课件：人体参数.ppt

第二章 人体的人机学参数,第二章 人体参数,内 容 第一节 人体尺寸测量 第二节 人体的人机学参数计算 第三节 人体测量数据的应用,第一节 人体尺寸测量,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，从而为各种安全设计、工业设计和工程设计提供人体测量数据。 本节主要介绍人体测量的基础知识。应该掌握“测量基准面”、“ 静态测量”和“动态测量”等一些基本概念。,一、人体尺寸测量的基础,人机工程学使用的成年人和青少年的人体测量术语由国标 GB/T 5703-2010(用于技术设计的人体测量基础项目)规定。 该标准还规定，只有在被测者姿势、测量基准面、测量方向、测点等符合下列5项要求的前提下，测量数据才有效。,1被测者姿势的要求,1）立姿 2）坐姿,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，左、右足后跟并拢，两足前端分开，大致呈45o夹角，体重均匀分布于两足。,1被测者姿势的要求,1）立姿 2）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90o ，足平放在地面上，手轻放在大腿上。,2测量基准面的要求,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。 1）矢状面 2）正中矢状面 3）冠状面 4）水平面 5）眼耳平面,2测量基准面的要求,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。 1）矢状面 2）正中矢状面 3）冠状面 4）水平面 5）眼耳平面,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。,2测量基准面的要求,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。 1）矢状面 2）正中矢状面 3）冠状面 4）水平面 5）眼耳平面,在矢状面中，把通过人体正中线的矢状面称为正中矢状面。正中矢状面将人体分为左右对称的两部分。,2测量基准面的要求,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。 1）矢状面 2）正中矢状面 3）冠状面 4）水平面 5）眼耳平面,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。,2测量基准面的要求,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。 1）矢状面 2）正中矢状面 3）冠状面 4）水平面 5）眼耳平面,与矢状面和冠状面同时垂直的所有平面都称为水平面。水平面将人体分成上下两部分。,2测量基准面的要求,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。 1）矢状面 2）正中矢状面 3）冠状面 4）水平面 5）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,3测量方向的要求,1）头侧端，足侧端。 2）内侧，外侧。 3）近位，远位。 4）挠侧，尺侧。 5）胫侧，腓侧。,在人体上、下方向上，将上方称为头侧端，将下方称为足侧端。,3测量方向的要求,1）头侧端，足侧端。 2）内侧，外侧。 3）近位，远位。 4）挠侧，尺侧。 5）胫侧，腓侧。,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测量方向的要求,1）头侧端，足侧端。 2）内侧，外侧。 3）近位，远位。 4）挠侧，尺侧。 5）胫侧，腓侧。,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。,3测量方向的要求,4）挠侧，尺侧。,在上肢上，将挠骨侧称为挠侧，将尺骨侧称为尺侧。,3测量方向的要求,5）胫侧，腓侧。,在下肢上，将胫骨侧称为胫侧，将腓骨侧称为腓侧。,4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。,5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。 实际测量时，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,(1)、直脚规 (2)、弯脚规 (3)、人体测高仪,主要用来测量两点间的直线距离，特别适宜测量距离较短的不规则部位的宽度或直径。如耳、脸、手、足。,二、人体测量的主要仪器,(1)、直脚规 (2)、弯脚规 (3)、人体测高仪,用于测量用直尺不能直接测量的人体两点间距离，如测量肩宽、胸厚等部位的尺寸。,二、人体测量的主要仪器,(1)、直脚规 (2)、弯脚规 (3)、人体测高仪,主要用来测量身高、坐高、立姿和坐姿的眼高以及伸手向上所及的高度等立姿和坐姿的人体各部位高度尺寸,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。,1均值,表示样本的测量数据集中地趋向某一个值，该值称为平均值，简称均值。 对有n个样本的测量值：x1，x2，xn，其均值为：,2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，通常称为方差。 对于均值为 x 的n个样本测量值：x1，x2，xn，其方差S2的定义为：,3标准差,由方差的计算公式可知，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，则取其均方根差值，即标准差来说明测量值对均值的波动情况。所以方差的平方根S称为标准差。,4抽样误差,抽样误差又称为标准误差，即所有样本均值的标准差。抽样误差数值大，表明样本均值与总体均值的差别大，反之说明其差别小，即均值的可靠性高。 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：,工程上常以正态分布的某个百分位处的人体尺寸数值x作为设计用人体尺度的一个界值，以控制设计的适应范围，该界值称为百分位数。 正态分布曲线上，从 (或) ，或两个百分位1 2 之间的区域，称为适应度。适应度反映了设计所能适应的身材的分布范围。,5百分位数,5百分位数,一个百分位数将群体或样本的全部测量值分为两部分，有 的测量值等于和小于它，有(100 ) 的测量值大于它。