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第二章人体尺度及测量方法 人体尺寸的应用 4 第二章人体尺度及测量方法 第二章人体尺度及测量方法 2 1人体尺寸概述 骑着太高的自行车 穿着过小的鞋子 坐过高过矮的凳子能使你对产品的尺度概念产生直接的体验 第二章人体尺度及测量方法 例 某手表厂有一台冲压机床 冲压中夹板 坐着操作太高了 站着操作太低了 8小时 每天 3000次同一操作操作台键盘按钮超过了最高操作员所能触及的范围 确定正确的产品尺度是设计产品的一个重要方面 人们对人体尺度开始感兴趣并发现人体各部分相互之间的关系 要追朔到2000多年以前 公元前一世纪罗马建筑师Vitruvian就已从建筑学的角度对人体尺度作了较完整的论述 2 1人体尺寸概述 第二章人体尺度及测量方法 第二章人体尺度及测量方法 达 芬奇据此画出了著名的人体标准图 15世纪 对人体尺寸 形态的关注和研究 在古代主要着眼于建筑 雕塑 文化 第二章人体尺度及测量方法 难点之一是 不能量体裁衣 如何确定正确的产品尺度 2 1人体尺寸概述 难点之二是 要取得有价值的人体尺度数值必须有一定的测量规模 要积累一套较全面的人体尺度数值库更是一项庞大的活动 第二章人体尺度及测量方法 2 2人体测量中的一些概念 以什么身材作为依据能满足大多数人的需要 驾驶员座椅要有多大的前后调节量才能满足大多数成年人的身材 如何才能正确地使用人体测量数值库 这就涉及到人体测量中的一些基本概念 确定产品尺度时要考虑这样一些问题 第二章人体尺度及测量方法 2 2人体测量中的一些概念 第二章人体尺度及测量方法 第二章人体尺度及测量方法 正态分布 2 2人体测量中的一些概念 自然界中许多 事件 在发生少数几次时 是没有规律的 但发生的次数足够多时 即呈现出一种规律性 次数愈多 规律性愈明显 这种规律在数学上叫做 统计规律 硬币抛向空中 第二章人体尺度及测量方法 1 平均值 中值 众数 2 2人体测量中的一些概念 美国成年男性平均身高174 8cm 法国成年男性身高169 9cm 而日本成年男性平均身高166 9cm 2标准差 均方差 标准差 表示数值集中与离散的程度 得到标准差的值 才能完整地表述被测群体的特征 2 2人体测量中的一些概念 第二章人体尺度及测量方法 3 适应域P 2 2人体测量中的一些概念 第二章人体尺度及测量方法 产品设计应能满足大多数用户的需要 目标 定量化 是百分之九十 还是百分之九十五 一般说来 适应域越宽 产品的适应面就越大 一般情况下 适应域至少为百分之九十 这个百分比就是 适应域 第二章人体尺度及测量方法 4 百分位它表示了某一测量数值所标志的群体数量与整个群体之间的百分比关系 百分位由百分比表示 称为 第几百分位 2 2人体测量中的一些概念 第二章人体尺度及测量方法 第二章人体尺度及测量方法 例如 50 称为第50百分位 第2 5百分位的数值为161 5cm 表示被测群体中有2 5 的身高小于161 5cm显然 平均值174 8表示第50百分位 非常重要 估算某一具体设计的适用者在整个用户群中所占的比例 百分位数是百分位对应的数值 例如 身高分布的第5百分位数为1543 则表示有5 的人的身高将低于这个高度 5 百分位数 第二章人体尺度及测量方法 在人体测量资料中 常常给出的是第5 第50和第95百分位数值 第二章人体尺度及测量方法 在设计中 当需要得到任一百分位数值时 则可按下式求出 1 50 之间的数值 p k 50 99 之间的数值 p k 为标准值 为标准差 K为百分比变换系数 已知平均值 和标准差 可以计算出某一适应域所对应的百分位 关系如表所示 已知美国成年男性身高的平均值 174 8 另知标准差 是6 78 第97 5百分位的数值是 1 95 174 8 1 95 6 78 188 mm 第2 5百分位的数值是 1 95 174 8 1 95 6 78 161 5 mm 2 2人体测量中的一些概念 第二章人体尺度及测量方法 188 mm 161 5 2 3人体测量 