滚筒式洗衣人机界面的分析及改进(共15页)

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1、课程设计设计课题 滚筒洗衣机人机界面的分析及改进 系部班级 安全与环境工程学院安本2012级2班所属专业 安 全 工 程 学生姓名 张明栋 指导教师 刘爱群 设计时间 2014.05.172014.06.02 目 录1 前言12 滚筒式洗衣机的调研22.1 滚筒式洗衣机的构件及原理22.1.1 组成简介22.1.2 原理简介22.2 滚筒式洗衣机的人机界面22.2.1 尺寸和容量22.2.2 控制面板32.2.3 舱门开启方式32.2.4 排水52.3 滚筒式洗衣机的人机界面分析52.3.1 容量和尺寸分析52.3.2 操作界面分析52.3.3 舱门开启方式分析63 人的特性分析73.1 人的

2、生理特性分析73.1.1 人体分析73.1.2 人的认知特性分析73.2.2 视域分析83.2 人的心理特性分析83.2.1色彩分析84 滚筒式洗衣机的改进设计94.1 改进方案概述94.2 具体的改进设计方案104 结束语10滚筒式洗衣机人机界面的分析及改进安全工程专业201级02班 张明栋摘 要：随着科技的发展以及人们生活水平的提高，洗衣机已经进入了千家万户，滚筒式洗衣机更是广泛使用的一种洗衣机。由于人们对洗衣机的要求不断提高，使洗衣机的优缺点越来越越明显，所以对于洗衣机人机方面的设计还有待于改善的地方，以便更好的符合人机学。从安全人机工程学入手，在人、机械及其工作环境之间相互作用的基础上

3、，不单纯着眼于单一要素的优化与否，将使用“机”以及人与机所共处的“环境”作为一个“人-机-环境 ”系统来研究。来进行滚筒式洗衣机的改进。关键词：滚筒式洗衣机；人机；安全；改进【ABSTRACT】：With the development of technology and the improvement of peoples living standards, a washing machine has entered every household washing machines, drum type washing machine is widely used. Because peop

4、les increasing demands for the washing machine, so that more and more obvious advantages and disadvantages of the washing machine, so the washing machine HMI design aspects have yet to be room for improvement in order to better meet the ergonomics. Starting from the safety ergonomics basis between p

5、eople, machinery and work environment interactions on, do not simply focus on optimizing a single factor or not, will use the machine and the coexistence of man and machine environment as a man - machine - environment system to study. The drum type washing machine to be improved.【KEY WORDS】：Drum typ

6、e washing machine; Human; safety; improvements1 前言 安全人机工程学是从的角度和着眼点，运用的原理和方法去解决人机结合面的安全问题的一门新兴学科。它作为人机工程学的一个应用学科的分支，以安全为目标、以工效为条件，将与以安全为前提、以工效为目标的工效人机工程学并驾齐驱，并成为安全工程学的一个重要分支学科。研究人、机械、环境三者之间的相互关系，探讨如何使机械、环境符合人的形态学、生理学、心理学方面的特性，使人一机械一环境相经协调，以求达到人的能力与作业活动要求相适应，创造舒适、高效、安全的劳动条件的学科. 自古以来，洗衣服是人民日常生活中必不可少的事

7、情，它是琐碎家务中一项比较繁重的体力劳动。因此，人们就不断的探索一种既省力又省事的途径来代替这一手工劳动。早在一七七六年就已经出现了洗衣机的雏形，不过那时的洗衣机是非常简单的。随着人们不断的探索和改进，由手动改为水动，又由水动改为电动。到目前，有些洗衣机已使用微型电子计算机来控制整个洗衣机程序，半自动的、全自动的洗衣机在商场里随处可见，这些洗衣机只要把衣物放进洗衣桶里，按下按钮，洗衣机就能自动完成进水、洗涤、放水、甩干等一系列动作。滚筒式洗衣机是当今世界上广泛流行的一种洗衣机机型，它的的洗涤原理是模仿人摔打、揉搓和挤压的洗涤方式。能够很好的洗涤衣物，方便人们的生活。但是随着科技的进步，社会的发

