第三章第三章人体测量人体测量第一节人体测量简介第一节人体测量简介第二节第二节静态测量静态测量第三节动态测量第三节动态测量第四节典型标准第四节典型标准第五节人体测量的应用第五节人体测量的应用第一节人体测量简介第一节人体测量简介一、一、人体测量（人体测量（Anthropometry） 为使各种与人体尺寸有关的设计能符合人的生理特点，让人在使用时处于舒适的状态和适宜的环境之中，就必须在设计中充分考虑人体的各种尺度。 例如，在各种机动车辆的设计中，方向盘、控制手柄及脚踏装置位置都必须安排在人的肢体活动所能达到的范围内，操作的用力也应该处在人的肢体用力的适宜范围之内。 第一节人体测量简介第一节人体测量简介 人体测量是指对人类身体各方面特征数据的度量，特别是人体的尺寸、形状和耐力；以及这些数据在设计中的应用。 人体测量数据可分为人体构造尺寸和人体功能尺寸，构造尺寸指静态尺寸；功能尺寸指动态尺寸，它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。 在设备和工作台的设计中，必须利用人体测量的统计数据，使设备和工作台适合使用者。其最基本的要求是设备和工作台的物理尺寸要和人体相匹配。 第一节人体测量简介第一节人体测量简介二、二、人体尺寸与工作台设计人体尺寸与工作台设计人体测量的统计结果称作为人体尺寸，这些度量结果对于设计特定设备或环境有很重要的作用。在实际工作中，经常采用数种指标来评价使用者和工作设备之间相匹配的程度，常用的指标有舒适性、安全性、效率等，它们可依重要性称为较高、一般和基本的要求。如在椅子设计中舒适性是最基本的指标时，设计者必须考虑使用者的小腿长度。如果椅子太高，使用者会感觉不舒服。由此便产生了设计的准则：座位的高度应当小于或等于小腿的长度。第一节人体测量简介第一节人体测量简介 在应用人体结构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设备或产品的尺寸。设计工作台步骤举例：1、分析任务，确定与工作有关的功能要求；2、设立调查表找出与工作台有关的其它人因工程问题；3、确定使用者和相应的数据：如性别、种族、使用者年龄等。4、确定适应人群所占的比例，即工作台要使多大比例的使用者满意；5、确定基本的人体测量指标，如小腿高、坐高等；6、确定与指标相关的工作台尺寸有哪些；7、确定人体尺寸；第一节人体测量简介第一节人体测量简介5、确定基本的人体测量指标，如小腿高、坐高等；6、确定与指标相关的工作台尺寸有哪些；7、确定人体尺寸；8、利用人体测量的数据计算工作台的尺寸；9、建立实体模型；10、进行合适度实验；第一节人体测量简介第一节人体测量简介三、三、人体测量的方法人体测量的方法 （一）、被测者姿势（一）、被测者姿势1、直直立立姿姿势势(简简称称立立姿姿)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，膝部自然伸直，左、右足后跟并拢，前端分开，是两足大致成45夹角，体重均匀分布于两足。2、坐坐姿姿被测者挺胸坐在被调节至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，手放在大腿上。第一节人体测量简介第一节人体测量简介（二）、（二）、测量基准面测量基准面 人体测量基准面的定位是由三个互为垂直的轴（铅垂轴，纵轴和横轴）来决定的。如下图所示。 主要包括：（1）矢状面（2）正中矢状面（3）冠状面（4）水平面（5）眼耳平面图3-1第一节人体测量简介第一节人体测量简介（三）（三）测量方向测量方向 在人体上、下方向上，将上方称为头侧端，将下方称为足侧端。 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。 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。对于上肢，将挠骨侧称为挠侧，将尺骨侧称为尺侧。对于下肢，将胫骨侧称为胫侧，将腓骨侧称为腓侧。第一节人体测量简介第一节人体测量简介（四）（四）支承面和衣着支承面和衣着立姿时站立的地面或平台以及坐姿时的椅平面应是水平的、稳固的、不可压缩的。要求被测量者裸体或穿着尽量少的内衣(例如只穿内裤和汗背心)测量，在后者情况下，在测量胸围时，男性应撩起汗背心，女性应松开胸罩后进行测量。第一节人体测量简介第一节人体测量简介四、四、人体测量的主要仪器人体测量的主要仪器1、人体测高仪。它主要是用来测量身高、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、人体测量用直脚规。它是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，如测量耳、脸、手、足等部位的尺寸。 3、人体测量用弯脚规。它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。第二节第二节静态测量静态测量 人体尺寸的静态测量属于传统的测量方法，用途很广。