第二章人体尺度及测量方法 人体的测量 HenryDreyfuss 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 2 2人体测量中的一些概念 第二章人体尺度及测量方法 小原二郎 2 2人体测量中的一些概念 第二章人体尺度及测量方法 2 2人体测量中的一些概念 第二章人体尺度及测量方法 2 人体测量数据的种类 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 2 2人体测量中的一些概念 第二章人体尺度及测量方法 3 人体测量的基本术语 1 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 第二章人体尺度及测量方法 测量项目 立姿 二 第二章人体尺度及测量方法 测量项目 立姿 四 第二章人体尺度及测量方法 2 2人体测量中的一些概念 第二章人体尺度及测量方法 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 测量项目 坐姿 一 第二章人体尺度及测量方法 测量项目 坐姿 二 第二章人体尺度及测量方法 测量项目 坐姿 三 第二章人体尺度及测量方法 测量项目 坐姿 四 第二章人体尺度及测量方法 测量项目 坐姿 五 第二章人体尺度及测量方法 2 2人体测量中的一些概念 第二章人体尺度及测量方法 3 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 2 2人体测量中的一些概念 第二章人体尺度及测量方法 4 基本测点及测量项目 GB3975 83 GB3975 85测量方法 测点 头部测点 16个 躯干和四肢部位测点 22个 测量项目 头部测量项目 12项 躯干和四肢部位测量项目 69项 2 2人体测量中的一些概念 第二章人体尺度及测量方法 5 人体测量的主要仪器 1 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 2 人体测量用直角规 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 2 2人体测量中的一些概念 第二章人体尺度及测量方法 3 三维数字化人体测量 第二章人体尺度及测量方法 为确保数据的科学性 可比性 适用性 制定了严格的相关技术标准 我国的几个主要标准如下 GB T5703 1999 用于技术设计的人体测量基础项目 GB T5706 1 5704 4 85 人体测量仪器 2 2人体测量中的一些概念 6 人体尺寸 第二章人体尺度及测量方法 6 人体尺寸 第二章人体尺度及测量方法 6 人体尺寸 第二章人体尺度及测量方法 6 人体尺寸 第二章人体尺度及测量方法 6 人体尺寸 第二章人体尺度及测量方法 6 人体尺寸 第二章人体尺度及测量方法 6 人体尺寸 第二章人体尺度及测量方法 2 3尺度设计 第二章人体尺度及测量方法 6 人体尺寸 第二章人体尺度及测量方法 6 人体尺寸 第二章人体尺度及测量方法 2 3尺度设计 几点讨论 人体尺寸极多 国标为什么选择这么一些项目 6个主要人体尺寸2 1 2 2 2 3 3 1 3 3 3 8 3 6 3 9 对工作 劳动而言 或对器物设计而言这些人体尺寸项目比较重要 第二章人体尺度及测量方法 2 3尺度设计 2 1立姿眼高 2 2立姿肘高 2 3立姿手功能高 3 1坐高 3 3坐姿眼高 3 5坐姿肘高 3 6坐姿大腿厚 3 8小腿加足高 病房 监护室等门上玻璃窗的高 屏风高轮船驾驶 机床操作 厨房洗菜 教师讲台手提包 手提箱不拖到地面双层床 火车卧铺影剧院 阶梯教室的坡度设计 汽车驾驶的视野分析 计算机等屏幕的放置高度座椅扶手高度 书桌 餐桌的高度设计椅面上桌子下面的抽屉的空间椅面高度设计 第二章人体尺度及测量方法 2 3尺度设计 除了身高之外 还给出了其他14个指标 不同的指标有不同的用途 例如 设计站立工作时的高度 就要参考人体肘高尺寸 设计坐椅时要考虑人的坐深 臀宽 