人机工程课程设计说明书遥控器设计

陕西理工学院产品人机分析 共 30 页 第 1 页目录目录一一 引言引言.2二：遥控器工作原理二：遥控器工作原理.2三：遥控器整体造型三：遥控器整体造型.53.1.遥控器的外型设计 .53.2 设计效果图.6四：遥控器按键四：遥控器按键.74.1 按键的造型 .74.2 遥控器的按键布置 .84.3 按键的形态 .104.4 按键上的文字注释 .11五五 遥控的误操作遥控的误操作.115.1 遥控器信息设计 .115.2 按键力 .14六六 遥控的握持方式遥控的握持方式.156.1 电视机遥控器整体造型的人机因素.156.2 凹槽设计.16七七 遥控器的材质遥控器的材质.177.1 外壳的材质.177.2 按键的材质.17八其它方面的人机考虑八其它方面的人机考虑.188.1 多合一遥控器.198.2万能鼠标诞生 .23九：调查分析九：调查分析.249.1 调查分析表.24参考文献参考文献.28致谢致谢.29 陕西理工学院产品人机分析 共 30 页 第 2 页一一 引言引言遥控器是一种用来远控机械的装置。现代的遥控器，主要是由集成电路电板和用来产生不同讯息的按钮所组成。 在 1950 年代发展出来的。 一开始是有线的。1955 年，该公司发展出一种被称为“Flashmatic”的无线遥控装置。但这种装置没办法分辨光束是否是从遥控器而来，而且也必需对准才可以控制。1956 年罗伯爱德勒（Robert Adler）开发出称为“Zenith Space Command”的遥控器，这也是第一个现代的无线遥控装置，他是利用超声波来调频道和音量，每个按键发出的频率不一样，但这种装置也可能会被一般的超声波所干扰，而且有些人及动物（如狗）听的到遥控器发出的声音。 随着人机工程学在产品设计中的应用日益广泛，对产品的人性化设计成为设计领域一个新的革命。基于对人机工程学科理论的研究，结合人体的操作习惯、心理学因素，分析其设计中的造型、按键、信息显示、功能排布等方面的因素。相信看过人生遥控器影片的人，不会忘记主人公迈克尔纽曼通过“人生遥控器”可以随心所欲地在他的人生时光中旅行画面，这个创意为影片平添了几分科幻的味道。科学的力量是无限大的，具有神奇魔力的创新人机交互式空间遥控器问世了。看电视、CD/VCD/DVD 机、玩游戏机等是人们休闲娱乐的重要方式，还有空调、灯具等的控制等。遥控器作为生活中的必要工具之一，对我们的生活质量有着重要的影响。许多人看电视时或者看 CD/VCD/DVD 时总是手握遥控器不停的按键寻找自己喜欢的节目，还需要长时间持握遥控器，手指频繁按键。如果遥控器设计不合理，长期持握会引起手部肌肉疲劳，而按键繁杂的设计会时常按错或者多按键，按键过小会使手指遭受边缘反力，这样不仅影响看电视的心情，长期下来，还会造成积累性肌肉损伤。关键字关键字 遥控器 集成电路 人机工程 操作习惯摘要摘要 随着电视在大众的普及电视遥控器的使用也越来越受到人们的关注，如何能让他/它更好的操作，如何更好的为人们所熟悉的利用，也受到了设计师们的重视。二：遥控器工作原理二：遥控器工作原理遥控器是一种用来远控机械的装置。现代的遥控器，主要是由集成电路电板和用来产生不同讯息的按钮所组成。 客车门遥控器：采用最新技术编码解码，以闪断方式控制门泵电磁阀以达到工关自动门的目的。用于客车(大巴、中巴）遥控开、关车门，避免驾驶员每次都需要上车开门的烦恼。 历史上到底是谁发明出第一个遥控器已不可考。但最早的遥控器之一，是一个叫尼古拉特斯拉（Nikola Tesla）(1856-1943)的发明家（他曾经为爱迪生工作，同样被誉为天才发明家）在 1898 年时开发出来的（美国专利 613809 号），叫做“Method of and Apparatus for Controlling Mechanism of Moving Vehicle or Vehicles”。 陕西理工学院产品人机分析 共 30 页 第 3 页最早用来控制电视的遥控器是美国一家叫 Zenith 的电器公司（这家公司现在被 LG收购了），在 1950 年代发展出来的。 一开始是有线的。1955 年，该公司发展出一种被称为“Flashmatic”的无线遥控装置。但这种装置没办法分辨光束是否是从遥控器而来，而且也必需对准才可以控制。1956 年罗伯爱德勒（Robert Adler）开发出称为“Zenith Space Command”的遥控器，这也是第一个现代的无线遥控装置，他是利用超声波来调频道和音量，每个按键发出的频率不一样，但这种装置也可能会被一般的超声波所干扰，而且有些人及动物（如狗）听的到遥控器发出的声音。 1980 年代，发送和接收红外线的半导体装置开发出来时，就慢慢取代了超声波控制装置。即使其他的无线传输方式（如蓝牙）持续被开发出来，这种科技直到现在还持续广泛被使用。 工作原理 很多电器都采用红外遥控,那么红外遥控的工作原理是什么呢?首先我们来看看什么是红外线。 人的眼睛能看到的可见光按波长从长到短排列，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。其中红光的波长范围为 0.620.76m；紫光的波长范围为 0.380.46m。比紫光波长还短的光叫紫外线，比红光波长还长的光叫红外线。 红外线遥控就是利用波长为 0.761.5m 之间的近红外线来传送控制信号的。常用的红外遥控系统一般分发射和接收两个部分。 发射部分的主要元件为红外发光二极管。