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1、人机界面的技术开展史人机交互技术Human-ComputerInteractionTechniques是指通过计算机输入、输出设备，以有效的方式实现人与计算机对话的技术。它包括机器通过输出或者显示设备给人提供大量有关信息及提示请示等，人通过输入设备给机器输入有关信息及提示请示等，人通过输入设备给机器输入有关信息，回答下列问题等。人机交互技术是计算机用户界面设计中的重要内容之一。它与认知学、人机工程学、心理学等学科领域有亲密的联络。1946年度：由指示灯和机械开关组成的操纵界面1980年度代：由终端和键盘组成的字符界面1990年度代：由多种输入设备和光栅图形显示设备构成的图形用户界面GUI，PC
2、，工作站，WIMPW-windows、I-icons、M-menu、P-pointingdevices界面，所见即所得21世纪：虚拟现实VR技术的应用开展方向1.2人机交互的开展人机交互Human-ComputerInteraction,HCI，就是人与机器的交互，本质上是指人与计算机的交互，或可以理解为人与含有计算机的机器的交互。为了以下讨论方便，我们现把计算机和含有计算机的机器，通称为计算机。人机交互研究的最终目的在于讨论怎样使所设计的计算机能帮助人们更平安，更高效地完成所需的任务。自1946年度世界上第一台数字计算机ENIAC诞生以来，计算机技术获得了惊人的开展。但计算机仍然是一种工具，
3、一种高级的工具，它是人脑，人手，人眼等的扩展，因此它仍然受到人的支配，控制，操纵和管理。在计算机所完成的任务中，有大量是人与计算机配合共同完成的。在这种情况下，人与计算机需要进展互相间的通信，即所谓的人机交互。其实现人与计算机之间通信的硬，软件系统即为交互系统。交互系统通常包括计算机通过输出或者显示设备给人提供大量信息及提示，和人通过输入设备向计算机输入有关信息，问题答复等。从计算机早期的面板开关，显示灯和穿孔纸带等交互装置，开展到今天的视线跟踪，语音识别，手势输入，感觉反应等具有多种感悟才能的交互装置。人机界面经历了手工操作，命令语言和图形用户界面GUI的三个阶段。人机交互的开展大致可以分为
4、四个阶段：初创期1929-19701959年度美国学者B.Shackel从人在操纵计算机时怎样才能减轻疲劳出发，提出了被认为是人机界面的第一篇文献的关于计算机控制台设计的人机工程学的论文。1960年度，LikliderJCK首次提出人机严密共栖Human-ComputerCloseSymbiosis的概念，被视为人机界面学的启蒙观点。1969年度在英国剑桥大学召开了第一次人机系统国际大会，同年度第一份专业杂志国际人机研究IJMMS创刊。可以讲，1929年度是人机界面学开展史的里程碑。奠基期1970-1979此时期出现了两件重要的事件：1从1970年度到1973年度出版了四本与计算机相关的人机工
5、程学专著，为人机交互界面的开展指明了方向。2在1970年度成立了两个HCI研究中心：一个是英国的Loughbocough大学的HUSAT研究中心，另一个是美国Xerox公司的PaloAlto研究中心。开展期1980-199520世纪80年度代初期，学术界相继出版了六本专著，对最新的人机交互研究成果进展了总结。人机交互学科逐渐形成了自己的理论体系和理论范畴的架构。理论体系方面，从人机工程学独立出来，更加强调认知心理学和行为学和社会学的某些人文科学的理论指导；理论范畴方面，从人机界面人机接口拓延开来，强调计算机对于人的反应交互作用。人机界面一词被人机交互所取代。HCI中的I，也由Interface
