人因工程设计游戏手柄.docx
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人因工程设计游戏手柄.docx
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人因工程设计游戏手柄
攀枝花学院
学生课程设计(论文)
题目:
基于人因工程学的
游戏手柄设计
学生姓名:
代云扬学号:
************
所在院(系):
机械工程学院
专业:
工业工程
班级:
2011级工业工程班
指导教师:
蒲光华职称:
讲师
2013年12月22日
攀枝花学院教务处制
课程设计(论文)指导教师成绩评定表
题目名称
评分项目
分值
得分
评价内涵
工作
表现
20%
01
学习态度
6
遵守各项纪律,工作刻苦努力,具有良好的科学工作态度。
02
科学实践、调研
7
通过实验、试验、查阅文献、深入生产实践等渠道获取与课程设计有关的材料。
03
课题工作量
7
按期圆满完成规定的任务,工作量饱满。
能力
水平
35%
04
综合运用知识的能力
10
能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题,能正确处理实验数据,能对课题进行理论分析,得出有价值的结论。
05
应用文献的能力
5
能独立查阅相关文献和从事其他调研;能提出并较好地论述课题的实施方案;有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。
06
设计(实验)能力,方案的设计能力
5
能正确设计实验方案,独立进行装置安装、调试、操作等实验工作,数据正确、可靠;研究思路清晰、完整。
07
计算及计算机应用能力
5
具有较强的数据运算与处理能力;能运用计算机进行资料搜集、加工、处理和辅助设计等。
08
对计算或实验结果的分析能力(综合分析能力、技术经济分析能力)
10
具有较强的数据收集、分析、处理、综合的能力。
成果
质量
45%
09
插图(或图纸)质量、篇幅、设计(论文)规范化程度
5
符合本专业相关规范或规定要求;规范化符合本文件第五条要求。
10
设计说明书(论文)质量
30
综述简练完整,有见解;立论正确,论述充分,结论严谨合理;实验正确,分析处理科学。
11
创新
10
对前人工作有改进或突破,或有独特见解。
成绩
指导教师评语
指导教师签名:
年 月 日
攀枝花学院本科学生课程设计任务书
题 目
基于人因工程学原理的游戏手柄设计
1、课程设计的目的
本课程设计的目的是通过引导学生运用本课程所学过的知识和方法对游戏手柄造型进行优化设计,从而使学生能够掌握人—机—环境系统分析与设计的方法,完成“知识+实践=技能”的整个学习过程。
2、课程设计的内容和要求(包括原始数据、技术要求、工作要求等)
课程设计的内容:
(1)游戏手柄造型设计的原则和要求;
(2)游戏手柄造型设计要达到的目标;(3)游戏造型设计的内容;(4)目前游戏手柄造型的形式及存在的问题;(5)游戏手柄造型的优化设计;(6)编写设计说明书并答辩。
课程设计的要求:
(1)要求1名学生独立完成;
(2)整个课程设计的具体内容,由学生自行确定,最终编写基于人机工程学的游戏手柄造型设计说明书;
(3)课程设计的结果必须做成电子文档,并且要有说明书使用的POWERPOINT文档。
每个课程设计小组必须向全体同学和老师报告自己课程设计的结果,而全体同学都可以对其提出异议并开展讨论。
3、主要参考文献
[1]蒋祖华.人因工程[M].科学出版社,2007.
[2]沈发.工业设计:
产品色彩设计[M].中国轻工业出版社,2009.
[3]阮宝湘.人机工程学课程设计[M].机械工业出版社,2005.
[4]丁玉兰.人机工程学[M].北京理工大学出版社,2007.
[5]廖剑桥.人因工程[M].高等教育出版社,2006.
