健身器材控制机人机界面元素和布局设计

谢锐煌



健身器材控制机人机界面元素和布局设计

谢锐煌

（中山市体育场馆管理中心，广东 中山 528400）

健身器材控制界面有效连接了使用者与健身器，发挥了沟通与导向的功能。在设计控制界面前，要全面了解控制界面传递的信息，结合特殊群体与普通人群设计出通用的健身器材控制界面，需要整体研究现有健身器材的性能。基于此，文章从显示方式、操纵方式、人机界面布局和图形符号方面阐明健身器材控制机人机界面元素和布局设计，以提高用户对健身器材的产品体验。

健身器材；控制机；人机界面元素；布局；图形符号

1 现有健身器材的功能分析

通过调查目前市场上存在的45款健身车与84款跑步机发现，市场上健身器材在设计生产过程中主要是对普通人群的使用进行考虑， 特别是健壮的青壮年，尚未将特殊群体需求加入到设计之中。为了达到控制界面的通用化设计要求，在对目前健身器材性能思考的同时还必须研究特殊人群使用器材的性能。这部分添加的功能仅需要把一部分全新的控制程序加入到控制系统中，不必改变硬件设备范围，与设计原则高度相符。

2.健身器材控制机人机界面元素和布局设计

2.1 显示方式和操纵方式的设计

显示方式的设计，不但需要对人体视觉系统读取信息的习惯进行考虑，还必须整体思考特殊群体缺失视觉能力的不同情况。在健身器材显示界面传递的信息基本上是一部分参数，可以利用传统的表盘与数字进行显示。结合市场调查结果，人机界面设计一般都是显示界面，选择虚拟表盘或者电子数字显示参数。由于显示参数很多，若利用虚拟表盘对多个表盘进行显示，必将形成较大的空间以及复杂的界面。相较于虚拟表盘显示，电子数字显示体现出准确和直观性，可以更快的读取信息，因此一般利用电子数字显示方式。

除了参数信息的显示，还形成了危险或者是故障信息的显示，比如肌肉痉挛和心率较快等。当严重威胁用户的安全出现时，显示有关参数的界面会出现红色，同时发出警报。色盲、弱势等视觉障碍的特殊群体，很难发现显示界面颜色，必须通过信号对听觉系统进行刺激，从而减少发生事故的几率。针对听觉障碍的用户，他们一般无法获得报警信号，应当把显示界面参数变成红色，有利于他们获取危险信号。传输危险信号不但需要借助于视觉显示界面，还要与听觉显示界面有效结合，从而准确向用户传递信息。

操纵方式的设计，应当充分保证用户便捷、安全的与人机进行交互，在这里要全面考虑特殊群体。老年人接触操作相对复杂且按键较多的产品时，往往自信心不足，频繁发生错误操作或者是反应迟缓等。同时，老年群体还出现了一定的手指缺乏力量、容易颤抖、操作精准度低等问题。另外，手部肢体残障者，生理的缺陷直接影响了他们对按键和旋钮的准确操作。

由于考虑特殊群体需求以及对目前技术的了解，选择触摸控制方式应用在操纵方式设计中。触摸控制操作仅需要对屏幕轻触便可以输入有关的信息，便于学习，达到了手部肢体残障者操作要求。

2.2 人机界面布局设计

一般情况下，人眼在识别、感知中央视区的能力明显比附近视区强。因此，当布置相对重要的信息或者是操作区时必须无限接近中间区域，可以在边缘区域安排较为次要的信息或者是操作区。

根据不同的操纵区与显示信息，把相关的功能布局在一起，各个区域应当拥有显著的特性差别或者是轮廓界限，有利于更好的进行区别。为了防止彼此干扰，在各个区域中的有效触控区之间，或者是电子数字显示区之间保持充分的间距。在布局设计中应当确保有效控制区拥有充分的接触面积。

图1 首页布局设计

通过设计和显示健身器材功能体系、操纵方式的设计，可以划分人机界面内容为六个页面布局。其中显示大量信息的界面为首页、训练界面与游戏模拟界面，需要注意科学布置触控与显示区域。其他界面不会显示较多的内容，可以简单布置。

图2 训练界面与游戏模拟界面布局

2.3 健身器材控制器人机界面的图形符号设计

2.3.1设计图形符号的方法

设计图形符号最基本的要求：用户轻松了解其中含义，图形符号应当体现出要表达的含义和特征，有利于用户辨别与记忆。

（1）明确设计具体目标。在设计初期，应当确定设计的图形符号需要表达的健身器材人机界面功能信息，以及普通与特殊群体理解这些功能信息采取的具体方式。

（2）信息的观察和获取。通过认真观察使用健身器材的用户、环境等情况，了解符号在设计中的意义以及在用户中形成的影响。

（3）明确预期的情境与设计理念。经过整理归纳有关的信息知识可知，其符合健身器材预期的使用情景，全面掌握特殊与普通群体的应用需求，产生一个整体的设计理念。

（4）图形符号意义的深刻展现。结合概念与视觉定义，联系图形符号的形态和色彩理论，开展进一步的可视化设计。设计结果可以全面传达对应的语境要素，从而产生一个完善的符号体系。

