人体测量的基本术语立姿挺胸直立.ppt

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1、人因工程学,第十一章 人体测量,人因工程学,第一节 人体测量概述,定义:人体测量学是一门新兴的学科，它是通过测量人体各部位尺寸来确定个体之间和群体之间在人体尺寸上的差别，用以研究人的形态特征，从而为各种工业设计和工程设计提供人体测量数据。作用:人体测量数据对工作空间的设计，机器设备设计以及操纵装置等设计具有重要意义，并直接关系到合理地布置工作地,保证合理的工作姿势，使操作者能安全、舒适、准确地工作，减少疲劳和提高工作效率。,人因工程学,第一节 人体测量概述,一、人体测量的基本术语,立姿 挺胸直立，头部以眼耳平面定位，眼睛平视前方，肩部放松，上肢自然下垂，手伸直，手掌朝向体侧，手指轻贴大腿侧面，

2、自然伸直，左、右足后跟并拢，前端分开，使两足大致呈450，体重均匀分布于两足。,（一）基本姿势,人因工程学,第一节 人体测量概述,坐姿 挺胸坐在被调节到腓骨头高度的平面上，头部以眼耳平面定位，眼睛平视前方，左右大腿大致平行，膝弯曲大致成直角，足平放在地面上，手轻放在大腿上。,一、人体测量的基本术语,（一）基本姿势,人因工程学,图11-1,一、人体测量的基本术语,第一节 人体测量概述,2.矢状面把人体分为左右两部分,1.水平面把人体分为上下两部分,3.冠状面把人体分为前后两部分,4.眼耳平面-通过左、右耳屏点及右眼眶下点的水平面,(二）测量基准面,人因工程学,第一节 人体测量概述,一、人体测量的

3、基本术语(三）测量方向 在人体上、下方向上，将上方称为头侧端，下方称为足侧端。在人体左、右方向上，将靠近正中矢状面的方向称为内侧，远离正中矢状面的方向称为外侧。在四肢上，将靠近四肢附着部位的称为近位，远离四肢附着部位的称为远位。,人因工程学,第一节 人体测量概述,对于上肢，将桡骨侧称为桡侧，尺骨侧称为尺侧。对于下肢，将胫骨侧称为胫侧，腓骨侧称为腓侧。胫骨:小腿双骨之一，位于小腿的内侧，对支持体重起重要作用。腓骨:双骨之一，位于小腿的外侧,细长。,人因工程学,第一节 人体测量概述,一、人体测量的基本术语（四）支承面、衣着和测量精确度 支撑面：立姿时站立的地面或平台以及坐姿时的椅平面应是水平的、稳

4、固的、不可压缩的。衣着：要求被测量者裸体或穿着尽量少的内衣测量，在后者情况下，测量胸围时，男性应撩起汗背心，女性应松开胸罩后进行测量。测量值读数精度：身高等线形测量项目测量值读数精确度为1mm，体重读数精确度为0.5kg。,人因工程学,第一节 人体测量概述,二、人体尺寸测量分类,测量数据,1、静态人体尺寸测量,2、动态人体尺寸测量,人因工程学,图11-2,第一节 人体测量概述,静态人体尺寸：成年人体尺寸：立姿12项坐姿17项,男性静态下人体不同姿势下的限制尺寸,人因工程学,图11-3,第一节 人体测量概述,动态人体尺寸测量：作业者处于动作状态下进行的人体尺寸测量。,车辆驾驶时的静态图与动态图,

5、人因工程学,第一节 人体测量概述,三、人体测量方法(一)传统测量方法 测量仪器 马丁式人体测量仪1.人体测高仪2.人体测量用直角规3.人体测量用弯角规4.人体测量用三脚平行规5.量足仪、角度计、软尺 以及医用磅秤,人体测高仪,人因工程学,人体测量用弯脚规,第一节 人体测量概述,人体测量用直脚规,人因工程学,第一节 人体测量概述,三、人体测量方法2.测量方法 A 测量时应在呼气与吸气的中间进行。B 测量次序为从头向下到脚；从身体的前面，经过侧面，再到后面。C 测量时只许轻触测点，不可紧压皮肤，以免影响测量的准确性。D 身体某些长度的测量，既可用直接测量法，也可用间接测量法两种尺寸相加减。E 测量

