到对 家电开关在家电上的布局位置、颜色显示、功能指示等使用与用户的联系上来， 做到明白目前的开关设计如何如此设计也是为改良进行理论与实际研究。 课题研究的目的：本文通过对各种家电的操纵方式的设计及造型特点研究， 以及适用人群的分析调研，希望能够得出更加适宜家电产品的设计原则与设计 方法，为设计实践提供理论依据和方法，从而提高本人的设计理论和实际能力 水平。 武汉理t 大学硕士学位论文 课题研究的意义：通过对各种家电开关的操纵特点分析，分析不同造型特点 对于不同功能的影响作用，提高设计者在设计中对产品操作与造型之间关系的 把握能力。 1 2 研究方法及研究内容 1 2 1 研究方法 1 2 1 1 人机功效学 人机工效学主要讲述产品的操纵者与所执行任务的需求之间的交互作用， 试图减少这种交互作用中不必要的负荷。工效学传统上是关注工作是如何影响 人的1 。主要研究人对工作物理需求的生理反应，重点是通过设计工作任务降低 使用者的疲劳、提高使用效率、降低误操作。本文重点研究家电操纵方式中人 与机器及环境在操作时的相互作用，以及与家电丌关设计有关的人体尺寸和生 物力学。利用工效学研究家电丌关的操纵方式，首先要识别各项操纵动作的组 成所利用的人体部位与生物结构运动方式，然后通过时功作的部化进 九1 j 似 并找到相符合的人机工效学原理，利f i 】这些原理反作川j ：搽纵厅式设计研究， 从而得出家电丌关所需要的人机造型特点。 人手可以完成大量的动作，进行大量的操作，是人体最灵巧的器官。f 是 这个原因，产品对手操作的合理性和舒适性更应该在设计时进行充分的考虑， 然后现实中的产品却存在许多人手去适应产品的情况。本文通过对产品造型和 人手生理数据来分析家电开关的操纵特点，来加强设计师在设计中对人手的操 纵特点的关注，总结设计过程中人手的人机问题，要求在设计中更多的考虑手 与产品操作界面的人机关系，通过人机原理指导设计出的产品能够更好的配合 人的使用操纵2 。 l ，2 1 2 交互设计原理 家电开关的操纵特点研究中的人机交互关系研究3 ，包括置控制开关于用户 的控制之中；减少家电用户的记忆负担；保持控制开关的一致性等几个方面。 在家电开关研究中引入交互设计原理的目的是使家电开关能够让用户更简单的 1 王洪斌摹丁p s i 节律的学习性脑力劳动1 = 效学实验研究：辽宁t 程技术人学学报：社会科学版2 0 0 8 年3 期 2 姜超习习毛球 f j 的人机改良浙江人学2 0 0 6 3 鲍彬于持阋读器人机交互体系及) 乏键问题研究南开大学2 0 0 9 2 武汉理t 大学硕士学位论文 操纵使用，任何家电的使用都是通过人与家电控制开关的交互来完成的，因此 人的因素在家电开关操纵方式特点和新造型设计中应该作为核心被体现出来。 1 2 2 研究内容 ( 1 ) 分析了论文研究的基础，包括：家电开关操纵特点分析中所涉及的研究 对象特点与特征分析，家用电器开关从操纵方式上的分类及功能需求分析，根 据功能与使用状况对家电开关的选择，及家电开关选择的出发点。 ( 2 ) 对家电开关的操纵中的人机关系要素进行了研究，主要包括人手的运动 特征与人手生理尺寸研究：家电开关操纵中的人机信息交互研究；以及家电开 关操纵中的安全性因素进行了分析。 ( 3 ) 本文对几种常见的家电开关形式进行了研究，并结合本文对几种家电开 关进行了现实的案例分析。 ( 4 ) 结合研究课题，根据开关的操纵特点与人机，设计出了一款“w l f i 搜索 仪”智能开关。 武汉理工大学硕士学位论文 第2 章家电开关操纵特点分析及新型设计研究的基础 2 1 研究对象的特征分析 本文的研究对象包括家电开关产品与用户，立足于开关的造型研究与使用 者的操纵方式研究相结合，因此对使用者的研究是本文的出发点与重点；同时 对家电丌关产品独有的特点要进行比较深刻的研究与了解，这样才有针对性。 