1、人機(jī)工程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,人機(jī)工程學(xué),人機(jī)工程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用(3),第一節(jié) 人體測(cè)量簡(jiǎn)介 第二節(jié) 人體測(cè)量的數(shù)據(jù)處理 第三節(jié) 常用人體測(cè)量數(shù)據(jù) 第四節(jié) 人體各部分結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算中心 第五節(jié) 人體測(cè)量數(shù)據(jù)的應(yīng)用,人機(jī)工程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,第一節(jié) 人體測(cè)量簡(jiǎn)介,人的特性可分為形態(tài)特征和機(jī)能特征 一、概念 1. 人體測(cè)量：指借助人體測(cè)量儀器，按照人體測(cè)量方法，對(duì)人體身體各方面數(shù)據(jù)特征（主要是尺寸）的度量。 2.人體測(cè)量學(xué)：是指測(cè)量人體各部分尺寸或比例來研究人體的形態(tài)特征的方法。,人機(jī)工程學(xué) 第二章 人

2、體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,3. 人體測(cè)量數(shù)據(jù),1）人體構(gòu)造尺寸，即靜態(tài)尺寸，人在靜止的狀態(tài)下，即站立不動(dòng)、坐著不動(dòng)或靜臥等情況下測(cè)量的尺寸(靜態(tài)人體測(cè)量),2）人體功能尺寸，即動(dòng)態(tài)尺寸，它包括在工作姿態(tài)下或在某種操作活動(dòng)下測(cè)量的尺寸(動(dòng)態(tài)人體測(cè)量),人機(jī)工程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,人機(jī)工程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,人機(jī)工程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,人機(jī)工程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,二、人體（尺寸）差異因素,1/4,1/2,3/4,E,F,人體（尺寸）差異因素,民族因素,地區(qū)因素,性別因素,年齡因素,時(shí)代因素,人機(jī)工程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,例如：美國按男子身高設(shè)計(jì)的飛

3、機(jī)，美國男子的適應(yīng)范圍將為90，對(duì)法國人將為80，對(duì)日本人將為43。泰國人為24。設(shè)計(jì)時(shí)要考慮民族因素和多民族的適應(yīng)性。,1.民族因素 每個(gè)民族都有自己的人體數(shù)據(jù)，不能套用其他民族的測(cè)量結(jié)果設(shè)計(jì)本民族的機(jī)具。,人機(jī)工程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,2. 地區(qū)因素 一個(gè)國家由于地區(qū)不同，人體數(shù)據(jù)也有所差異，我國身材較高的地區(qū)為河北、山東、遼寧、吉林等??；中等身材的地區(qū)為浙江、江蘇、湖北等??；較矮身材的地區(qū)為四川、云南、貴州、廣西等省。設(shè)計(jì)要考慮地區(qū)因素及地區(qū)適應(yīng)性。,人機(jī)工程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,3. 性別因素 對(duì)于大多數(shù)人體尺寸（平均身高），男性比女性高100mm左右； 同整個(gè)身體

4、相比，女性的手臂和腿較短，軀干和頭占的比例較大，肩較窄，骨盆較寬； 皮下脂肪厚度及脂肪層在身體上的分布，男女也有明顯差別； 在腿的長度尺寸起重要作用的場(chǎng)所（如座姿操作的崗位），考慮女性的人體尺寸至關(guān)重要。,人機(jī)工程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,4.年齡因素 采用人體尺寸時(shí)，必須判斷對(duì)象適合那些年齡組，要注意不同年齡組尺寸數(shù)據(jù)的差異 例如：人體尺寸增長過程：男20歲、女18歲（結(jié)束） 手的尺寸：男15歲、女13歲（達(dá)到一定值） 腳的大?。耗?7歲、女15歲（基本定型） 身高的增長，在22歲之前呈上升趨勢(shì)，30歲以后呈下降趨勢(shì)。 成年人：身高隨年齡增長而收縮；體重、肩寬、腹圍、臀圍、胸圍卻隨年齡

5、增長而增長,人機(jī)工程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,5.時(shí)代因素 在使用人體測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)，要考慮其測(cè)量年代，然后加以適當(dāng)修正。 一組數(shù)據(jù)：歐洲居民每隔10年身高增加1-1.4cm； 美國城市男性青年在19731986年的13年間身高增加2.3cm；日本男性青年在19341965年的31年間身高增加5.2cm，體重增加4.0kg，胸圍增加3.1cm；我國原廣州中山醫(yī)學(xué)院男性在19561979年的23年間身高增加4.38cm，女性身高增加2.67cm。,人機(jī)工程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,三、應(yīng)用人體數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的步驟,在應(yīng)用人體尺寸來設(shè)計(jì)產(chǎn)品（或設(shè)備）時(shí)，應(yīng)先確定使用對(duì)象并收集相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，