它实际上是一只特殊的发光二极管，由于其内部材料不同于普通发光二极管，因而在其两端施加一定电压时，它便发出的是红外线而不是可见光。 目前大量使用的红外发光二极管发出的红外线波长为 940nm 左右，外形与普通5发光二极管相同，只是颜色不同。红外发光二极管一般有黑色、深蓝、透明三种颜色。 判断红外发光二极管好坏的办法与判断普通二极管一样：用万用表电阻挡量一下红外发光二极管的正、反向电阻即可。红外发光二极管的发光效率要用专门的仪器才能精确测定，而业余条件下只能用拉距法来粗略判定。 接收部分的红外接收管是一种光敏二极管。 在实际应用中要给红外接收二极管加反向偏压，它才能正常工作，亦即红外接收二极管在电路中应用时是反向运用，这样才能获得较高的灵敏度。红外接收二极管一般有圆形和方形两种。 由于红外发光二极管的发射功率一般都较小（100mW 左右），所以红外接收二极管接收到的信号比较微弱，因此就要增加高增益放大电路。 前些年常用 PC1373H、CX20106A 等红外接收专用放大电路。最近几年不论是业余制作还是正式产品，大多都采用成品红外接收头。 成品红外接收头的封装大致有两种：一种采用铁皮屏蔽；一种是塑料封装。均有三只引脚，即电源正（VDD）、电源负（GND）和数据输出（VO 或 OUT）。红外接收头的引脚排列因型号不同而不尽相同，可参考厂家的使用说明。成品红外接收头的优点是不需要复杂的调试和外壳屏蔽，使用起来如同一只三极管，非常方便。但在使用时注意成品红外接收头的载波频率。 红外遥控常用的载波频率为 38kHz，这是由发射端所使用的 455kHz 晶振来决定的。 陕西理工学院产品人机分析 共 30 页 第 4 页 在发射端要对晶振进行整数分频，分频系数一般取 12，所以 455kHz1237.9 kHz38kHz。也有一些遥控系统采用 36kHz、40kHz、56kHz 等，一般由发射端晶振的振荡频率来决定。 红外遥控的特点是不影响周边环境、不干扰其它电器设备。由于其无法穿透墙壁，故不同房间的家用电器可使用通用的遥控器而不会产生相互干扰；电路调试简单，只要按给定电路连接无误，一般不需任何调试即可投入工作；编解码容易，可进行多路遥控。 由于各生产厂家生产了大量红外遥控专用集成电路，需要时按图索骥即可。因此，现在红外遥控在家用电器、室内近距离（小于 10 米）遥控中得到了广泛的应用。 多路控制的红外遥控系统 多路控制的红外发射部分一般有许多按键，代表不同的控制功能。当发射端按下某一按键时，相应地在接收端有不同的输出状态。 接收端的输出状态大致可分为脉冲、电平、自锁、互锁、数据五种形式。“脉冲”输出是当按发射端按键时，接收端对应输出端输出一个“有效脉冲”，宽度一般在100ms 左右。“电平”输出是指发射端按下键时，接收端对应输出端输出“有效电平”，发射端松开键时，接收端“有效电平”消失。此处的“有效脉冲”和“有效电平”，可能是高、也可能是低，取决于相应输出脚的静态状况，如静态时为低，则“高”为有效；如静态时为高，则“低”为有效。大多数情况下“高”为有效。“自锁”输出是指发射端每按一次某一个键，接收端对应输出端改变一次状态，即原来为高电平变为低电平，原来为低电平变为高电平。此种输出适合用作电源开关、静音控制等。有时亦称这种输出形式为“反相”。“互锁”输出是指多个输出互相清除，在同一时间内只有一个输出有效。电视机的选台就属此种情况，其它如调光、调速、音响的输入选择等。 “数据”输出是指把一些发射键编上号码，利用接收端的几个输出形成一个二进制数，来代表不同的按键输入。 一般情况下，接收端除了几位数据输出外，还应有一位“数据有效”输出端，以便后级适时地来取数据。这种输出形式一般用于与单片机或微机接口。 除以上输出形式外，还有“锁存”和“暂存”两种形式。所谓“锁存”输出是指对发射端每次发的信号，接收端对应输出予以“储存”，直至收到新的信号为止；“暂存”输出与上述介绍的“电平”输出类似。 遥控距离的影响因素 影响 遥控器遥控距离（Remote distance of RF Remote Control ） 的因素主要有如下几点 ： 1、发射功率：发射功率大则距离远，但耗电大，容易产生干扰； 2、接收灵敏度：接收器的接收灵敏度提高，遥控距离增大，但容易受干扰造成误动或失控； 3、天线：采用直线型天线，并且相互平行，遥控距离远，但占据空间大，在使用中把天线拉长、拉直可增加遥控距离； 4、高度：天线越高，遥控距离越远，但受客观条件限制； 5、阻挡：目前使用的无线遥控器使用国家规定的 UHF 频段，其传播特性和光近似，直线传播，绕射较小，发射器和接收器之间如有墙壁阻挡将大大打折遥控距离，如果是钢筋混泥土的墙壁，由于导体对电波的吸收作用，影响更甚。 陕西理工学院产品人机分析 共 30 页 第 5 页三：遥控器整体造型三：遥控器整体造型 3.1.遥控器的外型设计遥控器的外型设计遥控器的形状电视遥控器的按钮较多，使得操作台面相应较大，相对于其他形状，长方体具有便于单手手掌握持、手指活动自然、上面积大等优点，故目前市面上电视遥控器采用的大都是长方体设计。从满足功能要求和提高握持感的角度，我们可以对遥控器的形状进行改进。按照四指握持拇指操作的习惯，遥控器可以设计成前宽后窄的类似阶梯形。后部方便握持，宽大的前部方便安排大尺寸的按键，棱角部分用圆弧过渡。这样既能满足遥控器功能和操作的要求，又能从外观视觉和整体握持感上让用户觉得舒适。对于与操作用的上表面相对的下表面，主要用于用和手掌握持。一些老式电视机的遥控器设计成严正的长方体，下策两边的棱角让用户我起来很不舒服，因此可以考虑下侧两棱向内回收，并用圆弧过渡。