Программа книгоиздания России

8.2. Эргономические исследования и разработки средств ввода информации

На первых этапах развития вычислительной техники упор делался на развитие аппаратных средств. С ними же по преимуществу были связаны эргономические ис­следования и разработки. Решались вопросы выбора и проектирования средств ввода информации: клавиатуры, изометрического или изотонического джойстика, шара трассировки, мыши, светового пера, сенсорного экрана и графического планшета (дигитайзера), а также уст­ройств распознавания речи и рукописного текста. Наи­большее число эргономических исследований и разрабо­ток было связано с клавиатурой — наиболее распростра­ненным средством ввода алфавитно-цифровой информа­ции.

Изучение работы на клавишных аппаратах прово­дится во многих странах, а в отдельных из них стало чуть ли не'ключевой проблемой эргономики. Например, эрго­номика в Австралии получила мощный импульс развития в результате "эпидемии" травм, связанных с использова­нием электронных клавиатур. В мае 1985 г. в одной из новозеландских газет была опубликована статья о трид­цатилетней австралийке М.Гильберт, которая за корот­кий срок стала одной из лучших в стране операторов клавишных аппаратов, печатая 110 слов в минуту, работая по 8 часов в день. Однако очень скоро она вынуждена была уйти с работы. "Она смотрит на свои руки так,— пишет журналист,— как если бы они в действительности были не ее собственными. Ее пальцы, некогда столь ловкие и проворные, теперь безобразно распухли, загну­лись, как в эмбриональном состоянии, и стали бесполез­ными. Эти руки, некогда столь умелые, — онемевшие, неуклюжие руки. При прикосновении к ним ощущаешь их холод" (рис. 8-2).
279
Самое коварное, что операторы не распознают симп­томов этого заболевания; поскольку они часто проявля­ются в ночное время, то их не связывают с работой. Несомненно, М.Гильберт и не представляла, что ждет ее впереди, когда ночью у нее заболел безымянный палец. Клавиатура терминалов ЭВМ и работа на ней имеет много сходного с традиционной работой на электронной пишущей машинке, родословная которой восходит к 1714 г., когда английским инженером Г.Миллем было создано то, что, по всей вероятности, можно назвать первой пишущей машинкой. Создание первой настоящей механической пишущей машинки в 1867 г. приписывают американскому печатнику, издателю и политическому деятелю К.Л.Шоулз (рис. 8-3). На рубеже столетий меха­нические пишущие машинки распространились по всему миру (рис. 8-4), в 60-е и 70-е годы стали завоевывать популярность электрические машинки, а в 80-х годах появилась электронная пишущая машинка. К концу XX столетия механические пишущие машинки производят очень немногие фирмы.
Механическая пишущая машинка оставила в наслед­ство свою клавиатуру и освященное временем располо­жение клавиш, известное сочетание "Кью—дабл'ю—и— ар—ти—уай", которое характерно для уже более совре­менных информационных процессоров. Это расположе­ние один из историков пишущей машинки, У.Бичинг, назвал "величайшим фокусом всех времен". Похоже, что К.Л.Шоулз обнаружил, что клавиши, расположенные в алфавитном порядке, часто приводили к заклиниванию рычагов с буквами. Согласно одной из версий, его двою­родный брат предложил ему расположить клавиши таким образом, чтобы наиболее часто встречающиеся буквы находились по разные стороны матричной корзинки. Отсюда и "Кыо—дабл'ю—и—ар—ти—уай"— расположе­ние, которое Шоулз объявил "научным"...
Рабочие циклы при работе на клавишных аппаратах, как правило, многократно повторяются. Большое их число за рабочую смену приводит к нервно-мышечному утомлению, которое может быть основным этиологическим фактором мышечного перенапряжения и возникно­вения профессиональных заболеваний рук. В возникно­вении этих заболеваний существенную роль играет рабочая поза, а также форма, размеры и расположение клавиатуры. Клавиатура механической пишущей машинки, создан­ной в 1867 г., состояла их четырех параллельных рядов клавиш. Работа на такой клавиатуре неудобна, так как вынуждает к неестественному положению запястий и кистей. Перпендикулярность кистей по отношению к рядам клавиш влечет за собой поворот предплечий и запястий внутрь и разведение локтей в стороны. На электронной пишущей машинке работа облегчена за счет уменьшения механического сопротивления клавиш, од­нако отмеченные недостатки традиционной клавиатуры остались.
Проведя цикл исследований работы на клавишных аппаратах и обобщив результаты изучения ее другими учеными и специалистами, А.С.Аруин и В.М.Зациорский следующим образом характеризуют биомеханику этой работы [16]. В большинстве случаев ширина клавиатуры меньше ширины плеч работающего; например, на стан­дартной пишущей машинке ширина клавиатуры 220 мм, а среднее расстояние между локтевыми суставами у мужчины составляет около 500 мм. В результате во время работы предплечья должны поворачиваться внутрь. По­добный поворот более характерен для мужчин, поскольку их плечи шире, чем у женщин. Указанный поворот при­водит к тому, что нарушается перпендикулярное положе­ние предплечья по отношению к продольному ряду кла­виатуры. Это приводит к необходимости отклонения кисти в сторону клавишного аппарата. Результатом по­добного отведения кисти является значительное число
280
жалоб на болезненные ощущения в предплечьях и кис­тях, зависящие от угла отведения кисти. Частота жалоб на болезненные ощущения возрастает по мере увеличе­ния утла отклонения кисти в сторону.
У первой пишущей машинки клавиши размещались в том же порядке, что и литеры в наборной кассе. В 1971 г. Международная организация по стандартизации утвер­дила это расположение как международный стандарт (для клавиатуры с латинским шрифтом) не только для пишу­щих машинок, но и терминалов ЭВМ, телеграфных аппа­ратов и т.п., хотя к тому времени многочисленными исследованиями было установлено, что при работе с таким расположением клавиш левая рука испытывает большую нагрузку, чем правая; нагрузка на пальцы не­равномерна и не соответствует их силовым возможнос­тям (на мизинец левой руки она примерно в 6 раз выше, чем на мизинец правой). Предложено свыше десятка более совершенных вариантов клавиатур, однако труд­ности, связанные с необходимостью переучивать персо­нал и заменять огромный парк пишущих машинок, ока­зались значительными.
Каждый палец руки имеет разную длину, при сгиба-ггаи кончики пальцев располагаются на разной высоте и движутся по дугам разной кривизны. Поэтому стандарт­ное расположение клавиш — прямолинейные ряды и скошенные столбцы, при котором все клавиши одного ряда расположены на одной и той же высоте и утаплива­ются вертикально, не оптимально. Был предложен ряд вариантов приспособления геометрии клавиатуры к ес­тественным особенностям кисти руки человека.
1. Переход от клавиатуры "прямолинейные ряды — ско­шенные столбцы" к клавиатуре "дугообразные ряды — прямые столбцы"; в этом случае положение клавиш более соответствует строению кисти.
2. Использование клавиш неравной высоты, соответствую­щей неравной длине пальцев (так называемый мальтрон-пульт). При работе за таким пультом оператор, случайно ошибшийся рядом клавиатур, получает тактильную ин­формацию об этом.
3. Определение оптимального угла утапливания клавиш. Рекомендации здесь даются на основе изучения кинема­тики движения пальцев при их сгибании, а также путем измерения усилий, требуемых для нажатия клавиш при различных углах наклона клавиатуры.
Наиболее приемлемо приложение силы по касатель­ной к траектории движения кончика пальца (рис. 8-5). Этот угол является также углом сильнейшего нажима. Динамика клавиш характеризуется зависимостью между силой, приложенной к клавише, и ее перемещением. В соответствии с характером этой зависимости различают три основных типа клавиш.
1. Зависимость между силой и перемещением линейна (в рабочем диапазоне). Это так называемые клавиши без ощущения завершения движения. Их недостаток в том, что они не обеспечивают обратной связи: оператор не знает, как сильно или глубоко следует нажимать на клавишу для обеспечения необходимого эффекта.
2. Зависимость между силой и перемещением имеет линей­ный и нелинейный участки. Это так называемые клавиши с ощущением удара. Клавиши подобного типа применя­ются сотни лет в музыкальных инструментах.
3. Клавиши стопорного типа. Когда сила, приложенная к клавише, достигает определенного уровня, она начина­ет двигаться при постепенно уменьшающихся почти до нуля значениях силы; дальнейшее перемещение клавиши требует все возрастающих усилий.
Рабочие характеристики клавиатур терминалов ЭВМ соответствуют аналогичным параметрам клавиатур электрической пишущей машинки. Отличие состоит в том, что увеличилось общее число клавиш за счет функ­циональных и особым образом организованных цифро­вых клавиш. В целом ряде руководств по эргономике и стандартов в этой области определены требования к клавиатуре терминалов ЭВМ [17 — 21].
281



