第二章、人体工程学基础09 课件

(一)感觉系统来自体内外的环境刺激通过眼、耳、鼻、皮肤等感觉器官产生信号脉冲通过神经系统传递到大脑中枢而产生感觉意识。向心神经环境刺激感觉器官大脑中枢感觉(眼耳鼻舌皮肤)第二章、人体工程学基础第一节、人体生理与心理基础一、人体的感知系统感觉类型感觉器官适宜刺激识别特征视觉眼光形状、色彩、方向等皮肤感觉皮肤及皮下组织物理化学作用触压、温冷、痛听觉耳声声音强弱、方向、远近嗅觉鼻挥发性物质气味味觉舌被唾液溶解物酸甜苦咸辣平衡(回转)三半规管运动位置变化旋转运动平衡(直线)前庭系统运动位置变化直线运动（二）、感觉1、定义：从心理学上讲，感觉是指人脑对直接作用于感觉器官的事物的个别属性的反映。2、感觉的基本特征①对适宜的刺激产生反映。人体的各种感觉器官都有自身最敏感的刺激形式。②感觉适应。感觉器官接受刺激后，若刺激强度不变，则经过一段时间后，感觉逐渐变弱的现象。(时间过长就形成感觉疲劳.)③绝对阈限。刺激强度必须达到某种程度才能引起感受器的感应。此时的刺激强度即为阈限（绝对阈限）。④余觉：刺激取消后，感觉可存在一极短时间的现象。（三）、知觉1、定义：指人脑对直接作用于感觉器官的事物整体的反映。是对感觉信息的组织和解释过程。日常生活中我们通常是以知觉来反映事物。2、基本特征①整体性。把由许多部分或多种属性组成的对象看作是具有一定结构的统一整体。②选择性。把某种对象从某背景中优先区分出来。③理解性。用以往的知识和经验来理解当前的知觉对象的特征。④恒常性。在一定范围内发生变化，而知觉的印象却保持相对不变的特性。⑤错觉。与客观事物不相符的错误知觉。（如错视觉、错听觉、错嗅觉等）（四）、视觉：眼睛+视神经+视觉中枢。眼球基本构造1、视觉要素a.视野：是人的头部和眼球固定不动的情况下，眼睛观看正前方物体时所能看得见的空间范围。主要分为主视野、余视野、不同色彩的视野等。b.视力:眼睛对物体形态的分辨能力。能分辨视觉对象的最小视角(分)的倒数c.眼的调节:眼球的运动、远近的调节、眼睛的聚焦能力。眼球运动：水平垂直D、色觉:眼睛具有辨别颜色的能力。色觉是由于不同波长的光波作用于视网膜后在人脑引起不同的主观感觉，这是一种复杂的心理物理现象。色觉示意图e.视觉适应。明适应、暗适应。明适应：1分钟；暗适应：30分钟f.向光性：对于光亮不同的出入口，陌生人总是趋于选择光亮的出入口。（五）听觉：由耳和有关神经系统组成。听觉系统：外耳：耳廓、外耳道中耳：鼓膜、鼓室、听小骨内耳：耳蜗、前庭、半规管听觉特征:听觉的适宜刺激20－20000HZ之间的声波混响回声双耳效应掩蔽效应（六）、味觉、嗅觉味觉器官：舌头上的味蕾嗅觉器官：鼻内的嗅觉细胞（七）肤觉。人体皮肤上分布着三种感受器：触觉、温度觉和痛觉。触觉：指能辨别物体的大小、形状、硬度、光滑度等的触感。它是由微弱的机械刺激触及皮肤浅层的触觉感受器而引起。温度觉：（冷觉、热觉）痛觉：各组织有特殊的游离神经末梢，在一定刺激下产生痛觉。感知室内热环境的质量：空气温度、湿度的大小、分布及流动情况；感知室内空间、家具、设备等各个界面给人体的刺激程度：振动的大小、冷暖程度、质感强度等。痛触冷温额鼻尖胸前臂的掌面手臂拇指球184441962031886050100291514200813967—0.61.00.30.40.5—感觉部位每平方厘米皮肤感觉点肤觉特性在室内和家具设计中的应用：在选择设计与人体接触的家具和室内装饰材料时，要考虑人体温度觉生理现象，选择导热系数小的材料，提高接触时的舒适感。人的动作用力与受力面的大小有关，应关注家具设计中人的身体与承托面、接触面的大小的关系。直接接触皮肤的部位要保持光滑、无刺伤、触痛等危险。利用触觉的空间知觉特性，应用于建筑及室内环境的无障碍设计，尤其是“盲人无障碍设计”。