6、项目应根据实际需要确定，具体测量方法详见GB/T 57031999用于技术设计的人体测量基础项目的有关规定。,人因工程学,第一节 人体测量概述,该系统以三维扫描仪为主要工具，可在不到10秒的时间内完成人体全身扫描，从而获得完整的1：1的人体三维模型。通过测量软件快速的完成若干项人体关键尺寸的自动测量，并根据测量方案输出人体测量数据。,（二）非接触式数字化人体测量系统,人因工程学,第一节 人体测量概述,特点：（1）测量数据内涵更丰富。比如以前测量头围，只能知道头部周长，现在通过三维扫描直接得到头部的完整形状，对头盔、帽子等设计就有了完整数据，使之更合理。（2）测量时不受内衣颜色影响；测量精度高，

7、完整人体扫描精度可达到1mm以下。,人因工程学,第一节 人体测量概述,（3）测量数据种类可随时扩增。手工测量，测量完毕之后如果想再了解一个项目数据，要重新对数万样本进行再次测量，这是几乎不可能的；现在通过扫描，人体完整的模型进入数据库，需要任何部位的尺寸数据都可以随时调取测量。（4）测量时间大大缩短，现在10秒钟就可以三维扫描一个人，包括现场准备也就10分钟，大大提高了测量效率。,人因工程学,第一节 人体测量概述,中国标准化研究院人类工效学实验室依据科学的抽样方案和统一的测量规程，采用先进的三维人体测量技术，在北京、天津、上海、西安采集了3000份最新的中国成年人（1865岁）三维人体尺寸数据

8、，测量项目多达150项 所测量的样本涉及东北华北区、长江中下游区、长江中游区、中西部区、两广福建区、云贵川区等全国6大自然区。,人因工程学,第二节 常用的人体测量数据,一、我国成年人人体结构(静态)尺寸 参阅GB1000088我国成年人人体尺寸国家标准，主要包括:,立姿人体尺寸见图11-5和表11-2,坐姿人体尺寸，见图11-6和表11-3,(四),人体水平尺寸，见图11-7和表11-4,人因工程学,图11-4,图11-5,第二节 常用的人体测量数据,（一）人体主要尺寸,人因工程学,表11-1 人体主要尺寸,第二节 常用的人体测量数据,人因工程学,第二节 常用的人体测量数据,（二）立姿人体 主

9、要尺寸,人因工程学,表11-2 立姿人体尺寸 单位：mm,第二节 常用的人体测量数据,人因工程学,图11-6,第二节 常用的人体测量数据,（三）坐姿人体 主要尺寸,人因工程学,表11-3 坐姿人体尺寸 单位：mm,第二节 常用的人体测量数据,人因工程学,第二节 常用的人体测量数据,图11-7,（四）人体 水平尺寸,人因工程学,返回,表11-4 人体水平尺寸 单位：mm,第二节 常用的人体测量数据,人因工程学,第二节 常用的人体测量数据,选用GB10001988中人体尺寸数据时，应注意以下要点：（1）表列数值均为裸体测量的结果，在设计时，应根据各地区不同的着衣量进行修正。（2）立姿时要求自然挺胸

10、直立，坐姿时要求端坐。如果用于其他立、坐姿的设计(例如，放松的坐姿)，要增加适当的修正量。（3）由于我国地域辽阔，不同地区间人体尺寸差异较大，为了能选用合乎各地区的人体尺寸。,人因工程学,第二节 常用的人体测量数据,将全国划分为以下六个区域，即：东北、华北区 包括黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、山东、北京、天津、河北；西北区 包括甘肃、青海、陕西、山西、西藏、宁夏、河南、新疆；东南区 包括安徽、江苏、上海、浙江；华中区 包括湖南、湖北、江西；华南区 包括广东、广西、福建；西南区 包括贵州、四川、云南。,人因工程学,第三节 人体测量数据的应用,表11-5 身高、胸围、体重的平均值,人因工程学,第二节