4、课程设计工作进度计划
(1)游戏手柄造型设计的原则和要求;(1天)
(2)游戏手柄造型设计要达到的目标;(1天)
(3)游戏手柄造型设计的内容;(2天)
(4)目前游戏手柄造型的形式及存在的问题;(2天)
(5)游戏手柄造型的优化设计;(2天)
(6)编写设计说明书并答辩。
(2天)
总共10天
指导教师(签字)
日期
年月日
教研室意见:
年月日
学生(签字):
接受任务时间:
2013年12月09日
注:
任务书由指导教师填写。
摘要
在电脑游戏发展至今,游戏外设设备也是不断更新,其中游戏手柄的发展可以追溯到上个世纪80年代。
从最开始的使用的简单的8个按键的游戏手柄到现在的多达18个按键甚至更多按键的游戏手柄,可以说游戏手柄是这一个世纪以来整个科技水平发展的缩影。
但即使是在现在,游戏手柄还不是一个完美的东西,他仍然还是有许多可以改进的地方。
特别是在越来越注重产品使用舒适度的当今社会,游戏手柄的设计的提升空间也是非常之大。
本论文以人因工程课程所学知识,结合当今高端科技技术,设计一款符合人体手部构造,使用舒适度高的高端游戏手柄。
通过人因工程课程知识,找出当前市面上所存游戏手柄的缺陷和不足,加以改善,然后加入高端科技技术进行设计。
关键字游戏手柄,人因工程学,舒适度设计
摘要…………………………………………………………………………………I
1绪论……………………………………………………………….…………….....1
1.1课题研究的背景………………………………………………….………………2
1.2课题研究的目的和意义…………………………………………...………………2
1.3课题研究的主要内容……………………………………………………………..3
2游戏手柄设计理论概述..........................................................................................4
2.1手握式用具设计......................................................................................................4
2.1.1人手的构造......................................................................................................4
2.1.2人体手部尺寸...................................................................................................5
2.2人体感觉机能..........................................................................................................5
2.2.1触觉.................................................................................................................5
2.2.2震动觉.............................................................................................................5
2.3人体的活动力量......................................................................................................6
2.4色彩设计.................................................................................................................6
3游戏手柄的发展史及其问题分析..........................................................................8
3.1老式游戏手柄问题分析...........................................................................................8
3.2传统游戏手柄问题分析............................................................................................8
3.3新生代游戏手柄问题分析........................................................................................9
4游戏手柄的产品设计............................................................................................11
4.1游戏手柄握把设计.................................................................................................11
4.1.1游戏手柄握把造型设计...................................................................................11
4.1.2游戏手柄握把尺寸设计...................................................................................12
4.2游戏手柄按键设计.................................................................................................13
