第2章人体人机学参数-安全人机工程学精品课程
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(安全人机工程学)第2章人机系统
安全人机工程学第2章人机系统
目录
• 人机系统的基本概念 • 人机系统的设计 • 人机系统的评价 • 人机系统的安全
01
人机系统的基本概念
人机系统的定义
总结词
人机系统是由人、机器和环境三个要素构成的复杂系统，其中人、机器和环境之间相互作用、相互影 响。
详细描述
人机系统是指由人、机器和环境三个要素构成的复杂系统，其中人是指操作者或使用者，机器是指设 备、仪器、工具等，环境是指人机系统所处的物理环境和社会环境。在人机系统中，人、机器和环境 之间相互作用、相互影响，共同完成特定的任务或目标。
03
人机系统的评价
人机系统评价方法
专家评估法
邀请人机工程学专家对人机系统进行评估，基于专家经验 和知识，对系统的安全性、效率和舒适性等方面进行评价 。
模拟评估法
利用计算机模拟技术，构建人机系统的虚拟模型，进行模 拟操作和评估，以预测真实使用中的性能和问题。
实验评估法
通过实验测试人机系统的性能，如任务完成时间、错误率 、疲劳程度等，以客观数据为依据，评估系统的优劣。
人机系统设计原则
一致性原则
确保人机界面的一致性和连贯 性，降低学习成本和使用难度
。
反馈原则
提供及时、准确的操作反馈， 帮助操作者了解系统状态和操 作效果。
简化原则
尽量简化操作步骤和界面元素 ，提高系统的易用性和可靠性 。
安全原则
确保人机系统的安全性，采取 必要的安全措施和防护装置，
防止意外事故的发生。
安全性标准
舒适性标准
评估人机系统对操作者个体差异的适应能力，如不同 技能水平、身体条件和认知能力的操作者都能方便地
使用系统。
可适应性标 准
目录
• 人机系统的基本概念 • 人机系统的设计 • 人机系统的评价 • 人机系统的安全
01
人机系统的基本概念
人机系统的定义
总结词
人机系统是由人、机器和环境三个要素构成的复杂系统，其中人、机器和环境之间相互作用、相互影 响。
详细描述
人机系统是指由人、机器和环境三个要素构成的复杂系统，其中人是指操作者或使用者，机器是指设 备、仪器、工具等，环境是指人机系统所处的物理环境和社会环境。在人机系统中，人、机器和环境 之间相互作用、相互影响，共同完成特定的任务或目标。
03
人机系统的评价
人机系统评价方法
专家评估法
邀请人机工程学专家对人机系统进行评估，基于专家经验 和知识，对系统的安全性、效率和舒适性等方面进行评价 。
模拟评估法
利用计算机模拟技术，构建人机系统的虚拟模型，进行模 拟操作和评估，以预测真实使用中的性能和问题。
实验评估法
通过实验测试人机系统的性能，如任务完成时间、错误率 、疲劳程度等，以客观数据为依据，评估系统的优劣。
人机系统设计原则
一致性原则
确保人机界面的一致性和连贯 性，降低学习成本和使用难度
。
反馈原则
提供及时、准确的操作反馈， 帮助操作者了解系统状态和操 作效果。
简化原则
尽量简化操作步骤和界面元素 ，提高系统的易用性和可靠性 。
安全原则
确保人机系统的安全性，采取 必要的安全措施和防护装置，
防止意外事故的发生。
安全性标准
舒适性标准
评估人机系统对操作者个体差异的适应能力，如不同 技能水平、身体条件和认知能力的操作者都能方便地
使用系统。
可适应性标 准
2人机学参数
2）测量基准面
• 人体测量基准面的定 位是由三个互为垂直 的轴（铅垂轴、纵轴、 横轴）定的。 • 1）矢状面 • 2）正中矢状面 • 3）冠状面 • 4）水平面 与矢状面和冠状面同时垂直 • 5）眼耳平面 的所有平面都称为水平面。 水平面将人体分成上下两部 分。
2）测量基准面
• 人体测量基准面的定 位是由三个互为垂直 的轴（铅垂轴、纵轴、 横轴）定的。 • 1）矢状面 • 2）正中矢状面 • 3）冠状面 • 4）水平面 通过两耳屏点和 • 5）眼耳平面 右眼眶下点的水
安全人机工程
2 人体的人机学参数
2 人体的人机学参数
• 1 现代设计必须充分考虑人体的各种人机学参数
• 2 了解人体的人机学参数及其测量方面的基本知 识，熟悉、掌握有关设计所必需的人机学参数的 性质和使用条件
• 3 安全人机工程学范围内的人机学参数主要包括 人体形态尺寸和人体功能尺寸；
人的视觉特征及其参数；
5）测量条件 • （1）对被测者的衣着要求 测量时，被测
者裸体或尽可能少着装，且免冠赤脚。 • （2）对测量支承面的要求 立姿时站立的
地面或平台以及坐姿时的椅平面应该是水
平、稳固、不可压缩的。
5）测量条件
基本测点及测量项目
《用于技术设计的人体测量基础项目》（GB/T5703-1999）规 定，头部测点16个和测量项目12项；躯干和四肢部位的测点 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项及体重1项。
第50百分位数表示“中”身 材，是指大于和小于此人群 身材尺寸的各为50%
5．百分位数 • 最常用有：
• 第5%百分位数 • 第50%百分位数 • 第95%百分位数
第95百分位数代表“大”身 材，是指有95%的人群身材 尺寸均小于此值，5%的人群 身材尺寸大于此值。 其它百分位数的含义可以此 类推。
人机工程学讲义第二章
ÆÆ22000000mmmm
35
5.产品功能尺寸的确定
例2 大客车的车厢高度设计 界限值：男子95百分位身高1775mm
鞋跟高修正量：25mm 其他修正量：50～100mm
最最低低高高度度：： 11885500～～ 11990000mmmm
品牌型号 江淮神马ZA6790R 华泰康迪ZY6710
车厢内部高度 1890 1860
确定方法 以选定的人体尺寸百分位静态测量数据作为设计界限值 加上所必需的修正量。
种类 最小功能尺寸 最佳功能尺寸
5.产品功能尺寸的确定
最小功能尺寸
确定方法 产品最小功能尺寸＝人体尺寸百分位数＋功能修正量。
举例 坦克、装甲车的作业空间设计
33
34
5.产品功能尺寸的确定
最佳功能尺寸
确定方法
1988《中国成年人人体尺寸》
5
第一节 人体尺寸
人体尺寸包括结构尺寸和功能尺寸。 一、我国成年人的人体结构尺寸
GB/T 10000-1988《中国成年人人体尺寸》