6、界面/接口变成了Interaction交互。进步期1996-20世纪90年度代后期以来，随着高速处理芯片，多媒体技术和InternetWeb技术的迅速开展和普及，人机交互的研究重点放在了智能化交互，多模态多通道-多媒体交互，虚拟交互和人机协同交互等方面，也就是放在以人为在中心的人机交互技术方面。交互的方式人机交互经过实际上是一个输入和输出的经过，人通过人机界面向计算机输入指令，计算机经过处理后把输出结果呈现给用户。人和计算机之间的输入和输出的形式是多种多样的，因此交互的形式也是多样化的，包括：数据交互、图像交互、语音交互、行为交互等。13人机交互与人机界面的关系人机交互是指人与机器的交互，本质
7、上是人与计算机的交互。或从更广泛的角度理解：人机交互是指人与含有计算机的机器的交互。详细来讲，人机交互用户与含有计算机机器之间的双向通信，以一定的符号和动作来实现，如击键，挪动鼠标，显示屏幕上的符号/图形等。这个经过包括几个子经过：识别交互对象-理解交互对象-把握对象情态-信息适应与反应等；而人机界面是指用户与含有计算机的机器系统之间的通信媒体或者手段，是人机双向信息交互的支持软件和硬件。这里界面定义为通信的媒体或者手段，它的物化表达是有关的支持软件和硬件，如带有鼠标的图形显示终端等。交互是人与机-环境作用关系/状况的一种描绘。界面是人与机-环境发生交互关系的详细表达形式。交互是实现信息传达的
8、情境刻画，而界面是实现交互的手段。在交互设计子系统中，交互是内容/灵魂，界面是形式/肉体；然而在大的产品设计系统中，交互和界面，都只是解决人机关系的一种手段，不是最终目的，其最终目的是解决和知足人的需求。交互设计是附属于产品系统的，是对成功的产品设计的一种强有力的支持与完善。假如利用系统论的观点，交互设计是附属于产品设计系统的子系统。14操作界面OperatorInterfaces/人机界面HumanMachineInterface在工业自动化中的应用人机界面Human-MachineInterface，是人与机器进展交互的操作方式，即用户与机器相互传递信息的媒介，其中包括信息的输入和输出。好
9、的人机界面美观易懂、操作简单且具有引导功能，使用户感觉愉快、兴趣增强，进而进步使用效率。狭义的人机界面HumanComputerInterface是计算机学科中最年度青的分支学科之一。它是计算机科学和认知心理学两大科学相结合的产物，它涉及当前许多热门的计算机技术，如人工智能、自然语言处理、多媒体系统等，同时也是吸收了语言学、工业设计、人机工程学和社会学的研究成果，是一门穿插性、边缘性、综合性的学科。随着计算机应用领域的不断扩大，计算机已经变成一种商品，可以装在人们的口袋里，用来帮助人们处理日常的办公业务和生活事务，自然的人机界面与和谐的人机环境已逐步变成信息世界关心的焦点，尤其是在竞争剧烈的市
10、场环境之中，人性化的用户界面更是计算机或内藏计算机的各类装置赢得客户的重要品质。广阔的软件研制人员和计算机用户愈为迫切地需要符合简单、自然、友好、一致原那么的人机界面。人机界面的开展手工操作:最早的计算机采用命令通行无阻:DOS等操作系统采用图形用户界面:Windows系列采用人机界面的设计和开发在整个系统的研制中占40%60%的比重。多媒体人机交互方式:键盘输入:传统方式鼠标输入:图形用户界面的重要输入方式手写输入:手写汉字识别,平板电脑语音输入触摸屏输入数字化仪输入:适用于CAD/CAM系统扫描输入:条形码、扫描仪、光电浏览器三维输入：数据手套、三维鼠标、力矩球等视觉输入：摄像设备。机器人
11、的视觉显示终端输出：重要工具。声响输出：声波打印输出：标准输出设备之一三维输出：产生三维输出的设备有投影显示器、头盔显示器、电视眼境等多媒体人机交互技术应用领域软件界面设计：多媒体化自然语言人机交互输入输出装置的设计计算机辅助设计和制造ComputerAideddesignCAD/ComputeraidedmanufacturingCAM现今的操作界面系统比以往的都要复杂，对他们所监控的处理经过提供更高精度的监视和控制。其功能可以从一个PLC终端到一个强大的处理平台。在它的根底形态中，界面可以做数据处理，并可以以任意一种方式发送信息给操作者，从文本信息到生动的图形。如今，由于技术的推进，应用规