8、展，人民的生活水平也在不断的提高，对家用电器也提出了更高的要求，以前仅仅能满足生活需求的家电已不在是人们的选择范围。如今人们的生活品质提高，对家用电器的舒适度也提出了更高的要求。而设计不合理的洗衣机将产生不良的用户体验，久而久之，对使用者的身体也会造成一定损伤。所以对于滚筒式洗衣机人机方面的设计还有待于改善的地方，以便更好的符合人机学，使人使用起来更加方便，达到人-机-环境的和谐统一.2 滚筒式洗衣机的调研2.1 滚筒式洗衣机的构件及原理2.1.1 组成简介 滚筒式洗衣机主要由机箱、台面、显示屏、控制板、洗衣机门、观察玻璃、排水管、电源线等组成。洗衣机主要构成图如下：2.1.2 原理简介 滚筒

9、洗衣机发源于欧洲，洗衣方法是模仿棒锤击打衣物原理设计，由不锈钢内桶，机械程序控制器，经过磷化、电泳、喷涂三重保护的外壳和两块配重块用于平衡滚筒旋转时产生的巨大离心力做重复运动，加上洗衣粉和水的共同作用使衣物洗涤干净。2.2 滚筒式洗衣机的人机界面2.2.1 尺寸和容量 滚筒式洗衣机的尺寸没有固定的标准，其尺寸大小根据滚筒式洗衣机容量而定。所以一般来说滚筒式洗衣机的容量决定了洗衣机的尺寸。一般的滚筒式洗衣机容量和尺寸表如下：容量/kg高/mm宽/mm深/mm2.1-4.56005506005.6-78405956004.6-5.559660090078506006002.2.2 控制面板 洗衣机

10、的控制面板是人们用于控制利用洗衣机的一种简单工具，几个小小的按键就可以轻松的完成复杂的洗衣过程，不大的显示屏可以让人对洗衣过程一目了然。为了方便操作，控制面板一般位于洗衣机顶部。主要由控制装置和显示装置组成。控制装置主体为控制板，控制板上有控制按钮。显示装置主要是显示屏和指示灯组成。洗衣机操作界面示例：2.2.3 舱门开启方式滚筒式洗衣机根据桶盖打开方式的不同可分为：顶开式、侧开式、斜开式。顶开式示例图：侧开式示例图:斜开式示例图：2.2.4 排水排水方式可分为上排水和下排水两种。顾名思义上排水就是洗衣机的排水口位于洗衣机的上部，下排水就是洗衣机的排水口位于洗衣机的下部。下排水是直接利用水的压

11、力差直接将水从下排出。上排水是通过抽水泵把水抽出。这种排水方式结构简单，不要额外用电，排水彻底，但是需要直接排入地漏，不能二次利用水资源。上排水是通过抽水泵把水抽出，可将水二次利用，但是需用电且排水过程有噪音产生。2.3 滚筒式洗衣机的人机界面分析2.3.1 容量和尺寸分析 滚筒家用洗衣机尺寸一般的滚筒洗衣机高850mm、宽600mm、深450-600mm。根据容量具体划分为： 一般容量在2.1-4.5kg滚筒洗衣机尺寸600*550*600mm适合单身公寓； 一般容量在4.6-5.5kg的滚筒洗衣机尺寸596*600*900mm适合两口之家； 一般容量在5.6-7kg的滚筒洗衣机尺寸是840

12、*595*600mm适合三口之家； 一般容量在7kg以上滚筒洗衣机尺寸850*600cm*600mm适合三口以上之家。2.3.2 操作界面分析1、高度分析：操作界面是为了方便人们操作洗衣机而设，应是尽量减少用户弯腰、下蹲等操作姿势的出现，同时由于开启洗衣机舱门不能影响界面的正常操作，因此界面往往与洗衣机舱门保持在同一平面上或略有倾斜角度，要满足用户的最佳视域范围，让用户在操作时也能快速观察洗涤状态。，所以与洗衣机的高度有直接关系。2、控制面板分析：控制面板的主要作用就是通过简单的按键控制洗衣机从而完成复杂的洗衣过程，所以要求控制面板简单明了，能够使用户快速准确地从界面上找到所需的信息，达到良好