6、然后根據(jù)人體尺寸來確定產(chǎn)品（或設(shè)備）的尺寸。 例如：應(yīng)用人體測(cè)量設(shè)計(jì)工作臺(tái)時(shí)，可以遵循以下步驟： 1、分析任務(wù)，確定工作臺(tái)有關(guān)的功能要求。 2、設(shè)立調(diào)查表，找出與工作臺(tái)有關(guān)的其他人機(jī)工程值。 3、確定使用者和相應(yīng)的數(shù)據(jù)，如性別、種族、使用者年齡。,人機(jī)工程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,4、確定適應(yīng)人群所占的比率，即工作臺(tái)要使多大比例的使用者滿意。 5、確定基本的人體測(cè)量指標(biāo)，如小腿高，坐高。 6、確定與功能指標(biāo)相應(yīng)的工作臺(tái)的尺寸有哪些。 7、確定人體尺寸。 8、利用人體測(cè)量的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算工作臺(tái)的尺寸。 9、建立實(shí)體模型。 10、進(jìn)行合適的實(shí)驗(yàn)。,人機(jī)工程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,四、人

7、體測(cè)量的術(shù)語及方法,1、GB397583規(guī)定了人機(jī)工程學(xué)使用的成年人和青年人的人體測(cè)量術(shù)語。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，只有在被測(cè)量者姿勢(shì)、測(cè)量方向、測(cè)點(diǎn)等符合要求的前提下，測(cè)量數(shù)據(jù)才是有效的。 2、GB570385規(guī)定了人機(jī)工程學(xué)使用的人體參數(shù)的測(cè)量方法。這些方法適合成年人和青少年的人體參數(shù)測(cè)量，凡需要進(jìn)行測(cè)量時(shí)，必須按照該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測(cè)量方法進(jìn)行測(cè)量，其測(cè)量結(jié)果方為有效。,人機(jī)工程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,第二節(jié)人體測(cè)量的數(shù)據(jù)處理,在人體測(cè)量中所得到的測(cè)量值都是離散的隨機(jī)變 量，所以要根據(jù)概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論對(duì)測(cè)最數(shù)據(jù)進(jìn) 行統(tǒng)計(jì)分析，從而獲得所需群體尺寸的統(tǒng)計(jì)規(guī)律和特 征參數(shù)。,均值,方差,標(biāo)準(zhǔn)差,百

8、分位數(shù),人機(jī)工程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,1.均值,表示樣本的測(cè)量數(shù)據(jù)集中地趨向某一個(gè)值，該值稱為平均值，簡(jiǎn)稱均值。均值是描述測(cè)量數(shù)據(jù)位置特征的值，可用來衡量一定條件下的測(cè)量水平和概括的表現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的集中情況。對(duì)于有n個(gè)樣本的測(cè)量值：x1，x2,.xn其均值為：,人機(jī)工程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,2.方差,描述測(cè)量數(shù)據(jù)在中心位置(均值)上波動(dòng)程度差異的值叫均方差，通常稱為方差。,人機(jī)工程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,3.標(biāo)準(zhǔn)差,它是方差的平方根，表明一系列測(cè)量值對(duì)均值的波動(dòng)情況,小反映正態(tài)分布曲線陡，數(shù)據(jù)集中 大反映正態(tài)分布曲線緩，數(shù)據(jù)分散,人機(jī)工程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用

9、,4.百分位數(shù),人體測(cè)量的數(shù)據(jù)常以百分位數(shù)Pk來表示人體尺寸等級(jí)，最常用的是以第5%、第50%、第95%三種百分位數(shù)來表示。 百分位數(shù)Pk是一種位置指標(biāo)、一個(gè)界值。一個(gè)百分位數(shù)將群體或樣本的全部測(cè)量值分成兩部分，有K%的測(cè)量值等于和小于它，有（100-K）%大于它。,人機(jī)工程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,P5（第5百分位數(shù)）表示“小”身材，是指有5%的人群身材尺寸小于此值，而有95的人群身材尺寸大于此值； P50（第50百分位數(shù)）表示“中”身材，是指大于和小于此值的人群身材尺寸各為50； P95（第95百分位數(shù)）表示“大”身材，是指有95的人群身材尺寸小于此值，而有5的人群身材尺寸大于此值。