4.2.1游戏手柄反向按键设计...................................................................................13
4.2.2游戏手柄游戏功能按键设计............................................................................15
4.2.3游戏手柄功能按键设计...................................................................................16
4.2.4游戏手柄摇杆设计..........................................................................................17
4.2.5游戏手柄游戏辅助功能按键设计.....................................................................18
4.3游戏手柄色彩设计.................................................................................................19
4.4游戏手柄的其它设计.............................................................................................19
4.4.1游戏手柄的震动设计......................................................................................19
4.4.2游戏手柄的背光设计......................................................................................21
5总结........................................................................................................................22
参考文献.....................................................................................................................23
1绪论
1.1课题研究的背景
大约在1980年的时候,IBM向全世界推出了新一代的个人电脑PC/XT,从此就宣布了人类的英特尔电脑时代的来临。
可是不久人们就发现,这种新潮的PC在使用上虽然快得惊人,但是对于个人消费者而言,IBMPC除了可以进行繁琐的工作之外,很难再找到更多的乐趣。
比如说游戏,虽然我们可以利用键盘的方向键或者是鼠标的移动来完成我们想要在游戏中执行的任务。
但是前者由于是完全分离的四个键,而后者则在移动之余,无法提供两个键(或者是三个键)以上的按键作为游戏的控制键之一,所以玩起来总是让人感到别扭。
因此,在最初的2年中,尽管IBM的电脑在销量上一直处于上升状态,但在个人的实际游戏使用上,听到的更多的则是大家的报怨。
当时的日本游戏机厂商任天堂推出了一款游戏机--FC,这款游戏机其实没什么多大的亮点,真正的亮点是游戏机厂商引人注目的为游戏机设计了全新的手柄:
一种带有四个按键和一个十字架(用来控制方向)的板式手柄。
这就是游戏手柄的最初代了,然而现在游戏手柄还在不停的发展,而且随着经济的发展、社会的进步,“以人为本”的理念愈加受到人们的关注,人们对物质质量日益增长的要求,人们越来越懂得享受生活,越来越追求物质的极尽主义,对手柄的要求也是越来越高,所以本课程结合人因工程所学知识,进行游戏手柄设计。
1.2课题研究的目的和意义
由于对当前市面上所售的游戏手柄进行了研究,发现现在市面上大多数游戏手柄都主要在高新科学技术上面下足了功夫,但是许多产品都严重忽略了游戏手柄的易操作性和使用舒适感。
一些产品看上去十分高端,科技含量十足,但是使用起来确实非常的不方便,如果长时间使用此类产品,手部还会感到疲劳和不适,这都给消费者带来了极大的困扰,许多消费者都认为宁可少一些高科技创新,也应该把产品的用户体验做好,所以本课程的研究目的就是致力于设计一款既有高新科技创新,又能有很好用户体验的游戏手柄产品。
本课程所要设计的游戏手柄想让用户不但能体验到高新科技给生活带来的使用感受上的冲击,而且还能让用户感受到使用时的便捷,易操作和使用舒适感,让用户在长时间使用之后都不会感觉到手部的疲劳和不适。
这项设计会让更多的人愿意使用游戏手柄,而且会消除人们在需要长时间使用游戏手柄时担心手部产生疲劳和不适的顾虑。
1.3课题研究的主要内容
本课程设计运用人因工程知识理论和方法进行游戏手柄的设计,从现有的游戏手柄设计中找寻设计灵感,对其中优点进行重点研究和完善,对其中缺点进行的不同程度的改善。
整个设计都以人因工程的知识理论为基础,并加入自己的想法与观点,力求设计出造型美观,易于使用的游戏手柄。
其中利用人体的手部尺寸对游戏手柄的握把进行了设计,并且为了提高使用舒适度,还在握把的设计中加入了波浪型的设计。
同时,对于游戏手柄的按键也加入了人因工程的设计理念,其中特别对游戏手柄的方向按键、游戏功能按键、手柄功能按键、辅助游戏功能按键和摇杆进行了设计,一切从使用舒适度出发进行了设计,让游戏玩家能够拥有完美的游戏手柄使用体验。
在摇杆的设计中,特别运用到了凸起半圆弧面和内部下陷的组合设计,进行了小小的创新。
并且将游戏手柄的辅助功能按键由传统的点控式按键换成了带有阻尼效果的弹簧式按键,让游戏手柄变得更易使用。
本次设计,还通过了色彩对人心理的影响和性格对色彩喜好的影响对游戏手柄的色彩进行了设计。
通过给手柄加入背光和震动功能,能带给使用者更好的使用感受。
2游戏手柄设计理论概述
人因工程是一门新兴的交叉性应用学科。
该学科是研究人-机-环境三者之间相互关系的学科,是系统获得较高的效率和效益,同时保证人的安全、健康和舒适。
要是将人因工程所涉及的内容用于游戏手柄的设计之中,即可找出以前游戏手柄的设计缺陷,并有效的解决当前游戏手柄的最主要问题,那就是产品的用户体验不够好,用户在使用游戏手柄的过程中那些不好的体验都可以使用人因工程的知识一一解决。
