1、基于人机工程学的鼠标的设计摘 要随着办公自动化和计算机的广泛应用，一些操作向着高速单一、重复的特点发展，强迫体位在操作中占的比重越来越大，强迫体位是身体的某一部分处于非自然的状态时的体位。这一特点可以从操作鼠标中看出，操作计算机时，由于鼠标有一定高度，出现了手掌麻木、食指中指疼痛、腕关节肿胀、手部动作不灵活甚至无力等症状，它将会给你的工作、学习和娱乐带来诸多不便，因此于总是反复集中机械地活动一两个手指，而配合这种单调轻微的活动，严重的还会拉伤手腕的韧带。手腕必须背屈一定 角度，这时腕部便处于强迫体位。长期处于强迫姿势必然会导致肌肉骨骼系统的疾病。像这种由于不断使用身体某部位对这一部位施加压力而
2、导致的肌肉、骨骼的疾病主要发生在手指、腕、肘、肩等部位。因此，本文结合人体的人机工程学因素对鼠标进行设计。关键词1；人机工程学；舒适度；改进；鼠标 AbstractAs the office automation and the widely application of computer, some operations to high speed single, repetitive characteristics development, forced posture in the operation of the growing proportion, forced posture i
3、s a particular part of the body in a natural state. This feature can be seen from the operation of the mouse, computer mouse, due to a certain height, appeared hand numbness, forefinger middle finger pain, wrist joint swelling, hand movements are not flexible or to wait for a symptom, it will give y
4、our work, study and entertainment brings a lot of inconvenience, so is always repeated concentrated machinery activity one or two finger, and with such monotonous minor events, but also serious injury of ligament of wrist. Wrist dorsiflexion angle, when the wrist is forced posture. In the long-term
5、forced posture will inevitably lead to the disorders of the musculoskeletal system. Like this due to the use of a part of the body on this site to apply pressure to the muscle, skeletal disease occurs mainly in the finger, wrist, elbow, shoulder and other parts. Therefore, this paper combines human
