产品人机工程设计

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1、产品造型设计方法产品造型设计方法多媒体教学课件多媒体教学课件编著编著 刘刚田刘刚田 电子工业出版社电子工业出版社1 人机工程学概述产品人机工程设计2 人机工程学的设计方法 3 人机工程学设计理念4 人机工程学设计案例 1 人机工程学概述1.1 人机工程学与产品造型设计方法1、为产品造型设计中考虑“人的因素”提供一些参数；2、为产品造型设计中“产品”的功能合理性提供科学依据；3、为产品设计中考虑“环境因素”提供设计准则；4、为产品的系统设计提供理论依据；5、为“以人为本”的产品造型设计思想提供工作程序。返回返回 静态尺寸是人体处于静止的标准状态下测量的。可以测量很多不同的标 准状态和部位。如手臂

2、长度、腿长度、座高等。结构尺寸较为简单，它对与 人体直接关系密切的物体有较大关系，如家具、服装和手动工具等。主要为 人体各种道具设备提供数据。 动态尺寸主要是指在工作状态或运动中的人体测量尺寸，它是人在进行 某种功能活动时肢体所达到的空间范围，在动态的人体状态下测量而得的。 它是有关节的活动、转动所产生的角度与肢体的长度协调的范围尺寸。主要 解决许多产品空间范围、位置的问题。1.2 人机工程学中人的因素1、人的测量尺寸人体测量的尺寸包括静态尺寸和动态尺寸。 （1）肢体的活动范围2、人的力学指标图5-1为人体上肢体活动范围 （2）人的肌力如图5-2所示在直立姿势下弯臂时， 不同角度时的力量分布，

3、从图中可了 解到在70处可达到最大值，即产生 相当于体重的力量，这也是许多操纵 机构（例如方向盘）置于人体正前上 方的原因。（3）作业姿态坐姿是人体最常用的休闲姿态，也是大多数脑力劳动者工作姿态。 随着技术的进步，有愈来愈多的人加入坐姿工作的行列，可以设想， 坐姿是未来劳动者主要的工作姿态。坐姿对人健康的影响是和时间 成正比的。即使设计不合理的座具，短时间坐一坐不会对人产生影响 但对于那些一天八小时，一年三百天坐着工作的劳动者，不正确的坐 姿会给身体造成永久的伤害。3、人的感知能力人的感知能力主要包括人的视觉、听觉、肤觉等。（1）视觉（2）听觉（3）肤觉4、人的信息传递传递 与处处理5、人的操

4、作心理状态态1.3 人机工程学中物的因素1、控制部分 物的控制系统部分主要分为操作力和控制装置形状两部分。 （1）操作力设计控制装置的时候要注意施力体位，避免静态施力， 同时要提供操纵依托支点。操作力的大小和人的身体姿势 有关系，也和产品的操作精度要求有关系。 2、信息显示系统 3、人机界面（2）控制器的形状图5-3 各种控制器的形状1.4 人机工程学中环境的因素环境因素也是人机系统中的重要因素，产品的造型设 计应与其使用环境相协调。影响人机系统的主要环境分为 自然环境和人为环境两部分。自然环境主要是照明、温度、 湿度、噪声、振动、布局、空间大小等等。人为环境主要 是个人空间社会因素、文化环境

5、等。不同地域的设计表现出该区域的文化特点。美国设计的大 气、德国设计的严谨、日本设计的精致、意大利设计的浪漫 以及北欧设计的自然，这些设计风格的迥异主要是不同的文 化背景所造成的。1.5 人机工程学中人机环境系统设计图5-4 人机系统模型2 人机工程学的设计方法2.1 人机工程学设计原则1、以人为本的设计原则3、系统性设计原则2、可调设计原则2.2 基于人体测量学的产品造型设计人体测量学是人类学的一门分支学科，主要研究人体测量和观察方 法，并通过人体整体测量与局部测量来探讨人体的特征、类型、变异和 发展规律。人体测量学的目的是：通过测量人体各部位尺寸来确定个体 之间和群体之间在人体尺寸上的差别