2.1手握式用具设计
工具是人类四肢的扩展,人们在工作生活中一刻也缺少不了工具,但我们使用的各种手握式工具还有很多没有考虑人机工程的设计因素,但现在的手柄很多的形状和尺度不符合人手使用是的生理需求;而随着科技的发展,大量新型的手握式现代电子产品也层出不穷,这些产品的形态本身除了美学因素外与产品操作的易用性、舒适性、安全性的人机工学性能有很密切的联系。
所以从人机工学的角度研究手握式工具的设计,使其形态与尺度符合人生理和心理需要,有很重要的意义。
2.1.1人手的构造
人手是由骨、动脉、神经、韧带和肌腱等组成的复杂结构。
前臂和手臂肌肉分为两组,一组使腕活动,另一组使指活动。
人手指的动作由前臂的腕骨伸肌和屈肌控制,这些肌肉由跨过腕道的腱连到手指。
手腕道由手背骨和相对的横向腕韧带形成,通过腕道的还有各种动脉和神经。
腕骨与前臂上的桡骨及尺骨相连,桡骨连向拇指一侧,而尺骨连向小指一侧,自然状态尺骨和桡骨平行,当他们交错时完成手腕旋转。
2.1.2人体手部尺寸
人体手部尺寸是操纵器尺寸设计的基本依据。
GB/T10000-88给出了中国成年人的手部基本尺寸,如表2.1
年龄分组
百分位数
测量项目
男(18~60岁)
1
5
10
50
90
95
99
手长/mm
164
170
173
183
193
196
202
手宽/mm
73
76
77
82
87
89
91
食指长/mm
60
63
64
69
74
76
79
食指近位指关节宽/mm
17
18
18
19
20
21
21
食指远位指关节宽/mm
14
15
15
16
17
18
19
表2.1男性人体手部尺寸
2.2人体感觉机能
2.2.1触觉
触觉是接触、滑动、压觉、等机械的总称。
触觉是微弱的机械刺激初几了皮肤浅层的触觉感受器而引起的;而压觉是较强的机械刺激引起皮肤深部组织变性而产生的感觉,由于两者性质上类似,通常称触压觉。
触觉感受器能引起的感觉是非常准确的,触觉的胜利意义是能辨别物体的大小、形状、硬度、光滑程度及表面机理等机械性质的触觉。
在人机系统的操纵装置设计中,就是利用人的触觉特征,设计具有各种不同触感的操纵装置,以使操作者能够靠触觉准确地控制各种不同功能的操纵装置。
另外,手的不同部分对触觉的敏感程度是不一样的,从手掌到指尖敏感度逐渐增加,指尖的分辨程度最高。
当皮肤温度比较低时,触觉敏感度也会下降。
因此,在低温环境中触觉要谨慎使用。
然而,在凉爽或温暖的环境中,热量刺激会
使温度的感觉被屏蔽。
2.2.2震动觉
振动感受性有一定的频率极限。
振动刺激低于或高于一定频率,将不引起振
动觉,其下限为10~18赫,上限在650~8000赫之间。
振动觉的强度绝对阈限
依赖于振动频率,也随刺激器接触皮肤的面积大小及身体部位而不同。
这种阈限值是以皮肤位移幅度的分贝数来表示的,一般以1微米为参照。
根据现有的材料,在10~1000赫的频率范围内,多数频率的绝对阈限值在5分贝和-20分分贝之间,但也有高达30分贝以上或低至-30分贝以下的,在上述频率范围内,绝对阈限曲线呈U形:
在40~50赫时,阈限比较高,然后随着频率增高而逐渐降低,到250赫左右到达最低点,此后阈限又随频率的增高而上升。
无毛发皮肤的阈限值在不同频率上均低于有毛发皮肤。
2.3人体的活动力量
在人机系统中,操作者不断地输出各类动作,以实现人机系统的目的。
人体活动是人机系统正常运行中不可缺少的组成部分。
人体力量在人体活动中起着很重要的作用。
但人提用力有一定的限度。
在人机系统设计中,必须根据实际情况,确立适合操作者的用力要求。
在设计控制装置时,必须考虑人体力量的限度,避免操作困难。
2.4色彩设计
现今的生活中,人们越来越多地受到色彩的影响,各种物品的设计都非常讲究色彩与色调的搭配。
人们的切身体验表明,色彩对人们的心理活动有着重要影响,特别是和情绪有非常密切的关系。
在我们的日常生活、文娱活动、军事活动等等各种领域都有各种色彩影响着人们的心理和情绪。
各种各样的人:
古代的统治者、现代的企业家、艺术家、广告商等等都在自觉不自觉地应用色彩来影响、控制人们的心理和情绪。
人们的衣、食、住、行也无时无刻不体现着对色彩的应用:
穿上夏天的湖蓝色衣服会让人觉得清凉,人们把肉类调成酱红色,会更有食欲。
心理学家认为,人的第一感觉就是视觉,而对视觉影响最大的则是色彩。
人的行为之所以受到色彩的影响,是因人的行为很多时候容易受情绪的支配。
颜色之所以能影响人的精神状态和心绪,在于颜色源于大自然的先天的色彩,蓝色的天空、鲜红的血液、金色的太阳……看到这些与大自然先天的色彩一样的颜色,自然就会联想到与这些自然物相关的感觉体验,这是最原始的影响。
这也可能是
不同地域、不同国度和民族、不同性格的人对一些颜色具有共同感觉体验的原因。
比如,红色通常给人带来这些感觉:
刺激、热情、积极、奔放和力量,还有庄严、肃穆、喜气和幸福等等。
而绿色是自然界中草原和森林的颜色,有生命永久、理
想、年轻、安全、新鲜、和平之意,给人以清凉之感。
蓝色则让人感到悠远、宁
静、空虚等等。
随着社会的发展,影响人们对颜色感觉联想的物质越来越多,人们对于颜色的感觉也越来越复杂。
比如,对于绿的感觉体验,经历过“文化大革命”与没有此经历的人的感觉是一不一样的。
对色彩与人的心理情绪关系的科学研究发现,色彩对人的心理和生理都会产生影响。
国外科学家研究发现:
在红光的照射下,人们的脑电波和皮肤电活动都会发生改变。
在红光的照射下,人们的听觉感受性下降,握力增加。
同一物体在红光下看要比在蓝光下看显得大些。
在红光下工作的人比一般工人反应快,可是工作效率反而低。
比如,粉红色具有安抚情绪的效果:
粉红色象征健康,是美国人常用的颜色,也是女性最喜欢的色彩,具有放松和安抚情绪的效果。
有报告称,在美国西雅图的海军禁闭所、加利福尼亚州圣贝纳迪诺市青年之家、洛杉矶退伍军人医院的精神病房、南布朗克斯收容好动症儿童学校等处,都观察到了粉红色安定情绪的明显效果。
例如把一个狂燥的病人或罪犯单独关在一间墙壁为粉红色的房间内,被关者很快就安静下来;一群小学生在内壁为粉红色的教室里,心率和血压有下降的趋势。
还有研究报告指出:
在粉红色的环境中小睡一会儿,能使人感到肌肉软弱无力,而在蓝色中停留几秒钟,即可恢复。
有人提出粉红色影响心理和生理的
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