人机工程学在计算器设计中的应用

杨梦颖 李文熙

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201714015

摘要：本文结合人机工程学，基于CASIO fx82ES计算器的整体结构设计，从该产品按键、字体大小及机体设计三方面分析了其中应用的人机工程学原理，得出了符合人机工程学原理的计算器设计的基本思路，对未来可能的计算器创新设计提供了人机工程学基础依据。

关键词：人机工程学；计算器；键盘设计

人机工程学是研究人及其与人相关的物体、系统及其环境，使其符合人体的生理、心理及解剖学特性，从而改善工作与休闲环境，提高舒适性和效率的边缘学科。计算器作为常用的数字运算工具，是必备的办公用品之一。计算器结构设计、外形设计以及键盘设计是否合理，与使用者使用舒适性、工作效率息息相关。因此研究计算器设计中的人机工程学原理具有重要意义，但目前针对计算器中的人机工程学原理还鲜有学者研究。

1 计算器设计中的人机工程学

1.1 按键设计的人机工程学

CASIO fx82ES计算器按键可分为模式区、方向控制区、功能区、数字区。根据人机工程学中对操纵装置的特征编码与识别，操作按键的编码方式有位置编码、形状编码、大小编码、操作方法编码、颜色编码、标志编码。该产品按键设计中，体现出位置编码、形状编码、颜色编码的形式。

1.1.1 位置编码

模式区“ON”键置于计算器按键面板的右上角，符合开机操作的习惯。由于人手向各个方向的反应时间不同，大量试验表明，右手向右前方动作的反应时间最短、动作最迅速，故将“ON”键置于右上角利于快速开机，提高工作效率。模式区左上角“SHIFT”键与其他按键配合，能实现由常用模式向非常用模式切换。人机工程学研究表明，人的观察顺序为：左上→右上→左下→右下，且沿观察顺序方向注意力降低。“SHIFT”键起到总控作用，将其置于按键面板的左上方能最先吸引操作者注意。数字区布置一般沿用计算机小键盘的布置。

1.1.2 形状编码

方向控制区按键的形状和其他区域有明显不同，该按键外形为圆形，集成四个方向的控制于一体，左右上下四个方向分别指示光标左右上下移动，该按键的设计符合操纵显示的运动方向相合性原理。

1.1.3 颜色编码

计算器功能区和部分数字区的按键颜色不同，除了在按键上用白色标识的常用功能以外，多数按键在其上方用土黄色还标识了其非常用功能。这种用颜色编码来区别按键不同功能的方式不仅能有效区分同一按键的不同功能，更能使不同功能集成于同一按键，从而大大减少按键数量，显著减小计算器体积。

1.2 字号设计的人机工程学

正常使用时将计算器置于桌面，人眼与计算器显示屏的距离最大不超过50cm，该产品最小字号为7号，高度为2mm。对于视力为1.0的使用者，能分辨视觉对象的最小视角为1，在距显示屏50cm处能看到的最小刻度为0.145mm，该产品最小字号能够使使用者清晰的辨认出LCD显示屏上的数字，符合人机工程学原理。

1.3 机体设计的人机工程学

1.3.1 尺寸设计

CASIO fx82ES计算器整身尺寸为78mm×160mm，根据成年人人体尺寸国家标准GB/T10000—1988，成年男性95百分位手掌尺寸为89mm×196mm，成年女性95百分位手掌尺寸为81mm×183mm。不难看出该产品外形尺寸和手掌相近，方便操作便于携带，符合人机工程学原理。

1.3.2 盖板设计

盖板采用滑轨设计，将盖板向下沿直线滑动即可将盖板和机身分离，分离后盖板可反向沿滑轨固定在机身后部，不影响使用。该产品的滑轨设计能有效减少翻盖时的动态包络体积，避免盖板打到使用者面部，减少计算器所占空间。

1.3.3 盖板取下设计

在盖板两侧位置及下部，各有一段凹曲线设计。在滑动取下盖板的过程中发现，该凹曲线的设计能使使用者在打开盖板时一指推动内部机身、其余四指推动盖板，从而更加容易的将盖板滑开。

2 考虑人机工程学的计算器设计基本思路

计算器是与人关系最为密切的办公用品之一，其设计的合理性直接影响到人使用的舒适性及工作效率，设计时要考虑其物理结构是否符合人机工程学原理，具体来讲需要考虑以下内容：

①键盘分区是否合乎人的使用习惯。一般来讲，应根据计算器的适用人群，与市面上大多数功能相近的计算器分区一致，因此一般不在计算器功能分区上进行创新设计。

②按键的方向控制是否符合操纵显示相合性原理。按下“向左”键时，计算器光标应向左跳动，按右鍵时同理。

③计算器结构设计是否与该计算器的应用环境相适应。如学生用计算器一般于桌面上使用，在设计时应考虑计算机在平面上的平稳性问题。对于工程应用的计算器，应考虑其防污、防水、防冲击的性能要求。

④当多种功能集成于同一计算器时，应考虑常用功能与非常用功能是否易于区分，并应使非常用功能的形状编码尽量符合人的常识与逻辑，最好与该非常用功能有一定的逻辑关系，方便理解。

⑤外形尺寸应尽可能与人手形状相似，使用更加方便。

3 小结

随着科技的进步，人们对于计算器功能要求不断提高，计算器正向着功能集成化、小型化、轻量化发展，随着计算器技术的不断成熟，越来越多的厂家谋求在提升产品性能的同时加入更多的人性化设计，使自己的产品在纷繁浩杂的市场中独树一帜，故人机工程学原理的应用就显得尤为重要，不光在计算器等办公用品的设计中，人机工程学也必将会为所有与人们生活息息相关的工业产品的设计所重视！

參考文献：

[1]李文彬，朱守林.建筑室内与家居设计.中国林业出版社，2012.

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