第二章人体测量

人机工程学第二章人体尺寸测量及其应用在解剖学、生理学、心理学这些人的因素中，人体尺寸是最基本、最常遇到的问题，重点加以介绍。

§2-1人体尺寸概述

一、人体测量简史

公元前一世纪，罗马建筑师维特鲁威为希腊神庙建筑研究了人体各部分的比例。达·芬奇据此画出了著名的人体标准图，15世纪。

---------古代主要着眼于建筑、雕塑、文化。

1870,奎特莱特（比利时）：《人体测量学》。奠定科学人体测量方法的基础。20世纪初，开始与人机学有关：

1919，美国，10万退伍军人的多项人体测量，军服设计制作；

二战后,美、英两国海空军人体测量，1946研究报告：《航空部队人体尺寸和人员装备》。

现在世界各先进国家都有本国的人体尺寸国家标准（或数据资料）。中国：GB/T10000—1988《中国成年人人体尺寸》。

二、人体测量简介人体测量学是一门用测量方法研究人的体格特征的科学。工程人体测量是人体测量学在工程设计领域的一个应用分支。与人类学人体测量不同的是，工程人体测量具有极强的功能性和操作性，即测量是根据人的任务和作业进行的，测量的基本目的是为设计提供设计参数。二维人体尺寸测量主要指采用直接接触式测量工具，如马丁式人体测量仪，通过所定义的人体测点测量人体尺寸，又称直接测量法.标准化的测量条件标准化的测点和测量项目人体尺寸的基本类别按照中华人民共和国国家标准GB/T53975-1983，人体基本测量项目达47个，就其类别而言可分为:高度长度宽度厚度围经抽样对群体的测量，需要进行人口抽样。抽样就是从所研究的对象的总体中随机的抽取一小部分人进行人体测量，从而对总体的人体尺寸作出估计的一种统计调查方法。分布分布是一个统计概念。可以说一组测量值就确定一个分布(distributions)。顾名思义，人体尺寸分布就是人体尺寸的测量项目的各个值呈一定频次出现。均值/标准差人体尺寸测量中符合正态分布的测量项目，其分布特征可用均值M和标准差SD来描述。计算公式为:均值表示分布的集中趋势，即测量值聚集于均值的趋势，而标准差表示分布的离中趋势，即测量值沿均值扩散的趋势，标准差越大分布曲线越平缓。百分位和百分位数人体测量中数据不符合正态分布的测量项目，其分布特征可以用累计频次的百分位和百分位数来描述。百分位通常用第几百分位来表示。百分位数则是对应于百分位的实际数值百分位数：是一种位置指标，一个界值。K百分位数Pk将群体或样本的全部观测值分为两部分。有K%的观测值等于和小于它，有（1-K%）的观测值大于它。人体尺寸用百分位数表示时，称为人体百分位数。人体尺寸的统计特征人体测量按照测量对象不同可以分为两类:对个别人进行测量，如对宇航员做专门测量和专门设计对群体的测量，例如对某地区所有男性青年的测量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》测量时上身裸体、单薄内裤，不穿鞋袜被测者保持标准的挺直站、坐像“眼高”、“肩高”、“掌宽”…等项目怎么量？

举例如下:数据：样本--→整体，

人体尺寸基本服从正态分布，给出均值，百分位数、标准差等数据。

静态和动态人体尺寸测量人体测量依据被测对象在测量中是否移动身体，可分为动态测量和静态测量，分别得到动态人体尺寸和静态人体尺寸。静态人体尺寸是被测对象处于静止和标准姿势下测量的尺寸。适合于设计头盔、耳机、眼镜等直接与人体结构相关的产品。动态人体尺寸是人体在动态下占用的空间范围或动作范围的测量。动态人体尺寸更能反映人体各部位之间的功能关系和结构关系。§2-2中国成年人的人体尺寸

一、GB/T10000-88《中国成年人人体尺寸》简介

1988-12-10发布，1989-07-01实施

“用于工业产品、建筑、军工品的设计及劳动安全保护”年龄段:男18～6018～2526～3536～60女18～5518～2626～3536～55

“人有高矮胖瘦，什么叫“国家标准”呀？”