6、ergonomics factors on mouse design.Key Word； Ergonomic ；comfort； improved； mouse目 录摘 要 IAbstract II第 1 章 鼠标设计分析 11.1 鼠标套件五大适用人群 11.2 鼠标的使用状态分析 11.2.1 手心与手腕 21.2.2 出汗问题的分析 21.2.3 轻重与挪动 31.3 质感分析 31.3.1 外壳材质 31.3.2 手的不同部位的感觉 41.4 鼠标的工作原理 6第 2 章 鼠标的人机工程学分析 72.1 主要肢体与鼠标外形 72.1.1 对于上臂来说 7手部肌肉及神经的各用力点分析图
7、92.1.4对于手指来说 92.2 鼠标设计的尺寸分析 102.3 日常使用的人机问题 132.3.1 鼠标的清洗 132.3.2 鼠标移动 132.3.3 鼠标使用注意事项 13第 3 章 标设计的改进思想 143.1 鼠标设计改进的意义 143.2 鼠标的设计原则 143.2.1 亚洲人与欧美人区别 143.2.2 鼠标设计的实例分析 17第 4 章 结论与展望 21致谢 22参考文献 23鼠标设计分析鼠标套件五大适用人群1.IT人士、网游爱好者，长期使用电脑的白领、老板;2.因为工作需要，长期接触电脑，已有“鼠标手”的人;3.因为长时间对着电脑，养成肩膀酸痛、肩周炎、颈椎病等职业病的人;
8、4.担心电脑辐射造成黑眼圈、皮肤暗黄、粗糙、长斑的女性;5.工作离不开电脑，想预防便秘、口臭、失眠健忘、头晕头痛、心悸心慌高血压的人！鼠标的使用状态分析如今我们使用电脑的频率越来越高，时间也越来越长，在这种频繁的重复性操作下，我们的手腕、手臂就非常容易出现关节麻痹、肿胀、疼痛等症状，久而久之就会出现我们常说的“鼠标手”。鼠标手是“腕管综合症”的俗称，又叫做迟发性正中神经麻痹，多发于30-50岁的办公室一族。具体是指人体的正中神经进入手掌部的经络中，受到压迫后产生的食指、中指疼痛、麻木和拇指肌肉无力感等症状。如果长时间不治疗，则会出现手指手掌肌肉萎缩等症状，后果十分严重。而一般来说，女性患病的几
9、率要高于男性，这是由于女性的手腕管通常比男性的小，正中神经更容易受到压迫所致。腕管是由腕横韧带与腕骨沟共同围成的纤维性隧道，保护着手腕的正中神经。一般手腕在正常情况下活动不会妨碍正中神经。 下述的症状就会发生。1.手掌、手指、手腕、前臂和手肘僵直、酸痛，不适。2.手部刺痛，麻木，冷。3.握力和手部各部位协同工作能力降低。4.夜间疼痛。5.疼痛可以迁延到胳膊，上背，肩部和脖子。 6.鼠标手有极强的复发性，即使痊愈后也要积极预防，防止复发。手心与手腕鼠标的设计在最高处也就是顶端弧度，这就要求手心与手腕的贴合，所谓充分贴合就是要求我们在设计中完全考虑到手在握住鼠标的时候手心的凹度。鼠标的最高点应该位
10、于手心而不是后部的掌浅动脉弓，否则会造成手掌产生压迫感。如果设计不当不觉得手腕和手心酸痛，尤其对一些电脑族最为重要。出汗问题的分析 我们在使用鼠标的时候经常会因为手心出汗而导致鼠标使用不便，在鼠标的滑动中很容易脱离我们的手。出汗在一定程度上会对鼠标外壳造成腐蚀损伤，对鼠标的外壳光滑度造成一定小凹孔。同时不易于鼠标的清洁与维护。轻重与挪动在鼠标设计中材料的选用非常重要，首先就是质感的表现，材料如果太轻，那么鼠标在垫子上会随意滑动，对我们的操作造成很大的影响。当然也不能太重，人的手腕在左右摆动中是有一定的范围，频繁的摆动对我们的腕关节不利，试想一下，右手在使用鼠标的同时会配合左手来使用键盘，如果鼠
11、标的质量太大，在某种程度上会降低我们右手的灵活性。质感分析外壳材质外壳塑料：与其它材料比较有如下的特性：1、耐化学侵蚀2、具光泽，部份透明或半透明3、大部份为良好绝缘体4、重量轻且坚固5、加工容易可大量生产，价格便宜6、用途广泛、效用多、容易着色、部份耐高温皮革和丝绸皮革材料和丝绸表面处理工艺让鼠标成为艺术品的同时提供了绝佳的握感，大家在使用光学鼠标的过程中通常会发现以下几个问题：在玻璃、金属等光滑表面或者某些特殊颜色的表面上鼠标无法正常工作，表现为光标顿滞、颤抖、漂移或无反应，甚至光标遗失，这两个问题直到现也无法完全解决，那么为何会出现这样的情况？根本原因在于光学鼠标的先天原理所限，我们不妨
