人机的信息界面设计.ppt

1、第十四章 人机界面设计,人机界面图片,人机界面图片,人机界面图片,第一节 人机界面设计概述,在人机系统中，存在着一个人与机相互作用的“面”，所有的人机信息交流都发生在这个面上，通常称为人机界面。,向人表示机械运转状态的仪表或器件叫显示器,人机界面三要素基本模型,供人操纵机械运转的装置或器件叫控制器,第一节 人机界面设计概述,人机界面的研究内容 显示器设计 控制器设计 控制-显示器组合设计,第二节 显示器设计,显示器设计,视觉显示器设计,听觉显示器设计,触觉显示器设计,一、仪表显示器,一、仪表显示器,（一）仪表显示器分类,（二）刻度盘设计（刻度指针式仪表）,1.刻度线的高度： 刻度线分为长刻度线

2、、中刻度线和短刻度线,（二）刻度盘设计,1.刻度线的高度： 伍德森(W.E.Woodson )提出视距与刻度线高度之间的关系如下：,（二）刻度盘设计,2.刻度线的宽度和间距： 伍德森给出了各刻度线宽度和间距的最小值,（二）刻度盘设计,当最大视距为L（mm）时，各刻度线的最小尺寸如下： 长刻度线高度： L90mm 中刻度线高度： L125mm 短刻度线高度： L200mm 刻度线宽度： L5000mm 短刻度线间距： L600mm 长刻度线间距： L50mm,（二）刻度盘设计,3.刻度标数的原则 指针运动式仪表通常直排 指针固定式仪表通常仪表标数辐射状分布 最小刻度可不标数 最大刻度一定标数,（

3、二）刻度盘设计,3.刻度标数的原则 指针在刻度盘内，标数应在刻度外侧 指针在刻度盘外，标数应在刻度内侧 开窗式的窗口应能显示被指示数字及前后相邻的数字,4.刻度标数进级方法和递增方向 进级方法可参考美国海军的研究结果，如表：,（二）刻度盘设计,（二）刻度盘设计,数字递增方向原则： 顺时针方向为增加 从左至右方向为增加 从下向上方向为增加,（二）刻度盘设计,5.字符的形状和大小 汉字推荐采用宋体或黑体 字符的大小根据视距确定,（二）刻度盘设计,6.刻度直径（D）：视距，刻度数（I） 莫雷尔推荐圆形仪表的最佳直径如图：,（三）仪表的指针,指针是指针式仪表的重要组成部分 设计原则 形状简洁、明快、不

4、加修饰， 具有明显的指示性形状 一般头部尖、尾部平、中间等宽或狭长三角形,（三）仪表的指针,（三）仪表的指针,指针与刻度线间距：1-2mm 最佳 指针针尖宽度： 可与短刻度线等宽 贴近刻度盘面，以减少读值时的误差,（四）仪表面板设计,设计原则 1）按仪表的重要程度排列,（四）仪表面板设计,设计原则 2）按使用顺序排列 显示仪表的排列顺序应与仪表在操作过程中的适用顺序一致 注意仪表之间在逻辑上的联系，彼此有联系的仪表尽量靠近,（四）仪表面板设计,设计原则 3）按功能进行组合排列 仪表和相应的操纵器按功能用途分组 传递同一参数信息与完成同一功能作用的仪表分组排列,（四）仪表面板设计,设计原则 4）

5、按最佳零点方位排列 多个仪表排列，同向9点位置最优 横向排成两排时，零点方位可采用相对方向 如果需要排成竖列，以同向12点位置最优,（四）仪表面板设计,设计原则 5）按视觉特性排列 人眼的水平运动比垂直运动速度快而幅度宽 人眼的视觉习惯 左 右 上 下 顺时针方向 人眼观察的效率：,（五）仪表的颜色,主要包括盘面、刻度标记和数码、字符以及指针的颜色匹配问题,表14-5 清晰的配色,（五）仪表的颜色,表14-6 模糊的配色,二、信号灯显示设计,二、信号灯显示设计,信号灯显示的作用 发出指示性信息 显示系统工作状态,二、信号灯显示设计,信号灯的形状和颜色 形状简单明显 与所代表含义有逻辑上联系,方