10、,人機(jī)工程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,X,Y,人機(jī)工程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,5.百分率的計(jì)算,在一般的統(tǒng)計(jì)方法中，并不一一羅列出所有百分位數(shù)的數(shù)據(jù)，而往往以均值和標(biāo)準(zhǔn)差s來表示。雖然人體尺寸并不完全是正態(tài)分布，但通常仍可使用正態(tài)分布曲線來計(jì)算。因此，在人機(jī)工程學(xué)中可以根據(jù)均值 和標(biāo)準(zhǔn)差s來計(jì)算: 求某百分位數(shù)值 求數(shù)據(jù)所屬的百分率,人機(jī)工程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,1）求某一百分位數(shù)的人體尺寸,當(dāng)已知某項(xiàng)人體測(cè)量尺寸的均值為 ， 標(biāo)準(zhǔn)差為s ，需要求任一百分位的人體測(cè)量尺寸x時(shí)，可用下式計(jì)算： 求150之間的數(shù)據(jù)，式中取“”號(hào)； 求5099之間的數(shù)據(jù)，式中取“”號(hào)。,人機(jī)工

11、程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,表1 百分位數(shù)與變換系數(shù)k之間的關(guān)系,人機(jī)工程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,例1：已知某一男性職工人群，其身高尺寸的均值 標(biāo)準(zhǔn)差 求 和 的人體測(cè)量尺寸。,解：已知 求 、 的人體尺寸,人機(jī)工程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,2）求數(shù)據(jù)所屬百分率,當(dāng)已知某項(xiàng)人體測(cè)量尺寸為 ，其均值 ，標(biāo)準(zhǔn)差為時(shí)，需要求該尺寸 所處的百分率 P 時(shí)，可按下列步驟求得： 計(jì)算出正態(tài)分布表中的 Z 值 根據(jù) Z 查正態(tài)分布表，求主概率數(shù)值 p 計(jì)算百分率P。 P0.5+p,人機(jī)工程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,例2：若一名男性職工的身高為1700mm，求有百分之多少的中國人超過

12、他的身高？,已知： 求：所處的百分率 解：計(jì)算： 查正態(tài)分布表：,人機(jī)工程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,表2 正態(tài)分布表,Z = 0.144,人機(jī)工程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,計(jì)算百分率P P=0.5+0.0570.557 答：身高在1700mm以上的有44.3，身高在1700mm以下的有55.7,插值計(jì)算,人機(jī)工程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,第三節(jié) 常用人體測(cè)量數(shù)據(jù),一、我國成年人人體結(jié)構(gòu)尺寸 GB100001988是1989年7月開始實(shí)施的中國成年人人體尺寸國家標(biāo)準(zhǔn)，適用于工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、軍事工業(yè)及工業(yè)的技術(shù)改造，設(shè)備更新及安全保護(hù)。該標(biāo)準(zhǔn)共提供7類47項(xiàng)人體尺寸基礎(chǔ)

13、人體數(shù)據(jù)，（男性1860歲，女性1855歲），并按男、女性別分開列表。,人機(jī)工程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,1.人體主要尺寸：GB1000088給出身高、體重、上臂長、前臂長、大腿長、小腿長共六項(xiàng)人體主要尺寸數(shù)據(jù)。 2.立姿人體尺寸：該標(biāo)準(zhǔn)提供成年人立姿人體尺寸有眼高、肩高、肘高、等六項(xiàng)人體尺寸數(shù)據(jù)。 3.坐姿人體尺寸：標(biāo)準(zhǔn)中的成年人坐姿人體尺寸包括坐高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高等共11項(xiàng)。 4.人體水平尺寸：（GB1000088標(biāo)準(zhǔn)中提供），該標(biāo)準(zhǔn)中提供的人體水平尺寸是指胸寬、胸厚、肩寬、等10項(xiàng)。,人機(jī)工程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,5.各大區(qū)