成年人的年龄范围： 男 18 ～ 60岁；女 18 ～ 55岁。 18 ～25岁(男、女)，26 ～ 35岁(男、女)， 36 ～ 60岁(男)，36～55岁(女)。 共7 类 47 项尺寸 7 幅图表示 14 张表列出数据。
产品最佳功能尺寸＝最小功能尺寸＋心理修正量
＝人体尺寸百分位数＋功能修正量＋心理修正量。
例1
船舶的居住区层高设计 界限值：男子90百分位1754mm
鞋跟高修正量：25mm 高度最小余量：90mm 心理修正量：115mm
最最低低层层高高：： 11886699mmmm ÆÆ11990000mmmm
最最佳佳层层高高：： 11998844mmmm
35
5.产品功能尺寸的确定
例2 大客车的车厢高度设计 界限值：男子95百分位身高1775mm
鞋跟高修正量：25mm 其他修正量：50～100mm
最最低低高高度度：： 11885500～～ 11990000mmmm
品牌型号 江淮神马ZA6790R 华泰康迪ZY6710
车厢内部高度 1890 1860
确定方法 以选定的人体尺寸百分位静态测量数据作为设计界限值 加上所必需的修正量。
种类 最小功能尺寸 最佳功能尺寸
5.产品功能尺寸的确定
最小功能尺寸
确定方法 产品最小功能尺寸＝人体尺寸百分位数＋功能修正量。
举例 坦克、装甲车的作业空间设计
33
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5.产品功能尺寸的确定
最佳功能尺寸
确定方法
1988《中国成年人人体尺寸》
5
第一节 人体尺寸
人体尺寸包括结构尺寸和功能尺寸。 一、我国成年人的人体结构尺寸
GB/T 10000-1988《中国成年人人体尺寸》
成年人的年龄范围： 男 18 ～ 60岁；女 18 ～ 55岁。 18 ～25岁(男、女)，26 ～ 35岁(男、女)， 36 ～ 60岁(男)，36～55岁(女)。 共7 类 47 项尺寸 7 幅图表示 14 张表列出数据。
产品最佳功能尺寸＝最小功能尺寸＋心理修正量
＝人体尺寸百分位数＋功能修正量＋心理修正量。
例1
船舶的居住区层高设计 界限值：男子90百分位1754mm
鞋跟高修正量：25mm 高度最小余量：90mm 心理修正量：115mm
最最低低层层高高：： 11886699mmmm ÆÆ11990000mmmm
最最佳佳层层高高：： 11998844mmmm
安全人机工程-ch02
S 0.0235 H
0.42246
V=1.105W－4.937
赖氏算法
W
0.051456
（3）用身高、体重、表面积计算有关人机学参数（表2-4）
• 可计算人体各部分长度（以身高H为基数）； • 可计算人体各部分重心位置（以身体各部分长度）； • 可计算人体各部分旋转半径； • 可计算人体各部分重量（以体重W为基础）； • 可计算人体各部分体积（以人体体积V为基数）； • 可计算人体各部分转动惯量（kg.m2）；
总体、样本 均值、标准差
术语
适应域
百分位数 百分位
《安全人机工程》
1）均值（平均数）
描述测量数据位置特征的值，用以衡量一定条件下的测量水平和概 括地表现数据测量的集中情况。
n
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
x
x1 x 2 x n
2）标准差
1
n
1
x n
i 1
i
描述测量值对均值的波动情况
S
(x n 1
适应域:一个设计只能取一 定的人体尺寸范围，正态
分布曲线上，从－∞（＋∞）
~a，或两个百分位a1~a2之 间的区域称为适应域。适 应域是相对设计而言的， 对应统计学的置信区间的
概念。它反映了设计所适
应的身材的分布范围。
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。
199
351 317
17.58
18.29 16.36
坐姿臀宽
坐姿两肘间宽 胸围 腰围 臀围 头围 头全高
321
422 867 735 875 560 223
15.76
30.91 46.06 51.52 42.42 14.55 10.30
0.42246
V=1.105W－4.937
赖氏算法
W
0.051456
（3）用身高、体重、表面积计算有关人机学参数（表2-4）
• 可计算人体各部分长度（以身高H为基数）； • 可计算人体各部分重心位置（以身体各部分长度）； • 可计算人体各部分旋转半径； • 可计算人体各部分重量（以体重W为基础）； • 可计算人体各部分体积（以人体体积V为基数）； • 可计算人体各部分转动惯量（kg.m2）；
总体、样本 均值、标准差
术语
适应域
百分位数 百分位
《安全人机工程》
1）均值（平均数）
描述测量数据位置特征的值，用以衡量一定条件下的测量水平和概 括地表现数据测量的集中情况。
n
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
x
x1 x 2 x n
2）标准差
1
n
1
x n
i 1
i
描述测量值对均值的波动情况
S
(x n 1
适应域:一个设计只能取一 定的人体尺寸范围，正态
分布曲线上，从－∞（＋∞）
~a，或两个百分位a1~a2之 间的区域称为适应域。适 应域是相对设计而言的， 对应统计学的置信区间的
概念。它反映了设计所适
应的身材的分布范围。
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。
199
351 317
17.58
18.29 16.36
坐姿臀宽
坐姿两肘间宽 胸围 腰围 臀围 头围 头全高
321
422 867 735 875 560 223
15.76
30.91 46.06 51.52 42.42 14.55 10.30
安全人机工程学-2-人机系统
过程 控制
机器
输出
2.2 人机系统类型及功能
按系统自动化程度分类 自动化系统
自动化系统由人和自动化设备构成。机器负责系统中信息的接收、储存、处理和执行等工作； 人只起到管理和监督的作用，只有在发生意外情况时，人才采取强制措施。 系统从外部获得所需的能源，人的具体功能是启动、制动、编程、维修和调试 系统必须对可能发生的意外情况设有预报及应急处理的功能 机 输入 感觉 信息储存 信息处理和决策 人（监视者） 信息储存 感觉 信息处理和决策 动作 动作