2 1 1 研究对象的特点分析 家电开关属于电子工业类产品的一个小组件，他不同于日常生活中的整体 产品，属于比较专用性能的产品，有着自身的特点。 2 1 1 1 实用性 实用性是家电丌关的最基本特点，也是最为重要的特点。因为，开关的作 用就是控制家电的启动与关闭，存设计上的实用是决定其设计成败的关键。它 本身应该满足以v , j l 个办i f l i l j 婴求：( 1 ) j 迎该保证使j f 】者及j 相关人员的证常使 用。( 2 ) 不能因为使用者的某些操作或者误操作而产生有可能存在的危险，把危 险尽量降到最低点。 2 1 1 2 普遍性 家电开关属于常见普遍的电子消费产品，其目标功能大多比较单一，可以 适用于不同的场合和不同的用户，用户目标人群相对比较好确定。本文主要是 针对家电开关的操纵方式设计与造型特点相结合的研究。 2 1 2 用户特征分析 鉴于家电开关的本身使用场合的相对广泛性，决定了其目标人群虽然比较 广泛但比较好确定，即：一般家庭消费者。他们有如下特征：( 1 ) 、使用者的年 龄层次范围比较广泛，从老年人到小孩。( 2 ) 、由于使用者的范围比较广，涉及 到各个阶层消费者。( 3 ) 、由于家电开关使用频率比较高，应当考虑使用寿命问 题。( 4 ) 、用户虽然比较广泛但家电开关基本都是由使用者的手操纵的，因此， 4 马l t l l l l 刊薮实用性信息的实践与思考年鉴信息与研究2 0 0 0 年4 期 4 武汉理工大学硕十学位论文 应当重点在人手方面多加研究：手的人机构成方式与家电开关的造型、操纵方 式的结合。 因此，在设计研究家电开关时，首要考虑的是用户特征与产品特征研究， 具体来说就是人机结合与产品的易用性，而对用户进行深入的了解是有利于对 家电开关的操纵方式的设计研究的。本文是在此基础上展开家电开关的操纵方 式与造型特点相结合的研究的。 2 1 3 易操纵性与家电开关研究关系的分析 设计心理学的概念提出已久，人机工程学在设计理论中存在许久，“以人为 本 的概念早已深入人心，然而在我们生活中依然存在许多不人性化的设计。 在现实使用产品中，我们可能会遇到一些麻烦：比如不知道如何使用一款新买 的电器，不知道如何使用新型高科技的办公用品，需要仔细阅读说明书才能知 道如何操纵；人们还可能遇到：在出入商场时，门不知道是推还是拉，在第一 次使用热水器时不知道是左边还是右边出热水，人们往往在进行操纵尝试后， 才能摸索出正确的使用方法。同样在家电使用过程中，人们在操纵中仍然会存 诒：第。次摸操作和尝试性操作的问题。比如：对于新买的电视机遥控器，热水 器的j l ：关与热水调节功能，往往第一次在试用后才得到了正确使用方法。大家 在使用出错后，一般会责怪自己没有掌握使用方法，而很少会责怪产品在设计 时存在的缺陷；也有一些产品的丌发者，认为只要在产品的说明书上写明使用 方法就可以了，忽视了设计产品的直观性与易用性，这样大大加大了使用者的 负担，对于老年人和身体存在障碍的人士而言就加大了他们的使用困难。因此， 如何把家电产品设计得更好用，更加易操纵，是家电开关设计的出发点，也是 家电开关操纵特点分析目的的体现。 2 2 家用电器开关从操纵方式上的分类及功能需求分析 2 2 1 操纵方式上的分类 家用电器开关从人们操纵的方式可分为以下几类：旋转、摆动、按压、滑 动、牵拉。如表2 - 1 表示不同类型的开关其使用特点和常用家电分析5 ： 5 翘万芹人机环境关系的试验研究长安大学2 0 5 武汉理：i = 人学硕士学位论文 表2 i 基本类型动作类举例说明 别 旋转控制开关 旋转电扇，煤气控制开关可以做3 6 0 度以下旋 灶转。 近似平移控制开关摆动电器上的调开关受力后，围绕旋转点或者 节杆轴摆动，通过反向调节可返回 起始位置。 按压电视机开关开关受力后，在一个方向移动， 在力解除后反弹到起始位置。 电热毯开关开关受力后，在一个方向移动， 在力消失后停留在消失时的位 平移开关滑动置，直到有相同或者相反的力 作用，才使开关继续移动或者 回到原点。 