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第十四章 人机界面设计 2010-04-26 Contents 一.控制器的类型及其适用范围 一.控制器的类型及其适用范围 二. 控制器的设计要求 控制器设计的基本要求 1）设计要适合人体的运动特征 对于要求速度快而准确的操作，应采用 手动控制或指控控制器 对于用力要求较大的操作，应设计为手臂或下肢操作的控制器 对于控制器的操纵力、操纵速度、安装位置、排列布置等，应按总体操作者中第5百分位操作者的能力来设计，使控制器适合于大多数人的使用。 2）设计要适合人体的运动特征 3）采用适宜的控制器编码 二. 控制器的设计要求 手柄是一种杆式控制器，一般采用的手柄具有弹性阻力，当操作它时，产生位移，手松开后它自动返回。手柄具有快速回转和连续调节的特点，适用于大范围的精调和粗调。其控制定位不好掌握，手柄的形状和尺寸，可参考图4—22。轻载荷或高速旋转时，d为13～25mm。手柄的操作阻力与其旋转半径和转速有关。对于作高速回转运动的手柄，当旋转半径L为12.5～75mm时,阻力为8.8～22N;当旋转半径为125～200mm时,阻力为22～44N。在0.5～1r/min之间作精确定位时,阻力为(2.3～8.8N)～35N。手柄设计要求主要是手握舒服，用力方便，不产生滑动，手握部分可设计成自转。 操作手柄时，操纵力的大小与手柄距地面的高度，操纵方向，使用左右手不同等因素有关，如表4-11所示，表4-12为操纵速度与手柄长度的关系，由表可知，手柄长度为60mm时，可获得最大转速。 E、手柄 表4—11 手柄适宜操纵力 手柄距地面高度 适 宜 用 力/N 右 手 左 手 向 上 向 下 侧 向 上 向 下 侧 500～650 650～1050 1050～1400 1400～1600 140 120 80 90 70 120 80 140 40 60 60 40 120 100 60 40 120 100 60 60 30 40 40 30 表4—12 手柄操频率与手柄长度关系 最大转动频率（r/min） 手柄长度/mm 26.0 27.0 27.5 25.5 30 40 60 100 23.5 18.5 14.0 140 240 580 转轮的功能相当于旋钮或曲柄，但它的转动力量较旋钮和曲柄大。故适宜于要求控制力量较大场合。转轮可连续旋转，因此操作时没有明确的定位位置，常用作汽车、轮船的驾驶方向盘，也用于机械设备的控制（见图4—23）。 转轮可单手操作或双手操作。当单手操作时，其直径最小为50mm，最大为110mm。当双手操作时，其直径最小为180mm，最大为530mm。轮圈直径为19～50mm，为便于施力，可在其边缘刻上手指状凹槽。转轮的操作阻力，单手操作时，为22～133N；双手操作时为22～220N。 转轮、手柄的适宜安装位置和旋转半径之间的关系，如表4—13所示。表列安装位置如图4—24所示。 F、转轮 安装高度 /mm 安装位置 （°） 转轮或手柄 操纵扭矩/N·m 0 4.5 10 放置旋转半径/mm 480 0 转轮 38～76 102～203 127～203 0 手柄 64～114 114 114～191 610 0 转轮 38～76 127 203 910 0 转轮 38～102 127～203 203 侧向 转轮 38～76 127 127 0 手柄 38～114 114～191 114～191 990 90 转轮 38～127 127～203 203 90 手柄 64～114 114～191 114～191 1006 -45 转轮 38～76 76～203 127～203 -45 手柄 64～191 114～191 114～191 1020 -45 转轮 38～76 76～203 127～203 -45 手柄 64～191 114～191 114～191 1070 45 转轮 38～114 127 127～203 45 手柄 64～114 64～114 114 1220 0 手轮 38～76 102～203 127～203 0 手柄 63～102 122 102～190 表4—13 转轮、手柄的适宜安装位置和尺寸 脚操纵的控制器主要有两种形式：脚踏板和脚踏钮。脚踏板的形式又分为直动式、摆动式和回转式（包括单曲柄和双曲柄），如图4-25所示，自行车上的双曲柄脚踏板能作连续转动，摩托车启动脚踏板，汽车加速制动踏板等都属脚踏板类控制器。剪板机和空气锤上的控制器属脚踏钮，其形式与按钮类似。脚控制器常用于以下情况： ①需要连续进行操作，而用手又不方便的场合