------给出7个百分位数的数据:1,5,10,50,90,95,99二、常用人体尺寸数据摘录

GB/T10000-1988中，共有7组、47项数据（静态）

人体主要尺寸6项立姿人体尺寸6项坐姿人体尺寸11项人体水平尺寸10项人体头部尺寸7项人体手部尺寸5项人体足部尺寸2项

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，…

三、

人体尺寸的地区差异和时代差异

1、地区差异

中国6个地区人体尺寸差异明显，华北、东北最高，西南较矮（教材P.26）。2、时代差异

近20年，中国人体尺寸变化最显著时期：前几年上海对上海籍入学大学生的身高研究表明，现在学生与50年代学生相差10～12cm2002、12、10，央视一台，“午间新闻30分”节目：教育部、卫生部联合调查显示：近7年，我国12～17岁青少年的身高体重明显增加：男生：身高增高6.9cm。体重增加5.5kg，女生：5.5cm，4.5kg，增长速度明显超过发达国家二战后的增长速度。2000、7、18，北京青年报：1997年测定中国男子身高结果为：P50=1692mm，与GB/T10000-1988相比：1692-1678=14mm=1.4cm。39岁以下男子身高低于日本人，40岁以上男子高于日本人。

各国如此：美、英身高基本稳定，体重小增；日本增势大缓。§2-3其他国家的人体尺寸

人体各部分尺寸的比例

一、其他几国的成年人人体尺寸各国差异明显，经济全球化，产品设计中必须注意。兵器、相机、工程机械、…。二、

人体各部分尺寸的比例

体态正常的成年人人体各部分尺寸间有一定比例关系，由身高一个数据来确定各部分尺寸，可简化计算便于实用。

注意：东、西方人间，比例关系差别

讨论：

把一些人体尺寸参数y表示为自变量身高x的函数，1）最简单的表达式y＝ａｘ只适用于部分人体尺寸参数，

2）对另一些人体尺寸参数，较适合的表达式为ｙ＝ａｘ+ｂ。

§2-4产品设计中人体尺寸数据的应用方法问题：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？国家标准对上述两个问题给出了处理原则。一、尺寸修正量处理上述问题2）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1)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小讨论：手套、袖子呢（冬、夏）？马靴呢？帽子呢？…——国家标准只提供技术原则，具体实际问题还要设计者自己研究处理。

2)姿势修正量

立姿身高、眼高、…-10mm坐姿坐高、眼高、…-44mm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。

3)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取卡片、票证-20mm2、

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、岗站岗亭的内空间，如皮鞋的“超长度”（欧版鞋、高跟鞋、松糕鞋算不算？），……心理修正量应根据实际需要和条件许可两个因素来研究确定。普通工程机械和坦克驾驶室，或同学宿舍和客轮客舱的心理空间尺寸修正量显然不一样。二、

人体尺寸百分位数的选择

处理上述问题1）的原则：根据产品的功能，分类型进行处理。

1、三种不同类型的产品1）Ⅰ型产品尺寸设计（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据者2）Ⅱ型产品尺寸设计（又称“单限值设计”）——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ⅡA型产品尺寸设计（又称“大尺寸设计”）只需要一个人体尺寸百分位数作为尺寸上限值的依据者——床（门等）长、床（门等）宽防护栏杆高度热水瓶把手礼堂座位宽度屏风高度…ⅡB型产品尺寸设计（又称“小尺寸设计”）只需要一个人体尺寸百分位数作为尺寸下限值的依据者——防护栏杆的间距

提包的高度

风扇罩子的间距…

3）Ⅲ型产品尺寸设计（又称“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——门上手把、锁孔高度

一般文具尺寸（含键盘、鼠标等）…应用人体尺寸原则在设计中，特别是在产品设计中，几乎都要根据人体尺寸来进行设计。但是，在设计中运用人体尺寸的数据时不是对测量数据的照搬，而是要对这些数据进行处理并灵活运用。极限设计原则:以某种人体尺寸极限作为设计参数的设计原则:设计的最大尺寸参考选择人体尺寸的低百分位，设计的最小尺寸参考选择人体尺寸的高百分位。可调性设计原则设计中优先采用可调式结构。可调的尺寸范围应一般根据第5百分位和第95百分位确定。动态设计原则在考虑人员必须执行的操作时，选用动作范围的最小值:在考虑人员的自由活动空间时，选用动作范围的最大值。非“平均人”设计原则:设计中一般不应对所有设计尺寸均采用人体尺寸的平均值。2、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。适应域一个设计往往无法满足人体尺寸的所有要求，一般只能按一部分人的人体尺寸来进行设计。根据特定尺寸范围来选取人体尺寸只占人体尺寸分布的一个‘“域”，称为“适应域”。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，…产品类型所选百分位数满足度Ⅰ型P1和P9998%