牵拉老式电灯开关受力后，在一个方向移动， 利用反弹力回到原点。 2 2 2 按功能分类 ( 1 ) 、用于简单的丌和关就能实现家电控制启动和停止的j r 父操纵控制。 ( 2 ) 、用于把一个家电从一个工作状态转到另外一个工作状念的操纵控制。 ( 3 ) 、用于把一个家电的工作参数稳定的改变。 ( 4 ) 、用于非常规状态下启动或停止的操纵控制开关，要求灵敏度高、可靠 性强。 2 3 家电开关的选择 2 3 1 按功能和使用情况选择家电开关的造型 家电开关的不同功能决定了其工作时有不同的运行状态，而不同的运行状 态决定了不同的家电开关造型特点设计。比如在实际工作中，按钮型开关运用 于控制家电系统的启动和关闭；旋转形式开关适合运用于家电系统定量的调节 功能；然而在需要计算器控制调节的家电操纵面板，则需要键盘类开关。如表 2 2 表示几种类型开关的使用功能分析6 ，图2 - 3 表示家电常用开关使用情况比 6 奥利弗科蕾夫实验室和工程技术学校的组件化定量系统蕾2 0 0 3 年2 期 6 武汉理工大学硕十学位论文 较7 。 家电开关类 使用功能方式 型 启动不连续调节 定量调节连续控制输入数据 按钮 o 钮子oo 旋钮o oo 键盘 oo 使用情况按钮 旋钮跨纽 键盘 需要的空间 小较小较小 中 开关编码 好好 差好 视觉辨别 一般好差好 触觉辨别 一般好一般 好 合并控制功能 好一般 差好 2 3 2 按工作要求选择家电开关类型 家电开关的工作要求主要包括：使用精度、使用性质、操纵力大小等方面。 根据对不同家电开关的工作要求分析，可以得到不同家电在选择何种类型丌关 时的依据。 2 3 3 家电开关造型的选择原则 正确地选择家电开关类型对于安全操纵、提高工效极为重要。在选择设计 家电开关造型时需要考虑以下几个原则： ( 1 ) 由于家电开关操纵是一种快速而精准的操作，其造型一般采用手控或指 控装置设计，采用手臂及下肢控制用力的操作； ( 2 ) 肘和肩高度之间且容易接触到的位置是安排家电开关的手控制器的理 想位置，并且能使使用者容易看到，可视性和可触性好； ( 3 ) 家电开关的紧急制动控制器要尽量与其他控制器有明显区分，避免混 淆； 7 贾殿薅面向量作工人的机床数控化改造的研究同济大学机艟工程学院2 0 0 4 7 武汉理工大学硕士学位论文 ( 4 ) 家电开关的类型及操纵方式应适合人们的操作特点，避免操作失误8 。 2 4 家电开关操纵设计研究的出发点 本文的出发点是对家电开关操纵方式进行研究，落脚点是改进家电开关造 型方便用户使用。 2 4 1 使用者能公平地使用 家电是人们日常生活中经常使用的产品，其使用人群具有广泛性，因此， 家电开关的设计应让大多数具有不同能力的人公平没有困难的使用。 设计要求：为了能够使家电开关能够让大多数人公平的使用，在设计同种 家电开始时应考虑所设计出的用户使用该产品的操纵方式是相同的或者尽可能 完全相同；使使用者对家电开关的设计感兴趣、使用过程中有愉悦感。 2 4 2 使用者能灵活地使用 虽然家电丌关在家j l j i 乜器- l - 赴个f 艮小的组f 茂沛分，f i ! 足它足使川抒和家i 乜 机器之间的纽带，把人的控制信息转化为家f 乜机器运 r 的命令。因此，家电丌 关的设计要迎合广泛的使用人群、能够灵活地将信息传达给机器。 设计要求：在设计时，设计多种使用方法以供不同的人群选择，例如：电 视机丌关有遥控和机器上操纵两种方式；保证丌关使用的精确性和明确性9 。 2 4 3 使用者能简单而直观的使用 使用家电是同常生活中常见的行为，家电开关的使用方法应该是最容易使 人明白、易懂的，而且不会由于一般使用者的语言、经验、文化和当前的精神 状态集中程度而影响使用m 。 