11、 常用的人体测量数据,二、我国成年人人体功能(动态)尺寸 动态人体测量通常是对手、上肢、下肢、脚所及的范围以及各关节能达到的距离和能转动的角度进行测量。由于人主要依靠上肢从事各项操作活动，因此本节只给出上肢功能(动态)尺寸，见表11-6。,人因工程学,第二节 常用的人体测量数据,表11-6 我国成人男女上肢功能尺寸/mm,人因工程学,第三节 人体测量数据的应用,一、人体测量中的主要统计指标 在人体测量中所得到的测量值都是离散的随机变量，因而可根据概率论与数理统计理论对测量数据进行统计分析，从而获得所需群体尺寸的统计规律和特征参数.,1.平均值,2.标准差,3.百分位数,人因工程学,第三节 人体

12、测量数据的应用,一、人体测量中的主要统计指标,1.平均值,2.标准差,人因工程学,第三节 人体测量数据的应用,3.百分位数,K 为百分比变换系数，见表11-7,一、人体测量中的主要统计指标,在设计中，当需要得到任一百分位的数值时，则可按下式进行计算.,人因工程学,表11-7 百分比与变换系数K,第三节 人体测量数据的应用,人因工程学,解：由表11-5查得东南区男性身高平均值 1686mm，标准差55.2mm。要求产品适用于90的人群，故应以第5百分位数为下限，第95百分位数为上限进行设计，由表11-7查得，5%与95%的变换系数K1.645。由此可求得第5百分位数为 下限值X5：1686-55

13、.21.645=1595.2（mm）,例 11-1 设计适用于90东南区男性使用的产品，试问应按怎样的身高范围设计该产品尺寸?,第三节 人体测量数据的应用,人因工程学,第三节 人体测量数据的应用,第95百分位数值为 上限值X95=168655.21.645=1776.8（mm）结论：按身高1595.21776.8mm设计产品尺 寸，将适用于90的东南区男性。,人因工程学,P=0.5s,当要得到某项人体测量尺寸Xi对应的百分率P时，可按下列步骤及公式求得：,第三节 人体测量数据的应用,（1）求Z,（2）求百分率P,s值可通过Z查表求出。,人因工程学,解 由表11-5查得东北女性身高平均值=158

14、6mm,标准差SD=51.8mm。则,例 11-2 已知女性A身高1610mm，试求有百分之几的东北女性超过其高度？,第三节 人体测量数据的应用,人因工程学,第三节 人体测量数据的应用,根据Z 值查表11-8得s=0.1772(取近似值0.177)，由式（11-5）求得P值为 P=0.50.177=0.677 结论：身高在1610mm以下的东北女性为67.7%，超过女性A身高的东北女性则为32.3%。,人因工程学,第三节 人体测量数据的应用,表11-5 身高、胸围、体重的平均值,人因工程学,第三节 人体测量数据的应用,使用人体测量数据时应注意以下问题：（1）对供大多数人使用的设计一般应考虑让9

15、0、95或99的人适合，只排除10、5或1的人。应该排除多少人，决定设计的后果及经济效果。（2）选择人体测量数据时，必须注意总人口的人体尺寸分布与各专业部门的人体尺寸分布的不同。另外，年龄、性别、地区、民族、职业等也是影响人体尺寸的因素。（3）人体尺寸随着年代变化而发生变化，而且呈代代高现象。使用人体尺寸时必须考虑测量年代，进行必要的修正。,人因工程学,二、人体尺寸数据的应用,第三节 人体测量数据的应用,人体测量数据的运用准则,可调性准则,平均性准则,最大最小准则,地域性准则,姿势与身材相关联准则,合理选择百分位和适用度准则,使用最新人体数据准则,功能修正与最小心理空间相结合准则 最小功能尺寸