6、向,禁止,二、信号灯显示设计,信号灯的颜色,禁止、停止、危险、立即处理,注意、警告,正常、安全、允许运行,指令、必须遵守的规定,二、信号灯显示设计,信号灯的亮度和环境 亮度高于背景亮度两倍，背景应灰暗无光 同时信号灯亮度不能过大，避免眩光 闪光信号灯的闪光频率 0.671.67HZ,三、荧光屏显示设计,荧光屏显示特点 能同时显示多种信息，如文字、图形、表格、符号等； 适合显示动态信息， 显示形象化、格式灵活,三、荧光屏显示设计,荧光屏的显示效率,四、标志符号的设计,四、标志符号的设计,标志符号设计的知觉因素 a）形与基分明,四、标志符号的设计,标志符号设计的知觉因素 b）边界明显： 一般最好采

7、用实心粗线表示边界 动态标志用实心体符号表示 运动或者活动部件采用轮廓线表示,四、标志符号的设计,标志符号设计的知觉因素 C）封闭 d）简单明了 e）完整,四、标志符号的设计,评价标志符号的方法 1）直选评选法：被试在多种备选方案中选择一种。 2）主观评价法：被试对不同的方案作出评价。 3）反应时测定法：被试对不同的方案反应时间的长短，该方法可能只反映方案的清晰度，而没有反映标志与含义的联系程度，配合其他方法使用。 4）混淆评价法：在被试了解多种标志含义的基础上，在限定时间内考察对每种标志的认知。,五、听觉显示设计,利用示警信号（声音）来传达信息。 特点：可快速有效的传递简单和短促的信息，反应

8、快、方向不受限制。 应用：蜂鸣器、铃、角笛和汽笛、警报器,(一) 音响及报警装置,蜂鸣器 铃 角笛和汽笛 警报器,(二) 言语显示装置,用语言在人与机器之间传递信息，使其具有一定的表达能力。 特点：可以更为细致、明确地指导操作者的各种操作行为 应用：无线电广播、电视、电话、报话机和对话器及其它录音、放音的电声装置。,(二) 言语显示装置,设计注意事项： 1.噪声对言语传示的影响 2. 语言的强度 3.语言清晰度,(三) 听觉显示装置的选择原则,音响显示装置的选择原则 1）在有背景噪声的场合，音响显示装置的频率选择在噪声掩蔽效应最小的范围内。 2）使用断续的或音调有高低变化的声音信号，更能引起人

9、的注意。最好组成视、听双重报警信号。 3）音响信号传播距离远和穿越障碍物时，应加大声波强度，使用较低的频率。 4）注意音响装置的多少，避免各信号间的相互干扰。,(三) 听觉显示装置的选择原则,言语显示装置的选择原则 1）显示内容较多时，采用一个言语显示装置即可。 2）更适于指导检修和故障处理工作，引导操作者操作。 3）适用于追踪操作中。 4）在非职业性的领域中，言语显示装置更符合人们习惯。,第三节 控制器设计,定义：控制器是人用以将信息传递给机器，或运用人的力量来开动机器，使之执行控制功能，实现调整、改变机器运行状态的装置。,一、控制器的分类,按操纵控制器的身体部位不同： 手动控制器 脚动控制

10、器 按功能可分为： 开关类 转换类 调节类 紧急开关类 按控制器运动类别的不同： 旋转控制器 摆动控制器 按压控制器 滑动控制器和牵拉控制器,第三节 控制器设计,一、控制器的分类,各类控制器的形状,第三节 控制器设计,二、控制器的设计要求,控制器的编码 ： 形状编码 位置编码 大小编码 颜色编码 标记编码 操作方法编码,第三节 控制器设计,(二) 控制器的外形结构,手操纵控制器的六种方式,返回,第三节 控制器设计,(二) 控制器的外形结构,手动控制器形状设计应考虑手的生理特点,第三节 控制器设计,(三) 控制器的阻力,控制器的阻力特性：,第三节 控制器设计,表 控制器的最小操作阻力,第三节 控

