安全人机工程学-3.1人体测量.ppt

人的特征 人体测量 牛奕 主要内容 1. 人体测量 2. 人的生理特征 3. 人的心理特征 学习目标 1. 理解人体测量学的定义、常用人体尺度数据 2. 掌握人体尺度数据的应用，人体的生理特征如感 觉、知觉对人机系统安全性的影响。 3. 掌握人体的心理特征如个体性格、情绪和不安全 心理等与安全生产之间的关系。 第一节 人体测量 人体测量学是一门用测量方法研究人体的体格特征的科学。它通过 测量人体各部位尺寸来研究人的形态特征，从而为各种工业设计和 工程设计提供人体测量数据。 一、人体尺度数据的测量 采用标准： GB/T 57032010 用于技术设计的人体测量基础项目 GB/T 57042008 人体测量仪器 GB 100001988 中国成年人人体尺寸 一、人体尺度数据的测量 被测者姿势的要求 站姿 指被测者挺胸直立，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，自然 伸直膝部，左、右足后跟并拢，前 端分开，使两足大致呈45o夹角，体 重均匀分布于两足。 一、人体尺度数据的测量 被测者姿势的要求 坐姿 指被测者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，膝弯屈大致成直角， 足 平放在地面上， 手轻放在大腿上。 一、人体尺度数据的测量 测量基准面 基准轴（运动轴） 人体测量基准面的定位是由 三个互为垂直的轴（铅垂轴、 纵轴、 横轴） 定的 一、人体尺度数据的测量 测量基准面 测量基准面 矢状面 正中矢状面 冠状面 水平面 眼耳平面 一、人体尺度数据的测量 测量基准面 测量基准面 矢状面 通过铅垂轴和纵轴的平面及与其 平行的所有平面都称为矢状面。 正中矢状面 一、人体尺度数据的测量 测量基准面 测量基准面 冠状面 通过铅垂轴和横轴的平面及与其 平行的所有平面都称为冠状面。 冠状面将人体分成前后两部分。 一、人体尺度数据的测量 测量基准面 测量基准面 水平面 通过横轴和纵轴的平面及与其 平行的所有平面都称为水平面。 冠状面将人体分成上下两部分。 一、人体尺度数据的测量 测量基准面 测量基准面 眼耳平面 通过左、右耳屏点 及右眼眶下点的水 平面称为眼耳平面 。 一、人体尺度数据的测量 测量方向的要求 头侧端，足侧端 桡侧，尺侧 内侧，外侧 近位，远位 胫侧，腓侧 又称颅侧和尾侧，或上侧和下侧 相对于正中矢状面 相对于四肢附着部位 腹侧，背侧 上肢（里尺外桡） 下肢（里胫外腓） 一、人体尺度数据的测量 支承面和衣着的要求 立姿时站立的地面或平台以及坐姿时的椅平面 应该是水平、稳固、不可压缩的。 要求被测量者裸体或穿着尽量少的内衣测量。 一、人体尺度数据的测量 基本测点及测量项目 头部测点16个和测量项目12项；躯干和四肢部 位的测点共22个，其测量项目共69项，其中分 为：立姿40项，坐姿22项；手和足部6项及体 重1项。 此外，测量时，必须按照标准规定的测量仪器 和方法进行测量，其测量结果方为有效。 二、人体测量的主要仪器 直角规 弯角规 人体测高仪 二、人体测量的主要仪器 测量方法 普通测量法 摄影法 三维数学测量法 二、人体测量的主要仪器 EXAScan 3D手持式三维激光扫描仪 三、常用统计函数 在人体测量中，有两个重要的统计量：均值和标 准差。前者表示分布的集中趋势；后者表示分布 的离中趋势。 中国华中区男性身高分布 1669 三、常用统计函数 均值 表示样本的测量数据或统计总 体的平均特征 的值称为平均值，简称均值。 对于有n个样本的测量值：x1，x2，xn， 其均值为： 三、常用统计函数 方差 描述测量数据在中心位置（均值）上下波动程 度差异的值叫均方差，常称方差，是各数据偏 离平均数的距离的平方的平均数。 对于有n个样本的测量值：x1，x2，xn， 其方差为： 三、常用统计函数 标准差 方差的量纲是测量值量纲的平方，为使其量 纲和均值相一致，则取测量值对均值的均方 根值，来说明测量值对均值的波动情况。 方差的平方根s称为标准差。 三、常用统计函数 抽样误差 抽样误差又称为标准误差，即全部样本均值 的标准差。 