物理量的监测范围广，而且精 确；可监测如电磁波等一些人 不能监测的物理量 在力量、速度、精确、操作范 围、耐久性等方面远比人优越 ；对处理液体、气体、粉状体 等比人优越，但处理柔软物则 不如人 按预先编程可进行快速、准确 的数据处理；记忆正确并能长 时间储存，调出速度快；反应 速度快；学习能力较低，灵活 性差
适应性
环境
2.4 人机功能分配
2.4.3 人与机功能分配 人机特性比较 机 成本 器 人
包括工资、福利和教育培训费；如 果万一发生事故，可能失去宝贵生 命 具有特定的动机，渴望在集体中工 作和生活，得到集体保护，否则会 产生孤独感、疏远感，影响作业效 能
包括购置费、运转和保养维修 费；一旦出现事故，也只失去 机器本身价值
2.4 人机功能分配
2.4.3 人与机功能分配 人机特性比较 机 监测 器 人
具有与认知直接联系的监测能力， 凭感官接收信号，掌握标准困难， 易出错；具有味觉、嗅觉和触觉 肢体具有许多自由度，可在三维空 间进行多种运动，可进行微妙的协 调，但人的力量、速度有限；可通 过获取视觉、听觉、位移和重量等 信息控制运动器官灵活地操作 具有抽象、归纳能力以及模式识别 、联想、发明创造等高级思维能力 ；善于积累经验并运用经验判断； 记忆力有限；需要反应时间；具有 很强的学习能力，灵活性强
安全人机工程(王保国)2
Safety Ergonomics
第二章 人机系统中人的基本特性
（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。见图2—2。
安全人机工程学
Safety Ergonomics
第二章 人机系统中人的基本特性
解：由表查知华北男性身高平均值M=1693mm，标 准差S=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 人机系统中人的基本特性
教学内容
2.1 人的物理特性 2.2 人的生理特性 2.3 人的心理特性
安全人机工程学
Safety Ergonomics
第二章 人机系统中人的基本特性
基本要求
1 正确理解人的基本特性，熟练掌握人体几 何参数的测量方法； 2 掌握人的生物力学特性、生理特性； 3 掌握测量基准面、静态测量和动态测量的 基本概念。
安全人机工程学
Safety Ergonomics
第二章 人机系统中人的基本特性
3)测量方向
(3)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。 （4）对于上肢，将挠骨侧 称为挠侧，将尺骨侧称为尺 侧。 （5）对于下肢，将胫骨侧 称为胫侧，将腓骨侧称为腓 侧。
第二章 人机系统中人的基本特性
（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。见图2—2。
安全人机工程学
Safety Ergonomics
第二章 人机系统中人的基本特性
解：由表查知华北男性身高平均值M=1693mm，标 准差S=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 人机系统中人的基本特性
教学内容
2.1 人的物理特性 2.2 人的生理特性 2.3 人的心理特性
安全人机工程学
Safety Ergonomics
第二章 人机系统中人的基本特性
基本要求
1 正确理解人的基本特性，熟练掌握人体几 何参数的测量方法； 2 掌握人的生物力学特性、生理特性； 3 掌握测量基准面、静态测量和动态测量的 基本概念。
安全人机工程学
Safety Ergonomics
第二章 人机系统中人的基本特性
3)测量方向
(3)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。 （4）对于上肢，将挠骨侧 称为挠侧，将尺骨侧称为尺 侧。 （5）对于下肢，将胫骨侧 称为胫侧，将腓骨侧称为腓 侧。
安全人机工程学第2章(2)
10
图2-11 立姿的活动空间
返回
图2-12 坐姿的活动空间
返回
图2-13 单腿跪姿的活动空间
返回
图2-14 仰卧的活动空间
返回
2.4 人体尺寸的应用
2.4.1 主要人体尺寸的应用原则之一
1、极限设计原则：主要内容包括设计的最大尺寸参 考人体尺寸的低百分位；设计的最小尺寸参考人体 的高百分位。 2、可调原则：设计优先采用可调式结构。一般调节 范围应从第5百分位到第95百分位。 3、平均尺寸原则：设计中采用平均尺寸计算。（多 数专家不主张按平均尺寸设计）
产品尺寸设计分类
百分位数的选择 适应度 98% 90%
ⅡA型
ⅡB型
选用户x99和x1为尺寸上、下限值 的依据 选用x99和x5作为尺寸上、下限值 的依据 选用x99和x95作为尺寸上限值的依 据 选用x90作为尺寸上限值的依据 选用x1和x5几作为尺寸下限值的依 据 选用x10作为尺寸下限值的依据
99%或 95% 90% 99%或 95% 90% 通用
5
地区与种族
注意点：
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。
6
职 业
不同职业的人，在身体大小及比例上 也存在着差异。例如，一般体力劳动者平 均身体尺寸都比脑力劳动者稍大些。
7
人体尺寸的区域划分
东北、华北区 西北区 东南区
华中区
华南区
西南区
身高:M=1647(1546); S=56.7(53.9) 体重:M=55(50); S=6.8(6.9)
9
2.3.2 我国成年人人体尺寸
1.人在工作位置上的活动空间尺度，人体立姿、坐姿、 跪姿、卧姿的活动空间见图2-11，图2-12，图2-13， 图2-14。
人机工程学第2章 人的形体参数
第2章 人的形体参数
2. 测量基准面 人体测量的基准面主要有矢状面、 冠状面和水平 面。 它们是由互相垂直的三个轴(垂直轴、 纵轴和横 轴)来定位的(见图2 - 1)。 通过垂直轴和纵轴的平面及与其平行的所有平面 都称为矢状面。 在矢状面中， 把通过人体正中线的矢 状面称为正中矢状平面。 正中矢状平面将人体分成左、
