浅析人机工程学在计算机键盘设计中的应用

彭郡

摘 要：对台式电脑键盘运用人机工程学进行设计并加以研究阐述，主要是在主键盘、定位键盘和数字辅助键盘位置，在键盘色彩和整体的设计上进行全方面分析再对其进行改善。 在台式电脑键盘运用人机工程学进行设计的过程中，对于整体布局与合理性更加注重。改善的设计可以对操作者肌肉过于紧张甚至疲乏加以良好调节，且在计算机的整个操作过程中很好地改进了键盘使用的舒适性。

关键词：计算机键盘；人机工程学；解决方法

一、現在计算机键盘存在的问题以及解决办法

运用最省力的操作动作从而达到目的的原則，从以下几点进行分析：

（一）主键盘区。自然下垂的肩关节上臂作为手—键盘界面最自然的姿势，在操作键盘时使得肘关节受力得以保持就要严格要求上臂与前臂之间的角度控制在70～90。还应注意保持手和前臂处于一直线，手为空握球状，手掌与自然弯曲手指一起形成一个半圆形。不超过20°腕部向上角度，小于15°的腕外展角度；双手向内相向交叉的角度为60～70°；两手掌之间的距离为100～280 mm。主键盘区距离在80～100mm的两基准定位键之间，沿中心线左右各自分开设计，为了将手掌内旋和肘关节外展等引起的肌肉紧张与疲劳问题有效避免，左右两边对称且稍高的中部15°的倾斜角中心线，可以顺势向外部倾斜成一定角度，把点击时的正确概率大大提升，还在一定程度上操作的错误率也大大下降了。

（二）Insert键和BackSpace键。把原来的大空格键在主键盘区平均分为两个部分，左边半区的那部分空格键功能不改变，将BackSpace键设计放置在右手大拇指控制的右空格键。BackSpace这个重要键的设计被改变，会很大程度上提高键盘操作的有效性，在设计上根据有效分割原理使用重复功能，在一定上将传统键盘的设计风格保存下来，还会满足用户操作时的心理习惯。改善后键盘使用右手完成敲击动作不需要再移动，而且还大大提高了敲击速度和准确度。在半天内操作者能完全独立完成对这个键进行盲打。对整个键盘布局进行综合考虑，将Insert键放置在原BackSpace键的位置，这都是因为它被使用的机率较低。

二、两手距离较小的解决方法

放置在基准键位的双手食指间距约45 mm，与自然姿势相比，短时间内颈肩部就会酸痛，以至整个正常输入过程受到影响。要想设计出真正符合人机工程学的键盘，必须突破由理论和实践上不健全的改进所带来的负面影响。将键盘改为左右分离式的，就等同于键盘也有了左右手，在操作时用户上肢姿态保持自然，在对键盘进行分离使用时，与水平面成20°夹角，将肌张力降低；要想显著降低肌肉负荷，可以把夹角减为13°。在19世纪90年代，Thompson等人的实验表明，键盘与水平面最舒适的夹角是18°。可调式键盘见图4，为了操作者可以依据自己的喜好自由地进行调节，应该尝试设计成可调式的。用户双手放与键盘的夹角成18°时，手处于的状态是最自然的，与此同时大拇指的按压动作会由自然地改为向侧面划拨，此时大拇指的使用效率也大大提高。由于手指长度不同，要想手指摆放时的自然位置和键盘相协调适应，可在水平方向键盘基础上改成内凹圆弧面的键盘。

三、双手小指负担太大的解决办法

小指的力度是五指之中最弱的，因此其判断空间方位的能力也很弱。从传统标准来看，小手指的控制面积是五指之中最大的。在操作时使用小指整个手的外展角往往会增大，尤其在敲击边缘或下缘键时具有最大的外展角，达到极限时还必须移动。充分发挥拇指作用，减少小指压力，会有较好的拇指力度、空间方位的判断能力和活动速度，位置居中而且动作范围大，单独操作的能力也很强。解决这个问题的方法是，键盘分离之后Space键还是在原来的位置上，在 Space 键的旁边分别放置BackSpace键和Delete键，Space键的下方在左右手大拇指很容易控制到的那里放置Enter键。在右手小指比较容易控制的位置放置Insert键。以上问题得到解决以及在设计改进后，使用频率较高的Shift键是由右手来进行操作的，与之距离比较大的还需要与其他键同时按压，这时就要用“/”与其进行位置调换。用同一种道理，使Ctrl键在小指位置较近的地方调换。

四、键盘操作易累的解决方法

人手支撑点的问题，在传统的标准键盘设计中是比较容易忽略的问题，在操作键盘中容易产生疲劳和错误操作现象的主要原因，往往是处于悬腕状态的手以及手臂的状态都比较差。手腕运动姿势设计键盘见图5，在键盘上配置腕托是不可或缺的。目前市场上的腕托大多数都是塑料材质，是比较坚硬的会损伤腕部，因此腕托的材料在选择时要特别注意材质问题，最佳材质是较为柔软舒适的。

五、结语

键盘作为计算机的主要输入设备，对其平面布局和整体设计等诸多方面进行研究，以人机工程学为主，在整体位置安排上更加注重操作的方便性以及合理性。改进后的设计方案能够有效地让操作者放松身体，对计算机操作过程中出现的诸多问题也都进行了解决，在舒适性和工作效率上也有了很大改善。

参考文献：

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[2]王永民. 计算机汉字键盘设计“三原理”[J]. 计算机学报，2005，05：870-881.

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