第二章人体测量

1、 第二章人体测量 第一节人体测量概述第二节常用的人体测量数据第三节人体测量数据的应用 第一节人体测量概述 人体测量是指对人类身体各方面特征数据的度量 特别是人体的尺寸 形状和耐力及这些数据在设计中的应用 其中主要包括人体高度 人体重量 人体各部分长度 厚度 比例及活动范围 它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 如图所示使操作者能安全 舒适 准确地工作 减少疲劳和提高工作效率 人体测量 Anthropometry 人体测量是指对人类身体各方面特征数据的度量 特别是人体的尺寸和特征 包括人的重心位置 身体的各部分尺寸 关节的运动范围和力量特性等 以及这些数据在设计中的应用 研究对象 个体和群体人体测量的重要性 设计的前提 tofitpeople notpeopletofit 人体测量基础 一 人体测量的基本方法 TerminologyofAnthropometry 一 被测者姿势 1 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

2、侧面 自然伸直 左 右足后跟并拢 前端分开 使两足大致呈45角 体重均匀分布于两足 2 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 二 测量基准面人体基准面的定位是由三个互为垂直的轴 铅垂轴 纵轴和横轴 来决定的 人体测量中设定的轴线和基准面矢状面 正中矢状面 冠状面 水平面 眼耳平面 人体测量基准面和基准轴 人体测量基准面和基准轴 水平面 冠状面 矢状面 三 测量方向 1 在人体上 下方向上 将上方称为头侧端 将下方称为足侧端 2 在人体左 右方向上 将靠近正中矢状面的方向称为内侧 将远离正中矢状面的方向称为外侧 3 测量方向 3 在四肢上 将靠近四肢附着部位的称为近位 将远离四肢附着部位的称为远位 4 对于上肢 将挠骨侧称为挠侧 将尺骨侧称为尺侧 5 对于下肢 将胫骨侧称为胫侧 将腓骨侧称为腓侧 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 例如只穿内裤和汗背心 测量 在后者情况

3、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 线性测量项目测量值读数精确度为1mm 体重读数精确度为0 5kg 二 人体测量的主要测量仪器 1 人体测高仪 见图 2 人体测量用直脚规 见图 3 人体测量用弯脚规 见图 此外 还有人体测量用三脚平行规 坐高椅 量足仪 软卷尺以及医用磅秤等 角度计 软尺 二 人体尺寸测量分类 2 人体测量数据的种类 类型 静态人体尺寸 动态人体尺寸 人体构造上的尺寸 人体功能上的尺寸 包括人在工作姿势下或在某种操作活动状态下测量的尺寸 包括人在静止的站着或坐着状态下测量的尺寸 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GB1000 1988 中国成年人人体尺寸 国家标准 主要包括 一 人体主要尺寸 二 立姿人体尺寸 三 坐姿人体尺寸 四 人体水平尺寸 人体尺寸的区域划分 东北 华北区 西北区 东南区 华中区 华南区 西南区 黑龙江 吉林 辽宁 内蒙古 山东 北京 天津 河北 甘肃 青海 陕西 山西 西藏 宁夏 河南 新疆 安徽 江苏 上海 浙江 湖南 湖北 江西 广东 广西 福建 贵州 四川 云南 表身高

4、 胸围 体重的平均值 返回 第二节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 动态测量 DynamicAnthropometry 动态测量建立在静态测量的基础之上 用来度量人体运动时的一些参数 活动空间 人在完成任务时需要某些身体部位运动 这就要求有足够的空间 即活动空间 伸展域 人在站立并保持脚的站立面不变时 手臂的活动空间用舒适伸展域来表示 Schoolofmanagement 活动空间动态测量就是测定人体动态变化时空间位置与人体尺寸的数值 活动空间的分配没有固定的规则或模式 依赖于许多因素 使用的人群 任务 衣物 设备等 成人动态最小占用空间示意图 a 蹲姿 跪姿 卧姿的最小占用空间 Schoolofmanagement 活动空间 续 成人蹲姿 跪姿 卧姿的最小占用空间 单位 mm Schoolofmanagement 伸展域在工作中人常取站 坐 跪等作业姿势 立姿时人的活动空间不仅取决于身体的尺寸

