电子存储柜人机工程分析与改良设计

谢宗欢，邬同舟，安 芳，陈 爽

(1.河海大学机电工程学院，江苏常州 213022)

(2．河海大学工业设计研究所，江苏常州 213022)

(3．河海大学 理学院，江苏 南京 211100)

电子存储柜又名自助存储柜、电子存包柜等，主要应用在超市、图书馆、展览馆等处。其主要类型有条码式电子存储柜、指纹式电子存储柜、非接触IC电子存储柜、联网型非接触IC卡电子存储柜等［1］。电子存储柜使用简单、安全、可靠、人性化，能为用户提供极大的方便。目前国内已有一些电子存储柜的专业生产厂家，其产品技术主要借鉴国外同类优秀企业，功能相对完善，应用也较广泛。

电子存储柜给人们的生活带来了极大的方便，但是目前大多数设计是针对存储系统技术［2］进行的，在人机尺寸、人机交互色彩［3］等方面的研究很少。本文就河海大学图书馆中由某公司生产的电子存储柜进行人机工程分析，并提出相应的改良方案。

1 产品尺寸及功能分析

1．1 产品使用方法

图书馆电子存储柜使用分以下3个步骤:(1)按下存包键，系统生成条码纸;(2)取下条码纸，存包箱打开箱门，将包放入后关上箱门完成存包;(3)取包时，将条码纸正面对准条码扫描口进行扫描后，系统自动打开对应的箱门，取出包后关上箱门。

由此可以看出，电子存储柜的使用过程涉及到了人体功能尺寸、人体视觉系统等方面的人机交互，本文将着眼于上述两方面进行人机工程分析与改良［4］。

1．2 产品尺寸

河海大学图书馆电子存储柜的功能说明及尺寸如图1所示。

图1 河海大学图书馆电子存储柜功能说明及尺寸图

通过测量，电子存储柜的总高h=1 810mm，宽a=1 665mm，厚度b=435mm，提示音喇叭高度为1 660mm，显示屏上下沿的高度分别为1 600mm和1 555mm，按键区上下沿的高度分别为1 510mm和1 410mm，条码纸出口高度为1 270mm，条码纸扫描口高度为1 070mm，废弃条码纸收纳格口高度为910mm，每格存包箱的宽、高分别为295mm和265mm。

1．3 人体功能尺寸分析

电子存储柜在校园里会被大部分学生使用，所以它的设计需要符合大多数人的使用要求。经查丁玉兰所编《人机工程学》一书中有关我国成年男女上肢功能尺寸表，得女性第五十百分位(P50)立姿双手功能上举高度为1 860mm，加上衣着修正量36mm，可知女性P50的立姿双手功能上举高为1 896mm，则最上层存包箱的下沿最大高度为1 896mm。通过测量得到图书馆电子存储柜最上层存包箱的下沿高度为1 510mm，符合高度要求。

女性P50立姿状态能较为随意拿取的最低高度为586mm，低于此高度则需要蹲下拿取，不能给人舒适感。经过测量图书馆电子存储柜的最低存包箱的高度为55mm，不符合人机工程学关于舒适度的要求，需要改进［5］。P50人体主要尺寸和立姿人体尺寸见表1。

表1 P50人体主要尺寸和立姿人体尺寸 单位:mm

女性P50肘部高度为960mm，加上衣着修正量36mm，得到女性P50的肘高为996mm。经查丁玉兰所编《人机工程学》一书中重要活动范围和身体各部舒适姿势的调节范围表得:前臂至上臂肘关节弯曲伸展的角度范围为0°～145°，舒适调节范围为85°～110°，上臂至躯干的前后弯曲伸展角度范围为－40°～+140°，上臂和前臂弯曲配合使用时，上臂的舒适调节范围为0°～40°。女性P50前臂长213mm，女性P50上臂长284mm，前臂垂直方向的最佳运动范围为:996+213×tan(85°－90°)+284×tan0°=977mm 到 996+213×tan(110°－90°)+284×tan40°=1 312mm，即人体站立时手操作的最佳范围为977mm～1 312mm。条码纸出口高度为1 270mm，条码纸扫描口高度为1 070mm，在最佳操作范围内;废弃条码纸收纳格口高度为910mm，存包按键位置高度为1 410mm，不在最佳操作范围内，需要改进。