P5和P9590%ⅡA型P9999%………

讨论：男女共用产品，Ⅰ型、ⅡA型、ⅡB型、Ⅲ型在选取人体尺寸时是以男性、还是以女性人体尺寸为准？

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？

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。把相对复杂一点的问题，分解成典型的单纯类型问题来解决常是可能的。公共汽车顶棚扶手横杆高度问题中的几个具体数据为乘客“抓得着”ⅡB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（GB/T13547-1992）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即可由（GB/T13547-1992）查得，所取J值

P10==1766mm（18～55岁）

P10==1753mm（36～55岁）

结论1：横杆的中心高度应≯1766mm（或≯1753mm）

为乘客“不碰头”ⅡA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与安全问题有关，宜取P95由GB/T10000-1988直接查出H值P95==1775mm结论2：横杆的底部高度应＞1775mm结论1：横杆的中心高度应≯1766mm（或≯1753mm）结论2：横杆的底部高度应＞1775mm两个结论矛盾。——如何解决？类似的问题：庭院、草坪等护栏高度设计中的各种问题，圆形餐桌直径设计中的各种问题，三、

产品功能尺寸的设定

功能尺寸——为保证产品实现某项功能所确定的基本尺寸

此处基本限于人机工程范围中与人体尺寸有关的尺寸；不计及变形等因素引起的尺寸变化（枕头、沙发，…），常可能有别于加工制作尺寸。产品最小功能尺寸==相应百分位数的人体尺寸+功能修正量产品最佳功能尺寸==产品最小功能尺寸+心理修正量

例如：床长==某百分位数的身高+头顶余量+脚后余量某百分位数的身高：家庭、旅馆，（≥）P99火车卧铺，（≤P90）头顶余量：功能修正量，别动一下碰头心理修正量，能更放心脚后余量：掖被子，被子不会稍动一下就拖下来客轮层高H最小=身高P男95+穿鞋修正量+最小余裕量（帽，行走起伏）=1775+25+90==1890mmH最佳=H最小+心理修正量=1890+115=2005mm§2-5工作空间人体尺寸

一、常用工作空间人体尺寸摘录GB/T13547-1992工作空间人体尺寸给出了3组、17项人体尺寸数据。

1、工作空间立姿人体尺寸（6项）2、工作空间

坐姿人体尺寸（5项）3、工作空间跪姿、俯卧姿、

爬姿人体尺寸（6项）

二、工作空间人体尺寸的应用原则

1、工作空间人体尺寸数据的使用GB/T13547-1992指出本国标工作空间人体尺寸数据使用的注意事项如下：1)表列数据为裸体测量的结果，使用时需附加穿着修正量。2)表列数据为在挺直、标准姿势下测量所得，使用时需附加姿势修正量。3)与GB/T10000-1988及GB/T12985-1991配套使用（心理修正量及百分位数的选择原则相同）。4)需要其他静态姿势人体尺寸项目数据时，可在小样本测量的基础上，建立合理的回归方程进行间接计算。由于人体尺寸项目很多，国家标准能发布的总还有限，所以通过小样本测量建立某项人体尺寸回归方程获取数值的方法。

举例说明如下：例1在小样本测量基础上，对“男子跪姿体长GC”与“男子身高H”的关系进行回归分析，可得到一元线形回归方程

GC=18.8+0.362H根据这个回归方程，即可用男子身高H推算出男子跪姿体长GC的数值。

例如：①从GB/T10000-1988中查得50百分位数的男子身高H为1678mm，②将H值代入上式即得到50百分位数的男子跪姿体长GC的数值GC=18.8+（0.362×1678）=626mm（精确到mm）

例2用同样方法可得到“女子俯卧姿体高FWG”和“女子体重W”之间关系的回归方程FWG=314.5+1.048W

例如：①从GB/T10000-1988中查得5百分位数的女子体重W为42kg，②将W