6、，用以研究人的形态特征，从而 为各种工业设计和工程设计提供人体测量数据。使设计更适于人。1、人体测量学与产品造型设计2、人体测量学在产品造型设计中的应用 人体尺寸的应用程序 1）确定所设计产品的类型； 2）选择人体尺寸的分位数； 3）确定功能修正量； 4）确定心理修正量； 5）产品功能尺寸的确定。返回返回（3）应用人体尺寸数据时应注意的要点1）必须弄清设计的使用者或操作者的状况，分析使用者的特征，包括 性别、年龄、种族、身体健康状况、体形等。 2）人体尺寸的统计分布一般是呈正态分布的，故按人体尺寸的平均值 设计产 品和工作空间，往往只能适合50%的人群，而对另外50%的人群 则不适合。3）大部

7、分人体尺寸数据是裸体或是穿汗背心、胸罩、内裤时测 量的结果。4）静态测得的人体尺寸数据，虽可解决很多产品设计中的问题，但由于 人在操作过程中姿势和身体位置经常变化，静态测得的尺寸数据会出现较 大误差，设计时 需用实际测 得的动态尺寸数据加以适当调整。5）确定作业空间的尺寸范围，不仅与人体静态测量数据有关，同时也 与人的肢体活动范围及作业方式方法有关。如手动控制器最大高度应使 第5百分位数身体尺寸的人直立时能触摸到，而最低高度应是第95百分位 数的人的触摸高度。2.3 基于人机信息界面的产品造型设计1、人机信息界面人机信息界面包括环境信息、机器信息的显示与控制装置。显示装置是 人机系统中，将机器

8、的信息传递给人的一种关键部件，人们根据显示信息 来了解和掌握机器的运行情况，从而控制和操纵机器。如图5-5所示：图5-5 人机信息界面2、人机界面实例如图5-6所示，人手握剪刀剪东西时，人和剪刀构成简单的人机互动， 剪刀的两个把手是与人操作有关的实体部分，而把手的形式、尺寸等对 剪刀工作又直接的影响。所以把手的形式、尺寸以及色彩也是人机界面 要研究的一部分。3、产品造型设计中的界面如图5-7所示细长的高脚杯为例，漂亮细 长的高脚杯，通过手指和杯身的接触介面， 给人以优雅的感受。当我们在温馨的灯光 下，听着轻松的音乐，摇动高高的高脚杯， 杯中的美酒散发着诱人的香气。高高的杯 身不仅是优雅的象征，

9、还可以避免手的温度 影响到酒的原味，更重要的是在到品酒时紧 紧的握住酒杯并摇晃杯身，符合人机工程设 计。 图5-7 高脚杯4、产品设计中的界面设计的原则在对产品进行人机界面设计时，好必须遵循人机界面设计的几个原则 和标准，我们按照它们的重要程度，将其进行以下分类： （1）以用户为中心的基本设计原则（2）顺序原则 （3）功能原则 （4）一致性原则 （5）频率原则 （6）重要性原则 （7）面向对象原则2.4 基于使用方式和使用环境的产品造型设计使用方式是产品在使用过程的动作和操作方法，在产品造型 设计中可能会沿用以往人们习惯的使用方式，也可能会产生一些 新的使用方式，并影响到人们其他的行为。 1、

10、产品使用方式的要点2、在使用方式和使用环境下产品造型设计的方法（1）产品形态要符合人机方面的使用要求。 （2）操作行为过程。 （3）操作顺序。 2.5 基于生活形态的产品造型设计所谓“生活形态”，是指现实生活中不同群体的生活样式或类型。 人生活在由各种形态构成的空间里，这些形态在向人传达信息的同 时，人也慢慢地读懂了其中各种形态语言，并总结出了其内在的规 律，创作出了一定的形态语言来实现人与自然、人造物的沟通。对 产品设计而言，产品的造型既是产品功能的载体，也是产品功能与 用户沟通的媒介。 图5-8 人的生活形态 生活形态研究是研究不同生活形态下不同族群的生活观、 消费观和传播观，从而发现和解

11、读不同族群的需求密码，进 而为目标消费群定位、品牌定位和品牌概念设计提供科学依 据的研究方法。 1、生活观 2、消费观 3、传播观3 人机工程学设计理念3.1 情感化人机系统设计1、情感化设计如图5-9所示的HANSACANYON加入 灯光设计的水龙头，它可以第一时间告诉 使用者水冷热程度，HANSACANYON由 设计师 Reinhard Zetsche 和 Bruno Sacco 共同设计，水龙头采用了简约的直角设计， 不过最令人叹为观止的，还是水龙头加入 灯光装置系统，灯光会随着水温的改变会 由蓝色转变为红色，达到看得见温度的效 果避免双手碰触到过热或过冷的水，同时 这一令水龙头设计融合