地面温度(˚C)脚掌温度下降程度(˚C)4321010203036.440软木舒适范围不同地面材料与脚掌温度下降的关系盲人用的手表导向块停步块二、神经系统（1）中枢神经系统a.脑：大脑、小脑、间脑、脑干b.脊髓：存在与脊柱内的柱状物（2）末梢神经系统a.12对脑神经b.31对脊神经a.动物性神经系统b.植物性神经系统(自律性神经系统)交感神经：亢进作用、活动型副交感神经：抑制作用、休息型判断身体各部感觉器官末梢神经(向心)中枢神经末梢神经(传出)决策肌肉系统支配器官交感神经系统副交感神经系统心脏心跳加快心跳减慢血管血管收缩血管扩张血压上升下降体温上升下降肠运动抑制亢进腺分泌降低增加胰分泌降低增加甲状腺分泌亢进抑制总体活动休息自律神经的支配和作用三、运动系统骨骼（运动杠杆）肌肉（运动动力）关节（运动枢纽）运动系统是人体完成各种动作的器官系统，由骨、关节和肌肉组成。(一)骨骼系统全身共206块骨头，通过关节构成骨骼系统。全身分：躯干骨、上肢骨、下肢骨、颅骨作用：完成动作、支持身体、保护内脏、脑及骨髓造血人体表面能触摸到的骨的突起点——人体测量基准点脊柱在骨骼系统中很重要，作业姿势与脊柱运动的关系直接影响生理负荷和作业效率。家具的设计与脊柱的姿势非常密切。黄花梨四出头官帽椅挪威设计师奥泼斯维克设计的平衡坐凳(二)肌肉系统：人体运动系统的动力1.基本知识骨骼肌（横纹肌）心肌（横纹肌）平滑肌骨骼肌两种作用：静力作用动力作用肌力：肌纤维收缩力之和。2.作业与肌力肌力是人体各种动作和维持人体各种姿势的动力源。要有效发挥肌力，减少肌疲劳，提高效率。立姿拉力分布图从图中可以看出最大拉力产生在180度位置；而最大推力产生在0度的位置。立姿推力分布图立姿弯臂力量分布图图中可以看出70度左右时力量最大，这也正是许多机构置于人体正前上方的原因。肌肉施力的两种方式：a.动态肌肉施力：b.静态肌肉施力：避免静态肌肉施力：*避免弯腰或其他不自然的身体姿势*避免长时间抬手作业*坐着工作比站着省力作业姿势可能疼痛的部位固定站于一个位置腿和脚；静脉曲张坐位无靠背背部的伸肌坐位太高膝关节，小腿，脚坐位太低肩和颈坐或站时弯背腰；椎间盘症状手水平或向上伸直肩和手臂；肩周关节炎过分低头和仰头颈；椎间盘症状不自然地抓握工具前臂；腱部炎症静态作业与人体的症状搬货箱的例子：美国俄勒冈州一家货运码头的搬运工人经常发生损伤事故，政府部门的安全委员会付出很多的资金来赔偿。经过仔细分析原来是货物的堆剁台设计太低，工人要弯腰操作，因此造成了腰部肌肉损伤。五、能量代谢系统1.营养与代谢:三大营养素：糖、脂肪、蛋白质2.呼吸、循环系统:3.能量代谢系统:能量代谢的评价指标：RMR=劳动和恢复期的能量总代谢—安静时代谢率×恢复时间基础代谢率×劳动时间(RelativeMetabolicRate)(基础代谢：维持生命所需的最小能量代谢。)日常生活劳动的RMR劳动种类RMR劳动种类RMR劳动种类RMR就餐0.4炊事1-2.5步行(50m/min)1.6穿衣服0.4站立休息0.4步行(80m/min)2.8洗澡0.7交谊舞3步行(100m/min)4.7上楼梯10手工锯材6-7坐姿学习0.2下楼梯2.5带锯制材2.5-3打篮球12第二节、人体工程学的研究方法一、人体测量学二、生理学测量评价方法三、心理学测量评价方法一、人体测量学(一)人体测量学的由来和发展☻公元前一世纪罗马建筑师维特鲁威(Vitruvian)从建筑学角度对人体尺度作了全面论述。且发现人体基本上以肚脐为中心。☻文艺复兴时期，达芬奇根据维特鲁威的描述创作了著名的人体比例图。☻直到上世纪40年代，工业化社会发展，使人对人体尺寸测量有了新的认识。可以说人体测量学创立于1940年。(二)人体测量简介1.数据来源我国人体尺寸相关文件及标准：1962中国建筑科学研究院《人体尺度的研究》1988GB10000—88《中国成年人人体尺寸》1991GB/T12985—91《在产品设计中应用人体尺寸百分位的通则》1992GB/T13547—92《工作空间人体尺寸》GB3975—83和GB5740—85分别对人体测量的术语、项目、仪器作了规定。