当样本数据列的标准差为S，样本容量为n时 ，则抽样误差的计算式为： 项目东北、华北 区 西北区东南区华中区华南区西南区 MSDMSDMSDMSDMSDMSD 男身高 /mm 169356.6168453.7168655.2166956.3165057.1164756.7 体重 /kg 648.2607.6597.7576.9566.9556.8 胸围 /mm 88855.588051.586552.085349.285148.985548.3 女身高 /mm 158651.8157551.9157550.8156050.7154949.7154653.9 体重 /kg 557.7527.1517.2506.8496.5506.9 胸围 /mm 84866.483755.983159.882055.881957.680958.8 我国6个区域的体重、身高、胸围的均值M和标准差SD 题目：制衣厂喜欢什么样的正态分布曲线 A B 三、常用统计函数 百分位数 也是一种表示随机变量离散趋势的统计量。 表示具有某一人体尺寸和小于该尺寸的人占 统计对 象总人数的百分比，称为“第几百分位 ”，常用符号Pi表示 常用百分位数： P5 P50 P95 小百分位数 中百分位数 大百分位数 三、常用统计函数 百分位数 1669 5% P5 三、常用统计函数 百分位数 1669 5% P95 三、常用统计函数 百分位数 百分位数与均值、方差的关系 求1%50%的百分位数： 求50%99%的百分位数： 变换系数 三、常用统计函数 百分位数 百分位数对应的变换系数 百分位K 0.5(99.5)2.576 1(99)2.326 5(95)1.645 10(90)1.282 15(85)1.036 20(80)0.842 25(75)0.674 30(70)0.524 四、常用人体测量数据 我国成年人的人体结构尺寸 人体测量数据分两类：人体结构尺寸指静态尺寸；人 体功能尺寸指动态尺寸。 静态测量是指被测者在确定的静止状态下，如立姿或 坐姿，利用人体测量仪器进行的测量。具体测量时， 应首先确定测点的位置和所需要测量的项目以及正确 的测量方法。可参考国际GB5703-2010用于技术设 计的人体测量基础项目。 四、常用人体测量数据 人体主要尺寸 包括：身高、体重、上臂长、前臂长、大腿长、小腿长。 四、常用人体测量数据 人体主要尺寸 包括：身高、体重、上臂长、前臂长、大腿长、小腿长。 四、常用人体测量数据 立姿人体尺寸 包括：眼高、肩高、肘高、手功能高、会阴高、胫骨点高。 四、常用人体测量数据 立姿人体尺寸 包括：眼高、肩高、肘高、手功能高、会阴高、胫骨点高。 四、常用人体测量数据 坐姿人体尺寸 包括：坐高、坐姿颈椎点高、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、坐深、臀膝距、坐姿下肢长。 四、常用人体测量数据 坐姿人体尺寸 包括：坐高、坐姿颈椎点高、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、坐深、臀膝距、坐姿下肢长。 四、常用人体测量数据 动态测量是在人体从事某种活动的情况下，对运 动着的人体进行的测量。 通常包括 (1)人体动作范围的测量，如手、脚和四肢活动范 围的大小和活动方向。 (2)人体某部位移动过程的测量。如运动的轨迹以 及运动关节角度大小等。 四、常用人体测量数据 人体主要关节的活动范围 四、常用人体测量数据 人体主要关节的活动范围 四、常用人体测量数据 肢体活动范围 立姿人体活动空间 四、常用人体测量数据 肢体活动范围 坐姿人体活动空间 四、常用人体测量数据 肢体活动范围 单腿跪姿人体活动空间 四、常用人体测量数据 肢体活动范围 卧姿人体活动空间 四、常用人体测量数据 常用人体功能尺寸测量区域 测量 项目 男（1860岁）女（1855岁） P5P50P95P5P50P95 立 姿 双手上举高197121082245184519682089 手功能举高186920032138174118601976 手平展宽157916911802145715591659 双臂平展宽137414831593124813441438 双肘平展宽816875936756811869 坐 姿 手前伸长416447478383413442 手功能伸长310343376277306333 上肢前伸长777834892712764818 上肢功能长673730789607657707 双手上举高124913391426117312511328 四、常用人体测量数据 常用人体功能尺寸测量区域 测量 项目 男（1860岁）女（1855岁） P5P50P95P5P50P95 跪 姿 体长592626661553587624 体高119012601330113711961258 仰 卧 体长200021272257186719822102 体高364372383359369384 爬 姿 体长124713151384118312391296 体高761798836694738783 五、人体尺度数据的应用 运用准则 1.