基于人机工程学的盲人阅读器设计研究

梁鑫　蒋刚　留沧海　唐先滔

摘 要：设计一款针对盲人生理、心理特点以及符合盲人阅读习惯的电子阅读器。基于特殊人群的人机工程学，设计心理学，结合盲文书籍与盲人现有阅读设备的特点，进行创新设计。所设计的盲人电子阅读器，更注重特殊群体的人机工程学分析，以及人性化及功能性，同时强调产品优于传统盲文书籍的便捷性和人机交互体验，结合理论数据对传统盲文书籍以及盲人听书设备继承与创新，为盲人带来有依据的现代便携式电子产品的造型设计、功能设计和操作过程体验设计。

关键词：盲人阅读器；创新设计；人机工程学

阅读是人类认知世界、获取知识的一个重要途径，对于盲人尤为重要。我国共有1291万视力障碍人群，盲人由于没有视力，他们只能通过其他感觉方式了解世界，获取外界信息。新科技形势下如何帮助盲人更轻松获取知识，并体现友好的人机交互和人机工程学思想。随着盲人数字图书馆的不断建设，数据传输越来越便捷，移动设备的使用也日渐成熟，传统盲人阅读方式亟需做出改变，移动电子阅读因其便捷性和大容量等必将取代传统纸质阅读。

1 盲人阅读情况调查及总结

1.1 盲人阅读方式及途径调查

盲人的阅读方式主要分为摸读和听读，其中摸读占有很大比重。阅读途径主要包括盲文书籍及听书设备。传统盲文纸质书籍虽然能提供触摸阅读，但其笨重携带性差，出版周期长，昂贵，购买渠道封闭，人均拥有量低，严重制约盲人的阅读积极性、阅读效率，降低体验舒

适度听读设备虽然也有在盲人群体中使用，由于记忆深度浅和使用环境的局限性，使得阅读效果差，但是其受众面广，对于教育程度无特别要求，适合浅源记忆深度阅读，如作为新闻、小说等形式资源的提供。可以作为盲人阅读的辅助方式存在，在新的产品设计中应继承其优点并针对盲人的特点优化操作，提升体验感。

1.2 盲人阅读习惯调查

盲人现有阅读途径频率较高的是触摸阅读，调查主要针对触摸阅读方式。盲人触摸阅读时，主要分为单手触摸阅读和双手阅读，其中双手阅读效率较高，但其实质是一只手负责定位，另一只手负责摸读内容，本质上仍是单手摸读。现有盲文书籍由于长宽尺寸较大，当盲人读者双手不经意离开书籍时，再次定位需要反复尝试寻找上次阅读位置，摸读过程中手的摆动幅度大，容易产生生理疲劳感，影响阅读效率和降低阅读舒适感，如图1左[图片摘自沪江网教育专栏]所示。同时由于印刷排版等因素，盲文书籍普遍较厚，携带性差，一定程度上限制了盲人的阅读环境，如图1右[图片摘自中国寿光网，寿光日报]所示。听觉阅读时，目前有不少的听书设备、听书软件可以供盲人丰富阅读量，但是听书设备和听书软件均是基于缓解正常人的视觉疲劳设计。并且“摸读”要比“听读”更加深刻，盲人如果是听读可能很快就会淡忘或者忽略，而“摸读”则会加深他们的印象，其实就跟正常人通过抄写来背诵是一样的道理。

1.3 盲人阅读情况总结

盲人阅读时，传统盲文书籍触摸阅读和听书设备听读无交集，盲人读者无法随意切换阅读方式，触摸阅读摆动手臂消耗更多能量，更容易产生阅读疲劳。同时由于盲文书籍笨重、尺寸大、昂贵、出版周期长等因素，盲人读者阅读体验差，碍于其他渠道少，盲文书籍仍然为盲人主要阅读途径，随着科技的进步，传统方式必将被取代。