。
第2章 人的形体参数
通过垂直轴和横轴的平面及与其平行的所有平面 都称为冠状面。 冠状面将人体分成前、 后两部分。 与 矢状面及冠状面同时垂直的所有平面都称为水平面。 水平面将人体分成上、 下两部分。
第2章 人的形体参数
3. 测量方向
在人体的上下方向上， 上方称头侧端， 下方称足 侧端。
在人体的左右方向上， 靠近正中矢状面的方向称
式中K为变换系数， 设计中常用的百分位与变换系 数K的关系见表2 - 1。
第2章 人的形体参数
表2 – 1 百分位与变换系数K
第2章 人的形体参数
2) 求数据所属百分位。 当已知某项人体测量尺寸 为xi， 其均值为x， 标准差为S时， 需要求该尺寸xi所 处百分位P时， 可按下列 方法求得， 即按 Z xi x 计 算出Z值， 根据Z值在表2 - 2给出的正态分布概率S 数值 表上查得对应的概率数值p； 则百分位P按下式）
第2章 人的形体参数
2.2 常用人体测量数据
2.2.1 影响人体测量数据差异的因素 人体测量数据的差异通常与下列因素有关。 1. 年龄 人体尺寸增长过程， 一般男性20岁结束， 女性18
岁结束。 通常男性15岁、 女性13岁手的尺寸就达到了 一定值。 男性17岁、 女性15岁脚的大小也基本定型。 成年人身高随年龄的增长而收缩一些， 但体重、 肩宽、 腹围、 臀围、 胸围却随年龄的增长而增加。
安全人机工程学第2章 人机系统幻灯片PPT
3.人机功能分配的一般原那么
表2-2 采用人机时有利点
采用机器时的有利点
采用人时的有利点
重复性的操作、计算，大量的情报 由于各种干扰，需要判断信息时 资料存储
迅速施加大的物理力时
大量的数据处理 根据某一特定范围，多次重复作出 判断 由于环境约束，对人有危险或操作 容易犯错误时 当调节、操作速度非常重要，具有 决定意义时 控制力的施加要求非常严格时
在图2-15中，用虚线表示平面空间环境条件，今有A、B、C、 D四组人—机系统，都按各自的箭头方向运动，能形成事故 的危险点是A车和C车为e；A车和B车为a；B、C两车的危险 点为d；C、D两车的危险点为c。
3. Sheffield法
在分配过程中共需要 考虑100多项决策准那么， 将其分为8 组。
优点是考虑的因素比 较全面，而且包含了系 统的静态和动态功能分 配过程。
4.自动化分类与等级设计法
该方法由英国科学家Parasuraman和Sheridan提出，主要应用 于工业自动化系统如核电站监控中。该方法认为任何人机自 动化系统的工作过程类似于人类的信息处理，可分为四个步 骤即：获取、分析、决策、行动。
的相互联系的途径和手段。
18
6.人机功能分配应注意问题
信息由机器的显示器传递到人，选择适宜的信息通 道，防止信息通道过载而失误。同时，显示器的 设计应符合平安人机工程的原那么。
信息从人的运动器官传递给机器，应考虑人的权限 能力和操作范围，控制器设计要平安、高效、可 靠、灵敏。
充分考虑人和机的各自优势。
非常广泛，常见到的是机械—多人系统，即在操作过程中， 在同一时间内为完成同一目的，由多人操纵一台机器或一个 大型设备。
3. 具有运动形态的人—机系统事故模型
人机工程学 第二章 人体测量及数据应用
人机工程学
第二章 人体测量及数据应用
第二章 人体测量及数据应用(3)
第一节 人体测量简介 第二节 人体测量的数据处理 第三节 常用人体测量数据 第四节 人体各部分结构参数的计算中心 第五节 人体测量数据的应用
第一节 人体测量简介
人的特性可分为形态特征和机能特征
一、概念
1. 人体测量：指借助人体测量仪器，按照人体测量方法 ，对人体身体各方面数据特征（主要是尺寸）的度量。
均值
方差
标准差
百分位数
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， 可用来衡量一定条件下的测量水平和概括的表现测量数据 的集中情况。对于有n个样本的测量值：x1，x2,...xn其 均值为：
X
X1 X2 Xn n
1 n
三、应用人体数据设计产品的步骤
在应用人体尺寸来设计产品（或设备）时，应先确定使用 对象并收集相应的统计数据，然后根据人体尺寸来确定产品（ 或设备）的尺寸。
例如：应用人体测量设计工作台时，可以遵循以下步骤： 1、分析任务，确定工作台有关的功能要求。 2、设立调查表，找出与工作台有关的其他人机工程值。 3、确定使用者和相应的数据，如性别、种族、使用者年龄。
二、人体（尺寸）差异因素
地区因素
1/4
性别因素
1/2
年龄因素
3/4
民族因素 E
F 时代因素
人体（尺寸）差异因素
1.民族因素 每个民族都有自己的人体数据，不能套用其他民族的
测量结果设计本民族的机具。
例如：美国按男子身高设 计的飞机，美国男子的适 应范围将为90％，对法国 人将为80％，对日本人将 为43％。泰国人为24％ 。设计时要考虑民族因素 和多民族的适应性。
第二章 人体测量及数据应用
第二章 人体测量及数据应用(3)
第一节 人体测量简介 第二节 人体测量的数据处理 第三节 常用人体测量数据 第四节 人体各部分结构参数的计算中心 第五节 人体测量数据的应用
第一节 人体测量简介
人的特性可分为形态特征和机能特征
一、概念
1. 人体测量：指借助人体测量仪器，按照人体测量方法 ，对人体身体各方面数据特征（主要是尺寸）的度量。
均值
方差
标准差
百分位数
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， 可用来衡量一定条件下的测量水平和概括的表现测量数据 的集中情况。对于有n个样本的测量值：x1，x2,...xn其 均值为：
X
X1 X2 Xn n
1 n
三、应用人体数据设计产品的步骤
在应用人体尺寸来设计产品（或设备）时，应先确定使用 对象并收集相应的统计数据，然后根据人体尺寸来确定产品（ 或设备）的尺寸。
例如：应用人体测量设计工作台时，可以遵循以下步骤： 1、分析任务，确定工作台有关的功能要求。 2、设立调查表，找出与工作台有关的其他人机工程值。 3、确定使用者和相应的数据，如性别、种族、使用者年龄。
二、人体（尺寸）差异因素
地区因素
1/4
性别因素
1/2
年龄因素
3/4
民族因素 E
F 时代因素
人体（尺寸）差异因素