14、域人體尺寸的均值和標(biāo)準(zhǔn)差：,？結(jié)合自己的身高，體重，計(jì)算自身所處百分位數(shù),人機(jī)工程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,GB10000-1988中國成年人人體尺寸等系列人體尺寸國家標(biāo)準(zhǔn) 存在的問題,一是不含未成年人的人體尺寸,二是20多年過去了，隨著人民群眾生活水平的提高，體貌特征已經(jīng)發(fā)生巨大變化，許多數(shù)據(jù)已經(jīng)不能適應(yīng)生產(chǎn)生活設(shè)計(jì)的需要。,采用了先進(jìn)的三維人體掃描技術(shù)，數(shù)據(jù)多達(dá)150多項(xiàng)，比1986年多出一倍?？稍诓坏?0秒的時(shí)間內(nèi)，獲得完整的11的人體三維模型，然后通過測(cè)量軟件在模型上提取立姿、坐姿、頭部、足部等150多個(gè)人體尺寸，準(zhǔn)確度1毫米左右。,人機(jī)工程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,二、我

15、國成年人人體功能尺寸（動(dòng)態(tài)測(cè)量尺寸） 1. 人在工作位置上的活動(dòng)空間尺度：A、立姿的活動(dòng)空間；B、坐姿的活動(dòng)空間；C、仰臥的活動(dòng)空間。 2. 常用的功能尺寸：GB/T1354792工作空間人體尺寸標(biāo)準(zhǔn)提供了我國成年人立、坐、臥、爬、等常用取姿勢(shì)功能尺寸數(shù)據(jù)。,表2 上肢功能尺寸表（單位：mm）,人機(jī)工程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,第四節(jié) 人體各部分結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算,一、由身高計(jì)算各部分尺寸,人機(jī)工程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,二、由體重計(jì)算體積和表面積,1. 人體體積的計(jì)算： 2. 人體表面積的計(jì)算： （K=72.46中國人）,其中：V體積（L）；W體重（kg）；H身高（cm）；S表面積

16、（m2）,人機(jī)工程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,3. 由身高、體重、體積計(jì)算生物力學(xué)參數(shù),手掌長L10.109H 手掌體積V10.0056V 手掌中心位置O10.506L1 手掌重量W10.006W,人機(jī)工程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,第五節(jié)人體測(cè)量數(shù)據(jù)的應(yīng)用,一、人體尺寸的應(yīng)用原則 1. 通常設(shè)計(jì)原則：必須符合90%以上的人適用（即5%-95%）之間的數(shù)據(jù)。有時(shí)當(dāng)身體尺寸超出界限以外會(huì)危害其健康，可擴(kuò)大至（1%-99%），如：緊急出口P99，緊急制動(dòng)桿的距離P1。 2. 極限設(shè)計(jì)原則： 設(shè)計(jì)最大尺寸應(yīng)考慮人體尺寸的低百分位，如椅子高，P5。 設(shè)計(jì)最小尺寸應(yīng)考慮人體尺寸的高百分位，如門高

17、，P95。 3. 可調(diào)原則：設(shè)計(jì)時(shí)優(yōu)先選擇可調(diào)結(jié)構(gòu)，可調(diào)范圍5%-95%。 4. 平均尺寸原則：設(shè)計(jì)時(shí)以P50為依據(jù)，如門鈴,人機(jī)工程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,二、人體測(cè)量尺寸的修正,1、有關(guān)人體尺寸標(biāo)準(zhǔn)中所列的數(shù)據(jù)是根據(jù)裸體或著單薄內(nèi)衣的條件測(cè)得的，測(cè)量時(shí)不穿鞋或穿拖鞋。而設(shè)計(jì)中所涉及的人體尺度應(yīng)該是在穿衣服、穿鞋條件下此的人體尺寸，因此考慮有關(guān)人體尺寸時(shí)，必須增加適當(dāng)?shù)闹b修正量。（見下表）,人機(jī)工程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,2. 人體測(cè)量時(shí)要求軀干挺直姿勢(shì)，而人在正常作業(yè)時(shí)，軀干則為自然放松姿勢(shì)，為此應(yīng)考慮姿勢(shì)不同而引起的變化量。,立姿時(shí)的身高、眼高減10mm，坐姿時(shí)的身高、眼高減44mm。,人機(jī)工程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,三、人體身高在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方法,高度與人體身高的比例關(guān)系,人機(jī)工程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,四、人體模板,二維人體模板；三維人體模板 坐姿人體模板：GB/T1477993 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了成年人坐姿模板的功能設(shè)計(jì)基本條件、功能尺寸、關(guān)節(jié)功能活動(dòng)角度、設(shè)計(jì)圖和使用條件。 人體外形模板：GB/1575995 標(biāo)準(zhǔn)提供了設(shè)計(jì)人體外形模板的尺寸數(shù)據(jù)及其圖形。,人機(jī)工程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,人機(jī)工程學(xué) 第二章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用,