鍵盤鼠標設計

1、 1968 1968年年，鼠標的原型誕生；全世界第一個鼠標誕生于美國加州斯坦福大學，它的發(fā)明者是Douglas Englebart博士。 他制作的鼠標是一只小木頭盒子 在第二次世界大戰(zhàn)之后，人體工程學就 已經(jīng)作為獨立的學科開始發(fā)展，在設計、環(huán)境、軍事等諸多領域都有廣泛的應用，可以說，只要是有人機交流的地方就有人體工學的應用，而鍵盤鼠標外設的人體工學也已經(jīng)成長了多年。 鍵鼠產(chǎn)品已經(jīng)發(fā)展了幾十年，作為電腦桌面上使用頻率最高的輸入工具，同時也是人機交流的最重要工具，它的性能好壞直接決定了我們工作效率的高低。隨著技術(shù)的發(fā)展，我們從最原始的機械鼠標到激光鼠標，從有線鼠標到無線鼠標，從功能簡單的機械鍵盤到

2、功能豐富的多媒體鍵盤，我們已經(jīng)突破了技術(shù)瓶頸。人手掌的血管和神經(jīng)解剖圖 人手的結(jié)構(gòu)中，與鼠標相關的部分向上包括前臂，而向下則有手腕、手掌、手指等結(jié)構(gòu)。前臂內(nèi)部包括尺骨、橈骨等主要的骨骼人就是依靠這兩根骨頭的交錯來完成手腕的旋轉(zhuǎn)的。 而手腕結(jié)構(gòu)中主要是一快腕骨，它的轉(zhuǎn)動使得人的手腕可以仰俯。而人的手掌則主要由兩組肌肉組成，一個是拇指屈肌和外展肌組成的肌群，一個是小指屈肌及展肌組成的肌群，在兩個肌群指間有一條溝壑。對于不同的人，這條溝的深度和寬度是不同的。而這條溝內(nèi)部，則是人手主要神經(jīng)和血管所走的地方。手指的結(jié)構(gòu)則相對比較簡單，每個手指包括三個指節(jié)，并在一定范圍內(nèi)可以作橫向的展開。 對于手腕結(jié)構(gòu)來

3、說，多次的試驗證明，當人的手腕呈“仰起”狀態(tài)時，則“仰起”的夾角在15 度30 度之間的時候，是最舒適的狀態(tài)，超出這個范圍，會導致前臂肌肉處于拉伸狀態(tài)，而且也會導致血流的不暢。對于手掌來說，其最自然的形態(tài)就是半握拳狀態(tài)。而鼠標的造型設計，實際上就是要盡量貼合這個形態(tài) 如今我們使用電腦的頻率越來越高，時間也越來越長，在這種頻繁的重復性操作下，我們的手腕、手臂就非常容易出現(xiàn)關節(jié)麻痹、腫脹、疼痛等癥狀，久而久之就會出現(xiàn)我們常說的“鼠標手”。鼠標手是“腕管綜合癥”的俗稱，又叫做遲發(fā)性正中神經(jīng)麻痹，多發(fā)于30-50歲的辦公室一族。具體是指人體的正中神經(jīng)進入手掌部的經(jīng)絡中，受到壓迫后產(chǎn)生的食指、中指疼痛、

4、麻木和拇指肌肉無力感等癥狀。如果長時間不治療，則會出現(xiàn)手指手掌肌肉萎縮等癥狀，后果十分嚴重。而一般來說，女性患病的幾率要高于男性，這是由于女性的手腕管通常比男性的小，正中神經(jīng)更容易受到壓迫所致。在操作電腦時，由于鍵盤和鼠在操作電腦時，由于鍵盤和鼠標有一定的高度，手腕就必須標有一定的高度，手腕就必須背屈一定角度，這時腕部長時背屈一定角度，這時腕部長時間處于壓迫狀態(tài)，壓迫了腕管間處于壓迫狀態(tài)，壓迫了腕管中的正中神經(jīng)，使神經(jīng)傳導被中的正中神經(jīng)，使神經(jīng)傳導被阻斷。阻斷。同時血液供應受阻，從而造成同時血液供應受阻，從而造成手掌的感覺與運動發(fā)生障礙手掌的感覺與運動發(fā)生障礙 1 1、要使鼠標外殼緊密貼緊人手