5、而且也取决于保持身体平衡的微小平衡动作和肌肉 伸展域可从立视图和平面图两个方面来看 主要有 通过肩部关节的正中矢状面的垂直部分 通过关节的横断面的水平部分 通过肩关节的沿着冠状缝平面的垂直部分 常用的三种人体伸展域 Schoolofmanagement 伸展域 续 正常区域 将上肢轻松地垂直于体侧 曲肘 以肘关节为中心 前臂和手能自由到达的区域 最大区域 完全伸展整个胳膊所能涉及的区域 手臂向外伸直 以肩关节为中心 臂的长度 半径不包括手长 所划过的弧形轨迹在水平面上的投影 在正常区域范围内 人操作时能舒适轻快地工作 在最大作业范围内操作时 静力负荷较大 长时间处于这种状态下操作 最容易引起疲劳 手在水平面的正常作业阈和最大作业域 cm 手的测量 动态测量 脚的测量 脚的作业区域 Schoolofmanagement 人体肢体活动角度范围 人体上部及上肢固定姿势活动角度范围 立姿上身及手的可及范围 坐姿上身及手的可及范围 单腿跪姿上身及手的可及范围 仰卧姿势手及腿的活动空间 常用人体功能尺寸测量区域 坐姿抓握作业域 cm 立姿双臂垂直作业域图立姿双臂垂直作业域 身高和摸高的关系 静态和

6、动态测量作为设计的前提或依据 在设计时首先要确定使用主体 得到主体的人体测量统计数据 才能达到使用者的满意 在使用人体测量数据进行设计时 这些数据应该能代表使用者总体 第三节人体测量数据的应用 一 人体测量的常用统计指标 人体尺寸近似于正态分布 人体测量数据处理过程中的特征参数 2 标准差它表明一系列变数距平均值的分布状态或离散程度 用表示 标准差常用于确定某一范围的界限 1 平均值它是指测量值分布最集中区 反映测量值本质与特征 是衡量一定条件下的测量水平 用表示 平均值不能作为设计的依据 否则只能满足50 的人使用 3 百分位数在工效学的设计中 为了保证设计尺寸符合95 的大多数人 经常使用5 10 50 90 95 五个百分比值 称为第5 10 50 90 95 百分位数 第5 百分位数是指 有5 的人群小于5 百分比值的尺寸 代表小身材尺寸 第50 百分位数是指 有50 的人群小于50 百分比值的尺寸 代表中等身材尺寸 第95 百分位数是指 有95 的人群小于95 百分比值的尺寸 代表大身材尺寸 3 百分位数在人因工程学中 可根据均值和标准差来计算百分位值或计算某一人体尺寸所属的

7、百分位数 已知某项人体测量尺寸的均值为 标准差为 当需要得到任一百分位的数值时 则可按下式进行计算 为平均值 S为标准差 K为百分比变换系数 设计中常用的百分比值与变换系数K的关系见表 当求1 50 之间的百分位数时 式中取 当求50 99 之间的百分位数时 式中取 例 某一群体人的身高的平均值为1670mm 标准差为64mm 求5 和95 的百分比值的尺寸 解 查表 5 时K 1 645 95 时K 1 6455 百分比值的尺寸Pv 1670 64 1 645 1564 7mm95 百分比值的尺寸Pv 1670 64 1 645 1775 3mm 身高分布曲线 解 95 的变换系数K 1 64590 的变换系数K 1 28280 的变换系数K 0 842 例 某地区人体测量的均值 1650mm 标准差 57 1mm 求该地区第95 第90及第80的百分位数 一 确定尺寸数据修正量1 功能修正量在设计中考虑有关人体尺寸时 首先应在人体尺寸上增加适当的穿着修正量 其次应考虑由于姿势不同引起的变化量 另外 还要考虑实现产品各种操作功能所需的修正量 所有这些修正量的总和为功能修正量 功能修正