1.民族因素 每个民族都有自己的人体数据，不能套用其他民族的
测量结果设计本民族的机具。
例如：美国按男子身高设 计的飞机，美国男子的适 应范围将为90％，对法国 人将为80％，对日本人将 为43％。泰国人为24％ 。设计时要考虑民族因素 和多民族的适应性。
安全人机工程学——名词解释
第二章：人体的人机学参数水平面作业范围：人在台面前，在台面上左右运动手臂所形成的轨迹范围。
垂直面作业范围：手臂伸直，以肩关节为轴做上下运动所形成的范围。
坐姿空间作业范围：人坐姿时手脚所能达到的最大范围。
百分位数：工程上常以正态分布的某个百分位a处的人体尺寸数值Xa作为设计用人体尺度的一个界值以控制设计的适应范围，该界值称为百分位数。
方差：描述测量数据在中心位置（均值）上下波动程度差异的值标准差：方差的算术平方根。
抽样误差：抽样误差是指由于抽样的随机性而带来的偶然的代表性误差。
第三章：人的生理因素及生物力学特征感觉阈限：能引起感觉的一次刺激必须达到一定强度，能被感觉器官感受的刺激强度范围。
视角：确定被观察物尺寸范围的两端光线射入眼球的相交角度。
视力（视敏度）：能够辨出视野中空间距离非常小的两个物体的能力。
视距：人在操作系统中正常的观察距离。
视野：当头部和眼球固定不动时所能看到的正前方空间范围。
动视野：当头部固定不动，眼球自由转动时能看到的空间范围。
静视野（注视野）：指当头部和眼球固定不动时所能看到的正前方空间范围。
明适应（亮适应）：当人从黑暗处到光亮处，有一个对光适应的过程。
暗适应：在黑暗中视觉感受性逐渐提高的过程。
视错觉：人观察外界物体形象和图形所得的印象与实际形状和图形不一致的现象，是视觉的正常现象。
掩蔽效应：一个声音的听阈因另一个声音的掩蔽作用而提高的现象。
听觉（掩蔽）残留：由于人的听阈的复原需要经历一段时间，掩蔽去掉以后，人耳的效应并不立即消除的现象。
听觉的辨别阈限：在某频率下，仍能够听到的该纯音的最小声级的分贝数。
反应时间：人从接收外界刺激到做出反应的时间。
疲劳：当人体内的分解代谢和合成代谢平衡不能维持，作业能力出现明显下降时叫疲劳。
在人体发生可以概括为失去功能或打乱功能的变化，也就是发生机能变化、物质变化、自觉疲劳和效率变化的现象。
闪光融合值：当闪光频率增大到某一值时，人眼对高于这个频率以上的闪光没有辨识能力感觉它是连续的光源第四章：安全人机功能分配人机功能分配：对人和机的特性进行权衡分析，将系统的不同功能恰当地分配给人或机，称为人机功能分配。
安全人机工程第二章(2)
2.3 人的心理特性
luhz@
No.34
北京· 中国地质大学安全工程
2.3 人的心理特性
认知过程
心理过程 心理 意志过程 心理动 力 心理特 征
luhz@
感觉、知觉、
记忆、思维、 想象
情感过程（情绪）
现象
人格
需要、动机、 需要、动机 兴趣、价值观 等 能力、气质、性格
D ＝2arctg 2L
No.27 北京· 中国地质大学安全工程
luhz@
人的水平视野和垂直视野
水平视野
luhz@
垂直视野
No.28 北京· 中国地质大学安全工程
人对不同颜色的视野
luhz@
No.29
北京· 中国地质大学安全工程
人体体内的生命过程产生生物电，因此会产生生物
磁场。
luhz@
No.16
北京· 中国地质大学安全工程
主要内容
2.1 人的物理特性
2.1.1 人的几何特性（人体测量） 2.1.2 人体力学特性
2.1.3 人的其他物理特性
2.2 人的生理特性
2.3 人的心理特性
知觉的选择性
luhz@
No.25
北京· 中国地质大学安全工程
4、 视觉特征
1）眼睛结构和构造
luhz@
No.26
北京· 中国地质大学安全工程
3） 视觉的基本参数
波长和强度效应
视角
视力
视野（水平视野与垂直
视野）
视距（见表） 色觉
恶臭物质：硫醇 人造麝香：0.00004/L
肤觉分类及其特点：触压觉、温度觉
luhz@
No.33
安全人机工程第2章2精品PPT课件
2.人体生理参数计算
（1）人体体积计算 已知体重w（kg）,则人体体积V（L）为： V = 1.015w – 4.937 于是，人体密度α（kg/L）为： α= w/V
体重 40 50 60 70 80 90 100 /kg
体积 /L
45.8
96.56
密度
1.09
/kg/L
1.036
说明： ①体重越大，密度越小，不易被淹死，与生活中的现象一 致。 ② 一般α>1.0（H2O的密度），淡水中被淹死可能性大；当人 体体重超过100公斤，在海水中人被淹死可能性更小。
2.1 人体尺寸的测量与计算
一、人体尺寸（构造尺寸）
1.我国人体尺寸的一般概况
人体尺寸因国家、地区、民族（人种）、年龄和 生活状况而不同。一般说来，欧美人身材高大， 东方人稍低，所以东方人到西方生活会有诸多不 便，反之亦然。在我国，不同地区的人体尺寸差 异较大。例如：
东北三省、河北、内蒙、山东、山西、青海 身材较高
③ 骨骼的力学特性：强度不均匀、各向 不同性。
④ 结论性的结果：骨骼的密度约为1.87～
1.97g/cm3,纵向抗压强度约为钢材的1/4，为 花岗岩的20倍左右，为洋松的1.5倍～2.0倍。 一般而言，骨骼的三个力学参数（纵向抗拉、 抗压强度、横向切变强度）均优于木材。
⑤ 研究骨骼的力学特性要注意: a)力的属性（静态、准静态、动态受
Chapter2 人机系统中人的特性
• 在人机系统（或人-机-环境系统）中，人 是主要的因素。人的作用是心理、生理多方面 因素混合作用的综合。所以，为使人机系统能 正常、高效、安全地运转，必须对人的生理、 心理因素加以研究和测定。人体尺寸是人生理 上的重要特性参数。在安全工程的涉及范围内， 有太多的事故是由于机的设计不符合人体基本 尺寸导致人的心理、生理的疲劳而引起的。本 章将对人体尺寸、人的生理、心理特征及人体 生物力学加以论述。
第2章人体的人机学参数安全人机工程学课程精品PPT课件
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安全与环境工程系
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四、常用人体测量数据
1、我国成年人的人体结构尺寸
安
全
