基于人機工程學的盲人閱讀器設計研究

梁鑫　蔣剛　留滄?！√葡忍?/p>

摘 要：設計一款針對盲人生理、心理特點以及符合盲人閱讀習慣的電子閱讀器?；谔厥馊巳旱娜藱C工程學，設計心理學，結合盲文書籍與盲人現有閱讀設備的特點，進行創(chuàng)新設計。所設計的盲人電子閱讀器，更注重特殊群體的人機工程學分析，以及人性化及功能性，同時強調產品優(yōu)于傳統盲文書籍的便捷性和人機交互體驗，結合理論數據對傳統盲文書籍以及盲人聽書設備繼承與創(chuàng)新，為盲人帶來有依據的現代便攜式電子產品的造型設計、功能設計和操作過程體驗設計。

關鍵詞：盲人閱讀器；創(chuàng)新設計；人機工程學

閱讀是人類認知世界、獲取知識的一個重要途徑，對于盲人尤為重要。我國共有1291萬視力障礙人群，盲人由于沒有視力，他們只能通過其他感覺方式了解世界，獲取外界信息。新科技形勢下如何幫助盲人更輕松獲取知識，并體現友好的人機交互和人機工程學思想。隨著盲人數字圖書館的不斷建設，數據傳輸越來越便捷，移動設備的使用也日漸成熟，傳統盲人閱讀方式亟需做出改變，移動電子閱讀因其便捷性和大容量等必將取代傳統紙質閱讀。

1 盲人閱讀情況調查及總結

1.1 盲人閱讀方式及途徑調查

盲人的閱讀方式主要分為摸讀和聽讀，其中摸讀占有很大比重。閱讀途徑主要包括盲文書籍及聽書設備。傳統盲文紙質書籍雖然能提供觸摸閱讀，但其笨重攜帶性差，出版周期長，昂貴，購買渠道封閉，人均擁有量低，嚴重制約盲人的閱讀積極性、閱讀效率，降低體驗舒

適度聽讀設備雖然也有在盲人群體中使用，由于記憶深度淺和使用環(huán)境的局限性，使得閱讀效果差，但是其受眾面廣，對于教育程度無特別要求，適合淺源記憶深度閱讀，如作為新聞、小說等形式資源的提供。可以作為盲人閱讀的輔助方式存在，在新的產品設計中應繼承其優(yōu)點并針對盲人的特點優(yōu)化操作，提升體驗感。

1.2 盲人閱讀習慣調查

盲人現有閱讀途徑頻率較高的是觸摸閱讀，調查主要針對觸摸閱讀方式。盲人觸摸閱讀時，主要分為單手觸摸閱讀和雙手閱讀，其中雙手閱讀效率較高，但其實質是一只手負責定位，另一只手負責摸讀內容，本質上仍是單手摸讀?，F有盲文書籍由于長寬尺寸較大，當盲人讀者雙手不經意離開書籍時，再次定位需要反復嘗試尋找上次閱讀位置，摸讀過程中手的擺動幅度大，容易產生生理疲勞感，影響閱讀效率和降低閱讀舒適感，如圖1左[圖片摘自滬江網教育專欄]所示。同時由于印刷排版等因素，盲文書籍普遍較厚，攜帶性差，一定程度上限制了盲人的閱讀環(huán)境，如圖1右[圖片摘自中國壽光網，壽光日報]所示。聽覺閱讀時，目前有不少的聽書設備、聽書軟件可以供盲人豐富閱讀量，但是聽書設備和聽書軟件均是基于緩解正常人的視覺疲勞設計。并且“摸讀”要比“聽讀”更加深刻，盲人如果是聽讀可能很快就會淡忘或者忽略，而“摸讀”則會加深他們的印象，其實就跟正常人通過抄寫來背誦是一樣的道理。

1.3 盲人閱讀情況總結

盲人閱讀時，傳統盲文書籍觸摸閱讀和聽書設備聽讀無交集，盲人讀者無法隨意切換閱讀方式，觸摸閱讀擺動手臂消耗更多能量，更容易產生閱讀疲勞。同時由于盲文書籍笨重、尺寸大、昂貴、出版周期長等因素，盲人讀者閱讀體驗差，礙于其他渠道少，盲文書籍仍然為盲人主要閱讀途徑，隨著科技的進步，傳統方式必將被取代。