Схема QWERTY является стандартным американ­ским расположением текстовых клавиш на алфавитно-цифровой клавиатуре. Название происходит от литер, расположенных слева в первом ряду. Схема AZERTY — это расположение текстовых клавиш, принятое в ряде европейских стран. Название также происходит от литер, расположенных слева в первом ряду. Клавиатура DVORAK — нетрадиционное расположение текстовых клавиш, учитывающее частотность и соседство букв в английском тексте. В соответствии со схемой QWERTY клавиатура включает клавиши 26 букв, 10 цифр и всех обычных знаков препинания (рис. 8-6).
Для некоторых сфер применения, где требуется бы­стрый ввод больших объемов чисто цифровой информа­ции, должна быть предусмотрена вспомогательная циф­ровая клавиатура. Оптимальным является вариант, при котором позиционирование и программирование вспо­могательной клавиатуры осуществляются пользователем: он может выбирать клавиатуру телефонного (верхний ряд цифр 1,2,3) или калькуляторного (верхний ряд цифр 7, 8, 9) типа. Наличие на вспомогательной клавиатуре таких клавиш, как ПРОБЕЛ и ПЕРЕДАЧА, позволяет пользователю выполнять многие действия без частого перехода с основной алфавитно-цифровой клавиатуры на вспомогательную и обратно.
Рекомендуется вспомогательную клавиатуру распо­лагать справа от основной в пределах досягаемости поль­зователя. Такое размещение основывается на том факте, что количество левшей среди пользователей невелико. В качестве альтернативного подхода возможно использова­ние отделяемой вспомогательной клавиатуры, которая может располагаться пользователем справа, слева или снизу от основной клавиатуры по его выбору.
Предпочтительно, чтобы расположение цифр на вспомогательной клавиатуре совпадало с расположением цифр на телефоне с кнопочным набором, поскольку таковые все чаще используются для наборного доступа к ЭВМ. В пользу того, чтобы в верхнем ряду вспомогатель­ной клавиатуры располагались цифры 1, 2, 3, говорит и то, что это позволяет избежать ошибок при одновремен­ном пользовании терминалом ЭВМ и телефоном. В тех системах, где для соединения с ЭВМ используется ком­плекс "модем —телефон", пользователь должен иметь не­посредственный доступ к телефону. После того как со­единение произошло, телефон не должен мешать пользо­вателю работать.