这样与人的手掌握起来的形状相配合，整体手感很好。遥控器的尺寸 按照 GB10000-88 标准中我国成人人体主要尺寸规定，我国 95%的成年男性手长在 196mm 以下，手宽在 89mm 以下，手掌长在 102mm 左右，95%的成年女性手长在 183mm 以下，手宽在 82mm 以下。因此，为方便握持及操作，遥控器的宽度应该在 4050mm 范围内，这也与手机的宽度尺寸类似。宽度在 60mm 以上时，手指的灵活性被过分限制，既不利于操作按键，也降低了握持的舒适程度。宽度过窄时，电视机遥控器较多的功能按钮使遥控器不得不设计得很长，给大拇指操作带来不便。遥控器的重心 遥控器内部电路板的重量较为均一，主要的重量和重心调节来自电池。由于遥控器的使用频度较高，以及红外线控制的需要，其工作电压在 1.8V5.5V 范围内，故目前电视机遥控器大都采用的是两节电压为 1.5V 的五号电池（AA）供电，这样也方便更换。5 号电池的尺寸为直径 14mm，高度 49mm，因此，遥控器的厚度至少应在 18mm 以上，以容纳两节电池，同时不应超过 25mm，否则握持时不舒服。为了保持遥控器握持时得左右平衡，两节电池应该纵向放置，左右平列并排。人们握遥控器事都是握在遥控器的后部，因此遥控器的重心应该后移，尽量放在人的掌心内，这样握持和操作都会很舒适。所以，电池仓应该设置在遥控器的底部。另外，整个遥控器的形状也应配合这一布置，前方较薄，逐渐过渡到后方约 20mm 的厚度，这样也便于手指握持。综合以上因素，在市面上较为流行的几个品牌的电视中，夏普液晶电视的遥控器握持感最为舒适。该款设计采用前宽后窄的形状，喉部便于握持，前部便于安排按键。棱角处用圆弧过渡，手感舒适。 陕西理工学院产品人机分析 共 30 页 第 6 页（图 1）电池仓放置在整个遥控器的底部，整个遥控器的重心因此后移，与前宽后窄的外形相呼应，带来最好的整体握持感。（图 2）从侧面造型来看，其整体厚度也是程由前到后逐渐变厚的设计，方便我们用四指握持并用大拇指操作。（图 3）图 2 图 33.2 设计效果图设计效果图效果图 1 陕西理工学院产品人机分析 共 30 页 第 7 页效果图 2效果图 3 效果图 4设计尺寸图： 单位：mm 陕西理工学院产品人机分析 共 30 页 第 8 页尺寸图四：遥控器按键四：遥控器按键4.1 按键的造型按键的造型许多遥控器为了加上更多的功能，在原有的版面上尽可能缩小按键形态，而人的手指大小是不变的，按上只有指端 1/3 大的按键是什么感觉呢？小心翼翼，害怕按到其它键上，睁大眼睛，看清键面上很小的数字或字母，竖起拇指，用指尖甚至指甲尖按压，这不仅造成我们不舒适的使用状态，还大大降低操作效率，所以合适的按键设计是非常重要的。典型的按键基本满足这些人机方面的要求（图 4） ，采用圆形或者椭圆形做基本的按键形态，用具有方向性指示的形态做方向键。现状：目前许多遥控器都是采用圆形或者椭圆形按键，这样比较符合人机工程学的一些要求；人们一般按键的时候都是用大拇指按键，所以采用中间稍微凸起的造型，使大拇指与按键可以有一定的碰触感。另外，按键之间的间距和按键高低选择也是很 陕西理工学院产品人机分析 共 30 页 第 9 页图4图5重要的，按键之间的间距原则是按键的时候以不碰触临键为原则，按键安装的高低通过手指受力位移实验可得出一个最佳值。缺点：以上是一些比较普遍的遥控器的现状，但是也有一些遥控器设计及其不合理，按键采用方形，排列紧密、常用键与不常用键安装位置不协调，等等。如图 5 所示。这款遥控器设计基本没有考虑到人机工程学的应用，按键采用方形，常用键比如数字键排列两行，不符合大众的遥控器，脱离了人们的操作意识。按键的形态主要和手指指球肌的大小、手指施力的大小有关。由于人们主要用大拇指按键，设计的按键大小首先以第 95 个百分位的拇指指球肌大小作为基本设计数据，再根据人的日常习惯、手部装备（比如戴手套时）以及心理要求进行修正，得出可以用于生产的数据。手指的施力大小需要通过力学模型实验测出手指最佳的施力大小和位移，依此来设计科学合理的按键形态。总结以上分析，按键设计中需要注意以下几点。1)椭圆形和圆形按键是比较理想的按键形态；2)按键中间突起可保证手指明确的触感；3)按键边缘进行倒圆角处理可避免局部尖锐受力；4)按键之间的间隔以及大拇指的手指宽度为设计依据，以不能碰触临键为原则。5)按键安装的高低通过手指受力位移实验可得出一个最佳值。通常方向键不用圆形和椭圆形表达，而用环扇形或有一定方向指示的形态表达。4.2 遥控器的按键布置遥控器的按键布置大家也许都遇到过这样的情况：晚上在家里看电视，突然听到手机响，于是手忙脚乱的找遥控器，在黑暗中摸索静音键，而这时手机已经响了好久。想调节一下声音质量，却错按了视频模式，屏幕一下子黑了下去。这些都是按键设置上存在的不足，应该从人因工程的角度加以改进。遥控器表面按键至少有十几个，而如果每次按键都要人去寻找、观察、判断，就显得十分麻烦，所以应该对按键进行编码，以提高操作效率，达到方便用户的目的。控 陕西理工学院产品人机分析 共 30 页 第 10 页制器的编码一般有以下 7 种方式：标记（符号）、颜色、大小、形状、表纹、操作方式和位置。一般的选择原则是：操作者使用控制器的任务要求；辨认控制器的速度和准确性；该种编码在别的系统上使用的程度；需要编码的控制器的数目；照明条件；可利用的控制板空间等。应结合使用情况对遥控器便面按键加以编码区别。1.1. 频道加减键和音量加减键这两组键是我们最常用的遥控按键，理应安排在最方便的地方。