2 設計構思及分析

2.1 設計構思

前期市場調查表明盲人閱讀器設計必須考慮以下內容。第一，便攜性；第二，觸摸&聽讀模式切換；第三，操作舒適性。

2.2 設計分析及解決方案

針對盲人閱讀器的便攜性，主要基于文字的編碼轉換，中國盲文主要通過拼音識別，每個漢字或詞語有對應的盲文點陣構成。如“盲人”二字，拼音為mangren，根據盲文的拼寫規(guī)范，其所組成的三行兩列矩陣數字代碼為m（134）ang（236）、r（245）en（356），根據此原理制作漢字對應的編碼即可，按照相同算法編寫程序制作電路版、電子原器件。便攜性的問題可以得到解決。同理在模式切換上面，只需要將文字轉換成語音輸出即可，基于現有技術已能解決上述問題，這里不再贅述。操作的舒適性則需要從人機工程學出發(fā)，考慮盲人的閱讀習慣、運動尺寸、閱讀心理等。本文也將重點闡述基于人機工程學的設計過程。

產品設計的核心是“以人為本”，人性化設計的理念也是社會精神文明程度的象征。人性化設計與工業(yè)設計又是相互促進的，工業(yè)設計的發(fā)展要求產品趨于人性化的設計，同時人性化設計又需要工業(yè)設計的支持。工業(yè)設計不僅追求美與實用性的并存，更尋求人、機與環(huán)境的協調統一，目的是滿足人們在使用過程中生理與心理的各種需求。產品設計需要考慮所設計的產品給環(huán)境和人帶來的結果，是否會給人帶來享受，同時又不會增加環(huán)境的壓力，實現人-機-環(huán)境的和諧。

3 產品人機工程學設計過程

3.1 產品結構設計

明眼人通過轉動眼球閱讀，視線距離，文字大小，眼睛左右轉動舒適角度作為確定排版尺寸的依據。盲人則需要移動手指或是靠聽來獲取信息，因此盲人閱讀器的設計應考慮盲人的閱讀習慣、閱讀方式、閱讀速度以及其心理狀況，同時結合現有產品在人機交互方面的各種研究成果。

現有產品及盲文書籍的盲文由三行兩列凸點構成，凸點底部直徑為1.0-1.6mm，高為0.2-0.5mm，點距2.2-2.8mm。人機工程學主要關節(jié)的活動范圍數據表明，下臂至上臂通過肘關節(jié)的舒適姿勢的調節(jié)范圍85°-110°，手至下臂通過腕關節(jié)舒適調節(jié)范圍為0°，同時取90%正常人下臂加手長420mm（指頭長約30mm），轉動25°弧指尖所對應弦長為182mm（盲文直線排版規(guī)范，最窄弦長168mm，平均值為175mm），如圖2左所示。手平放桌面時由于指關節(jié)也會自然彎曲，彎曲過后轉動半徑減少30mm，所以舒適移動距離矯正結果為162mm，如圖2右所示。

左手自然放于桌面時，手掌朝下，手指處于彎曲狀態(tài)，且食指、中指、無名指處于較集中區(qū)域，其中長度均值分別為食指69mm、中指77mm、無名指73mm，區(qū)域寬均值54mm，同時各指頭寬約15mm，按照現代盲文的排版規(guī)范，一方盲文長寬分別為6.2mm、3.8mm，方與方間距2.4mm，結合盲人雙手閱讀的習慣及人機交互中鍵位的分配，閱讀器采用六行式設計，兼顧人手生理特點和盲人閱讀習慣。同時為提高摸讀效率以及在心理上給盲人以信息的無障礙提示，在三指中心位置設計平行于摸讀方向的凸起半圓柱線條，直徑為1.4mm。由此建立右手摸讀面板模型，如圖3所示。

經過對盲人閱讀的觀察和數據采集設計出來的閱讀器，具有很強的說服力，定量的分析和理論數據的支撐使整個產品設計過程客觀。摸讀時，結合人機工程學查詢得到的擺動手臂的舒適尺寸，為下一步確定面板橫向尺寸提供依據；為方便定位設計三根半圓柱條和6行排版規(guī)格，以嘗試摸讀次數最小為設計依據。