静态人体测量可采取不同的姿势，主要有立姿、坐姿、跪姿和卧姿等几种。制作衣服时人体尺寸的测量是常见的人体静态测量的方法，这种测量是在被测量者静态地站着或坐着的姿势下进行的。静态测量数据是动态测量的基础，是设计人机系统不可缺少的参数。第二节第二节静态测量静态测量一、一、结构化的人体测量数据结构化的人体测量数据 人体测量的数据是指人体不同部位的尺寸，在设计不同的设备或产品时，会涉及到人体不同部位的尺寸。这些尺寸主要包括： 1)身高（Stature）；2)眼高（Eye height）；3)肩高（Shoulder height）；4)肘高（Elbow height）；5)臀高（Hip height）； 6)指节的高度（Knuckle height）； 7)指尖的高度（Fingertip height）； 8)坐高（Sitting height）； 9)坐眼高（Sitting eye height）；10)坐肩高（Sitting shoulder height）；11)坐肘高（Sitting elbow height）；第二节第二节静态测量静态测量12)大腿的厚度（Thigh thickness）；13)臀部-膝盖的长度（Buttock-knee length）；14)臀部-腿弯部的长度（Buttock-popliteal length）；15)膝盖的高度（Knee height）；16)腿弯部的高度（Popliteal height）；17)肩宽（Shoulder breadth：bideltoid）；18)肩宽（Shoulder breadth: biacromial）；19)臀宽（Hip breadth）； 20） 胸部厚度（Chest depth）； 22)腹部厚度（Abdominal depth）； 23） 肩-肘的长度（Shoulder-elbow length）；第二节第二节静态测量静态测量23)肘-指尖的长度（Elbow-fingertiplength）；24)上肢的长度（Upperlimblength）；25)手心的长度（Shoulder-griplength）；26)头部厚度（Headlength）；27)头部的宽度（Headbreadth）；28)手的长度（Handlength）；29)手的宽度（Handbreadth）；30)脚的长度（Footlength）；31)脚的宽度（Footbreadth）；32)跨度（Span）；33）肘部跨度（Elbowspan）；34)34)站立时手掌的握点（Grip reaches）；35)35)标准坐姿手掌的握点； 图例在P55第三章图3-2第二节第二节静态测量静态测量二、二、数据的统计含义数据的统计含义 人体测量的数据常以百分位数来表示人体尺寸等级，最常用的是以第5%、第50%、第95%三种百分位数来表示。其中第5百分位数是指有5%的人群身体尺寸小于此值，而有95%的人群身体尺寸均大于此值；第50百分位数是指大于和小于此人群身体尺寸的各为50%；第95%百分位数指有95%的人群身体尺寸均小于此值，而有5%的人群身体尺寸大于此值。 第二节第二节静态测量静态测量三、三、人体着装结构尺寸：一般用特定的人体结构尺寸均值Mx加上平均的衣物修正值My来获得人体着装结构尺寸M(x+y)： M(x+y) =Mx+My 人体尺寸轻薄的夏装 冬季外套轻薄的工作服、靴和盔身高坐高大腿与台面距离足长足跟高头长头宽肩最大宽 臀宽25/4031313/4013/4025/40-131325/4010254013/2525/40-50/7550/75703134025351001051313注：表中斜杠前为男性数据，斜杠后为女性数据（女性鞋跟高）第二节第二节静态测量静态测量四、四、影响人体测量数据的因素影响人体测量数据的因素1、民族因素；2、性别、年龄因素；3、职业因素；第三节动态测量第三节动态测量一、活动空间一、活动空间要完成一项非常简单的任务人体也需要某些部位运动，这就要求有足够的空间，即活动空间。人在劳动或运动时，人体空间位置与尺寸时刻在变化，这种变化就是动态变化。动态测量就是测定人体动态变化时的数值。活动空间的分配依赖于许多因素：使用的人群，任务，衣物，设备等。 例如，一名消防队员在特定宽度的通道攀梯时，就要考虑他的衣服的不同、携带设备的不同，以及此项任务是否还要求除攀梯之外的其他动作？通道内是否还有另外的物体，如灯、其它仪器。这种种不同的情境要求不同的活动空间。 第三节动态测量第三节动态测量二、二、伸展域伸展域。伸展域可从立视图和平面图两个方面来看，主要有：通过肩部关节的正中矢状面的垂直部分；通过关节的横断面的水平部分；通过肩关节的沿着冠状缝平面的垂直部分。 正常区域：将上肢轻松地垂直于体侧，曲肘，以肘关节为中心，前臂和手能自由到达的区域。在这个范围内，人操作时能舒适轻快地工作，即图中一般活动范围。 最大区域：完全伸展整个胳膊所能涉及的区域。第四节典型标准第四节典型标准 尽管人体的作业姿势各不相同，但是在设计时可以依据一些基本的原则，确定设计标准。