我国成年男性的拇指长度一般在 5060mm，所以，对于主要用拇指进行操作的电视机遥控器，这两组常用按键应该放在拇指最容易够到的区域内。由于人们一般是握在遥控器的后部，频道加减键和音量加减键应该安排在整个遥控器的中间部位。这两组键也应该编码加以分别，以使人们能够很轻易地找到他们。看电视使人的视线集中在电视机屏幕上，转移视线到遥控器上找按键就显得十分麻烦，最好不用通过眼睛，仅凭触觉就能很快找到所需按键。这就需要通过大小、形状、位置来对按键进行区别。一般的做法是将这四个按键排成四个方向的圆弧形，或设计成有方向的箭头形等。从人的认知直觉来看，最好是将频道加减设计成向左右的箭头形，音量加减设计成一大一小的圆形或箭头形，且功能相似的应该在一起，不能相距太远。这样，人们通过手指触觉感受到了按键的位置、形状、大小后，能快速判断出该按键的功能。例如摸到明显较大的按键，就知道是调大音量，摸到向左的箭头键，就知道是频道减。使用起来就方便多了。另外，还有用于调节画面质量、搜索频道等功能的导航键。很多电视机厂商将他们与四个方向的频道加减和音量加减整合在了一起，设计成圆环状。但是这样一来，频道加减键之间和音量加减键之间距离相对较远，使用时拇指需要在两个按键之间移动较长的距离，不太方便，加上电视机功能的不断丰富，菜单和导航键的功能也越来越多，不应再将这两类按键整合在一起，而应该分开设计。导航键应用较少，且尺寸较大，可以安排在遥控器上部或其他偏远的区域。2.2. 数字键遥控器上的数字键（l=5r=2）主要用于直接换至某一频道，有 09 和数位共 11 个键。数字键排列在一起主要有 34、43 两种形式，考虑到遥控器的宽度，3 个按键一排更为合理。人们在使用数字键时经常碰到的一个问题是他们都一样，很难快速区分以致发生误操作。从大小、形状上区分这九个功能相似的数字键的确有一定困难。一个不错的方法是，通过外壳上的凹槽将数字键区与其他按键分隔开来，这样就能从整体上把握数字键区以定位各个数字键。另外，还可以通过特殊的空位来区分和定位。例如将最后一排数字键的第一个位置空出来，这一明显的不同能让人立刻分辨出各个数字键的位置。 陕西理工学院产品人机分析 共 30 页 第 11 页遥控器的各个按键（图 6）3.3. 关机和静音键这两个键相对于前两类按键不很常用，一般被安排在遥控器最上端。电源键 r=5mm静音键 l=6r=2 但也会出现前文所述的难以寻找等问题。遥控器上的关机键一般只是让电视机转入待机状态，并没有切断电源，故应用较少，可以设计在遥控器的最上部，也可以放在遥控器的侧面。同时形状应该与其他按键不同，尺寸上也应稍大，还可以在颜色上与其他按键区别开来，以便于在紧急需要的时候快速找到。静音键可以设计在遥控器上部，通过形状、大小的不同使其便于寻找，也可以放置在拇指操作区域之内的某一特殊位置，如音量加减键旁边等，以便操作，但要防止不小心触碰和误操作，应该从大小、形状上区分，或设计成平面按键的形式，既能在需要时快速定位，又能有效防止误操作。4.4. 回看键回看键 l=6r=2 是指在最近观看的若干个频道之间快速切换。它大大提高了频道切换速度，给人们提供了很大方便，其应用频率也相对较高，应该设计在遥控器中部，即拇指操作区域内。可以安排在数字键区内，也可以安排在频道加减键附近，主要从位置上加以区分。5.5. 其他功能键如视频模式（l=4r=2）、定时关机（l=4r=2）、声音制式等按键（l=4r=2），其应用频率相对较低，即使刻意寻找也不会太过麻烦，故可以根据遥控器面板的布局加以安排，不需要太多突出的标志以区分，但应注意按键的尺寸和间距，防止误操作。随着电视机功能的不断丰富，遥控器上的按键也在不断增加，可以根据使用频率、功能类别等设计位置，加以区分。4.3 按键的形态按键的形态遥控器的按键应能够满足 15 度斜方向按压顺利弹起，多次按压不会松动等工艺要求，以及大小适中、间距合理的布局要求。另外，遥控器面板上过多的功能键会降低使用的舒适度，也是老人、儿童等人群使用不便。所以，不应在面板上安排太多功能键。可以将某些功能与菜单和导航键整合在一起，使用户通过 OSD 菜单进行人机互动 陕西理工学院产品人机分析 共 30 页 第 12 页来实现某些特殊功能。还可以通过设置翻盖（图 4）、滑盖（图 5）等方式将特殊的功能键隐藏在遥控器下层，需要时再打开使用，这样既能使主面板看起来简洁明了，便于日常操作，又能有效的防止握持时误操作，方便人们使用。 （图 6） （图 7）4.4 按键上的文字注释按键上的文字注释文字注释 为帮助人们使用，遥控器上应该有必要的文字注释。对于面积较为狭小的遥控器来说，注释应该简洁明了，选取有代表性的几个字来描述该键的功能，同时在使用说明书上对每个按键进行解释。注释文字的语言应该面对主流消费者，注意本地化。如主要销往中国大陆的电视机，就应该采用汉字进行注释。某些商家为求简单省事，或者盲目“与国际接轨”，采用英文注释按键，妨碍了广大用户的使用，对于销售量也自然会产生影响。另外，我们还常常遇到这样的情况：长期使用的遥控器由于手上的汗液、污渍等日浸月蚀，文字注释大多磨损不清，使用时找不到想要的按键。解决这一问题的方法是，在按键和外壳的相应位置都印上文字注释，或者符号标志，按键被磨损后也不会影响使用。五五 遥控的误操作遥控的误操作5.1 遥控器信息设计遥控器信息设计遥控器的设计对象几乎是全体人群，对其语言水平、文化程度、知识背景几乎是没有特定要求的。遥控器的信息设计包括可视字符设计（对于盲人要有可触感性）和反馈的声光信息。设计时要考虑人的认知能力和使用同等产品的经验。