人机工程学 第二章人体测量

• 据2007年7月18日《北京青年报》报道，1997年测定 中国男子平均身高为1692mm，与GB/T10000-1988相 比，两者相差（1692-1678）=14mm，平均身高在10 年内大约增加了14mm，已经属于超常的快速增长。 欧洲居民每隔10年身高增加1-1.4cm；美国城市男性 青年在1973-1986年的13年间身高增加2.3cm；
• 在采用人体尺寸时，必须判断对象适合那些年 龄组，要注意不同年龄组尺寸数据的差异。
• 人体尺寸增长过程：男20岁、女18岁。（结束） • 手的尺寸：男15岁、女13岁。（达到一定值） • 脚的大小：男17岁、女15岁。（基本定型） • 成 年 人：身高随年龄增长而收缩；体重、肩
宽、腹围、臀围、胸围却随年龄增长而增长。
⑵ 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。
⑶ 在人体上、下方向上，将上方称 为头侧端，将下方称为足侧端。
⑷ 在上肢上，将挠骨侧称为挠侧， 将尺骨侧称为尺侧。
⑸ 在下肢上，将胫骨侧称为胫侧， 将腓骨侧称为腓侧。
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第一节 人体测量的基本知识
3、人体测量数据类型 人体测量有二方面的内容：
也称为人体功能尺寸，指被测者处于动作 状态下所进行的测量，重点是测量人在执行 某种动作时的形体特征。如运动范围、各种 运动特征等 。
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第一节 人体测量的基本知识
三、人体测量的主要方法 1、普通测量法 • 采用人体生理测量的仪器测量，主要用来测量人体构
造尺寸。 • 人体测量的主要仪器：人体测高仪、人体测量用直脚
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第一节 人体测量的基本知识
3、坐姿人体尺寸
• 11项坐姿尺寸：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。（见P24表2-4）
4、人体水平尺寸
• 10项人体水平尺寸：胸宽、胸厚、肩宽、 最大肩宽、臀宽、坐姿臀宽、坐姿两肘间 宽、胸围、腰围、臀围。（见P26表2-5）
1658.6mm
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第二节 人体测量中的主要统计函数
2、标准差 • 标准差说明测量值对均值的波动情况。
标
标准差的计算公式为：
准 差
n XK M )2
S K 1
N 1
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第二节 人体测量中的主要统计函数
标准差
一组学生的身高分别为：160cm，158cm，165cm，166cm， 175cm，167cm，170cm；求这组数据的标准差S？
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第二节 人体测量中的主要统计函数
• 在设计中，当已知百分位，需要得到其对应的百分位 数值时，则可按下式求出：
• 1%～50%之间的数值：P=M-（SDK） • 50%～99%之间的数值：P=M+（SDK） • 式中，M-平均值 SD- 标准差 K-百分比变换系数 • 当需得到某项人体测量尺寸Mi所处的百分位数时，可
（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，膝弯曲大致成直角，足平放在地 面上，手轻放在大腿上。
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第一节 人体测量的基本知识
2、测量基准面
⑴ 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。
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第一节 人体测量的基本知识
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宽距接 、离以 胸的直弯 厚测尺角 等量测规 部，量用 位如的于 的测两不 尺量点能 寸肩间直
。
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• 2、摄像法
• 用照相机或摄像机等作投影测量，主要用 来测量人体功能尺寸。
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第一节 人体测量的基本知识
• 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%.
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第二节 人体测量中的主要统计函数
二、影响人体测量数据差异的因素
年龄
年代
地区与种族
性别 职业
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第二节 人体测量中的主要统计函数
1、年龄
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第二节 人体测量中的主要统计函数
4、地区与种族
• 由于不同国家、不同地区、不同种族的人体尺寸的差 异，即使是同一国家，不同地区的人体尺寸也有差异。 因此，在设计中考虑产品的多民族的通用性。
5、职业
• 不同职业的人，在身体大小及比例上也存在着差异。 如，一般体力劳动者平均身体尺寸都比脑力劳动者稍 大些。在美国，工业部门的工作人员要比军队人员矮 小。因而，为特定的职业设计工具、用品和环境时， 要考虑不同职业所造成的人体尺寸的差异。
SD 33.1
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第二节 人体测量中的主要统计函数
3、百分位及百分位数
百分位
百分位由百分比表示，称 为“第几百分位”。例如， 50%称为第50百分位。
百分位数
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。
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• 3、三维数字化人体测量
• 随着计算机技术和三维空间扫描仪技术的发展，高解 析度的 3D 资料足以描述准确的人体模型。
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第一节 人体测量的基本知识
• 四、基本测点及测量项目
• 在国标GB 3975—83中规定了人机工程学使用的有 关人体测量参数的测点及测量项目，其中包括：
• 头部测点16个和测量项目12项； • 躯干和四肢部位测点共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项以
第二章 人体测量及数据应用
第一节 人体测量的基本知识 第二节 人体测量中的主要统计函数 第三节 人体尺寸数据的应用
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第一节 人体测量的基本知识
一、人体测量学的定义
人体测量学是一门新兴的学科，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，从而为各种工业设计和工程设计提 供人体测量数据，是人机工程学的基础
• 例2 已知男性A身高为1720mm，试求有百分之多 少的西北男性超过其高度。
• 解：由P26的表2—7查得西北男性平均身高值 M=1684mm, SD=53.7mm,则Z值为
•
Z=（1720-1684）/53.7=0.670
• 根据Z值由P21的表2—2查得p=0.2486(取近似值 0.249),则P=0.5+0.249=0.749
均值的计算公式为：
均
N
值
Xk
M K 1
N
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第二节 人体测量中的主要统计函数
• 均值：Example 一组学生的身高分别为：160cm，158cm， 165cm，166cm，175cm，167cm，170cm； 求这组学生身高的平均值？
x 1600 1580 1650 1660 1750 1670 1700 7
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第二节 人体测量中的主要统计函数
一、人体测量数据的统计指标
均值
适应域
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术语
均值、标准差
百分位数
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第二节 人体测量中的主要统计函数
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。均值是描述测量数据位 置特征的值，可以用来衡量一定条件下的测量水 平和概括地表现测量数据的集中情况。
有明显差别； • (4) 在腿的长度尺寸起重要作用的场所（如座姿操作
的岗位），考虑女性的人体尺寸至关重要。
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第二节 人体测量中的主要统计函数
3、年代
• 随着人类社会的不断发展，卫生、医疗、生活水平的 提高以及体育运动的大力开展，人类的成长和发育也 发生了变化。在使用人体测量数据时，要考虑其测量 年代，然后加以适当修正。
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第二节 人体测量中的主要统计函数
2、性别
• 在男性与女性之间，人体尺寸、重量和比例关系有明 显差异。
• (1) 对于大多数人体尺寸，男性比女性大些； • （但有四个尺寸—胸厚、臀宽、臂部及大腿周长正相
反） • (2) 同整个身体相比，女性的手臂和腿较短，躯干和
头占的比例较大，肩较窄，骨盆较宽； • (3) 皮下脂肪厚度及脂肪层在身体上的分布，男女也
规和人体测量用弯脚规。
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尺坐上坐量 寸姿所姿身 。的及的高测
人的眼、高 体高高坐仪 各度以高主 部等及、要 位立伸立用 高姿手姿来 度和向和测
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第一节 人体测量的基本知识
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。
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。
在一般统计中，人体尺寸可近似符合正态分布
p(x)
1
1 (x)2
e 2 2
2
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设计的适应域
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及体重1项。
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五、我国成年人人体结构尺寸
1、 人体主要尺寸 • 6项人体主要尺寸：身高、体重、上臂长、前臂
长、大腿长、小腿长。（见P23表2-2） 2、立姿人体尺寸 • 6项立姿人体尺寸：眼高、肩高、肘高、手功能
高、会阴高、胫骨点高。（见P24表2-3）
首先求方差S2：
S2 1 x1 x2 x2 x2 xn x2 n 1
1
n
xi x 2
n 1 i1
S2
1
160 166 2 158 166 2