12、水柱色彩的变化， 给生活增添了更多色彩。返回返回2、拟人化设计具有拟人化的产品，更有人情味，和使用者更容易亲近，达到共鸣。 所以将人的因素融入到产品中，再看到产品的时候就像看到人一样，便 于感情的沟通。 （1）将产品中加入人的外型因素； （2）模仿人的表情； （3）模仿人的动作； 3.2 通用性人机系统设计1、通用性设计的特征： （1）无障碍性 （2）无差别性 （3）市场广阔 （4）安全性 （5）可调节性 （6）使用方式多样化 （7）协调性 2、通用性设计的内容及方法通用性设计的对象不仅仅是日常用品，它还包括居住环境、公共 信息类产品路标和信息牌、信号和警报系统、通信以及服务等。它追 求的目标

13、是创建一个人人都能平等参与的共同生活空间。它所涉及的 学科包括人机工程学、人口统计学、心理学、人体测量学、生物力学 以及相应领域的学科。通用性设计的必须建立在人机工程学的基础上。（2）通用性设计的方法通用性设计与其说是一种方法，还不如说是一种理念。所谓的通用性 设计方法是指在设计过程中实现这种理念的手段。实现产品通用性设计理 念的方法主要有两类:可调节设计和感知通道功能互补设计。 1）可调节设计图5-10 可调节家具2）感知通道功能互补设计通用性设计应该考虑到广大使用者各自不同的习惯与能力。对于力量、 姿势和使用方式、使用部位等，使用者都可以根据自己的需要做出选择。如图5-11所示的伊莱克斯吸

14、尘器就是声控、认知、操作等多种控制功能， 是感知通道功能互补设计。3.3 信息化人机系统设计信息化就是指利用计算机、网络和通讯技术，支持产品研发、设计、生产、 销售、服务等诸多环节，实现信息采集、加工和管理的系统化、网络化、集成 化，信息流通的高效化和实时化，最终实现全面供应链管理和电子商务。信息 化特征就是知识含量高、技术多样化、业务综合性、行业合作性、市场竞争性、 用户选择性、数字化网络化、智能化虚拟化和广泛渗透性。在产品的信息化设计中，涉及到的人机界面更加复杂，对人机的要求就更高。 其产品的造型设计更需要以人为本。3.4 绿色人机系统设计绿色设计是工业产品设计的一种新理念，它是指减轻环境

15、污染或减少 原材料、自然资源使用的一种面向产品的整个生命周期的设计。通过对抽 水马桶的造型设计实现其耗电和耗水量就成为在其绿色设计过程中所关心 的问题。总体上来说，绿色人机系统就是在产品造型设计中不仅仅是考虑使用者 的心理、生理、使用环境等等，还应考虑维修人员、运输人员、售后服务 等多部门人员之间的共同使用环境系统。3.5 数字智能化人机系统设计1、数字化人机系统的概念：2、数字化人机系统的应用：3、智能化人机系统的应用：4 人机工程学设计案例4.1 显示类产品造型设计根据产品的使用形态（使用方式），创新性地将视觉显示、听觉显示、 触觉显示两两结合，或者三者结合，从而达到安全、舒适、高效地传达

16、 信息的目的。仪表的总体布置： 第一，使显示装置所在平面与人的正常视线尽量接近于垂直，以方便认知 和减少读数误差。（如图5-12所示为正常立姿、坐姿以及适宜视距下的显 示面板的平面位置。现在汽车的仪表板都基本按照这一原则布置） 图5-12显示装置布置返回返回第二，根据使用功能和重要程度，多个仪表的设计要突出重点，分区布置。 常用仪表应布置在20-40度的水平视野范围内，最重要的仪表应设置在视野 中心3度范围内，次要的仪表布置在40-60度的区域。所有仪表的布置应该设 在人不必转头或转身即可看见的视野范围内。如图2-13所示可见水平分区和 垂直分区。5-13 仪表布置的垂直分区第三，在子显示器较多，仪表板的总面积较大时，宜将仪表板有平面形改为 弧围形或折弯形。这样可以减少眼球的转动范围，而且遵循等视距的原则， 减轻眼睛调节焦距的负担，减少疲劳。 第四，遵循操作流程，以动作节约原则设计子显示器的顺序。 第五，按照视觉观察特征，从左到右、从上到下、顺时针等来布置仪表。 第六，按功能分区的原则布置仪表。作为人体双手的延伸