人机界面-控制器.ppt

2.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,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,各种控制装置的使用功能,各种控制装置的使用情况比较,不同工作情况下选择控制装置的建议,用于追踪的控制装置选择,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。,不同控制器所要求的最小阻力,操纵阻力的变化,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。,二、控制运动方向与系统的关系,操纵控制与系统反应的对应方向,操作准确性与控制器操纵方向及系统反应方向关系,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.,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。,美国空军常用的控制器形状编码,海军雷达系统中常用的控制钮,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）,Mirror-imagecontrols,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）,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）调节错误。3）逆转错误。4）无意的操作错误。,2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。,3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。,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,.,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50100,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,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.,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,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10N,二.肘节开关三.旋钮四.曲柄五.手轮六.踏板,典型控制器设计,一、手操纵小型控制器设计二、方向盘的设计三、操纵杆设计四、脚和腿操纵的控制器设计,Designofspecifichand-operatedcontrols,Cranksandhandwheels,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。,一、手操纵小型控制器设计,1旋钮设计2按钮设计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,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,2方向盘的构造,方向盘与车轮,可调节方向盘,3安全设施安全气囊,三、操纵杆设计,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。,1脚踏板的设计,刹车反应时间,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。,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,3.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,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,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,Multi-touchtechnology,Dataentrydevices,Chordversussequentialkeyboard,Keyboardfeel,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,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,2功能顺序设计3使用频率原则4重要性原则5运动方向性原则控制器的运动方向规则,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,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。,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（Johnsgard）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，,Dashevsky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针延伸线强化了图案的规律性特征。2.动态显示,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,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。,二、控制器的间隔设计,各种控制器需要的间距（mm）,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。,显示器与控制器综合布局,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,一、显示器与控制器的空间及逻辑位置一致,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,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。,运动方向与增减值的关系,2）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,四、控制显示移动比率设计,它是指控制器的操作量(C)与显示器（指示器）的显示量(D)之间的