5、掌的、要使鼠標外殼緊密貼緊人手掌的兩個主要肌群兩個主要肌群拇指肌群和小指肌群。拇指肌群和小指肌群。使它們能夠貼緊而又不受壓迫。受壓迫使它們能夠貼緊而又不受壓迫。受壓迫會導致手掌處于疲勞狀態(tài)，而貼不緊又會導致手掌處于疲勞狀態(tài)，而貼不緊又有握不住的感覺。有握不住的感覺。 2 2、要使鼠標外殼緊貼掌弓而又不壓迫它。、要使鼠標外殼緊貼掌弓而又不壓迫它。也就是鼠標外殼要貼緊手掌中間的那條也就是鼠標外殼要貼緊手掌中間的那條“溝溝”。如果它不能貼緊，那么手心就會。如果它不能貼緊，那么手心就會有有“懸空懸空”的感覺，而如果壓迫了它，因的感覺，而如果壓迫了它，因為下面是手主要動脈和神經(jīng)的必經(jīng)之地，為下面是手主要

6、動脈和神經(jīng)的必經(jīng)之地，時間長了以后會導致手缺氧。時間長了以后會導致手缺氧。 3 3、鼠標的最高點應該位于手心而不是后、鼠標的最高點應該位于手心而不是后部的掌淺動脈弓，否則會造成手掌產(chǎn)生壓部的掌淺動脈弓，否則會造成手掌產(chǎn)生壓迫感。對于手指，手指的自然形態(tài)應該是迫感。對于手指，手指的自然形態(tài)應該是五個手指都不懸空，而且處于呈五個手指都不懸空，而且處于呈150 150 度左度左右的自然伸展狀態(tài)。而對于鼠標設計來說，右的自然伸展狀態(tài)。而對于鼠標設計來說，手指部分的一個特別要求，就是當手指自手指部分的一個特別要求，就是當手指自然伸展時，第三指節(jié)的指肚應該正好處于然伸展時，第三指節(jié)的指肚應該正好處于鼠標按

7、鍵的微動開關上，這樣才能獲得最鼠標按鍵的微動開關上，這樣才能獲得最佳的按鍵手感。佳的按鍵手感。 符合人因工程學的設計并不是適合每個人，這一點上在鼠標的設計中尤為明顯。有很多號稱符合人因工程學的鼠標用起來并不是很舒服，主要原因在于這些鼠標設計的時候是以歐美人士作為基準的，而這個基準對于亞洲人來說顯得過大了。 據(jù)美國一家權(quán)威數(shù)據(jù)調(diào)查公司的數(shù)據(jù)統(tǒng)計， 歐美人士的手掌心平均要比亞洲人的手掌心深1-2CM，而且手要長3-4CM。下面就是一張標準體型的亞洲人（174CM）和低于標準體型的歐美人士手（178CM）。 可以從圖上看出很明顯的差別： 首先，亞洲人的手掌偏窄，其 次手的長度也偏小，再者手掌 中央的

8、“溝”也偏淺 左邊為亞洲人手掌，右邊為歐美人手掌 另外，由于亞洲人的手普遍要比歐美人士短幾個公分，所以在亞洲人握歐美人士的大鼠標時，其鼠標的最弓背處剛好處于手掌心的靠后部分，并且手部的受力集中于手掌心稍后側(cè)的掌淺動脈弓。如果動脈受壓過久，時 間長了會產(chǎn)生麻木酸痛的 感覺，并使手指缺氧產(chǎn)生 疲勞感。另外，如果手處 于強迫狀態(tài)，其手指的靈 活度也將受到很大的影響， 這在玩游戲時體會更明顯。 175CM 亞洲人手握歐美國家的品牌鼠標 由上面的分析可以看出，主要針對歐美標準而設計的鼠標具有個頭特別大，后背非常弓的特點，而這兩點對亞洲人來說是一個極為不合理的設計。 一些著名的鼠標品牌主要是以歐美人士作為

9、基準，設計出來的鼠標個頭都特別大，并且后背都非常弓，因為如果鼠標后背太平，歐美人士的人握上去之后，手掌心就會有懸空的感覺。 上圖是歐洲標準 下圖是亞洲標準 由于鼠標較大的原因，手腕的腕關節(jié)被迫抬高，使手背與桌面的夾角大于了30 度 ，腕關節(jié)部位及手的前臂部位的伸肌群都處于強直的受力狀態(tài)，受前臂肌群力的影響，上臂的肱三頭肌及肱三角肌也都會同時受到力牽拉的作用，這樣一來，人的肩關節(jié)也會一直處于強直狀態(tài)。在這種狀況下用鼠標，時間長了很容易出現(xiàn)腕關節(jié)及肩部酸脹的癥狀，從而極易產(chǎn)生疲勞感。 專門為亞洲人設計的鼠標外形設計方面較之歐美的鼠標稍微要小一點，并且流線造型的弧度也要平緩一些，針對于亞洲人手的特點