33.1
7 1 170 166 2

• 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P26的表2—7查得华北男性平均身高值M=1693mm, SD=56.6mm,要求产品适用于90%的人，故以第5百分位 和第95%百分位为确定尺寸的界限值，由表查得变换系 数K=1.645
• 则第5百分位数值为：P5=1693-(56.6×1.645)=1600mm • 则第95百分位数值为：P95=1693+(56.6×1.645)=1786mm • 结论：按身高1600mm～1786mm设计产品尺寸，将适用
于90%的华北男性。
• 上例中被排除的10%的人，是5%的矮小者和5%的高大 者。
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百分位与变换系数K的关系
百分比 ／％ 0.5 1.0 2.5 5 10 15 20
K
2.572 2.362 1.960 1.645 1.282 1.036 0.842
百分比 ／％
25 30 50 70 75 80 85
K
0.674 0.524 0.000 0.524 0.674 0.842 1.036
百分比 ／％
90 95 97.5 99.0 99.5
K
1.282 1.645 1.960 2.326 2.576
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第二节 人体测量中的主要统计函数
形 态
类 型
生 理
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人体构造尺寸
（静态尺寸）
人体功能尺寸
（动态尺寸，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）
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第一节 人体测量的基本知识
（1）静态人体尺寸测量
也称为人体结构尺寸测量，指被测者静止 的站着或坐着进行的一种测量方式。如人体 尺寸、体重体型、体积表面积等； （2）动态人体尺寸测量
按下列步骤求得：
•
首先由此式求得Z值： Z=（Mi-M）/SD
•
再由此式求得百分位数：P=0.5+p
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4、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。
我国国家标准ＧＢ３９７５－８３规定了 人机工程学使用的成人和青少年的人体测量
术语。
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二、人体测量的基本术语
1、被测者姿势 （1）立姿：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，自然伸直膝部， 左右足后跟并拢，前端分开约４５°夹角，体重均 匀分布两足。