下面给出一般标准的一些典型例子，但请注意标准的性质通常是依赖于任务的，所以不能简单地加以推广。 一、人体尺寸设计中的基准点：一、人体尺寸设计中的基准点：驾驶舱的设计：在驾驶舱的设计中，通常设计是以臀部关节或臀部为基准点。战斗机驾舱的设计：在设计战斗机的驾舱时，能见度是非常重要的，故而设计者通常以眼睛作为设计的基准点。第四节典型标准第四节典型标准制制造造工工作作台台设设计计：在装配线上，手的使用是非常重要的，所以设计者的工作通常以手为基准点。同样的原因，打字工作台的设计也从HARP(Hand ReferencePoint，手的基准点)开始，但是VDT(Visual DisplayTerminal，视觉显示终端)工作台的设计要同时考虑到ERP（Eyereferencepoint，眼的基准点）和HARP。第四节典型标准第四节典型标准二、工作面二、工作面（一）（一）作业的高度作业的高度 对于重手工操作，手的位置建议在肘高之下200mm；对于需要胳膊支持的精确任务，手应该在肘高之上50mm；计算机的键盘应该设在肘高的位置；厨房的工作面应设在肘高以下100mm。工作台的布局和舒适伸展域可以参考前面提到的工作面区域的正常区域和最大区域。第四节典型标准第四节典型标准（二）座位的设计：（二）座位的设计：1、高度：座位的高度应该小于腿弯部的高度，以避免腿弯的额外压力。但无论如何，膝盖和大腿的角度都不应超过75度。座位总的前后距离不应该大于臀部-腿弯部的长度，这样才能使使用者的背靠椅背休息。2、空间通道空间可能要考虑衣服和设备；在考虑侧面的肘部伸展空间时，在达到使用者适应度的百分比要求的基础上，两边应各再增加50mm。第四节典型标准第四节典型标准三、我国人体尺寸三、我国人体尺寸我国1989年7月1日实施的GB10000-88中国成年人人体尺寸，适用于工业产品、建筑设计、军事工业以及工业的技术改造设备更新及劳动安全保护。标准中所列数值，代表从事工业生产的法定中国成年人（男1860岁，女1855岁）。标准中共列出47项我国成年人人体尺寸基础数据，按男女性别分开，且分三个年龄段：1825（男、女），2635（男、女），3660（男）、55（女），用七幅图分别表示项目的部位并用表列出其相应的百分位数。现将GB 10000-88 中的人体主要测量项目及尺寸摘录于图37及表3l中；供使用时查阅。注：两图在课本P63。第四节典型标准第四节典型标准四、四、 人体各部分尺寸与身高的相关计算：人体各部分尺寸与身高的相关计算： 正常成年人的身体各部分之间都有一定的比例关系，因此，可根据这种比例关系计算人体相关参数。我国成年人人体各部分尺寸与身高的比例关系如下。 根据GB10000-88中国成年人人体尺寸给定的人体尺寸数据的均值，推算出我国成年人（男1860岁，女1855岁）人体各部分尺寸与身高H的比例关系如图3-8所示。注：图3-8在课本P65第五节人体测量的应用第五节人体测量的应用一、任务分析一、任务分析任务分析的主要目的是彻底了解设备或工具对使用者所需执行任务的影响，以便能抓住重点。此外，任务分析也应了解相关安全系统的设计、工作场所的设计等。在决定有关的身体尺寸和相关的约束及标准方面，任务分析非常重要。不同的任务具有不同的特点和要求，所以其所涉及的人体尺寸的要求也各异。第五节人体测量的应用第五节人体测量的应用二、使用选择对象二、使用选择对象在应用人体尺寸时，应对所使用人群的特点及差异性进行分析：如种族、年龄、性别、数据是否适用、是否包括残疾人等。三、三、决定适应程度决定适应程度对于每一项任务都有不同的要求，不同性质决定不同的适应度。应注意：分别考虑每一相关尺寸（注意，人的身体各部分往往是成比例的，既是相关的）；决定所采用的人体尺寸和标准；某尺寸是否一定要符合99%的群体的要求；成本考虑（如果达到最优要花费很大代价，可否采用次优？），成本在决策时是非常重要的一个决定因素；另外，注意不要忽略了衣物的调整量。第五节人体测量的应用第五节人体测量的应用四、四、确定标准和约束确定标准和约束 参考前面的典型标准，确定适用人体尺寸，进行设计。五、五、CADCAD技术在人体测量中的应用（人体模板）技术在人体测量中的应用（人体模板） CAD技术就为人体测量提供了更加直观方便的可视性极强的研究方法三维人体模板。计算机可以储存大量人体尺寸的详细数据，因此可以利用计算机产生在特定方面处于一定分布百分位的使用者的三维模型。此模型可以按照不同的透视法展示，而且可以在虚拟环境中由操作者的控制进行模拟，由此可以在可取范围、适应度、活动空间和可视区域等方面对做出评价。第五节人体测量的应用第五节人体测量的应用 案例案例以Pheasant在1986年提出的工业装配任务中的最优和满意工作台高度的标准设计为例（见图3-8），具体的程序为：1、任务分析：装配线生产2、使用对象：中国成年男性3、确定适应度：4、标准：完成具有合理的力度和精确度的操作任务的最佳水平高度位于肘部之下的50mm和100mm之间。 人体尺寸的数据：身体尺寸，包括均值、标准差、对衣物调整之后的数据等。THEENDTHANKS