2、人体测量学定义：是用测量方法研究人体的体格特征的一门科学。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，从而为各种工业设计和工程设计提供人体测量数据。3、人体测量的基本术语（1）、被测者姿势：•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。见图。•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。无论何种姿势，身体要保证左右对称，在呼吸平静时测量。（2）、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。（3）、测量方向A、在人体上、下方向上，将上方称为头侧端，将下方称为足侧端。B、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。（4）、支承面和衣着支承面：立姿测量:站立在地面或平台坐姿测量:座椅平面为水平面、稳固、不可压缩。衣着:要求被测者是裸体或穿着尽量少的内衣。4、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。（3）人体测量用弯角规：用于不能直接以直尺测量的两点间距离的测量，如测量肩宽、胸厚等部位的尺寸。5、人体测量的方法丈量法示例（1）丈量法（2）摄像法：人体功能尺寸随着姿势而变化,故一般丈量法难以测得较准确结果,常用的方法是用照相机或摄像机等作投影测量。（3.）问卷法：需要测得人体感到“舒适”的功能尺寸时可能采用问卷法。例：测量椅面与椅背的夹角对被试的影响，可通过调节椅面和椅背的夹角的大小，询问被试的压痛点的感觉评价,从而测得不同功能要求的较合适的椅面和椅背的“舒适”曲线。同样要测得台面或搁板的舒适高度或宽度,也由被试自我调节其高度或宽度,从而测得其“舒适”的高度或宽度尺寸,供家具设计参考。（4.）自控和遥感测试法如图人体静态压力测试系统，可测得人体在椅面、椅背或床垫上的压力分布,从而科学地确定椅面或椅背形状。（5）、三维数学测量法：当代利用电脑3D全身人体扫描系统技术，对人体的各项尺寸进行精密的测量，从而为后期设计提供科学的数字依据。它是现今人体测量方法中最准确的方法。6、人体测量数据的统计处理为了获得设计所需要的群体尺寸，有必要对个体测量的数据进行统计处理。以便测量数据能反映该群体的形态特征及差异程度。一般认为人体尺寸的统计值基本符合正态分布规律（即大部分属于中间值，只有一小部分属于过大或过小的值，分布在两端）。我们可以用平均值、标准差、百分位数等统计值来表述群体尺寸特征。）1、平均值：2、均方差：3、标准差：4、百分位百分位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。常用5%，50%，95%151050909599%1543158316041678175417751814(mm)(1)人体测量中的每一个百分位数值，只表示某一项人体的尺寸。(2)绝对没有一个人在各种人体尺寸的数值上都同时处在同一百分位上。因此，在设计中，要分别考虑每个项目的尺寸。选用哪个百分位要根据人体工程学的设计思想，在设计中没有“平均人”的概念。A：第55百分位侧向手握距离B：第60百分位手的长度C：第40百分位膝盖高度D：第45百分位前臂长度E：第50百分位身高5、人体尺寸的线性相关性以身高、体重、手长等为基本人体尺寸自变量，其它人体尺寸可表示为该自变量的线性函数。即：Y=aX+b.a、b不同种族取值不同。（三）人体尺寸的差异1、种族差异越南：160.5cm比利时：179.9cm2、世代差异，欧洲预计每10年身