人因工程学第11章

第二章人体尺度及测量方法人体尺寸概述1人体测量的基本术语2常用的人体测量数据3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：总体、样本均值、方差、标准差术语适应域百分位百分位数第二章人体尺度及测量方法2.2人体测量中的一些概念总体统计学中，把所要研究的全体对象的集合称为“总体”。在人体尺寸测量中，总体是按一定特征被划分的人群。因此，设计产品时必须了解总体的特性，并且对该总体命名，例如，中国成年人、中国飞行员等。样本统计学中，把从总体取出的许多个体的全部称为“样本”。各种人体尺寸手册中的数据就是来自这些样本，因此，设计人员必须了解样本的特点及其表达的总体。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。NXNii1NXNii1NXNii12标准差（均方差）标准差σ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211212)(NXNXNXNiiNiiNii211212)(NXNXNXNiiNiiNii3.适应域P2.2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”适应域适应域一个设计只能取一定的人体尺寸范围，只考虑整个分布的一部分“面积”，称为“适应域”，适应域是相对设计而言的，对应统计学的置信区间的概念。适应域可分为：对称适应域、偏适应域。对称适应域对称于均值；偏适应域通常是整个分布的某一边满足度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。)(KSxxD5%———1.64510%———1.28220%———0.84225%———0.67450%———0.00075%———0.67480%———0.84290%———1.28295%———1.645百分比对应的变换系数K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=µ-（σ×k）50%-99%之间的数值：p=µ+（σ×k）µ为标准值；σ为标准差；K为百分比变换系数。已知平均值µ和标准差σ可以计算出某一适应域所对应的百分位。关系如表所示：97.5µ+1.95σ95µ+1.65σ90µ+1.28σ50µ10µ-1.28σ5µ-1.65σ2.5µ-1.95σ已知美国成年男性身高的平均值µ=174.8,另知标准差σ是6.78,第97.5百分位的数值是:µ+1.95σ=174.8+1.95×6.78=188(mm)第2.5百分位的数值是µ-1.95σ=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）161.52.3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：类型静态尺寸动态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）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•µ=1693mm，标准差σ=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-µ）/σ•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百分比（%）K百分比（%）K0.52.576700.5241.02.326750.6742.51.960800.84251.645851.036101.282901.282151.036951.645200.84297.51.960250.67499