人
机
图
工
2
程
5
学
︵
立
第
姿
二
人
章
体
︶
尺 寸
-
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安 全 人 机 工 程 学 ︵ 第 二 章 ︶
图2-6 坐姿人体尺寸
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︵ 第
• 人体测高仪
二 • 直脚规
章 • 直脚规
︶
• （参见图4-a 见图4-b 见图4-c）
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安全与环境工程系
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安
全
人
图
机 工
4
-a
程
学
人
︵
体
第 二 章
︶
测 高 仪
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安全与环境工程系
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安
全
人
机
工
程
学
︵
第
二
章
︶
图4-b 人体测量用直脚规
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安 全 人 机
工 程 学 ︵
第 二 章 ︶
图2-9 人体上部及上肢固定姿势活动角度范围
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（
安 全 人 机
2 ） 不 同 姿
工
势
程
时
学 ︵
第
手 能 及 的
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图3-d 测量项目-坐姿
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安 全 人 机 工 程 学 ︵ 第 二 章 ︶
图3-e 测量项目-坐姿
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二、人体尺寸测量用的主要仪器
安
全 人 机
学 • 测量基准面 （见图1）
︵ 第
• 测量方向
二 章
• 支承面和着装
︶ • 基本测点及测量项目 (见图2、图3)
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安全与环境工程系 第数2-安章全人人体机准1
人 机
轴人
工
体
程
测
学
量
︵
第 二
基 准
章
面
︶
和
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规
人 体
学 ︵
第
4测 量
二
用
章 ︶
弯
脚
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三、人体测量中的主要统计函数
安
全 人 机
• 均值
xx1x2.. .xn n
1 ni n1xi
工
程 学
︵
• 方差
s 2
1n
n1i1
(xi
_2
x)
第
二 章 ︶
s 2
1
n
(
n1 i1
图3-b 测量项目-坐姿
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安 全 人 机 工 程 学 ︵ 第 二 章 ︶
图3-c 测量项目-坐姿
2021/2/14
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安 全 人 机 工 程 学 ︵ 第 二 章 ︶
工 程 学 ︵
第 二 章 ︶
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图2-d 测量项目-立姿
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安 全 人 机
工 程 学 ︵
第 二 章 ︶
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图2-e 测量项目-立姿
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安 全 人 机 工 程 学 ︵ 第 二 章 ︶
第 二 章 ︶
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表2-3 立姿人体尺寸
(单位：mm)
图2-6 坐姿人体尺寸
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-
安
全
寸图
人
2
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7
工
程 学
︵
人 体
第
水
二
平
章
尺
︶
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表2—2 人体主要尺寸
(单位：mm)
安 全 人 机
工 程 学 ︵
安
全 人
图
机 工
4
-a
程
学
仪人
︵ 第
体
二
测
章 ︶
高
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安
全
人
机
工
程
学
︵
第
二
章
︶
图4-b 人体测量用直脚规
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安
图
全
2
-
( -c)
人
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机 工 程
图2-f 测量项目-立姿
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安 全 人 机 工 程 学 ︵ 第 二 章 ︶
图3-a 测量项目-坐姿
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安 全 人 机 工 程 学 ︵ 第 二 章 ︶