1．4 人体视觉系统分析

取男女P50立姿眼高的平均值为人体P50立姿眼高，即(P50男+P50女)/2。男P50立姿眼高为1 568mm，女P50立姿眼高为1 454mm，加上衣着修正量36mm，可知人体 P50的立姿眼高为1 547mm。人的最佳视角为水平线上25°到水平线下30°，据此显示屏与按键区的最佳高度范围为1 316mm至1 733mm。测量得显示屏的上沿高度为1 600mm，按键区的下沿高度为1 410mm，处于最佳高度范围内，符合人机工程学要求。

在显示屏与按键区配色方面［6］(如图2所示)，显示屏的颜色为与存储柜整体颜色十分相近的深蓝色，字符颜色为浅灰色，这样的配色方案导致整个显示屏在存储柜上并不突出，让人难以辨别，字符颜色也容易让人看不清，不符合人机工程学要求，需要改进。按键区用白色方框区别，白色与蓝色是一种清晰配色(见表2)，能够让人很快认出按键区位置。但是存包键、取包键底色为红色，字体颜色为黑色，这样的配色方案属于模糊配色(见表3)，不利于人眼识别，容易造成误操作，需要改进。

图2 显示屏与按键区

表2 清晰配色方案

表3 模糊配色方案

2 产品人机改良设计

2．1 尺寸改良

为了让大部分人能在不下蹲的姿势下取到存储柜最下层的包［7］，存储柜最下层高度应高于586mm，因此可以将原有存储柜最下面两层存储箱去掉。在使用过程中，储存柜下方空间也可用来临时放置大件物品。

由前文可知，人体站立时手操作的最佳范围为939mm～1 312mm，所以将条码纸收纳格口提高至940mm;将按键区的上沿高度调整为1 310mm;为了使操作区域更美观舒适，将条码纸出口与扫描口在最佳范围内进行了调整。改良后尺寸如图3所示。

图3 改良后存储柜尺寸

2．2 配色方案改良

在单色显示屏上，白色、绿色、黄色、琥珀色对深灰色或黑色形成的颜色对比最适合于图形和字符的识别。通常情况下使用白色、绿色等明快的颜色作为目标色，而深灰色或黑色作为背景色［8］。因此，将显示屏背景色改为深灰色，字体图形颜色改为白色。

根据表2，将存包键的底色改为黄色，字体色为黑色;将取包键的底色改为紫色，字体色为白色。这样有利于人眼识别区分。如图4所示。

图4 修改后配色方案

3 结束语

本文介绍了电子存储柜的使用方法，并对其进行了尺寸及配色方案的人机工程分析，发现了一些设计上的不足，对这些不足之处进行了改良设计。

改良后的电子存储柜更加符合人机工程学原理，极大地方便了人们的生活。

［1］ 呼晓静．智能存包柜在图书馆的应用［J］．公共图书馆，2010(1):47－49．

［2］ 丁力，李立春．电子自动存包柜控制系统的设计［J］．通信与广播电视，2001(2):32 －36．

［3］ 丁玉兰．人机工程学［M］．北京:北京理工大学出版社，2011．

［4］ 朱序璋．人机工程学［M］．西安:西安电子科技大学出版社，1999．

［5］ 万毅．人性化家具功能尺寸设计系统研究［D］．南京:南京林业大学，2005．

［6］ 左洪亮，吕文．基于人机工程学的作业空间色彩设计［J］．包装工程，2005，26(1):121 －122．

［7］ 吴晓莉，刘君清，黄迎亚．轮椅人机系统设计与分析［J］．中国制造业信息化，2012，41(23):28 －30，34．

［8］ 王巍．色彩视觉现象的理论初探［J］．大众文艺，2013(15):89．