坐姿膝高等 在这些指标中 最重要的指标是身高 这是因为 第一身高这一指标本身经常被直接用到 如汽车车厢高和门高的设计 第二 其他许多指标与身高是相关的 例如坐高大约是身高的0 523倍 膝高大约是身高的0 311倍 另外也可以粗略地根据与身高的比例来确定设备的高度 2 3尺度设计 设备高度与人体高度之比编号定义设备与身高之比1与人同高的设备1 12设备与眼睛同高11 123设备与人体竿重心同高5 94设备与坐高相同6 115眼睛能够望进设备的高度10 116能挡住视线的设备高度33 347站着用手能放进和取出物体的高度7 68站着手向上伸所能达到的高度4 39站姿使用方便的台面高度 上限 6 7 第二章人体尺度及测量方法 2 3尺度设计 各种工具的设计应考虑人手的尺寸 头盔的设计要考虑人头部的尺寸 自行车的设计要考虑人的身长 手长 脚长等 例1 设计适用于90 华北男性使用的产品 试问应按怎样的身高范围设计该产品尺寸 解 由表查知华北男性身高平均值 1693mm 标准差 56 6mm 要求产品适用于90 的人 故以第5百分位和第95百分位确定尺寸的界限值 由表查得变换系数K 1 645 即第5百分位数为 P 1693 56 6 1 645 1600mm第95百分位数为 P 1693 56 6 1 645 1786mm结论 按身高1600 1786mm设计产品尺寸 将适应用于90 的华北男性 讨论 平均值是作为设计的基本尺寸 而标准差是作为设计的调整量的 第二章人体尺度及测量方法 注意 例中被排除的10 的人 是10 的矮小者还是高大者或者大小各排除5 即取中间值 取决于排除后对使用者的影响和经济效果 当需要得到某项人体测量尺寸M1所处的百分率P时 可按下列步骤及公式求得 k M1 然后根据k值查表得小p的值 再按下列公式求百分率P 即P 0 5 p以下列例题说明 第二章人体尺度及测量方法 百分比与变换系数 第二章人体尺度及测量方法 例2已知男性A身高1720mm 试求有百分之多少的西北男性超过其高度 解 由表查得西北男性身高平均值 1684mm 标准差 53 7mm那么k 1720 1684 53 7 0 670再根据Z 0 670查表得p 0 2486 0 249 即P 0 5 0 249 0 749结论 身高在1720mm以下的西北男性为74 9 超过男性A身高的西北男性则为25 1 第二章人体尺度及测量方法 第二章人体尺度及测量方法 2 3尺度设计 2 影响人体测量数据差异的因素 年龄 性别 年代 地区与种族 职业 第二章人体尺度及测量方法 2 3尺度设计 1 年龄因素年龄是在尺度设计时必须重点考虑的因素之一 表身高随年龄的变化 cm 年龄 岁 女性男性1 5 36 365 10 28 2710 15 22 3015 20 1 620 350035 40 10 年龄 岁 女性男性40 50 1 150 60 1 160 70 1 170 80 1 180 90 1 1 第二章人体尺度及测量方法 2 性别 2 3 1人体尺寸的影响因素 性别对群体人尺寸差别的影响也许是最大的 对比表2 1和2 2我们可以看出 男女之间的平均身高相差为10厘米以上 如果我们按男性95 设计的达到高度将有50 以上的女性达不到 有趣的是在消费品的设计中我们常常能够考虑女性的要求 如女式服装 女式自行车 而在机器的设计中往往忽略了这个因素 如我们很少听到有女式车床 女式办公桌等 现在使用的桌子和椅子的高度更适合男同志的尺寸 第二章人体尺度及测量方法 3 国家各国之间人的尺寸之间的差别也是很大的 表2 5给出了几个有代表性国家人的平均高度 表中美国人平均身高最高 1 77 其次为原苏联 日本人最低 1 67M 其次为中国 日本人与美国人之间相差达10厘米 日本人最初出口到美国去的车子是按日本人的尺寸设计的 结果带来许多问题 我国的产品如果要走向世界 必须得考虑这个问题 表2 5几个国家的男子平均身高 mm 国别美国原苏联西德英国瑞典法国意大利中国日本身高177217671755175317411711171016801667 2 