挖掘機駕駛室的人機界面研究

挖掘機人機界面設計的目的是以駕駛員為中心，從人的生理和心理出發，分析操作者的操作方式、界面反饋和人機學原理，設計符合人機學、社會學、心理學的操縱界面，規劃一種設施布局合理且方便控制的駕駛室。

人機界面，是人與機器之間傳遞和交換信息的媒介，其中包括信息的輸入和輸出。好的人機界面美觀易住、操作簡單且具有引導功能，使用戶感覺舒適愉快，從而提高使用效率。挖掘機駕駛室人機界面是指駕駛員與挖掘機之間相互作用的區域。駕駛員通過操作控制車輛完成其工作。人機界面主要解決顯示界面和控制界面，通過對挖掘機駕駛員的研究，結合人機工程學，交互和心理學等理論，改善其操作方式，降低駕駛疲勞強度，提高駕駛員的工作效率，同時改善駕駛室舒適度，提升整體價值和品位。

人機分析

挖掘機的操作環境一般比較復雜，這種大型機械對駕駛員的要求較高。挖掘機駕駛員為例作為特種行業，專業技能要求較高，工作強度大。所以挖掘機對駕駛員自身的生理有一定的要求。通過調查，駕駛員人群中大部分的用戶年齡在18～40間，一天中駕駛員平均有8～10 h是在駕駛室內度過的。駕駛室的舒適性是影響駕駛員工作效率的重要因素，駕駛室舒適度主要從人、內飾界面、空間環境三個來

考慮。

概念設計

通過觀察與理解用戶生理心理特征、具體的信息目標和信息環境的限制因素等用戶需求特點。用戶需求是指駕駛員對工作環境的要求，包括功能性與情感性需求。結合用戶的需求，結合功能信息轉化為既能滿足駕駛員需要又能夠符合內飾環境的人機界面。

駕駛員、挖掘機和作業環境構成了典型的人機環境系統。駕駛員作業時，坐于座椅上保持駕駛姿勢，通過眼睛、耳朵等接收車內外信息。將這一系列信息反應到中樞神經系統， 然后根據接收到的信息和作業要求，由中樞神經系統對信息做出分析、判斷，對人的手、腳發出指令信號， 通過手腳操縱控制裝置，控制挖掘機的移動和鏟斗的作業，所示如圖1。

圖1 界面信息交互圖

設計過程

挖掘機駕駛室的操作和控制是通過人機交互界面來完成的，界面設計不僅要符合人的身體操作習慣，滿足顯示界面和控制界面功能要求，同時還要滿足界面的認知功能和審美功能。我們對界面進行分析與設計時，我們把它分為功能界面、情感界面來進行

分析。

1.功能性界面設計主要解決界面的顯示設計和控制問題

功能界面主要滿足產品的基本使用功能要求，即實現產品的功能信息，操縱與控制挖掘機。功能性設計主要是界面的顯示設計和控制設計。駕駛員與挖掘機之間的信息交流主要通過顯示和控制來

實現。

（1）顯示界面

顯示的信息符合使用者接受的感覺通道 并且選擇最適合的顯示方式。人們接受信息的通道有眼睛、耳朵、運動感覺器三個，顯示設計要求正確地將信息分配給合適的信息通道，并保證人機系統的信息流順利地通過人機界面。原則是在保證足夠準確度的條件下，盡量降低顯示的復雜性，避免多余的信息在顯示器中干擾視覺感知。視覺顯示符號的大小、線的寬度及間距都應根據操作者的觀察距離而

設計。

（2）控制界面

控制界面要符合使用者的操作習慣，使用戶能夠很容易地進行控制挖掘機。在挖掘機人機系統中，人通過控制操縱桿、方向盤、腳踏板等操作機器。控制裝置設計除了要考慮尺度、位置、語義、形態以外，還需要考慮一定的受力和行程，以防止無意動作造成的誤操作，并使操作者對發出的指令能夠得到反饋。為使操縱者明確地感受其操作的反饋，有很多設計還加入聲音或閃光提示。

2.情感界面設計主要解決認知設計和審美問題

（1）認知性設計。挖掘機的操作界面的按鈕、圖標以及其他功能鍵的設計要符合駕駛員的認知習慣。界面布局結構合理，清晰，按鈕的形態、色彩以及上面的圖標易于學習，當駕駛員操作時，易于上手操作。在圖形符號設計時，應選用駕駛員熟識的圖標，以免增加認知負擔，這樣駕駛員更容易理解，盡快上手熟悉操作。

（2）審美性設計，界面的美，首先要滿足操作舒適性的要求，同時滿足視覺生理和心理的的舒適要求，一般來說，設計美主要考慮功能美，技術美、形態美和材質美。視覺設計要簡潔、流暢的視覺特征，以駕駛員舒適度為前提設計的。

總之，通過對挖掘機駕駛員調查研究，結合人機工程理論等，在挖掘機界面在滿足功能基礎上，其情感界面的將給我們的操作帶來更多的舒適性，從提升內飾感官品質的角度對駕駛室人機界面進行完善的設計，才能取得較好的效果。

（作者單位：西安建筑科技大學）

作者簡介：強薇（1989-），女，籍貫：陜西省渭南市， 2012級碩士，研究方向：人機界面設計研究。