8、量一般由实验方法求得 但也可从统计数据中获得 二 人体尺寸数据的应用方法 2 心理修正量 为了消除空间压抑感 恐惧感 或为了美观等心理因素而增加的尺寸修正量称为心理修正量 心理修正量应该根据实际需要和条件许可两个因素来分析确定 方法 设置场景 记录被试者的主观评价 综合统计分析后得出数据 二 选择人体尺寸百分位数 人体尺寸百分位数选择的一般方法是根据产品的功能 先分类选择所依据的人体尺寸数据 再确定采用的百分位数 依据产品功能特性 将产品尺寸设计分为以下3类4种 1 型产品尺寸设计 又称 双限值设计 2 型产品尺寸设计 又称 单限值设计 1 A型产品尺寸设计 又称 大尺寸设计 2 B型产品尺寸设计 又称 小尺寸设计 3 型产品尺寸设计 又称 平均尺寸设计 百分位数的合理选择 对供大多数人使用的设计 一般应考虑让90 95 或99 的人适合 只排除10 5 或1 的人 应该排除多少人 决定了设计的后果及经济效果 例1 门及通道的最小高度的设计 应尽可能考虑使99 人通过而不发生碰头事件 这时应选择 低 百分位身高数据 例2 操作力设计应按最小操作力设计 应选择 高 百分位数据 例3 汽车

9、驾驶室座面至顶高的尺寸 要选择第 5 百分位数所对应的尺寸再加上必要的调整量 若设计刹车脚踏板距座前沿的距离 应选第 95 百分位数对应的尺寸加上调整量 低 高 5 95 选择人体尺寸百分位数的一般原则 产品设计中选择人体尺寸百分位数的一般原则是 1 一般产品 大 小百分位数通常选P95和P5 或酌情选择P90和P10 2 对于涉及到人的健康 安全的产品 大 小百分位数通常选P99和P1 或酌情选择P95和P5 3 对于成年男女通用的产品 大百分位数选用男性的P90 P95 P99 小百分位数选用女性的P1 P5 P10 而 型产品尺寸设计则选用男 女第50百分位数人体尺寸的平均值 男P50 女P50 2 所谓满足度 是指产品尺寸所适合的使用人群占总使用人群的百分比 解 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 由表查得东南区男性身高平均值1686mm 标准差55 2mm 由表查得 5 与95 的变换系数K 1 645 因此可求得第5百分位数值为 1686 55 2 1 645 1595 2 mm 第95百分位数值为 1686 55 2 1 6

10、45 1776 8 mm 结论 按身高1595 2 1776 8mm设计产品尺寸 将适用于90 的东南区男性 例 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 练习题 某地区18 60岁的成年人平均身高为1613mm 标准差为54 6mm 设计某一建筑门的高度使90 的人群使用 试求门的最低高度是多少 表 三 产品功能尺寸设定 所谓产品功能尺寸 是指为确保产品实现某一功能而在设计时规定的基本尺寸 例 沙发座面高度 枕头高度的功能尺寸 是指被压变形后的高度尺寸 产品的功能尺寸可分为两种 产品最小功能尺寸和产品最佳功能尺寸 其设定方法如下 最小功能尺寸 相应百分位数的人体尺寸 功能修正量最佳功能尺寸 相应百分位数的人体尺寸 功能修正量 心理修正量 例 试设计适用于中国人使用的车船卧铺上下铺净空高度 解 车船卧铺上下铺净空高度属于一般用途设计 根据人体数据运用准则应选用中国男子坐姿高第99百分位数为基本参数X 查表 X 979mm 衣裤厚度 功能 修正量取25mm 人头顶无压迫感最小高度 心理修正量 为115mm 则卧铺上下铺最小净间距和最佳净间距分别为Xmin

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