2.3.2健身器材控制器人机界面设计中图形符号的应用

在可视化设计图形符号之前，必须认真选择图形符号系统的色彩。在设计同一人机界面图形符号的过程中，禁止采取大量的色彩，人体大脑短期记忆无法承受较多的色彩，无法进一步有效识别图形符号。由于人机界面设计将视觉障碍群体作为了目标用户之一，色弱人群主要是辨别颜色的能力不足，无法顺利辨别相近的颜色。红绿色盲人群则混淆了红色颜色，他们的视觉中长波颜色便是黄色，短波颜色则是蓝色。全色盲人群则根本无法辨别颜色，他们仅仅利用不同明度对颜色进行辨别，他们眼中仅有黑白灰。考虑到视觉残障群体的特点，可以使用灰色作为图形符号的颜色，有利于全部用户对图形符号公平识别，深刻记忆颜色，强化识别性。

结合健身器材功能的分类，在充分考虑控制器人机界面系统功能之后，可以划分图形符号为四部分，即系统、娱乐、实时监测和训练功能。

图3 系统功能符号设计

系统功能中需要设计开关机、系统设置、返回键、亮度调节、网络、开始暂停、开机和关机等图形符号。这部分符号已经形成了深刻的认知性，很多人基本上可以准确获得符号传达的信息。设计结果如图3。

娱乐功能需要设计播放音乐、游戏模拟和接入设备等图形符号。大多数产品界面都采取了统一的播放音乐功能图标符号，本次设计也利用这一图形，并且选择灰色。游戏模拟功能自身就体现出游戏特征，在设计图形时可以更加直接进行表达。日常生活中游戏手柄是我们立刻联想到游戏功能的形象，其识别性较强。通过科学的融合设计，将其作为了游戏功能符号。接入外部设备突出接入特点，图形形状也必须强调接入操作。

图4 娱乐功能符号设计

在设计历史上有一部分默认使用的字母可以对实时监测功能进行表示，基本上不能通过图形符号实行表达。此外，日常生活中一般采取V和S表示速度与里程。为了获得更加协调的界面，更加健全的图形符号系统，可以科学设计这两个字母，变化形状从而与二者的语境更加符合。监测消耗卡路里功能是人体热量的消耗，一些界面通常采用火焰表示。通过整理火焰的不同形状及其意义，融合热量燃烧的语境，设计了与健身器材相应的卡路里图形符号。在医疗器械上监测心率功能非常普遍，大部分利用心形进行表示。本次设计依然利用心形，同时添加一些线条代表跳动的心脏，更加形象的描绘了监测心率的语境。

图5 实施检测功能符号设计

训练功能拥有很多种类，目前产品中的功能很少利用图形符号表示。按照每一种功能为用户提供的不同训练效果，设计出相应的图形符号。氧气符号可以代表有氧训练，加入气泡可以更加形象的描述正在消耗的氧气。自定义训练在大多数情况下都需要用户手动进行参数设置，可以结合这一特性设计符号。间隔训练突出了重复性与间隔性，采取交互运行的箭头代表其特点。体能测试功能主要是对测试获得的信息有效传输，测试线可以充分表达这一含义。康复训练主要是表达运动方式的语境，因此可以设计为人形符号。

图6 训练功能符号设计

3 结论

目前用户对于产品体验性和健身质量提出了越来越高的要求，因此为了满足未来的市场需求必须要建立更加完善的控制器人机界面。本文对健身器材控制机的人机界面设计进行探讨，以提高用户对健身器材的产品体验。以跑步机的人机界面设计为例，对健身器材控制机人机界面元素和布局进行设计，给出了健身器材控制器人机界面设计中图形符号的应用方案，优化了人机界面的设计。

[1]林能涛,苏智剑,乔帅,等.健身器材控制界面的通用化设计[J].中国组织工程研究,2014,42:6795-6799.

[2]张志强.面向家用健身器材的人机工程理论分析与研究[D].山东大学,2008.

[3]刘蕾蕾.基于嵌入式技术的健身娱乐控制系统研究与设计[D].中国海洋大学,2007.

[4]杨晋明.基于自组态技术的建筑环境冷热源通用控制系统研究[D].太原理工大学,2015.

[5]高美晶.基于组态王的灌溉井群远程监控系统上位机设计与实现[D].东北农业大学,2014.

[6]朱梁.健康监测跑步机的研发[D].浙江理工大学,2013.

[7]曹新星,朱世强,崔壮平.基于传感应用的智能跑步机控制系统[J].传感器与微系统,2011,02:97-100.

[8]孙菁.基于组态王的变电站综合自动化监控系统设计[J].科技情报开发与经济,2011,10:202-204.

[9]孙浩.智能型电动跑步机驱动控制系统设计与实现[D].南京邮电大学,2011.

[10]刘洋.智能化健身器械的研究与应用设计[D].中国科学技术大学,2015.

Elements of Man-Machine Interface and Layout Design for Fitness Equipment Control Machine

XIE Ruihuang

(Zhongshan Sports Stadium Management Center, Zhongshan 528400, Guangdong, China)

谢锐煌（1981—），本科，高级场地工，研究方向：体育场地器材。