工 程 学
在人体尺寸测量中所采用的人体测量仪 器有：人体测高仪、人体测量用直脚规、人 体测量用弯脚规、人体测量用三脚平行规、 坐高椅、量足仪、角度计、软卷尺以及医用 磅秤等。
︵ 第
• 人体测高仪
二 • 直脚规
章 • 直脚规
︶
• （参见图4-a 见图4-b 见图4-c）
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-
四、常用人体测量数据
1、我国成年人的人体结构尺寸
安
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人
图
机
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立
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姿
二
人
章
体
︶
尺
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安 全 人 机 工 程 学 ︵ 第 二 章 ︶
安 全 人 机
工 程 学 ︵
第 二 章 ︶
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图2-b 测量项目-立姿
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安 全 人 机
工 程 学 ︵
第 二 章 ︶
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图2-c 测量项目-立姿
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安 全 人 机
安 第二章 人体的人机学参数
全
人
机 工
内
容
程 学
第一节 人体尺寸及其测量
︵
第 第二节 人体的人机学参数
二
章 第三节 疲劳的测定
︶
第四节 人体测量数据的应用
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安
第一节 人体尺寸及其测量
全
人 一、人体测量的基本术语
机
工 程
• 被测者姿势（立姿 、坐姿）
-b -a
基图
安 准1
全轴
人人
机 工 程
体 测
学量
︵基
第准
二面
章和 ︶
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基图 准1 轴
人 体 测 量 基 准 面 和
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安 全 人 机
工 程 学 ︵
第 二 章 ︶
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图2-a 测量项目-立姿
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xi2
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nx)
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三、人体测量中的主要统计函数
安
全 人 机
• 标准差
s
1n n1i1
(xi
_2
x)
工
程
学 ︵
• 抽样误差 s x
s n
第
二 章
• 百分位数和适应度
︶
_
x xk•s
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表2-1 百分比与变换系数
百分比（%）
安 全
0.5
人
1.0
机
工
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程
5
学
︵
10
第 二
15
章
20
︶
25
K 2.576 2.326 1.960 1.645 1.282 1.036 0.842 0.674
百分比（%） 70 75 80 85 90 95 97.5 99.0
K 0.524 0.674 0.842 1.036 1.282 1.645 1.960 2.326
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图3-e 测量项目-坐姿
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二、人体尺寸测量用的主要仪器
安
全 人 机
学 • 测量基准面 （见图1）
︵ 第
• 测量方向
二 章
• 支承面和着装
︶ • 基本测点及测量项目 (见图2、图3)
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人 机
轴人
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基 准
章
面
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规
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三、人体测量中的主要统计函数
安
全 人 机
• 均值
xx1x2.. .xn n
1 ni n1xi
工
程 学
︵
• 方差
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(xi
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二 章 ︶
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图3-c 测量项目-坐姿
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安 全 人 机 工 程 学 ︵ 第 二 章 ︶
工 程 学 ︵
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图2-d 测量项目-立姿