13、的交互效果，另一方面也要使界面本身具有美感，且不易引起视觉疲劳，达到用户愉悦使用的目的。2.3.3 舱门开启方式分析舱门开启方式与人体作业效果图示意： 顶开式 侧开式 斜开式 由图我们可以总结出下表：开始方式优点缺点顶开式可直接添加衣物、拿取方便使用者弯腰程度较大，同时视域不够开阔侧开式可直观的观擦到整个洗衣过程，老人至小孩都可以操作需要使用者蹲下来开启，费时费力，中途不可添加衣物斜开式只需轻轻弯腰即可操作，中途也可添加衣物，可观擦整个过程无2.3.4 排水分析下排水主要是利用水位差进行排水，排水方便。但是只能用于有地漏的地方洗涤，且排水不能循环利用。上排水主要是用水泵进行排水，排水彻底。但是

14、需要用到电力，且排水过程有噪音产生。排出的水可以循环利用，节约环保。3 人的特性分析3.1 人的生理特性分析3.1.1 人体分析我国成年人人体主要尺寸明细表如下：项目（mm）男性（16-60岁）女性（18-55岁）5%50%90%5%50%95%身高158316781775148415701659眼高147415681664137114541541上臂长289313338262284308前臂长216237258193213234手长170183196159171183不同高度的洗衣机适合不同的使用人群，洗衣量及其方便性也是高度考量范围内的。洗衣机的使用者大多为已婚女性，而且直立工作时工作面的

15、高度应为身体高度的6/11，所以单纯就人机因素而言，结合我国成年人人体主要尺寸，合适的洗衣机高度应在85 10mm之间。 3.1.2 人的认知特性分析洗衣机的界面主要由开关、按钮、文字和图形构成，在确定它们的大小和形状等时，人的认知特性将起关键作用。比如洗衣机的各种按钮一般为圆形的。但从人的认知特性来看，圆形并非是最易辨认的图形。大量实验表明，常用的几种图形中容易被识别的顺位如下表所示。容易认知顺位形状1234567三角形菱形正方形矩形五角形圆六角形3.2.2 视域分析视域是指人眼的可见范围，一般以角度表示。眼睛观看物体可分为静视域，注视域和动视域三种状态。在洗衣机控制面板研究中以静视域为依据

16、。垂直面内双眼的静视域以视水平线为准，有效视域为仰角30、俯角40，最大可视仰角为50、俯角为75。水平面内双眼的静视域以视中心线为准，有效视域为15，最大可视范围为200。由于全自动洗衣机的人机界面可集中在长为2030mm 范围的条框内，该尺寸将在水平面内双眼的有效视域范围之内，故视域分析主要看界面是否满足垂直面内双眼的有效视域范围。色彩分析：由于洗衣机的界面比较简单，界面设计与色彩分析主要讨论色彩对生理、心理的影响等。3.2 人的心理特性分析3.2.1色彩分析色彩的生理作用主要表现在对视觉疲劳的影响。对引起眼睛疲劳而言，蓝、紫色最甚，红、橙色次之，黄绿、绿、绿蓝等色调不易引起视觉疲劳且认读