12、对此作进一步的分析。我们知道，光学鼠标的光学引擎通过接收反馈的图像来判定光标方位，如果移动表面过于光滑，很可能无法产生足够多的漫反射光线，这样感应器所接收到的反射光线强度很弱，令定位芯片无从判别，由此造成鼠标工作不正常的窘况。不过，目前市面上的玻璃鼠标垫和金属鼠标垫都不是采用光滑的表面，而是采用磨砂处理，漫发射条件良好，但依然有不少光学鼠标产品无法在上面工作。这就涉及到另一方面的原因，我们知道，定位芯片通过比较相邻图像矩阵上特征点的差异来判别光标的位置信息，而部分玻璃鼠标垫和金属鼠标垫的磨砂表面做得相当精细，表面高度一致，如果是传统的光机鼠标，在上面可谓是移动如飞、得心应手，但对光学鼠标来说情
13、况就非如此。高度一致的表面导致不同特征点的区别太小，感应器将其转换为数字信号后无法体现出差别，定位芯片自然就很难进行比较处理，产生鼠标无所适从的结果，自然你也别指望它能够正常工作了。不过，感应器制造商可以通过增大CMOS感光器的尺寸来缓解这个问题。感光器的尺寸越大，拍摄到图像的分辩率精度也就越高，特征点的数量越多，定位芯片可比较的特征点就多，由此可作出较为准确的判断。当然，感应器尺寸增大意味着要处理的信息量更多了，定位芯片的运算能力也得同步提高才行。目前此种技术方案的代表是安捷伦科技的“MX光学定位引擎”，普通鼠标的感应器规格为2222像素，而“MX光学定位引擎”则增大到3030像素，可摄取的
14、信息量增加了80%。对于光学鼠标无法在某些颜色表面正常工作的问题（也称为“色盲症”），答案与上面的情况类似。光学引擎通过拍摄图像并比较差异来实现光标定位，而要拍摄图像就要求感应器可捕捉到一定光强、均匀漫反射的反射光。然而，多数感应器只能对一些特定波长的色光才能形成感应，对其他波段的色光就无能为力。倘若鼠标垫表面恰好可以将感应器能够感应到的色光大量吸收，导致反射回去的色光强度不足，感应器无法作出有效感应，自然就不可能计算出光标的具体位置了。不过，“色盲症”算不上是什么缺陷，用户只需要选择一个颜色适合的鼠标垫即可，而如果让鼠标厂商费尽心力来解决这个问题的话，恐怕需要花费较高的成本。 手的不同部位的
15、感觉鼠标最重要的就是手感问题，鼠标手感：按字面的意思，我理解是，手拿着鼠标的感觉如何的意思， 虽然现在的鼠标都是以人体工程学为基础，但难免还是不能顾及到所有的人，所以很多人都会根据自己的手感来选择产品。 手指手感握鼠标的整个手来说就手指的部位占了鼠标50%左右的空间（根据自己看自己握鼠标的姿势，写出来的），我是个右手的用户，就我个人说，现在很多厂家都注重大拇指、食指和中指三个手指对鼠标的触感，食指和中指又要经常的按功能键，所以有很多厂商在这上面做文章。出来各种各样的款式，像这款自由豹200侧面是橡胶做的，我想他应该是突出了大拇指和无名指的触感，要是左右功能键也做成这样不知道成什么样了，但是不知
16、道大家平常玩久了鼠标，不知道鼠标的左右功能键那里会不会有污垢，要这个能解决就最好了。 手心手感我觉得女性也许不会太在意，在乎手心感觉的人大部分是手稍大的男同胞，大部分的都喜欢手心帖着鼠标的尾部，我感觉也确实是舒服，这款MX1100，想必很多男同胞都喜欢吧。嘿，我也喜欢。但我觉得有个小小的毛病，因为手心紧紧的帖着鼠标尾部，不透风。导致容易出汗，出现粘或滑的现象。我觉得污垢就这样出来的。 手腕手感我觉得手腕的感觉关系到我们了用鼠标疲劳度，所以这手腕的感觉我觉得比较重要。个人认为手腕处最好是水平贴着电脑桌。手腕要是在电脑桌的上方，那么整个手就会弓起来，这样久了就累了。现在大部分的人体工程学鼠标基本都