16、 Xmin=Xf 最佳功能尺寸Xopm,人因工程学,第三节 人体测量数据的应用,（一）人体测量数据的运用准则（1）最大最小准则。该准则要求根据具体设计的目的，选用最小或最大人体参数。例如，人体身高常用于通道和门的最小高度设计，为尽可能使所有人(99以上)通过时不发生撞头事件，通道和门的最小高度设计应使用高百分位身高数据；而操作力设计则应按最小操纵力准则设计。（2）可调性准则。对与健康安全关系密切或减轻作业疲劳的设计应按可调性准则设计，即在使用对象群体的5%95可调。例如，汽车座椅应在高度、靠背倾角、前后距离等尺度上可调。,人因工程学,第三节 人体测量数据的应用,（3）平均性准则。虽然平均这个概

17、念在有关人使用的产品、用具设计中不太合理，但诸如门拉手、锤子和刀的手柄等，用平均值进行设计更合理。同理，对于肘部平放高度设计，由于主要目的是能使手臂得到舒适的休息，故选用第50百分位数据是合理的，对于中国人而言，这个高度在1427.9cm之间。（4）使用最新人体数据准则。所有国家的人体尺度都会随着年代、社会经济的变化而不同。因此，应使用最新的人体数据进行设计。,人因工程学,第三节 人体测量数据的应用,（5）地域性准则。一个国家的人体参数与地理区域分布、民族等因素有关，设计时必须考虑实际服务的区域和民族分布等因素。（6）功能修正与最小心理空间相结合准则 有关标准公布的人体数据是在裸体（或穿单薄内

18、衣）、不穿鞋的条件下测得的，而设计中所涉及的人体尺度是在穿衣服、穿鞋甚至戴帽条件下的人体尺寸。因此，考虑有关人体尺寸时，必须给衣服、鞋、帽留下适当的余量。,人因工程学,第三节 人体测量数据的应用,（7）姿势与身材相关联准则。劳动姿势与身材大小要综合考虑，不能分开。如坐姿或蹲姿宽度设计要比立姿时大。（8）合理选择百分位和适用度准则。设计目标不同，选用的百分位和适应度也不同。常见设计和人体数据百分位选择归纳如下：1）凡间距类设计，一般取较高百分位数据，常取第95百分位的人体数据；2）凡净空高度类设计，一般取高百分位数据，常取第99百分位的人体数据以尽可能适应100的人；3）凡属于可及距离类设计，一

19、般应使用低百分位数据。,人因工程学,第三节 人体测量数据的应用,4）座面高度类设计，一般取低百分位数据，常取第5百分位的人体数据。5）隔断类设计，如果设计目的是为了保证隔断后面人的秘密性，应使用高百分位(第95或更高百分位)数据；反之，如果是为了监视隔断后的情况，则应使用低百分位(第5或更低百分位)数据。6）公共场所工作台面高度类设计，如果没有特别的作业要求，一般以肘部高度数据为依据，百分位常取从女子第5百分位(889mm)到男子第95百分位(1118mm)数据。,人因工程学,解：根据人体数据运用准则应选用中国男子坐高第99百分位数为基本参数X，查表11-3，X979mm。衣裤厚度(功能)修正

20、量取25mm，人头顶无压迫感最小高度(心理修正量)为115mm，则 卧铺下、中铺最小净间距和最佳净间距分别为 Xmin=X99f979十251004mm Xopm=X99 fp979十25十115=1119mm,例11-3 试设计适用于中国人使用的火车卧铺下、中铺净空高度,第三节 人体测量数据的应用,人因工程学,解：座椅座面高度属于一般用途设计。根据人体数据运用准则，座椅座面高度应取第5百分位的“小腿加足高”人体数据为基本设计数据，以防大腿下面承受压力引起疲劳和不舒适。查表11-3，X538.3cm，功能修正主要应考虑两方面：一是鞋跟高的修正量，一般为2.53.8cm，取2.5cm；另一方面是

21、着装(裤厚)修正量，一般为0.3cm。即f2.5十0.32.8cm。座椅座面高度的设计不需考虑心理修正量，即p=0。,例 11-4 试确定适合中国男人使用的固定座椅座面高度,第三节 人体测量数据的应用,人因工程学,第三节 人体测量数据的应用,因此，固定座椅座面高度的合理值应为 Xopm=Xfp 38.3十2.8十0=41.141.0 cm,人因工程学,(二)人体各部分结构参数的计算 由身高计算各部分尺寸，见图11-8 由体重计算体积和表面积 V=1.015W4.937式中：V为人体体积(L)；W为人体体重(kg 人体表面积可参照第八章人体表面积计算公式,二、人体尺寸数据的应用,第三节 人体测量