17、速 度快、准确度高。色彩的心理作用是由于人类在漫长的生活实践中获得和形成了大量有关色彩的感受和联想，并赋予不同的情感和象征。主要表现为冷暖感、重量感、尺度感、距离感、软硬感和情绪感根据颜色的效果，合理的选用颜色，适当组合颜色的三种属性。颜色调节应达到如下效果：1、增加明度，使环境整洁，有美感2、提高对象物的生理、心理上的效果=3、使操作者注意力集中，减少差错4、发挥颜色对人心理和生理的作用，使人精神愉快，减少疲劳4 滚筒式洗衣机的改进设计4.1 改进方案概述我认为现在国民生活水平逐步提升，大都进入小康，不在“以食为饱，衣为暖。”为目的， 理所当然洗衣机也不再以追求求大量衣物为目标，而已居家、方

18、便、快捷为重点。一般来说都为三口之家，根据上面的调研及分析洗衣机的容量应在5.6-7kg之间，尺寸为840*595*600mm，因为还要考虑到占地面积的大小，所以尺寸应适当改变。控制面板除了应该适合人的最佳视域和使人注意力集中外还应当符合以下原则1、功能分组原则：将功能相关的按键合并，构成若干“功能组”，分区布局。例如，在洗衣机界面上将“温度选择”和“水位选择”等一些数字形式的选择按键放到一个组，布置在一个区域内。2、操作次序原则：如果洗涤过程中存在一定的操作次序，则可以按其次序进行布局设计。例如洗衣机按钮的排列应该提供一定的方向和操作顺序含义，如先选择洗涤，再选择脱水。3、人的认知性原则：洗

19、衣机界面功能键不管采用何种排列方式，都需要符合人的视知觉运动规律。一般来说，洗衣机以洗衣服的功能为主，而甩干的功能为次。由于人眼沿水平方向的运动快且不易疲劳，并受到重心引力的作用，习惯于从上到下，从左到右观察物体，因此在界面中依照功能的强弱，洗衣服的功能键在左，而甩衣服的功能键在右；洗衣服的功能键在上，而甩衣服的功能键在下。舱门的开启方式选择斜开式。排水系统应当符合当今的环保、循环利用主题所以采取上排水设计。4.2 具体的改进设计方案1、洗衣机属于滚筒式、洗衣机操作界面倾斜，操作范围宽481mm。此设计视域开阔，符合人的最佳视角，不需弯腰即可操作。2、容量为6kg，高840mm，下底长595m

20、m，宽470mm，上底长595mm，宽359mm。这种大小占地面积小，不受摆放空间约束，还可嵌入整体厨卫，与家居环境完美融合一体3、斜开式45度角筒开启设计，符合人机原理，只需微微弯腰，方便又省力。4、筒箱体颜色黑色，操作界面与滚筒浅蓝色、操作面板浅蓝、按钮、旋钮银色，。控制面板的深色背光。利用色差突出美感，强调出操作面板及按钮，提高操作人的注意力。5、按键采取最先进的电子触控按键，按键型装多为正方形，洗衣全程数字化动态展示。符合人的认知特性和美感，使整个过程简单明了。5、采用上排水的排水设计可循环利用水资源，达到环保节约的目的。4 结束语很高兴能有机会参加此次课程设计，运用所学安全人机工程学

21、的知识进行这次有意义的课程设计,作为我学习过程中的第一次课程设计，其本身意义不同一般，还有效地培养了我们的实际动手能力,使得我比较多的去懂得如何把所学专业及非专业知识更好地有效地运用到实践中 在这次课程设计的撰写过程中，我得到了许多人的帮助。 首先我要感谢我的老师在课程设计上给予我的指导、提供给我的支持和帮助，这是我能顺利完成这次设计的主要原因，更重要的是老师帮我解决了许多技术上的难题，让我能把系统做得更加完善。在此期间，我不仅学到了许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己的设计能力。同时，在课程设计中,老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生学习的楷模，老师们的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神，将永远激励着我。在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意！至此，该课程设计能够比较圆满的完成，要感谢指导老师的精心指导和部分同学的大力支持及帮助。由于初次作课程设计，还有很多地方不甚了解，如有不足之处，还请老师多多指教，提出宝贵意见！感激不已。参考文献1 张力，廖可兵编著.安全人机工程学.北京：中国劳动社会保障出版社，2008.6致谢