每个人的认知能力是不一样的，比如对数字和符号的大小颜色辨别、按键反馈的声光信号的反应能力，在应用中需要以认知能力较弱的人群为底限进行考虑，如老年 陕西理工学院产品人机分析 共 30 页 第 13 页人或残疾人。现状：现在大多使用的遥控器按键的背景色和字符的目标色有一定的对比度，这一点的设计基本全部的遥控器厂家都考虑到了这一点，然而对于共用性设计，其字符尽可能设计成突起或凹陷，便于盲人或视力不佳者或正常人在昏暗环境中使用，这一点基本上除了给残疾人专做的遥控器除外其它厂家都没有考虑，这两点是比较普遍的问题。众所周知，产品如果能准确的让用户建立起与之相匹配的心理模型，将能在很大程度上帮助用户理解和使用该产品。比如有种遥控器，调节声音使用+和-两个按钮，按钮采用左右水平方向设置。问题就出在这两个加减按钮上，温度左+，右-，屏幕上显示的也只是数值的变化，没有任何的匹配关系，我也总记不住操作时需要按哪一个，也就是说，每次都必须借助存储在外界的知识才能顺利完成任务。平时倒也没什么，如果把+和-按钮改成垂直放置，向上增大音量，向下降低音量，就很好理解了，温度计的水银柱不也是升温了就往上窜么。模式错误现象在人机界面设计中，模式现象是导致用户容易出错的原因之一。通俗的讲，在一个界面中，如果用户执行同样的动作但得到的结果不同，那这样的界面就存在模式现象。这样的例子比比皆是，控制器的数量少于功能数量时，一个单一的控制器难免担负着多项职责。 陕西理工学院产品人机分析 共 30 页 第 14 页 图9按键数量实在太多，可以看出在设计遥控器的按钮时还是花了不少工夫的，分割区域，组织排列，调整摆放，并通过按钮的色彩、质感，在外观上加以区分。当然存在的问题也不少，这里单单讲一下最常用的方向键按钮。其余按键，基本上从没用到过。数字电视，让人能更详细的了解节目信息，方便的在频道之间切换。功能之一就是，按下“确认” ，电视机界面左侧出现一个节目导航页面，如下图：频道表的存在，切换节目就方便了许多，近百个频道可以迅速的在频道表中浏览一遍。频道表的操作类似电脑中的人机界面，只不过是用遥控器的上下方向键控制导航条的移动。从 22 频道（中央 2 台）换到 23 频道（中央 3 台） ，很明显大家都知道按向下的方向键。好， “确认” 。电视频道表随即消失。这时候我如果想看下一个，刚才已经看过了频道表，我知道下一个是 24 频道（中央 4 台） ，再按向下，却回到了 22 频道（中央 2 台） 。原来，当频道表不存在时，选台的方向键就反过来了，向上表示前进一个频道，即频道数增加（23 变到 24） ，向下则是后退一个频道（23 至 22） 。每一种方式单独理解或许都没问题，毕竟我们都习惯了电脑的人机界面，以及传统电视机的调台方式，但是数字电视这个东西把两者“有机”的结合在了一起，同样 陕西理工学院产品人机分析 共 30 页 第 15 页图10是转换频道的左右，同样是上下方向按键，呈现的却是截然相反的结果，不由得人不迷惑。总结以上的分析，其设计要素如下。1)按键的背景色和字符的目标色要有明显的比度；2)应共用性设计需求，字符尽可能设计成突起或凹陷，便于盲人或视力不佳者或正常人在昏暗环境中使用；3)对于个性化功能的字符设计应以通俗易懂为原则，一般采用符号和文字并用；4)开关键和静音键等可根据用户经验或同等产品的通用标志使用符号表达；5)字符尽可能写在其相应功能的按键上，若必须写在按键旁边，则要注意和其他按键的距离远一些，以免混淆；6)开关以及声音的反馈最好同时使用声光信号，便于听觉器官或视觉器官残疾的用户使用；7)反馈信号的强弱需要通过认知心理的实验进行测定，选取人们反应正常的信号强度。4按键功能排布随着电器越来越多的功能，遥控器上按键的数目也不断增加，据说，全中国最多按键的遥控器是 84 个按键，是一个东北广电采购的。越来越多的内容集成到遥控器里面，这样就会导致老人和小孩一看到遥控器就晕了，因为传统的遥控器很难使用，这样会造成操作上的瓶颈。但人的认知能力是没有改变的，所以需要设计出既包含全部功能又简洁易懂的遥控器界面。排布的设计主要和人的认知习惯、操作习惯和使用经验相关。比如下面的一款 sony 制造的个性 coogleTV 遥控器（图 10）相对于新兴互联网厂商而言，Sony 这种从远古时代走来的厂商似乎更愿意与传统媒体、而不是互联网新媒体打交道。ABC 夜线节目获得了更多关于 Sony Google TV 的细节，包括了上图这个很好很强大的遥控器：不知道你看到这个遥控器以后的第一个念头是什么？ 陕西理工学院产品人机分析 共 30 页 第 16 页笔者在呆若木鸡数秒后，首先想到的是：“这东西带不带背光？不带的话不好按吧。”。好吧，背光这样的细节暂时不要去考虑它，这恐怖的遥控器粗粗数了一下起码有七八十个按键！按照照片上那双手来推断，每个按键不会比全键盘手机的按键大多少，视力不好的人还不见得看的清楚。Sony 这个是年轻人专用版本吗？5.2 按键按键力力按钮按键的大小、截面形状，通常为圆形或矩形；其尺寸大小，即圆截面的直径 d，或矩形截面的两边长 ab， ，应与相关的人体操作部位的尺寸相适应，其他主要人机学参量还有操作力（按压力）和工程行程。具体如下表按钮按键的人机学参量按钮按键的人机学参量操纵器及操纵方式基本尺寸/mm直径 d（圆形）边长 ab（矩形）操纵力/N工作行程/mm按钮 用食指按压3-5 1051-0 1271-2 1881-5 2012 1-822-33-54-6按钮 用拇指按压18-308-353-8按钮 用手掌按压5010-505-10六六 遥控的握持方式遥控的握持方式6.1 电视机遥控器整体造型的人机因素电视机遥控器整体造型的人机因素对于手握式工具要更有效率的使用必须有效地实现预定的功能，必须与操作者身体成适当比例，使操作者发挥更大的效率，必须按照作业者力度和作业能力设计，工具要求作业姿势不能引起过度疲劳。