12、模也日益增大。固然OI正被开发适应更多的需求，然而用户仍然不断地提出更多的要求。15工业自动化人机界面开展形式概括：一狭长线设计Advantech自动化公司的TPC-1260触摸式平板计算机提供一个功能强大的、冷运行处理器在一个无风扇、狭长线设计中。该器件具有12.1-in.SVGATFTLCD，耐久触摸屏，自由轴储存和一个TransmetaCrusoe5400处理器。它提供在板的128MBDRAM和一个紧凑的flash驱动器。该部件支持WindowsXP/CE，具有一个保护等级为NEMA4/IPC65前面板AL-Mg腔体，使得它合适粗糙的环境。为了在轴自由度不是临界的地方应用，可以使用狭长型
13、器件。UXGA分辨率显示器AnnArbor技术公司的webLink21高功能工业计算机集成一个大的UXGA21-in.显示器。模拟耐久性触摸屏具有NEMA4保护等级的铝制前斜面为标准型。主要特性包括：1.7GHzPentium4处理器、DDRRAMupgradableto1GB、在板100/10BaseT以太网端口、CD-ROM、4USB端口、附加6开放式PCI插槽。增强的RAM、DVD驱动器、附加USB端口和NEMA4X不锈钢斜面是其中的选项。二综合承受才能GEFanuc公司推出的快速面板控制和明晰视觉解决方案合并带有Cimplicity机器编辑软件的QuickPanel系列触摸屏和Micr
14、osoftWindowsCE操作系统。在单独平台上的包容才能提供增强的消费才能和本钱效能。触摸屏在一个合并有自动化软件的硬件平台上呈现灵敏的、可扩展性能。Cimplicity机器编辑器一个开放的、集成软件包，合适机器级编程、监控和数据捕获和故障监测以推动应用软件的开发。三透明访问Omron电子公司S高级操作界面从单个屏幕上访问信息从PLC到远离的三个网络。信息可以从一个以太网网络、ControllerLink网络Omron的专有网络，同时上行到两个串行端口。HMI特有4通道视频输入模块去显示来自视觉检测传感器的照相机图象。连通性给予用户广泛的网络访问数据，梯形监控工具可以监控PLC梯形图程序从
15、一个系统菜单，而不需要膝上型电脑或者PC。NS保护等级为NEMA4。四扩展的触形式面板AutomationDirect公司的EXTouch触摸面板的扩展系列包括8，10和15-in.狭长器件。狭长型面板使用FDA兼容的塑形材料和触摸覆盖物组成，包括1/4-in。FDA兼容O形垫圈。典型的模块带有内置的数据通路附加承受才能和以太网选择卡。10和15-in.面板带有ModbusPlus、DeviceNet、Profibus或者EthernetI/P承受才能。市场起始定价为419美元，可选择彩色或者黑白两种。五可编程人机界面XycomAutomation公司推出的GP2x01系列触摸式可编程操作界面
16、GP2x01系列触摸式可编程操作界面可以运行在决大多数环境中。该器件特有铝制壳体构造，保护等级为NEMA4x，Class1，Div2危险区域认证，紧凑的闪卡实现数据记录并直接进步了配置软件。该器件支持一个宽范围的流行的串行通讯驱动器，可选择的通讯扩展模块提供网络接口，可连接DeviceNet、Profibus、ModbusPlus、AB数据通路plus、AB远程I/O，另外附加标准的RS-232/RS-485网络。六基于文本的HMISquareD/Schneider电气公司推出的TelemecaniqueMagelisXBT-N操作界面SquareD/Schneider电气公司的Telemec