17、能达到这个功能了。前不久看电视看到有很多人得“鼠标手”严重的有可能会导致肌肉坏死，也许讲的有点过头，但也确实是个问题。嘿，这款垂直鼠标二代对手腕的感觉应该是别有一番不同。 手形手感买一款鼠标，很多人第一个前提是都会找适合自己大小，适合自己手形的鼠标。这个点是毋庸置疑的，我是一个右手的用户。相对而言市面上能让我选择的产品比较多，很多比较好的鼠标都是针对右手的纹路来做的，对于左手用户。本人还是深表同情的，自己也用左手试过去拿一些鼠标，感觉很别扭。一般都是使用不分左右的鼠标吧。功能鼠标也是因其用途不同而实现功能的不同，其本质功能就是配合我们的手来方便对电脑进行操作。标准鼠标：一般标准3/ 5键滚轮滑
18、鼠办公室鼠：标软、硬体上增加Office/ Web相关功能或是快速键的滑鼠简报鼠标：为增强简报功能开发的特殊用途滑鼠游戏鼠标：专位游戏玩家设计，能承受较强烈操作，解析度范围较大，特殊游戏需求软硬体设计，得鼠标逐渐流行起来，并最终成为了电脑的标准配置，从此，每台电脑旁边都有了一个忠实的伴侣，那就是“Mouse”-鼠标。鼠标的工作原理鼠标按其工作原理的不同可以分为机械鼠标和光电鼠标。机械鼠标主要由滚球、辊柱和光栅信号传感器组成。当你拖动鼠标时，带动滚球转动，滚球又带动辊柱转动，装在辊柱端部的光栅信号传感器产生的光电脉冲信号反映出鼠标器在垂直和水平方向的位移变化，再通过电脑程序的处理和转换来控制屏幕
19、上光标箭头的移动。光电鼠标器是通过检测鼠标器的位移，将位移信号转换为电脉冲信号，再通过程序的处理和转换来控制屏幕上的鼠标箭头的移动。光电鼠标用光电传感器代替了滚球。这类传感器需要特制的、带有条纹或点状图案的垫板配合使用。 1、移动滑鼠带动滚球。2、X方向和Y方转杆传递滑鼠移动。3、光学刻度盘。4、电晶体发射红外线可穿过刻度盘的小孔。5、光学感测器接收红外线并转换为平面移动速度。鼠标的人机工程学分析人体工学是诞生于第二次世界大战后的一种技术，除了我们常见的造型设计外，人体工学实际上还包括了如按钮的位置安排、说明文字的设计等多种方面。而概括来说，实质上，所谓人体工学，在本质上就是使工具的使用方式尽
20、量适合人体的自然形态，这样就可以使用工具的人在工作时，身体和精神不需要任何主动适应，从而尽量减少使用工具造成的疲劳。鼠标的人体工程学目的就是最大限度地满足人们使用鼠标时在手感以及舒适度和使用习惯方面的要求，尽量减轻长时间使用时身心的疲劳程度，尽量避免产生肌肉劳损的症状，从而最大限度地保护用户的身心健康而且提高用户的工作效率。一款优秀的鼠标不仅仅是外观靓丽而且一定要使用舒适并且适合玩家手型，不同的玩家要根据自己的实际情况进行选择。主要肢体与鼠标外形人手的结构中，与鼠标相关的部分向上包括前臂，而向下则有手腕、手掌、手指等结构。前臂内部包括尺骨、桡骨等主要的骨骼人就是依靠这两根骨头的交错来完成手腕的
21、旋转的。而手腕结构中主要是一快腕骨，它的转动使得人的手腕可以仰俯。而人的手掌则主要由两组肌肉组成，一个是拇指屈肌和外展肌组成的肌群，一个是小指屈肌及展肌组成的肌群，在两个肌群指间有一条沟壑。对于不同的人，这条沟的深度和宽度是不同的。而这条沟内部，则是人手主要神经和血管所走的地方。手指的结构则相对比较简单，每个手指包括三个指节，并在一定范围内可以作横向的展开。 对于上臂来说它的自然形态应该是使尺骨和桡骨接近平行的状态，这种状态，也就是当上臂和手掌平放桌上的时候，上臂和手掌呈接近垂直的倾斜状态，使用掌外侧触及桌面的形态。 因为这种形态下，上臂的主要肌肉和血管不会发生扭曲，所以即便长时间保持这个姿势