3.2 產品功能設計

同時人機工程學軀體感覺與運動區(qū)表明，拇指在功能的重要性上比其他四指更有優(yōu)勢，它所感知的信息更細微。根據解剖學對人手的分析，拇指控制面垂直于其他手指操作面，且沿拇指彎曲方向。綜合考慮決定用類似鼠標滑輪功能進行鍵位設計，滾動滑輪實現上下翻頁功能（滾動阻力取拇指運動方向力范圍及防止誤操作所需力范圍的交集），按壓實現“確認”操作。在拇指小范圍移動的前提下滿足更多的操作，人機交互較好于多指操作體驗。同時在切換至語音模式時，拇指操作功能鍵有相似功能。根據舒適狀態(tài)下拇指位置的活動空間情況，考慮在側面倒角處設置按鈕位置。同時在附近設計Home鍵（單擊為返回鍵設計，雙擊返回主頁，長按為電源鍵），減小移動區(qū)間。側面設計音量增減及耳機接口、外放喇叭。建模效果及使用環(huán)境如圖4所示。

筆者設計的盲人閱讀器，從人機工程學角度出發(fā)，結合人體各部位尺寸及運動舒適角度，基于理論數據考慮人與產品的交互體驗。

3.3 產品操作過程設計

在形式追隨功能的大前提下，界面簡約，造型邊角無尖銳，減少產品附帶的錯誤指示信息，整體過渡圓滑，避免盲人操作時意外戳傷。也間接照顧和關愛盲人的孤獨、自卑心理，使設計從造型的“外形”深入到人機交互的“內核”。同時產品設計考慮盲人操作過程的流暢性，模擬閱讀操作步驟及所有狀況和需求，如圖5所示。盲人讀者日常操作流程清晰，過程簡潔，在現有電子閱讀器的基礎上，針對盲人群體設計按鍵振動反饋，充分利用人與振動環(huán)境的關系，進行詳細設計。

4 盲人閱讀器取代傳統盲文書籍的價值

4.1 實用價值

盲人閱讀器的開發(fā)，讀者可以隨時隨地輕松攜帶，增加了便捷性；盲人閱讀器的面部設計，使讀者在使用時可以精準尋找上次閱讀的歷史位置，同時讀者在觸摸閱讀時不再大位移的移動手臂，提高閱讀效率的同時增強了讀者的操作體驗舒適度，由于電子設備可以儲存更多的書籍，在一定程度上降低了盲人的購買成本，具有經濟性；整個方案的設計無論是盲文編碼還是模式轉換都是借助科技改變現有閱讀的方式，硬件成本低，軟件附加值高，也從情感上給予盲人更多的關注，滿足互聯網思維和盲人數字圖書館的建設發(fā)展方向。

4.2 市場價值

筆者所設計的盲人閱讀器的最大賣點是：解決了傳統盲文書籍笨重、更新慢、體驗差等特點，同時輻射更廣的受益群體。在這個數字時代快速發(fā)展的今天，電子信息業(yè)務也蓬勃發(fā)展，盲人電子閱讀器必將被更多人使用。本設計并沒有造型美、技術強、工藝精，它只是個體現人性化的簡單設計，卻在一定程度上滿足了盲人讀者的物質和精神需求，不論是造型特點還是功能方式，都可為市場帶來巨大的經濟效益。根據價值工程的基本原理公式：V=F/C（V價值標準，F必要功能，C最低費用），提高價值可以通過降低使用成本，并提升功能的多樣性來實現（V↑=F↑/C↓），在科學技術的支持下，勢必可以帶給盲人經濟且功能多樣的盲人閱讀器，使消費者更容易接受。

5 結語

筆者通過調查盲人的心理和生理特征，現有盲文書籍、盲人閱讀器，以及盲文的特點及排版方式，結合人機工程學，進行產品設計。整個設計以盲人的閱讀習慣、途徑、生理特點為理論依據設計，從人機交互的舒適度出發(fā)，無論是造型設計，功能分析，按鍵布局以及操作流程都緊緊圍繞以盲人為中心的用戶群體展開，強調功能和人性化設計的同時弱化形式設計。

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