遥控器的整体造型主要和人手的构造相关联，既要保证人手能够持握稳固，又不能对人手的薄弱肌群施以压力。首先分析人手的肌群分布（图 1） ，人手的肌肉主要分 陕西理工学院产品人机分析 共 30 页 第 17 页3 部分，指球肌、大小鱼际肌、掌心及指骨间肌。其中掌心部分是人手最薄弱的肌肉，分布着众多血管，供应手指的血液循环和营养，如果掌心受压，势必会影响人手的灵活性和准确性，所以遥控器不能背面鼓起，使掌心受压；鱼际肌可做主要施力肌群，可作为手持工具的主要夹持着力点；指球肌分布在 5 个手指的指端，由于大多数人只用大拇指按键，因此只需满足大拇指灵活应用即可，其他四指可做支撑作用。根据人手的生理学分析，总的来说，遥控器形态方面应满足以下原则。1）人手持握时，使鱼际肌和指根、指端（一般是食指和中指的）作为三角施力点，握持稳固，不易滑落；2）人手持握后大拇指的两个指关节可以自由活动；3）在不改变握持状态的情况下，人的手指能够触及所有4）人手的掌心部分不能受压，应与遥控器表面有一定空间；5）不能有尖锐棱角，以免肌肉受局部力疲劳疼痛；6）对于功能较多的遥控器，直板型若不能满足以上要求，可使用翻盖型或滑盖型设计，把不常用功能按键隐藏。考虑到人手大小不一，在人机工程学中对测得的人体尺寸进行统计处理，用百分位表示尺寸在人群中的位置指数，遥控器可以用第 50 个百分位数据作为基本尺寸，选择的人群年龄跨度较大。遥控器作为通用性产品，需要满足大多数人的需求，所以面向的设计用户是各种群体的，同时还要适当考虑手部残疾的人群。图116.2 凹槽设计凹槽设计为方便人们手握，以及防止打滑，遥控器外壳的下表面和侧面可以设计一些凹槽，来帮助手指握持遥控器。但是这样一来，也就降低了握持的随意性，即手指很自然的放进凹槽里，而不是随便握住哪里都可以。这样对手形较小的女性用户，以 陕西理工学院产品人机分析 共 30 页 第 18 页及操作遥控器顶端和底端的按键都不方便，所以不推荐使用，而应尽量通过圆弧来提高握持手感。七七 遥控器的材质遥控器的材质7.1 外壳的材质外壳的材质遥控器作为人们生活中的一种重要工具，使用是没有规则的时间限制，用的时候随手拿起，不用的时候随手扔在一边，无论冬夏都是这样，所以其材质的选择是至关重要的，既不能在夏天使用的时候因为长时间的持握而使手大量的出汗，而且不能使在冬天比较冷的天气状况下使用的时候感觉非常冰冷，使用时感觉较冷或者使用的时候会使手大量出汗都会影响使用者的心情。而且其材质要抗摔，一般使用的时候都拿在手中，不用的时候都是放在茶几上的，擦茶几的时候容易使其摔倒地上，为了延长遥控器的使用时间，其材质必须抗摔。 对于外壳一般用的是高分子化合物比较多的使用是 ABS ABS 树脂（丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物，ABS 是 Acrylonitrile Butadiene Styrene 的首字母缩写）是一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料。因为其强度高、耐腐蚀、耐高温，所以常被用于制造仪器的塑料外壳。如下图 陕西理工学院产品人机分析 共 30 页 第 19 页ABS 材质7.2 按键的材质按键的材质 对于按键则大多使用硅胶按键，硅胶按键相比传统按键有四大优势。第一：超长寿命，高达 20 万次，而普通按键只有 3 万次以下。第二：超轻力操作，只需要 35 克力既可操作，类似于拿起一张 A4 纸所用的力。而普通按键至少需要 100 克力以上，使用起来非常费力。第三：硅胶按键有防静电功能，可以保证在操作时不伤人体，并且有效减少了产品的返修率。第四：硅胶按键手感超好，极度柔和，长期操作也不会有疲劳感。硅胶材质八其它方面的人机考虑八其它方面的人机考虑一般的遥控器采用的都是一次性电池，人们使用的时候容易忽略其电量的问题，没有明显的提示，按键不起作用人们会以为是遥控器出了问题，而不是电量的问题，所以为其设计一个指示灯，在电量不足的时候，该指示灯就会一闪一闪，提示用户电量不足，请及时更换电池。 陕西理工学院产品人机分析 共 30 页 第 20 页现在一些遥控器已经采用可充电内置锂离子电池，大大节约了一些自然资源然而却没有明显提示电量的指示灯之类的东西，所以为其设计指示电量的指示灯之类的东西是非常必要的。从人机工程学在产品设计中“以人为本”的设计理念出发，详细分析了遥控器中的人机因素，阐明了产品的每一个设计细节都和人有关系，都要以人的使用为中心。值得注意的是在设计中要考虑共用性设计的方法，为更多的人群提供舒适便利的生活。针对遥控器的人机因素分析，可以推广到更多的家电用品的遥控器设计上，其模式设计、温度显示都需要用人机工程学的理论进行设计指导，作为一系列的产品进行设计改良时，标准化形态和符号的产生就能让制造更加迅速，能让生活更加舒适。随着计算机技术、现代通信技术和自动控制技术的不断进步，智能化楼宇得到了迅速发展。只能家居系统也随着计算机、电话和传真机等信息工具以及一些新的技术和产品陆续进入各个家庭而不断升级，遥控器在其中的地位也显得越来越重要。红外遥控器是一种用户可以在几米甚至十几米外就能对各种电器进行操作控制的装置，在家电产品中有着广泛的应用。但现在各家电产品的遥控器不能相互兼容，使得生活中遥控器的数目随着家电数量的增加而增多，使用时常常混淆。