22、，也不会出现肌肉疲劳和缺氧情况多彩曾经推出过一款“竖着”使用的鼠标，虽然由于和大多数人的使用习惯不合而没有普及开来，但这种设计思路的确是符合人体工学要求的。 2.1.2对于手腕结构来说多次的试验证明，当人的手腕呈“仰起”状态时，则“仰起”的夹角在15度30度之间的时候，是最舒适的状态，超出这个范围，会导致前臂肌肉处于拉伸状态，而且也会导致血流的不畅。 2.1.3对于手掌来说其最自然的形态就是半握拳状态。而鼠标的造型设计，实际上就是要尽量贴合这个形态。分解开来，它包括三个概念：1、要使鼠标外壳紧密贴紧人手掌的两个主要肌群拇指肌群和小指肌群。使它们能够贴紧而又不受压迫。受压迫会导致手掌处于疲劳状态
23、，而贴不紧又有握不住的感觉。 2、要使鼠标外壳紧贴掌弓而又不压迫它。也就是鼠标外壳要贴紧手掌中间的那条“沟”。如果它不能贴紧，那么手心就会有“悬空”的感觉，而如果压迫了它，因为下面是手主要动脉和神经的必经之地，时间长了以后会导致手缺氧。 3、鼠标的最高点应该位于手心而不是后部的掌浅动脉弓，否则会造成手掌产生压迫感。手部肌肉及神经的各用力点分析图2.1.4对于手指来说手指的自然形态应该是五个手指都不悬空，而且处于呈150度左右的自然伸展状态。而对于鼠标设计来说，手指部分的一个特别要求，就是当手指自然伸展时，第三指节的指肚应该正好处于鼠标按键的微动开关上，这样才能获得最佳的按键手感。鼠标设计的尺寸
24、分析手所能达到的限度并不是手臂尺寸的唯一结果，它部分的也受到肩的运动和躯体的旋转、背的弯曲等的影响。而功能是由手来完成的。静态人体尺寸，人体处于固定的标准状态下测量，通过许多不同的标准状态和不同部位，如手臂长度、指关节。它对与人体直接关系密切的物体有较大关系，如家具、服装和手动工具等。主要为人体各种装具设备提供数据。动态的人体尺寸，是人在进行某种功能活动时肢体所能所能达到的空间范围，它是动态的人体状态下测得。是由关节的活动、转动所产生的角度与肢体的长度协调产生的范围尺寸，它对于解决许多带有空间范围、位置的问题很有用。虽然结构尺寸对某些设计很有用处，但对于大多数的设计问题，功能尺寸可能更有广泛的
25、用途，因为人总是在运动着，也就是说人体结构是一个活动的可变的、而不是保持一定僵死不动的结构。 手臂向前平伸，食指与拇指尖接触，这时从培到拇指梢的水平距。应用：有时人们需要越过某种障碍物去够一个物体或者操纵设备，这些数据可用来确定障碍物的最大尺寸。本书中列举的设计情况是在工作台上方安装搁板或在办公室工作桌前面的低隔断上安装小柜。注意：要考虑操作或工作的特点。肩宽：两个三角肌外侧的最大水平距离。应用：肩宽数据可用于确定环绕桌子的座椅间距和影剧院、礼堂中的排椅座位间距也可用于确定公用和专用空间的通道间距。注意:用这些数据要注意可能涉及到的变化。要考虑衣服的厚度，对薄衣服要附加7.9mm，对厚衣服附加
26、7.6cm。还要注意，由于躯干和肩的活动，两肩之间所需的空间会加大。 考虑到重心问题在设计中许多尺寸的考虑还有个重心的问题，重心是考虑全部重量集中作用的点。理论上的人体重心高度如以身高为100，重心则为56。一般来说每个人的重心位置不同，主要是受身高、体重和体格的不同的影响。通常躯干低的人重心偏向下方，反之则偏上根据测定重心在身高一半以上的人不到50。此外重心还随人体位置和姿态的变化而不同。比如椅子的设计，现在家具的设计形式丰富多样，尤其是椅子，四条腿的一般稳定性较好，但是三条腿、一条腿的就有个重心问题。人在坐姿时的重心很多人可能以为在座板的重心，其实不然，除了直立的重心，还要考虑重心的移动。
27、d=73mm r=154mm x=81mm日常使用的人机问题鼠标的清洗1、取下鼠标底面带有箭头标记的圆环挡板，并取出轨迹球。2、检查轨迹球并用干净、柔软的布擦去表面的灰尘。3、如果球很脏，将球放入温肥皂水中清洗在清洗完毕后用柔软干净的布将球擦干。4、确保鼠标的空腔中无异物存在将轨迹球装入。5、将圆环挡板依顺时方向装入槽口，当配合位置正确后旋紧挡板。 鼠标移动鼠标的灵活性下降，鼠标指针不像以前那样随心所欲地移动，而是反应迟钝，定位不准确，或者干脆就不能移动了。这种情况主要是因为鼠标里的机械定位滚动轴上积聚了过多污垢而导致传动失灵，造成滚动不灵活。维修的重点放在鼠标内部的X轴和Y轴的传动机构上。解