17、aniqueMagelisXBT-N操作界面被设计为简单并可重复的机器。保护等级为NEMA4X合适室外使用，ULClass1,Div.2危险场所保护，该线性化、小型化基于文本的HMI易于安装和编程。四种规格呈现出高的功能性，并且特有快速响应时间。来自于键盘的操作者行为或者来自PLC的要求完成时间少于30ms。操作面板使用软件设置键进展客户化定制，开放的标准确保了它同Schneider电气公司和其他第三方组件的兼容性。16操作界面OperatorInterfaces/人机界面HumanMachineInterface和人机工程学的关系界面是否符合人机工程学原理？你的操作员接口终端是否会给你带来痛
18、楚？我不是指只是由于不能正确发挥功能而引起的绝望和沮丧。我指的是真实的感同身受的痛楚，如同任何真正的计算机终端，一个HMI会遭遇到安康和与平安有关的使用问题等。当结合HMI工作时，一般讲来，正确的符合人机工程学不是工程师们内心首先考虑的事情，然而，不关心人机工程学原理睬导致作业本钱上升的后果，这还没有提到眼睛的过度疲劳，腕关节综合症及扭伤等。什么是人机工程学？有许多的定义，但本质上这是一门严谨的科学。Microsoft的Encarta网上百科全书定义人机工程学为：这是一门科学，它涉及机器产品和系统的设计，其目的是使用它们的人能最大化地感到平安，舒适和有效。专职的人机工程学认证部门TheBoar
19、dofCertificationinProfessionalatErgonomics,BCPE称之为关于人类才能、人类局限性和人类特点等一系列设计时要考虑的知识。不管你怎样定义，人机工程学在每一个HMI应用中扮演着重要的角色，影响操作员怎样有效地使用产品。更重要的是因不遵守人机工程学而引起的伤害，此外，与工作场所有关的人机工程学伤害可能是代价昂贵的员工索赔要求和工作时间损失的根源。人机工程学，各有各的不同，能以各种方式向HMI产品提出有关人机工程学方面的挑战。包括，但不仅限于，肌肉-骨架和视力困难等。BillMartin,RockwellAutomation公司PanelViewPlus700
20、/1500产品经理讲：对于HMI设备，有两个有关人机工程学的问题应考虑：抗强光屏幕和容易操作的按钮。如抗强光外罩等器件降低对眼睛的压力，当它积满尘埃或者被脏污时很容易卸除或者更换，操作员使用抗强光外罩不仅保护视力，也由于其方便和易于维护的优点。他继续讲：很多操作员使用触摸屏是因为触摸屏更容易得心应手，然而，对那些优先选择按钮的人们是因为当压下按钮时，他们能听到和感受到反应信息进而减少对身心的压力，操作者不需要反复地压下按钮和担忧按钮是否已接触。DaveKaley,RockwellAutomation公司MobileView产品经理观察手持式HMI并评论：因为终端就在你的手中，重要的是终端应易于
21、手持和能否操作自如。例如，便携式终端必须使人感到舒适，并且对左手操作还是右手操作的人都是人机工程学友好的。Kaley建议：握住终端的手需在自然放松状态，不能处于会导致手腕扭伤的笨拙的弯曲或者令人不舒适的位置。NormaDorst,NationalInstruments的LabView平台经理指出：一个经常会被忽略的人机工程学领域即怎样设置报警，这是人机工程学的一个局部，人们应给予足够的注意。一样的报警不能用于每一个故障事件，声音必需引起操作人员的警觉，但不能到达干扰人们反响才能的程度。不少HMI给出过多的脉冲和闪烁信号，这都不是符合人机工程学的设计。可逆循的窍门中选择和设计任何的HMI系统时，可考虑以下的人机工程学因素：在决定选择时，评估所选HMI产品的人机工程学特性及其功能。屏幕是否抗强光？是否容易操作？是否人机工程学友好？当使用HMI产品，其成效如同任何计算机时，应对一样的警告和制约进展检验。需将重复的动作压缩到最小。HMI对任何的修改是开放的进而能适应不同的需要。当安装任何新系统时，应花费一定的时间去解析人机工程学的概念和原理。符合人机工程学的智能化运行能增加工作效率和减少丧失工时的人身伤害和因此而带来员工的索赔要求