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安 全 人 机
工 程 学 ︵
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图2-e 测量项目-立姿
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安 全 人 机 工 程 学 ︵ 第 二 章 ︶
第 二 章 ︶
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表2-3 立姿人体尺寸
(单位：mm)
图2-6 坐姿人体尺寸
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寸图
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表2—2 人体主要尺寸
(单位：mm)
安 全 人 机
工 程 学 ︵
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体
二
测
章 ︶
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安
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人
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二
章
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图4-b 人体测量用直脚规
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图2-f 测量项目-立姿
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安 全 人 机 工 程 学 ︵ 第 二 章 ︶
图3-a 测量项目-坐姿
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安 全 人 机 工 程 学 ︵ 第 二 章 ︶
工 程 学
在人体尺寸测量中所采用的人体测量仪 器有：人体测高仪、人体测量用直脚规、人 体测量用弯脚规、人体测量用三脚平行规、 坐高椅、量足仪、角度计、软卷尺以及医用 磅秤等。
︵ 第
• 人体测高仪
二 • 直脚规
章 • 直脚规
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• （参见图4-a 见图4-b 见图4-c）
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四、常用人体测量数据
1、我国成年人的人体结构尺寸
安
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人
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安 全 人 机
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安 全 人 机
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安 全 人 机
安 第二章 人体的人机学参数
全
人
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内
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程 学
第一节 人体尺寸及其测量
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第 第二节 人体的人机学参数
二
章 第三节 疲劳的测定
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第四节 人体测量数据的应用
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第一节 人体尺寸及其测量
全
人 一、人体测量的基本术语
机
工 程
• 被测者姿势（立姿 、坐姿）
-b -a
基图
安 准1
全轴
人人
机 工 程
体 测
学量
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第准
二面
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基图 准1 轴
人 体 测 量 基 准 面 和
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安 全 人 机
工 程 学 ︵
第 二 章 ︶
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三、人体测量中的主要统计函数
安
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• 标准差
s
1n n1i1
(xi
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• 抽样误差 s x
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二 章
• 百分位数和适应度
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表2-1 百分比与变换系数
百分比（%）
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K 2.576 2.326 1.960 1.645 1.282 1.036 0.842 0.674
百分比（%） 70 75 80 85 90 95 97.5 99.0
K 0.524 0.674 0.842 1.036 1.282 1.645 1.960 2.326