3 1人体尺寸的影响因素 第二章人体尺度及测量方法 4 地区我们幅员辽阔 地区与地区之间人体的尺寸也有差别 表2 6给出了我国六个区域人的平均身高 从表中可以看出 我国东北地区和华北地区的人较高 男子平均身高为1 693米 女子为1 586米 而西南地区的人身材较矮 男子身高这1 647米 女子平均身高为1 546米 两区域之间对应值相差4 5厘米 表2 6我国六大区域人体身高 单位 mm 东北 华北西北东南华中华南西南男子169316841686166916501647女子158615751575156015491546 2 3 1人体尺寸的影响因素 第二章人体尺度及测量方法 5 时间随着生活水平的提高 人的平均高度也在增长 我们都感到现在的年轻人比过去的人要高 在这方面 日本人的变化更明显 据统计 过去三十年 日本人的平均身高增加了八厘米之多 我国国家技术监督局的统计结果表明我国的青少年的身高也有一定的增长 虽然增加的幅度不是太大 2 3 1人体尺寸的影响因素 第二章人体尺度及测量方法 6 着装因素实际生活和工作中 人体是着装的 但是大部分人体测量数据提供的是未着装的尺寸 人体在着装以后 在相应的尺度增大的同时 肢体活动的能力也受到一定的限制 限制的程度因着装的变化而变化 2 3 1人体尺寸的影响因素 第二章人体尺度及测量方法 2 3 2人体尺寸数据的应用 並非一率采用平均值 一般人总有一个模糊的概念 以为采用平均值所设计之尺寸必能符合多数人之需求 事实上 以平均值所设计的用具可能只适合 平均人 來使用 而此 平均人 并不存在 第二章人体尺度及测量方法 2 3 2人体尺寸数据的应用 选择合理的尺度是产品设计最基本的工作之一 往往也是决定产品是否便于使用的首要因素 雷锋同志与解放牌卡车的故事 第二章人体尺度及测量方法 1 按人体尺寸的分布 对于大量生产的机器 工具和消费品等 可以按照人的尺寸的分布来进行设计 例如人的衣服和鞋子就是按人的尺寸的分布来决定各种尺寸各生产多少的 使用这种方法 生产和管理费用较高 除非是需求量很大 否则经济上是不合算的 在经济上可行的情况下应尽量按人的尺寸的分布来进行设计 因为这样可以把使用时的不适降到最低限度 2 3 2人体尺寸数据的应用 一 设计中可采用的方案 第二章人体尺度及测量方法 2 按某一百分位设计 2 3 2人体尺寸数据的应用 如车厢 通道 门洞 座椅的宽度等 这类对象应以大尺寸人体作为设计基准 应选择高百分位 如第95 97 5等等 包容空间设计 举例 防护栏杆高度 热水瓶把手礼堂座位宽度屏风高度 第二章人体尺度及测量方法 是那些需要操作者伸出四肢方可能及的对象 如车顶的扶手 吊柜的把手 或是操纵台上的一个旋钮 这时要考虑小个子可以够得着 应选择小百分位如第2 5 或第5 2 3 2人体尺寸数据的应用 可及范围设计 2 按某一百分位设计 只需要一个人体尺寸百分位数作为尺寸上限值或下限值的依据者 第二章人体尺度及测量方法 两者又统称 单限值设计 2 3 2人体尺寸数据的应用 当设计不当只会给一个极端的人带来不利时 可按单侧百分比来设计 第二章人体尺度及测量方法 3 尺寸调节量的控制 又称 双限值设计 需要两个人体尺寸百分位数作为尺寸上限值和下限值的依者 2 3 2人体尺寸数据的应用 当某一设计会给两个极端的人都带来不利时 应按双侧百分比来设计 如 自行车座椅 汽车座椅 举例 理发椅牙科椅 第二章人体尺度及测量方法 2 3 2人体尺寸数据的应用 调节量应按适应域来设定 如选择百分之九十的适应域 调节量应满足第五百分位到第九十五百分位的用户 若选择百分之九十五的适应域 调节量应满足第2 5百分位到第97 5百分位的用户 第二章人体尺度及测量方法 2 3 2人体尺寸数据的应用 4 平均尺寸设计只需要第50百分位数 P50 作为产品尺寸设计的依据者 当过大过小 或过高过低都会造成使用不方便时 这时可按平均尺寸设计 这样可以把不适应的人减少到最低限度 当被设计物可以调整时 最初状态也可按人的平均尺寸设计 举例 门上手把 锁孔高度一般文具尺寸 含键盘 鼠标等 第二章人体尺度及测量方法 