最大最小准则 对有些不可调节的设计，应该根据具体要求选用最大或最小的人体参数。 1.可调性准则 对与健康或疲劳有关的设计， 设计优先采用可调性准则设计。 1.平均准则 只能用一种中等尺寸供群体使用时（如墙壁上的开关高度、 门上把手尺寸等） ，应以第50百分位数作为适用的人体尺寸。 五、人体尺度数据的应用 运用准则 产品类型产品类型定义说明 型产品尺寸设计 需要两个百分位数作为尺寸 上限值和下限值的依据 属双限值设计 型产品尺寸设计 只需要一个百分位数作为尺 寸上限值或下限值的依据 属单限值设计 A型产品尺寸设计 只需要一个百分位数作为尺 寸上限值的依据 属大尺寸设计 B型产品尺寸设计 只需要一个百分位数作为尺 寸下限值的依据 属小尺寸设计 型产品尺寸设计 只需要第50百分位数作为产 品尺寸设计 的依据 平均尺寸设计 五、人体尺度数据的应用 运用准则 4.使用最新人体数据准则 应使用最新的人体数据进行设计 4.地域性准则 在选用人体尺寸和体形时， 首先应搞清该尺寸的适用范围， 如适用的国家、 地 区、 民族、 年龄、性别、 职业及社会阶层等 五、人体尺度数据的应用 运用准则 6.功能修正与最小心理空间相结合准则 涉及人体尺寸的设计， 都要考虑实际活动中人的姿势、 动态操作、 衣着等需要 的设计裕度 ， 在人体尺寸上加适当的修正量， 叫产品的最小功能尺寸。 式中 Smin产品的最小功能尺寸； S第百分位人体尺寸； f功能修正量。 五、人体尺度数据的应用 项目修正量/mm修正原因项目 修正量 /mm 修正原因 立姿高2538鞋高肩高10衣（包括坐高和肩） 坐姿高3裤厚两肘肩宽20 立姿眼高36鞋高肩肘8 手臂弯曲时，肩肘部衣服压 紧 坐姿眼高3裤厚臂手5 肩宽13衣大腿厚13 胸宽8衣膝宽8 胸厚18衣膝高33 腹厚23衣臀膝5 立姿臀宽13衣足宽1320 坐姿臀宽13衣足长3039 足后跟2538 五、人体尺度数据的应用 精密作业 一般作业 重荷作业 +20cm +10cm 0. 肘高 -10cm -30cm 五、人体尺度数据的应用 运用准则 6.功能修正与最小心理空间相结合准则 为了避免人们在心理上产生“空间压抑感”、“高度恐惧感”等心理，或者为了满足 人们“求美”、“求奇”等心理需求，在产品最小功能尺寸上附加一项增量，称为“心 理修正量” 。考虑了心理修正量的产品功能尺寸称为最佳功能尺寸。 心理修正量可用实验方法求得，一般是通过被试者主观评价表的评分结果进行统 计分析求得。 五、人体尺度数据的应用 运用准则 7.标准化准则 设计要遵循国家标准、 国际标准。 7.姿势与身材相关联准则 设计时要考虑姿势， 如座姿的宽度要比立姿大。 7.合理选择百分位和适用度准则 设计适合多少人使用叫适应度。根据用途和适用度选择百分位: （ 1） 间距类设计：选第95百分位数据； （ 2） 净空高度类设计：选第99百分位数据； （ 3） 可及距离类设计：选低百分位数据； （ 4） 座面高度类设计：选低百分位数据； （ 5） 隔断秘密类设计：选高百分位； 监视隔断类设计、 隔离栏设计选低百分位 ； （ 6） 柜台类设计：以肘部高度数据选第5-95百分位 五、人体尺度数据的应用 人体尺寸的应用方法和程序 1确定所设计对向的类型和适用度 产品类型产品类型定义说明 型产品尺寸设计 需要两个百分位数作为尺寸 上限值和下限值的依据 属双限值设计 型产品尺寸设计 只需要一个百分位数作为尺 寸上限值或下限值的依据 属单限值设计 A型产品尺寸设计 只需要一个百分位数作为尺 寸上限值的依据 属大尺寸设计 B型产品尺寸设计 只需要一个百分位数作为尺 寸下限值的依据 属小尺寸设计 型产品尺寸设计 只需要第50百分位数作为产 品尺寸设计 的依据 平均尺寸设计 五、人体尺度数据的应用 人体尺寸的应用方法和程序 2选择人体尺寸百分位数 桌面高度坐姿肘高 抽屉底面和椅子面之间的举例大腿厚度 桌子的容膝空间坐姿腿高+大腿厚度 椅面的高度小腿高度 椅面的宽度臀部至腿弯长度 五、人体尺度数据的应用 人体尺寸的应用方法和程序 3确定功能修正量 4确定心理修正量