设计要求：在设计时，排除不必要的复杂性设计；应该做到换位思考，去 了解使用者的期待和感受，做到设计与使用者的期待相一致；家电开关的操纵 应适合于大部分能力和文化程度范围的人群；在使用后，能够形成一定的信息 8 毫掌教控机床的人机工程学研究陕西科技大学2 0 0 6 徐扎数控机床设计中的人机 i - 程界面研究合肥1 - , 1 1 , 大学2 0 0 6 9 马臣薹于通用设计理念的起居产品设计研究河北工业大学2 0 0 9 插文成漫谈工业设计未来发晨趋势科学决策2 0 0 8 年1 1 期 8 武汉理工大学硕士学位论文 反馈。 2 4 4 具备视觉性与触觉性 在家电使用中可能会突然遇到一些可测的环境变化，也有可能受制于使用 者的感官上的先天缺陷，使得信息传递给家电机器受阻，例如：在深夜回家，家 中无亮光情况，电灯开关上的反光材料会使人们可以方便、准确的找到电灯开 关位置。在这种情况下应当在设计中考虑信息传递的视觉性和触觉性，让大多 数人都可以正常的使用。 设计要求：使用不同的材料引起人们的注意，使用不同的形式将信息展现 出来；家电开关的设计要与周围环境形成对比，使初用者更加明确方便的找到 所表达的信息；提供不同的装置和设置满足在感官上有弱点的人群的需要。 2 4 5 对使用者的容错能力 家电开关使用过程中无法避免的会出现这样或者那样的误操作情况，比如： 煤气灶扭动方向反转、洗衣机档位设置出错将漂沈转到甩干之类的误操作有可 能会：i 现。以j 设汁宋i uj l ：天时应充分提6 玎考虑到误操作的可能性，将误操作和 意外造成的后果降剑最小。 设计要求：设计时要安排好家电丌关的各项组成元素，减少使用的危险和 误操作发生几率，容易发生误操作的部件要隐蔽。 2 4 6 家电开关造型特点利于使用者操纵 家电开关的大小、形状等造型特点及其所处家电的部位都应让使用者能够 容易接近、够到、操作，且不会由于使用者本身的身型、姿势和缺陷影响使用。 不同家电的开关会根据不同的家电设计不同的所处位置和造型。例如：煤气灶 的开关会置于煤气灶的最前排，有利于使用者的观察和操纵；抽油烟机的开关 一般置于机器的右边，是根据人们的使用习惯设计的。 设计要求：为家电开关中的重要部件设计一个对多种情况下都可以清晰的 提示；为不同身体部位大小的使用者提供不同的适应程度，使其都可以使用； 为需要使用辅助设备的人士提供必要的使用空间。 臭冬梅无障碍设计屎则中的人文主义精神艺术百素2 0 0 7 年5 期 9 武汉理下大学硕士学位论文 第3 章家电开关操纵特点分析 在人们使用家电产品的过程中，人作为家电产品的使用者会与被使用者家 电发生联系，从而产生了人与家电的相互关系，而人们是通过操纵家电开关来 操纵家电使用的。因此，在设计家电开关时需要考虑人们使用家电的操纵特点 以及使用范围和使用者与机器的人机交互关系。 目前市场上使用的大多数家电是针对普通人群的特点和需求设计的，家电 开关的操纵方式也需要符合普通人群的标准。设计的标准是根据普通人的生理 数据参数确定的，人们在使用家电的过程中处于动态的操纵和静态的使用两种 状态，因此，人们固有的生理静态尺寸和使用时的运动动态生理尺寸是需要考 虑的，同时也要考虑人们的生理需求和心理需求。 在设计中，高效、舒适、安全是合理的人机关系应该达到要求。为了实现 家电丌关的合理的人机关系，首先应该明确家电丌关操纵中涉及到哪些人机关 系，其次考虑这些人机关系涉及到哪些因素和人机技术参数。例f c l l ：4 1 i 也隧f j 【 操纵这个人机关系系统中，要实现人操纵电视机合理的人机关系，除了需要考 虑电视机电源以及各个操纵功能键的位置、大小与编码符号识别外，还要在设 计时考虑避免误操作。 随着设计的发展，“人机环境”系统中的“人”的重要性也越来越 被关注。在家电开关设计研究中需要将造型特点与人体测量学、人体力学、生 理学、心理学的应用结合起来，对与家电开关操纵有关的人体结构特征和机能 特征进行分析，提供相关各部分的尺寸、生理力学数据以及在操纵过程中的相 互关系和可触及的范围等结构特征1 2 。 