智能遥控器具有解码、记忆编码及模拟发射的功能，可对各个子系统进行信息存储和控制，从而可代替多个遥控器对多种电子器件进行控制。在现代只能家居系统中，遥控器可用于控制智能照明系统、家电控制系统及电动窗帘等。其中灯具的情况比较特殊，因为灯具发出的光线中含有大量的红外线，与其相比，遥控器所发出的红外信号显得非常微弱，遥控距离难以超过 2m，所以对需要遥控的灯具本身要有一定的特殊要求。另外在家电控制系统里，最为常见的是电视、DVD及空调的遥控，它们的编码方式较为相似。而电动窗帘的控制较为简单，只需要 2 个不同的编码信号便能控制其拉开及关闭的状态，辅助一些其它功能键便能达到很好的控制效果。因此，智能遥控器的设计主要针对较为复杂的家电系统。8.1 多合一遥控器多合一遥控器1）固定码遥控器：把各个生产商产品的码表收集起来写到不可更改的芯片中去控制那些采用同一核心技术的电器；图 1 固定码遥控器2）代码型遥控器：采用软件的方式对统一的编码进行解释，驱动各个命令码按指定设备码格式加以封装，形成所需要的遥控信号，达到控制家电的目的； 陕西理工学院产品人机分析 共 30 页 第 21 页图 2 代码型遥控器3）学习型遥控器：可以将各种不同类型的遥控器的编码波形记录在存储器中，而且存储器的内容是可以随时在特定的按钮控制下改写，通用性大大提高。图 3 学习型遥控器比如下面的一款固定码电视机遥控器康佳 KK-Y97 遥控器，问题出在哪里：遥控器长 214mm 宽 58mm 厚度 15mm。具体如下： 陕西理工学院产品人机分析 共 30 页 第 22 页 图 4 使用过程中，这款产品存在许多人机问题。1、误操作率相当高，使用“频道增减”和“声音增减”往往按错，经常会按到其上方的“定时”和“TV/AV” 。误按到“定时”后，为了退出定时状态，需要再连续按12 次，从“120 分钟”调到“0 分钟”然后才“频道增减” ；误按到“TV/AV”后，需要再连续按 3 次，从“视频 1”调到“TV”状态。这个问题有三个原因：1）四个增减键位置偏下，其位于 63-88mm 处，在整个遥控器的下三分之一位置，也就是说为了按到这四个键，必须施加额外的力，使遥控器保持平衡，而使用过程中，人是凭手的触觉来感知按键位置，而人的眼睛是看着电视的，并趋向舒适的状态，此时将产生误操作。 陕西理工学院产品人机分析 共 30 页 第 23 页图 52）背面设计的两个凹槽，其位置刚好在增减键的正下方（见图 4） ，当手的食指与中指定位在两个凹槽时，拇指将处于食指前方（图 5） ，按的不是增减键而是其上方的按键。3）更不幸的是，位于增减键上方的“定时” “TV/AV ”一旦被误操作，必须连续按 12 次和 3 次才能退出来按增减键，此时必须把视线从电视上挪到遥控器，仔细的完成操作。2、丝印在按键上，且脱落严重，导致按键丧失使用功能，而一些高级功能，如画中画，因为丝印脱落，用户不知道使用哪个键来操作而放弃使用。设计者没有考虑丝印的性能寿命，对于一些需要看着遥控器操作的功能键，当丝印模糊或者消失，用户将可能放弃使用。3、数字键设计成 4 列，不符合用户使用习惯；而且“个位/十位”切换时，需要先按“个位/十位”来了解现在处于“个位”还是“十位”状态，也不方便。如图 6，一般遥控器数字键都设计成 3 列，这样的好处是，数字键 1-9 都是常用键刚好排成三行三列的方形，很规律，用户使用过程中容易产生印象，依靠手的触觉就 陕西理工学院产品人机分析 共 30 页 第 24 页能找到每个键的具体位置数字。而设计成 4 列，其排列显然不如 3 列来的规律，不容易产生印象，用户需要看着遥控器操作数字键。另外，对于人机工程学的研究分析得出，圆形或者椭圆形的按键在使用的时候比较舒适，而其设计的按键有的则是方形的，在使用的时候非常不舒适，没有考虑到人机方面的因素。 图 6 4、电池盖设计在正面，使用时经常碰触滑落。这也是个败笔，电池盖设计在正面，由于用户使用遥控器时，正面的手指要来回移动，背面手指几乎不动，正面手指碰到电池盖，就会对其施力，久而久之将使电池盖松动，随之而来的是手指只要碰到电池盖，其就会脱落，对人们的娱乐生活带来困扰。8.2万能鼠标诞生万能鼠标诞生随着生活质量的提高，电器的数量也越来越多，遥控器的数量也随着电器数量的增加而逐渐增加，然而大多电器的遥控器都是一次性电池，用完随手一扔，日积月累，越来越多的电池对环境造成的污染也越来越重，致使资源消耗大大加重。 陕西理工学院产品人机分析 共 30 页 第 25 页在比如罗技 Harmony 890 学习型能隔墙遥控的万能遥控器（图 7）。罗技新推出的这款万能遥控器不仅能够用来遥控家里的所有支持红外遥控的家电（包括电视机、机顶盒、CD/VCD/DVD 机、游戏机、功放、媒体中心电脑、空调以及其他使用红外遥控的家电） ，而且还能够隔墙遥控！ 图 7这款万能遥控器采用了彩色液晶显示屏，可以方便的从屏幕上选择需要遥控的家电，键盘采用背光设计，方便在黑暗的条件下操作。大多数常用的操作，比如看电视、听音乐等等都只需要按下一个按键就可以完成。 Harmony 890 能够预置 15 种不同家电的遥控信号。而且该遥控器内置锂电池，不需要担心经常更换电池。这款万能遥控器的设置也很简单，只需要将遥控器连接到电脑，通过设置向导输入你所要遥控的家电的型号，电脑就会自动做好其他的设置。由于罗技网站上的遥控数据库会经常更新，所以也不用担心遥控器不能遥控新推出的家电的问题。