28、决方法是，可以打开滚动球锁片，将鼠标滚动球卸下来，用干净的布蘸上酒精对滚动球进行清洗，传动轴等可用酒精进行擦洗。将一切污垢清除后，鼠标的灵活性将会得到改善。鼠标使用注意事项1、避免在衣物、报纸、地毯、糙木等光洁度不高的表面使用鼠标。2、禁止磕碰鼠标。3、鼠标不宜放在盒中被移动。4、禁止在高温强光下使用鼠标。5、禁止将鼠标放入液体中。 标设计的改进思想鼠标设计改进的意义最大限度地满足人们使用鼠标时在手感以及舒适度和使用习惯方面的要求，尽量减轻长时间使用时身心的疲劳程度，尽量避免产生肌肉劳损的症状，从而最大限度地保护用户的身心健康而且提高用户的工作效率。鼠标的设计原则1、要使鼠标外壳紧密贴紧人手掌
29、的两个主要肌群拇指肌群和小指肌群。使它们能够贴紧而又不受压迫。受压迫会导致手掌处于疲劳状态，而贴不紧又有握不住的感觉。2、要使鼠标外壳紧贴掌弓而又不压迫它。也就是鼠标外壳要贴紧手掌中间的那条“沟”。如果它不能贴紧，那么手心就会有“悬空”的感觉，而如果压迫了它，因为下面是手主要动脉和神经的必经之地，时间长了以后会导致手缺氧。3、鼠标的最高点应该位于手心而不是后部的掌浅动脉弓，否则会造成手掌产生压迫感。对于手指，手指的自然形态应该是五个手指都不悬空，而且处于呈150 度左右的自然伸展状态。而对于鼠标设计来说，手指部分的一个特别要求，就是当手指自然伸展时，第三指节的指肚应该正好处于鼠标按键的微动开关
30、上，这样才能获得最佳的按键手感。亚洲人与欧美人区别符合人因工程学的设计并不是适合每个人，这一点上在鼠标的设计中尤为明显。有很多号称符合人因工程学的鼠标用起来并不是很舒服，主要原因在于这些鼠标设计的时候是以欧美人士作为基准的，而这个基准对于亚洲人来说显得过大了。据美国一家权威数据调查公司的数据统计， 欧美人士的手掌心平均要比亚洲人的手掌心深1-2CM，而且手要长3-4CM。下面就是一张标准体型的亚洲人（174CM）和低于标准体型的欧美人士手（178CM）。左边为亚洲人手掌，右边为欧美人手掌可以从图上看出很明显的差别： 首先，亚洲人的手掌偏窄，其次手的长度也偏小，再者手掌中央的“沟”也偏浅另外，由
31、于亚洲人的手普遍要比欧美人士短几个公分，所以在亚洲人握欧美人士的大鼠标时，其鼠标的最弓背处刚好处于手掌心的靠后部分，并且手部的受力集中于手掌心稍后侧的掌浅动脉弓。如果动脉受压过久，时间长了会产生麻木酸痛的 感觉，并使手指缺氧产生疲劳感。另外，如果手处于强迫状态，其手指的灵活度也将受到很大的影响，这在玩游戏时体会更明显。 由上面的分析可以看出，主要针对欧美标准而设计的鼠标具有个头特别大，后背非常弓的特点，而这两点对亚洲人来说是一个极为不合理的设计。一些著名的鼠标品牌主要是以欧美人士作为基准，设计出来的鼠标个头都特别大，并且后背都非常弓，因为如果鼠标后背太平，欧美人士的人握上去之后，手掌心就会有悬空的感觉。上图是欧洲标准下图是亚洲标准由于鼠标较大的原因，手腕的腕关节被迫抬高，使手背与桌面的夹角大于了30 度 ，腕关节部位及手的前臂部位的伸肌群都处于强直的受力状态，受前臂肌群力的影响，上臂的肱三头肌及肱三角肌也都会同时受到力牵拉的作用，这样一来，人的肩关节也会一直处于强直状态。在这种状况下用鼠标，时间长了很容易出现腕关节及肩部酸胀的症状，从而极易产生疲劳感。专门为亚洲人设计的鼠标外形设计方面较之欧美的鼠标稍微要小一点，并且流线造型的弧度也要平缓一些，针对于亚洲人手的特点，这款鼠的后背夹角设计成为150 度左右，这种设计使亚洲人的手握在鼠标上后使手背同桌面呈现15-30 度夹角，而
