基于三维数字人体模型的多媒体讲台人机工程设计

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将传统讲台与计算机、中央控制系统等组合到-起的多媒体讲台，为广大教师采用多媒体手段开展教学提供了极大的便利，已成为现代化教室中非常重要的设备之-。目前多媒体讲台功能已基本完善，但在人机工程设计方面考虑还不够充分，存在各种问题，尤其是舒适性问题，长时间的不合理操作造成了使用者的身体疲劳，降低了操作的效率，导致了各种慢性疾病的发生，如腱鞘炎、腕部疾病等u。

1 多媒体讲台的人机要素分析多媒体讲台是-款具有站姿、坐姿并综合手动控制装置、显示装置、操作岗位空间的产品，在设计过程中需要考虑的人机要素比较多，主要有以下四个方面：1)站姿与立姿操作在教师授课过程中，大部分采用站姿的方式进行授课，但某些计算机操作比较多的课程，需要使用坐姿进行授课。在设计中，要充分考虑坐姿和站姿的不同，多媒体讲台要同时满足站姿操作和坐姿操作，提供合理的操作界面。

2)近身空间设计在授课过程中，可随时靠近多媒体讲台操作控制开关、鼠标及键盘，这样就要求人与多媒体讲台尽量接近，使常用的控制按钮处于最佳的操作区域内，以减少操作过程中的转身、前倾等多余动作。尤其是坐姿操作时，要求设置-定的容膝空间，使操作者靠近多媒体讲台，方便操作鼠标和键盘。

3)显示装置多媒体讲台中显示器的位置及显示面的倾斜角度与人机的关系非常密切，操作者水平视线以下10。15。为最佳视线区域，要求视线中心与显示器平面垂直，显示器的布置必须位于最佳视线区域口 。同时控制开关的文字大小，控制开关安装平面倾斜角度也受最佳视线区域的影响。

4)工作面高度工作面高度与人机工程密切相关，合适的工作面高度将提供良好的操作高度及操作习惯，尤其是鼠标和键盘的操作面高度，过高或过低不能保持手腕的平直状态，长时间处于不合理的操作姿势下，导致肩部或腕部疾病的发生。

2 三维数字人体模型简介随着计算机辅助设计技术的发展，计算机辅助人机工程设计越来越完善，在Creo Elements/Pro(原Pro/e)、CATIA、NX uG等大型软件中提供了三维数字人体模型辅助人机工程的设计与分析，国内院校也开始对CAXA、Solidworks进行二次开发研究，开发三维数字人体模型及人机工程知识库辅助人机工程的设计。在产品设计过程中引入三维数字人体模型，可在设计的早期阶段发现设计中的不合理问题，及早进行改进，避免后续的返工，以减少开发周期和成本。

Creo Elements/Pro是PTC全新推出的设计软收稿日期：2012-08-07作者简介：张铁成 (1975-)，男，辽宁人，讲师，硕士，主要从事工业设计的教学与计算机辅助设计的研究。

第35卷 第1期 2013-01(下) [1031 l 匐 似件系列，是3D产品设计领域的标准，其ManikinExtension拈是完善的数字化人体建拟决方案，为设计者在以人为中心的设计中提供了便利的工具，采用三维数字人体模型可以形象地模拟人在实际工作中的各种操作姿势和运动范围，直观地为设计者提供有效的人机参考数据口。Creo中的三维数字人体模型Manikin人群库包括中国、意大利、日本、荷兰、美国男女各P5、P50、P95三个不同的百分位18-50年龄组的数据，同时提供了美国P50男孩和女孩的数据。在配置了基本站姿和坐姿数据库的前提下，人体姿势库还标配55个宏观姿态类，92个微观姿态类，而