这款万能遥控器能够隔墙遥控的秘诀在于使用了 RF 广播频率，但是需要一个专用的转换器来将遥控器发出的 RF 信号转换为家电能够识别的红外信号（因此转换器应该要和所要遥控的家电放置在一个房间内） 。当然，该遥控器也能够直接通过红外信号遥控各类家电，但是就不能够隔墙遥控了。根据罗技官方的说法，这款遥控器最远可以在 30 米之外进行遥控。 陕西理工学院产品人机分析 共 30 页 第 26 页九：调查分析九：调查分析9.1 调查分析表调查分析表（1）调查对象：社会上的各界人士，通过调查问卷的形式进行调查分析，发放1000 份问卷进行调查，他们来自不同的行业，有助不同的性格，男女比例为 2:1。（2）调查地点：大街上以及各种取款机前的使用者。电视机遥控器调查问卷报表电视机遥控器调查问卷报表 1、您目前拥有遥控器吗？、您目前拥有遥控器吗？ （必答）（必答） 搜智调查网温馨提醒：到目前为止，本题样本量为 109 个序号答题选项投票数百分比1A 有 5550.4%2B 没有 5449.5%2、 您家最多有您家最多有个遥控器个遥控器 （必答）（必答） 搜智调查网温馨提醒：到目前为止，本题样本量为 109 个序号答题选项投票数百分比1a 1 个3935.7%2b 2 个4137.6%3c 3 个2018.3%4d 3 个以上 98.25%3、 很多遥控器用起来方便吗？很多遥控器用起来方便吗？ （必答）（必答） 搜智调查网温馨提醒：到目前为止，本题样本量为 109 个序号答题选项投票数百分比1A.很方便 5045.8%2B.一般 3330.2%3C.不方便 1614.6%4D.很不方便 109.17%4、 您多长时间更换一部遥控器？您多长时间更换一部遥控器？ （必答）（必答） 陕西理工学院产品人机分析 共 30 页 第 27 页搜智调查网温馨提醒：到目前为止，本题样本量为 109 个序号答题选项投票数百分比1A 没换过 5146.7%2B 一年左右 2724.7%3C 两年左右1513.7%4D 更长 1614.6%5、请问您家中有下列那些家电、请问您家中有下列那些家电 （必答）（必答） 搜智调查网温馨提醒：到目前为止，本题样本量为 109 个序号答题选项投票数百分比1A.电视机 7266.0%2B. 机顶盒 3330.2%3C. DVD/VCD/CD3431.1%4D. 空调 3229.3%5E. 风扇2422.0%6F. 灯2119.2%7G. 音响1917.4%8H. 电动窗帘 76.42%6、 您家中带遥控器的家电有哪些您家中带遥控器的家电有哪些 （必答）（必答） 搜智调查网温馨提醒：到目前为止，本题样本量为 109 个序号答题选项投票数百分比1A.电视机 6559.6%2B.机顶盒 3733.9%3C.DVD/VCD/CD2623.8%4D.空调2825.6%5E. 风扇1917.4%6F. 灯 32.75%7G.音响1211.0%8H.电动窗帘 32.75%7、您经常找不到遥控器吗？、您经常找不到遥控器吗？ （必答）（必答） 陕西理工学院产品人机分析 共 30 页 第 28 页搜智调查网温馨提醒：到目前为止，本题样本量为 109 个序号答题选项投票数百分比1A. 经常 3532.1%2B. 偶尔 5247.7%3C.从来没有 2220.1%8、 那种造型比较喜欢那种造型比较喜欢 （必答）（必答） 搜智调查网温馨提醒：到目前为止，本题样本量为 109 个序号答题选项投票数百分比1A.几何形态5247.7%2B.仿生形态 2119.2%3C.普通长方体 3027.5%4D.其他形态 65.50%9、 您更换遥控器的原因是？您更换遥控器的原因是？ （必答）（必答） 搜智调查网温馨提醒：到目前为止，本题样本量为 109 个序号答题选项投票数百分比1A 坏了5045.8%2B 新鲜感，追求流行 2825.6%3C 有新能1816.5%4D 丢了 1311.9%10、您所喜欢遥控器的颜色、您所喜欢遥控器的颜色? （必答）（必答） 搜智调查网温馨提醒：到目前为止，本题样本量为 109 个序号答题选项投票数百分比1A 白4944.9%2B 银 2926.6%3C 红1311.9%4D 黑1412.8%5E 其他 43.66% 陕西理工学院产品人机分析 共 30 页 第 29 页参考文献参考文献 1 丁玉兰. 人机工程学MM. 北京:北京理工大学出版社, 1991.1 2 严扬. 人机工程学MM. 北京:北京理工大学出版社, 1998.1 3 阮宝湘. 工业设计人机工程MM. 北京：机械出版社，2005 4 郑午.人因工程设计MM.北京: 化学工业出版社,2006 6 柴春雷.面向家电产品的人机工程分析和评价系统JJ引用网站http:/ 陕西理工学院产品人机分析 共 30 页 第 30 页致谢致谢这次电视遥控器的人机关系设计使我受益不少，为今后我的学习和工作打下坚实和良好的基础但是在查阅资料和各种手册是，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都会很耐心的帮我提出很宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我才能很顺利的完成本次设计为期近一学期的人机工程学的课程早已结束，而再次基础上的人机工程学课程设计的论文写作也即将画上一个圆满的句号，在人机工程学的学习和论文写作的过程中，所有的知识的积累和升华，都得益于老师的悉心指导和匠心点拨。他的每一次的授课中总是闪烁着智慧的火花，让我受益匪浅。并让我们这些青涩的学生们渐渐的找到了前进的信心和智慧。在此，谨向孙志学老师表示我最衷心地感谢和最诚挚的敬意。