随着设计进步与经济发展，家电产品质量观的变化也伴随这家电产品的更 新出现，“方便”、“舒适”、“可靠”、“安全、“效率 越来越被人们所重视，人 机关系要素的深入研究也比如会使家电设计的水平提高到人们所要求的高度。 家电的人机交互是人与计算机的交互，任何家电产品都有计算机控制的程 序。在家电操纵设计中，家电的使用者与含有计算机的家电之间存在双向通道， 以一定的动作和符号、声音来实现两者之间的交互关系，例如：按动按钮、移 动鼠标、显示器上的图形、操纵后反馈的声音。这个过程包括：识别家电操纵 1 2 莫钧家电产品外观的数字化设计与实现2 0 0 9 1 0 武汉理工大学硕十学位论文 的交互相关对象理解家电操纵的交互对象把握家电操纵中人与机器的 情态家电操纵产生的信息适应与反馈；家电开关操纵方式中的人机界面是 用户与含有计算机的家电之间的通信媒体，包括物化有关的软件和硬件，在此 本文着重对硬件的研究分析。 交互关系的研究属于产品系统，是对一个成功的产品的完善和支持。例如： 以前的固定电话没有显示屏，只有按键，人们在使用时无法看到是否已经操作 到位，只能通过听电话里传来的按键声音来判断是否操作成功。然后现在的固 定电话加入了显示屏，可以给人们提供视觉和听觉多种途径得到有用的信息， 方便了人们的使用。这个例子说明人机交互关系的信息传递是有选择性的，不 恰当的信息传递，会导致不良的人机关系，改善信息传递的信息来源或者途径 能够使人获得更加的人机关系，也会设计出更好的产品。家电开关的操纵方式 这一人机系统中，人们通过家电开关获得信息是一个重要的人机研究方面，开 关设计所表达的信息是否能够有效地传递给用户。 随着信息化和高科技技术的普及，越来越高科技的特征呈现在家电产品中， 产品功能大大丰富、操纵也越来越复杂，反馈和显示的信息量也越来越大。闪 此，对于大多数家电的设计米说，对j ：家i 【! 搽纵“接接触的人机交j ：父系 i j f 。， 必须跟得上人们需求的变化。否则，诸多, f f f t j 性的问题会出现在，托d f l i j ，j 使川过 程中，对产品的用户体验有严重影响。在家电j ：关操纵设计中，若是没有处理 好人机关系，会导致产品操作复杂、信息传达不清，成为家电产品提高品质和 实现无障碍操作的阻碍，影响产品的竞争力。 3 1 家电开关操纵特点中的人机关系要素研究 开关的尺寸造型设计不仅仅应当与操纵开关的身体部位尺寸相适应，而且 还要考虑必须能最大限度地适合使用者的使用，因此还应该考虑操纵者的操纵 方式。对于手动的开关而言，不同的操纵方式要求不同的开关尺寸，操纵方式 是由手的那一部分操纵开关所取决的。如( 图3 一1 ) 所示是几种常见的手的操纵 方式，例如表中( a ) 所示是一种用指尖推压的按键丌关方式，使用者的力是通 过手指施加到开关上的，所以开关的直径至少应当与手指指尖大小相等( 约1 0 毫米) ：再例如表2 中( e ) 所示，操纵杆上部的受力部位与人手的大小关系， 由于其操纵方式是握式需要用手握住操纵杆，若设计的直径过4 , n 会引起肌肉 过度紧张操纵无力；若设计的直径过大则手难以握住影响使用。各种数据实验 武汉理工大学硕十学位论文 表明，操纵杆直径为5 0 毫米时，手与操纵杆的接触面积以及作用力的发挥都是 最佳的。比如对于需要使用者手指指尖按压的家电开关，其接触按压面的形状 应设计成凸型，保证其适合指尖与手的操作。开关的形状影响到控制开关的姿 势，别扭的姿势不但容易引起使用者的疲劳，而且增加了使用操纵的难度，不 利于大众化的操纵原则。因此，在设计家电开关的过程中应充分考虑造型特点 给操纵带来的影响，尽力做到舒适、方便、灵活地操纵。 ，、 钐翟一 捻 l 历孓 l6 一 i 一、 以， l ? 一、 ( a ) 手指接触( b ) 安触 ( c ) 舣手捍值( d ) ：j 亍牲住 ( e ) 手抓位( f ) 手握住 图3 - i 儿种常