最常用有： 第5%百分位数 第50%百分位数 第95%百分位数,第5百分位数是代表“小”身材，是指有5%的人群身材尺寸小于此值，95%的人群身材尺寸大于此值,5百分位数,一个百分位数将群体或样本的全部测量值分为两部分，有 的测量值等于和小于它，有(100 ) 的测量值大于它。最常用有： 第5%百分位数 第50%百分位数 第95%百分位数,第50百分位数表示“中”身材，是指大于和小于此人群身材尺寸的各为50%,5百分位数,一个百分位数将群体或样本的全部测量值分为两部分，有 的测量值等于和小于它，有(100 ) 的测量值大于它。最常用有： 第5%百分位数 第50%百分位数 第95%百分位数,第95百分位数代表“大”身材，是指有95%的人群身材尺寸均小于此值，5%的人群身材尺寸大于此值。 其它百分位数的含义可以此类推。,当已知样本均值和标准差时，百分位数可由式(2-6)取得： (2-6) x 对应于百分位的百分位数 x 样本均值(设计的基本尺寸) S 样本标准差(设计的调整量) k 与有关的变换系数，见表2-1,求百分位数值,表2-1 百分比与变换系数,例1：某地区人体测量的均值 = 1650mm，标准差S=57.1mm，求该地区第95%、90%及第10%的百分位数值，按X90及X10设计的设备的适应度是多少? 例2：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的尺寸？,四、常用人体测量数据,常用人体有关测量参数 人体测量数据的种类分两类：人体结构尺寸指静态尺寸；人体功能尺寸指动态尺寸。 1)人体结构尺寸，即静态尺寸，人在静止的状态下，即站立不动，坐着不动或静卧等情况下测量的尺寸(静态人体测量) 2)人体功能尺寸，即动态尺寸，在正常、动态条件下所测得的人体各肢体的活动角度参数和活动幅度系数(动态人体测量),GB10000-1988中国成年人人体尺寸是关于我国成年人人体尺寸的国家标准，于1989年7月开始实施。 该标准为我国各种设备、工业产品、建筑室内、环境艺术、武器装备以及各种家具、工具用具的人机工程学设计提供了中国成年人人体尺寸的基础数据。 该标准共列出47项人体尺寸基础数据，按男、女性别分开，且分三个年龄段:1825岁(男、女)，26 35岁(男、女)，36 60(男)、55(女),1 我国成年人的人体结构尺寸,1.1人体主要尺寸,包括：身高、体重、上臂长、前臂长、大腿长、小腿长。,身高： 从头顶点(v)至地面的垂距,表2-2 人体主要尺寸,1.2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。,1.2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。 肩高：从地面到肩峰点的铅垂距离，可用人体测高仪测量,1.2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。,肘高,1.2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。,手功 能高,1.2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。,会阴高,1.2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。,胫骨 点高,表2-3 立姿人体尺寸,1.3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。,1.3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。,坐姿颈椎点高,1.3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。,坐姿眼高,1.3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。,坐姿肩高,1.3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。,坐姿肘高,1.3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。,坐姿 大腿厚,1.3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。,坐姿 膝高,1.3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。,小腿加足高,1.3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。,坐深,1.3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。,臀膝距,1.3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。,表2-4 坐姿人体尺寸,1.4 人体水平尺寸,1.5 各区域的体重、身高、胸围,2 我国成年人的人体动态尺度,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。人体动态尺度是各种操作、空间、环境设计及各种着装设计的必要人体测量参数。 通常包括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。 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。 人体动态尺度：在正常、动态条件下所测得的人体各肢体的活动角度参数和活动幅度系数,人体肢体活动角度范围,指头、肩胛骨、 臂、手、腿、 小腿、足等部 位的活动角度 范围。,人体上部及上肢固定姿势活动角度范围,不同姿势手能及的空间范围,取成年男子立姿、坐姿、单腿跪姿、仰卧时上身及手的可及范围。,立姿上身及手的可及范围,坐姿上身及手的可及范围,跪姿上身及手的可及范围,仰卧上身及手的可及范围,3 常用人体功能尺寸测量区域,3 常用人体功能尺寸测量区域,五、手脚作业域测量,作业域：手脚在一定空间范围内做各种操作，所形成的包括左右水平面和上下垂直面的空间区域。 作业域的边界：是指人站立或坐姿时手脚所能达到的最大范围。 实际中一般不取边界值，多取不超过边界的较小的尺寸，如通常操作范围或正常操作范围。,1 手的测量,手的测量数据主要是设计手动控制器及手持工具和器械等的重要依据。 手的测量包括手掌、手指的长度、宽度、厚度及腕关节的掌屈、背屈、内旋、外旋和以中指为基准的半径侧或挠侧偏移的角度。,1.1 手的水平作业域,水平作业域：人在台面前，在台面上左右运动手臂所形成的轨迹范围。 最大作业域：手尽量外伸所形成的区域。 通常作业