11、制器设计,(四) 控制器的偶发启动,防范措施： （1）将控制器安装在陷入控制板的凹槽内； （2）在控制器上加保护罩； （3）将控制器安装在不易被碰撞的位置； （4）使控制器的运动方向向着最不可能发生意外用力的方向； （5）操作者必须连续做两种操作运动，才能使控制器被启动，而后一种操作运动与前一种操作运动的方向不同，以此将控制器锁定在位置上； （6）一组控制器必须按正确的顺序操作时才能被启动，使控制器彼此之间具有连锁作用。如配电柜上的油开关和刀闸开关的操作顺序连锁； （7）适当增大控制器的操作阻力。,第三节 控制器设计,三、主要控制器的设计,控制器的设计要充分满足操作者在产品使用过程中能安全、准

12、确、迅速、舒适地操作。因而设计时应充分考虑操作者的体形、生理、心理特征以及人的能力限度，使控制器的形状、大小等符合人因工程的要求。,第三节 控制器设计,(一) 手动控制器的设计,旋钮,第三节 控制器设计,(一) 手动控制器的设计,按钮,第三节 控制器设计,(一) 手动控制器的设计,扳动开关,第三节 控制器设计,(一) 手动控制器的设计,控制杆,第三节 控制器设计,(二) 脚动控制器的设计,脚踏板,第三节 控制器设计,(二) 脚动控制器的设计,脚踏板,第三节 控制器设计,(二) 脚动控制器的设计,脚踏板,第三节 控制器设计,(二) 脚动控制器的设计,脚踏钮,第三节 控制器设计,第四节 控制显示组

13、合设计,组合设计的好处： 控制器与显示器相合性好，可减少信息加工和操作的复杂性； 缩短人的反应时间，提高人的操作速度，尤其是在紧急情况下，要求操作者非常迅速地进行操作时可减少人为差错，避免事故的发生。,一、控制显示比,控制显示比是控制器与显示器位移大小的比例关系，即是指控制器的位移量与之相对应的显示器位移量之比(C/D)，可用来表示系统的灵敏度,第四节 控制显示组合设计,一、控制显示比,人机界面上的控制显示系统具有精调和粗调两种功能。C/D比的选择应考虑精调和粗调的时间，最佳的C/D比则是两种调节时间曲线相交处。这样可以使总的调节时间降到最低,第四节 控制显示组合设计,二、控制显示的空间相合性

14、,控制器与显示器空间位置的合适与否直接影响系统的效率。 恰帕尼斯(Chapanis)等人于1959年曾用煤气炉的四个灶眼作为显示器，煤气开关作为控制器，研究了控制器与显示器的空间相合性。,第四节 控制显示组合设计,第四节 控制显示组合设计,三、控制显示的运动相合性,控制器的运动方向与显示器或执行系统的运动方向在逻辑上一致，符合人的习惯定势，即控制显示的运动相合性好，对于提高操作质量、减轻人的疲劳，尤其是对于防止人紧急情况下的误操作，具有重要的意义。,第四节 控制显示组合设计,第五节 累积损伤疾病与工具的设计,一、累积损伤疾病及其原因 原因： 1. 受力 2. 重复 3. 姿势 4. 休息,二、与手有关的累积损伤疾病,人手是由骨、动脉、神经、韧带和肌腱等组成的复杂结构,第五节 累积损伤疾病与工具的设计,二、与手有关的累积损伤疾病,手部的动作状态,第五节 累积损伤疾病与工具的设计,三、手握式工具设计原则,避免静肌负荷,a）直杆式电烙铁 b）弯把式电烙铁,第五节 累积损伤疾病与工具的设计,三、手握式工具设计原则,保持手腕伸直,第五节 累积损伤疾病与工具的设计,三、手握式工具设计原则,使组织压迫最小,第五节 累积损伤疾病与工具的设计,三、手握式工具设计原则,减小手指的重复活动,第五节 累积损伤疾病与工具的设计,复习思考题