2 3 2人体尺寸数据的应用 讨论 公共汽车顶棚的扶手横杆高度应属于哪一型产品尺寸设计 可见 国家标准只是指出解决问题的原则方法 不能代替实际问题的分析解决 第二章人体尺度及测量方法 2 3 2人体尺寸数据的应用 讨论 公共汽车顶棚的扶手横杆高度应属于哪一型产品尺寸设计 当设计对某一极端的人的不利影响可以通过调整来消除 而对另一部分人的不利影响无法消除时 我们可以按后一类人的尺寸进行设计 为前一类人提供调整 例如 对于桌子高度的设计 我们可以按高个子进行设计 而给矮个子提供脚踏板 如果按矮个子设计 高个子的脚就没有地方放 5 按某部分人设计 为另一部分人提供调整 第二章人体尺度及测量方法 2 3 2人体尺寸数据的应用 为乘客 抓得着 B型 小尺寸设计 所用人体尺寸 举手能抓握的高度 举手功能高 J男 女共用 应取女子的小百分位数人体尺寸不太涉及什么安全问题 取P10即可 研究资料 J 7 6 H H 身高 所取J值P10 7 6 1503 1753 5mm 结论1 横杆的中心高度应 1753 5mm 第二章人体尺度及测量方法 2 3 2人体尺寸数据的应用 为乘客 不碰头 A型 大尺寸设计 所用人体尺寸 身高H男 女共用 应取男子的大百分位数人体尺寸多少与安全问题有关 宜取P95可由国标直接查出H值P95 1775mm结论2 横杆的底部高度应 1775mm两个结论矛盾 还好 本问题挂几根带子 按上抓环就解决了 上述计算没有引进尺寸修正量 这一简化不会影响这里要说明的问题 第二章人体尺度及测量方法 2 3 2人体尺寸数据的应用 6 为某些特定的人设计对于某些非常昂贵的系统 我们可以根据特定的使用者来设计 这样可以在保证使用方便的同时降低制造成本 例如飞机驾驶舱就是根据驾驶员的身体尺寸设计的 二 人体尺寸百分位数的选择满足度产品尺寸所适合的使用人群占总使用人群的百分比合理的满足度受多种因素影响 制约 其中安全 经济等都很重要 例如 门 床不能按姚明的身高来设计 火车卧铺照顾身高1800mm者甚至就未必合理了 第二章人体尺度及测量方法 2 3 2人体尺寸数据的应用 一般原则一般产品 大 小百分位数可分别选P95和P5 或P90和P10 对于涉及人的健康 安全的产品 大 小百分位数可分别选P99和P1 或P95和P5 当然还要依据经济 重要性 使用者情况等众多因素 例如 防护栏杆的间距 过街天桥的要小一些 花草苗圃的可以大一些 第二章人体尺度及测量方法 2 3 2人体尺寸数据的应用 产品类型所选百分位数满足度 型P1和P9998 P5和P9510 A型 男女共用产品 型 A型 B型 型在选取人体尺寸时是以男性 还是以女性人体尺寸为准 请同学分析 产品人体尺寸设计分类 返回 第二章人体尺度及测量方法 人体尺寸百分位的选择 第二章人体尺度及测量方法 第二章人体尺度及测量方法 2 3 2人体尺寸数据的应用 两个问题 1 人有高 矮 胖 瘦 公用产品设计时以什么样的人体尺寸为标准 依据 标准人 2 人在日常生活和工作中 都不可能都维持人体测量时的标准姿势 裸体 挺直 怎么办 第二章人体尺度及测量方法 2 3 2人体尺寸数据的应用 三 尺寸修正量处理上述问题的原则 尺寸修正量 功能修正量 心理修正量 穿着修正量 姿势修正量 操作修正量 心理修正量 1 功能修正量 穿着修正量穿鞋 立姿身高 眼高 肘高 会阴高 男 25mm 女 20mm坐姿坐高 眼高 肩高 6mm肩宽 臀宽 13mm胸厚等 18mm 第二章人体尺度及测量方法 2 3 2人体尺寸数据的应用 姿势修正量立姿身高 眼高 10mm坐姿坐高 眼高 44mm 操作 实现产品功能所需的 修正量上肢前展操作 对于 前展长 后背到中指指尖的距离 动态尺寸 按按钮 12mm推滑板推钮 扳拨扳钮开关 25mm抓取卡片 票证 20mm 更多实际问题的尺寸修正量还要根据实际情况 环境条件研究实测后确定 第二章人体尺度及测量方法 2 3 2人体尺寸数据的应用 2 心理修正量为了消除空间压抑感或为了美观等因素而加的尺寸修正量 例如远高于3 5米高的平台的护栏高度 工程机械驾驶室