10、，這款鼠的后背夾角設計成為150 度左右，這種設計使亞洲人的手握在鼠標上后使手背同桌面呈現(xiàn)15-30 度夾角，而使腕關節(jié)及肩關節(jié)的都呈自然放松狀，同時手握鼠標的受力點恰好位于手心稍靠掌指關節(jié)處，從而避開了位于掌心靠后側(cè)的掌淺動脈弓。 這樣，不僅手指在點擊 按鍵時會非常靈活自如， 并且長時間的使用也不 會輕易疲勞。人們在使 用鼠標時，總是頻繁地使用食指，手腕支撐面積較小，肌肉處于緊張狀態(tài)，受力較大且手指受力不均勻，這種單調(diào)而輕微的動作，易于使經(jīng)常使用鼠標的人感到疲勞。 在鍵盤的設計中運用人機學原理,結(jié)合手的解剖學特點、坐姿生理學等學科知識以及視覺顯示終端作業(yè)崗位的人機界面設計原則,使人機環(huán)境系統(tǒng)

11、相協(xié)調(diào),為使用者創(chuàng)造安全、舒適、健康、高效的工作條件. “人的因素”在設計中是不能忽視的一個重要條件。設計以心理為圓心、生理為半徑,用以建立人與物(產(chǎn)品)以及環(huán)境之間和諧關系的方式,最大限度地挖掘人的潛能,綜合平衡地使用人的肌能,保護人體健康,不斷地引領人類趨于完善。文中從鍵盤的平面布局、主鍵盤區(qū)、編輯定位鍵盤區(qū)和數(shù)字輔助鍵盤區(qū)的按鍵布置以及整體設計等角度出發(fā),在分析傳統(tǒng)鍵盤的基礎上,提出了鍵盤的改進設計。 使用計算機和打字機都需要進行鍵盤操作，目前工作人員長時間從事鍵盤操作往往產(chǎn)生手腕、手臂、肩背的疲勞，影響工作和休息。 從人體工程學的角度看，要想提高作業(yè)效率及能持久地操作，操作者應能采用舒

12、適、自然的作業(yè)姿勢，工作人員因現(xiàn)有的鍵盤操作條件而采用不正常的姿勢，是導致身體疲勞的主要原因。因為在目前的工作臺上操作鍵盤，如果工作人員手腕放在臺面上，由于鍵盤的鍵面高于工作臺面，必然要讓腕部上翹，時間一長會引起腕關節(jié)疼痛；而懸腕或懸肘的操作雖然較為靈活，但由于手部缺乏支撐，手臂或肩背的肌肉不得不保持緊張，故不能持久，也易疲勞。 對這個問題，人體工程學現(xiàn)有的研究結(jié)論是“鍵盤自臺面至中間一行鍵的高度應盡量降低”。鍵盤前沿厚度超過50mm就會引起腕部過分上翹，從而加重手部負荷。此厚度最好保持在30mm左右，必要時可加掌墊。即通過減薄鍵盤本身的厚度和在鍵盤前增加手部的支撐件來解決。鍵盤可減薄的程度是

13、有限的。操作動作的合理性直接影響操作者的舒適性和工作效率。 手- 鍵盤界面最自然的姿勢為上臂從肩關節(jié)自然下垂,與前臂之間夾角7090,以保證作業(yè)時肘關 傳統(tǒng)鍵盤結(jié)構(gòu)節(jié)受力而不是上臂肌肉受力;還應保持手和前臂呈一直線,腕部向上不得超過20,腕外 展不超過15;雙手向內(nèi)相向交叉成6070,手指自然彎曲,同手掌一起構(gòu)成一個半圓形,呈空握球狀;兩手掌間距約100280mm 。設計主鍵盤區(qū)沿中心線各自左右分開,兩基準定位鍵之間距離約80100mm 。 人機工程 鼠標 另外像羅技WAVE鍵盤也是一款人體工學設計出色 的鍵盤，雖然它沒有將主鍵區(qū)分開，不過表面的波浪形并不是隨便設計的，根據(jù)手的擺放位置、手指長度等多種因素，經(jīng)過計算得出了目前我們看到的波浪形 人體工程學現(xiàn)有的研究結(jié)論是“鍵盤自臺面至中間一行鍵的高度應盡量降低”。鍵盤前沿厚度超過50mm就會引起腕部過分上翹，從而加重手部負荷