2 设计构思及分析

2.1 设计构思

前期市场调查表明盲人阅读器设计必须考虑以下内容。第一，便携性；第二，触摸&听读模式切换；第三，操作舒适性。

2.2 设计分析及解决方案

针对盲人阅读器的便携性，主要基于文字的编码转换，中国盲文主要通过拼音识别，每个汉字或词语有对应的盲文点阵构成。如“盲人”二字，拼音为mangren，根据盲文的拼写规范，其所组成的三行两列矩阵数字代码为m（134）ang（236）、r（245）en（356），根据此原理制作汉字对应的编码即可，按照相同算法编写程序制作电路版、电子原器件。便携性的问题可以得到解决。同理在模式切换上面，只需要将文字转换成语音输出即可，基于现有技术已能解决上述问题，这里不再赘述。操作的舒适性则需要从人机工程学出发，考虑盲人的阅读习惯、运动尺寸、阅读心理等。本文也将重点阐述基于人机工程学的设计过程。

产品设计的核心是“以人为本”，人性化设计的理念也是社会精神文明程度的象征。人性化设计与工业设计又是相互促进的，工业设计的发展要求产品趋于人性化的设计，同时人性化设计又需要工业设计的支持。工业设计不仅追求美与实用性的并存，更寻求人、机与环境的协调统一，目的是满足人们在使用过程中生理与心理的各种需求。产品设计需要考虑所设计的产品给环境和人带来的结果，是否会给人带来享受，同时又不会增加环境的压力，实现人-机-环境的和谐。

3 产品人机工程学设计过程

3.1 产品结构设计

明眼人通过转动眼球阅读，视线距离，文字大小，眼睛左右转动舒适角度作为确定排版尺寸的依据。盲人则需要移动手指或是靠听来获取信息，因此盲人阅读器的设计应考虑盲人的阅读习惯、阅读方式、阅读速度以及其心理状况，同时结合现有产品在人机交互方面的各种研究成果。

现有产品及盲文书籍的盲文由三行两列凸点构成，凸点底部直径为1.0-1.6mm，高为0.2-0.5mm，点距2.2-2.8mm。人机工程学主要关节的活动范围数据表明，下臂至上臂通过肘关节的舒适姿势的调节范围85°-110°，手至下臂通过腕关节舒适调节范围为0°，同时取90%正常人下臂加手长420mm（指头长约30mm），转动25°弧指尖所对应弦长为182mm（盲文直线排版规范，最窄弦长168mm，平均值为175mm），如图2左所示。手平放桌面时由于指关节也会自然弯曲，弯曲过后转动半径减少30mm，所以舒适移动距离矫正结果为162mm，如圖2右所示。

左手自然放于桌面时，手掌朝下，手指处于弯曲状态，且食指、中指、无名指处于较集中区域，其中长度均值分别为食指69mm、中指77mm、无名指73mm，区域宽均值54mm，同时各指头宽约15mm，按照现代盲文的排版规范，一方盲文长宽分别为6.2mm、3.8mm，方与方间距2.4mm，结合盲人双手阅读的习惯及人机交互中键位的分配，阅读器采用六行式设计，兼顾人手生理特点和盲人阅读习惯。同时为提高摸读效率以及在心理上给盲人以信息的无障碍提示，在三指中心位置设计平行于摸读方向的凸起半圆柱线条，直径为1.4mm。由此建立右手摸读面板模型，如图3所示。

经过对盲人阅读的观察和数据采集设计出来的阅读器，具有很强的说服力，定量的分析和理论数据的支撑使整个产品设计过程客观。摸读时，结合人机工程学查询得到的摆动手臂的舒适尺寸，为下一步确定面板横向尺寸提供依据；为方便定位设计三根半圆柱条和6行排版规格，以尝试摸读次数最小为设计依据。