22、数据的应用,图11-8,人因工程学,(三)人体身高在设计中的应用以身高为基准的设备和用具尺寸推算方法见图11-9，图中有关尺寸定义参阅表11-10。,二、人体尺寸数据的应用,第三节 人体测量数据的应用,图11-9,人因工程学,人因工程学,第三节 人体测量数据的应用,表11-10 设备及用具的高度与身高的关系,人因工程学,第三节 人体测量数据的应用,人因工程学,案例,基于人体测量的羊毛衫领型结构设计,三维人体测量实验,测量数据的处理与分析,羊毛衫领型结构设计,结论,人因工程学,案例,1.三维人体测量实验1.1 TecMath非接触三维人体测量系统本实验使用德国TecMath公司非接触三维人体激光

23、扫描仪进行人体数据采集,能够在810s内扫描2.1m高的区域,分辨率可达0.15mm,测量精度2mm。1.2 测量范围随机抽取200名年龄在19-26岁之间的在校男大学生作为测量对象。,人因工程学,案例,2.测量数据的处理与分析2.1数据预处理首先应用箱图对数据奇异值进行寻找，把奇异值删除形成缺失值，并利用对缺失值进行处理的常用方法处理。其次，进行配对样本t检验。检验结果表明，对人体对称部位分析时只采取一侧指标即可。2.2因子分析第一因子主要描述颈部围度和宽度、颈中围、颈根围、颈中横宽、颈中纵宽、后颈根围、肩颈从宽；第二因子主要描述肩部宽度、总肩宽、小肩宽；第三因子主要描述高度、颈长；第四因子

24、主要描述肩部斜度、肩斜角。表1为因子累积贡献率表。,人因工程学,案例,表1 因子累积贡献率表,人因工程学,案例,2.3聚类分析 使用R型聚类，对变量进行聚类。在不同类中提取反映人体颈部特征的特征项目，将特征指标与样板制作紧密联系起来。经过分类，把10个测量项目分成5类：并参考领型结构设计所需要的人体测量尺寸，提取了颈根围、后颈根围、肩颈从宽、颈长、总肩宽共5个特征尺寸。2.4回归分析（表2）通过领型样板尺寸中横开领大小、直开领大小与人体部位的关系，结合几何方法通过回归分析可以求得表3的计算公式(数据经过调整)。,人因工程学,案例,表2 颈部控制部位与胸围、身高的一元、二元回归方程式,人因工程学

25、,案例,表3 计算公式表 cm,人因工程学,案例,3.羊毛衫领型结构设计3.1 Primavision设计软件和辅助羊毛衫设计3.2 羊毛衫领型成品规格设计利用Primavision设计软件进行羊毛衫领型结构设计。羊毛衫领型规格如表4(横、纵密为每10cm的横、纵向线圈数)所示,人因工程学,案例,表4 羊毛衫领型规格表,人因工程学,案例,3.3 领型结构设计图1、图2是Primavision系统的吓数纸(即羊毛衫编织生产工艺单)的设计界面,图1 前片编制样版,图2 后片编制样版,人因工程学,案例,4.结论 领型设计是羊毛衫设计最重要部分之一。它影响羊毛衫穿着的合体性、舒适性和美观性。本例实现了准确获取和利用较多的人体颈部部位尺寸，应用于羊毛衫领型样板的制作，提高了毛衫领型的合体性。,人因工程学,复习思考题,1.我国成年人身体尺寸分成西北、东南、华中、华南、西南、东北 等六个区域，这对产品设计有何影响?2.某地区人体测量的均值 1650mm，标准差SD57.1mm，求该 地区第95、90及第80的百分位数。3.巳知某地区人的足长均值 264.0mm，标准差SD45.6mm，求适用该地区90%的人们穿的鞋子长度值。4.为什么说人体测量参数是一切设计的基础?5.如何选择百分位和适用度?6.为什么要进行功能修正量和心理修正量的确定?怎样确定?,？,