3.2 产品功能设计

同时人机工程学躯体感觉与运动区表明，拇指在功能的重要性上比其他四指更有优势，它所感知的信息更细微。根据解剖学对人手的分析，拇指控制面垂直于其他手指操作面，且沿拇指弯曲方向。综合考虑决定用类似鼠标滑轮功能进行键位设计，滚动滑轮实现上下翻页功能（滚动阻力取拇指运动方向力范围及防止误操作所需力范围的交集），按压实现“确认”操作。在拇指小范围移动的前提下满足更多的操作，人机交互较好于多指操作体验。同时在切换至语音模式时，拇指操作功能键有相似功能。根据舒适状态下拇指位置的活动空间情况，考虑在侧面倒角处设置按钮位置。同时在附近设计Home键（单击为返回键设计，双击返回主页，长按为电源键），减小移动区间。侧面设计音量增减及耳机接口、外放喇叭。建模效果及使用环境如图4所示。

笔者设计的盲人阅读器，从人机工程学角度出发，结合人体各部位尺寸及运动舒适角度，基于理论数据考虑人与产品的交互体验。

3.3 产品操作过程设计

在形式追随功能的大前提下，界面简约，造型边角无尖锐，减少产品附带的错误指示信息，整体过渡圆滑，避免盲人操作时意外戳伤。也间接照顾和关爱盲人的孤独、自卑心理，使设计从造型的“外形”深入到人机交互的“内核”。同时产品设计考虑盲人操作过程的流畅性，模拟阅读操作步骤及所有状况和需求，如图5所示。盲人读者日常操作流程清晰，过程简洁，在现有电子阅读器的基础上，针对盲人群体设计按键振动反馈，充分利用人与振动环境的关系，进行详细设计。

4 盲人阅读器取代传统盲文书籍的价值

4.1 实用价值

盲人阅读器的开发，读者可以随时随地轻松携带，增加了便捷性；盲人阅读器的面部设计，使读者在使用时可以精准寻找上次阅读的历史位置，同时读者在触摸阅读时不再大位移的移动手臂，提高阅读效率的同时增强了读者的操作体验舒适度，由于电子设备可以储存更多的书籍，在一定程度上降低了盲人的购买成本，具有经济性；整个方案的设计无论是盲文编码还是模式转换都是借助科技改变现有阅读的方式，硬件成本低，软件附加值高，也从情感上给予盲人更多的关注，满足互联网思维和盲人数字图书馆的建设发展方向。

4.2 市场价值

笔者所设计的盲人阅读器的最大卖点是：解决了传统盲文书籍笨重、更新慢、体验差等特点，同时辐射更广的受益群体。在这个数字时代快速发展的今天，电子信息业务也蓬勃发展，盲人电子阅读器必将被更多人使用。本设计并没有造型美、技术强、工艺精，它只是个体现人性化的简单设计，却在一定程度上满足了盲人读者的物质和精神需求，不论是造型特点还是功能方式，都可为市场带来巨大的经济效益。根据价值工程的基本原理公式：V=F/C（V价值标准，F必要功能，C最低费用），提高价值可以通过降低使用成本，并提升功能的多样性来实现（V↑=F↑/C↓），在科学技术的支持下，势必可以带给盲人经济且功能多样的盲人阅读器，使消费者更容易接受。

5 结语

笔者通过调查盲人的心理和生理特征，现有盲文书籍、盲人阅读器，以及盲文的特点及排版方式，结合人机工程学，进行产品设计。整个设计以盲人的阅读习惯、途径、生理特点为理论依据设计，从人机交互的舒适度出发，无论是造型设计，功能分析，按键布局以及操作流程都紧紧围绕以盲人为中心的用户群体展开，强调功能和人性化设计的同时弱化形式设计。

参考文献：

[1] 李浚.从纸质触摸阅读到人机交互式阅读——盲人阅读方式发展趋势前瞻[J].四川图书馆学报.2012（01）：68-71.

[2] 李肖.我国盲人阅读资源及阅读推广现状[J].新世纪图书馆.2013（05）：19-22.

[3] 徐莉.產品创新中的人性化设计与个性化设计[J].艺术与设计： 理论.2010（09）：199-201.

[4] 石洁.浅谈产品的人性化设计[J].中国科技信息.2007（19）：151-152.

[5] 张婷婷.工业设计史探微[J].沈阳大学学报.2003，（03）：100-101.

[6] 王灿才.盲文与盲文印刷[J].丝网印刷.2007（01）：13-15.