2、第二人机环境工程基础—人体.ppt
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1、CompanyLOGO人机环境工程基础人机环境工程基础人体人体主讲人:刘翔主讲人:刘翔人机环境工程基础人机环境工程基础人体人体2.5 人的感官功能和特征人的感官功能和特征2.4 人体测量数据的应用人体测量数据的应用2.3 常用的人体测量数据常用的人体测量数据2.2 人体测量数据的统计处理方法人体测量数据的统计处理方法2.1 人体基本测量尺寸人体基本测量尺寸Company Logo2.1 2.1 人体测量的基本知识人体测量的基本知识 骑着太高的自行车或者坐过高过矮的骑着太高的自行车或者坐过高过矮的凳子、工作台能使你对产品的尺寸概念凳子、工作台能使你对产品的尺寸概念产生直接的体验。确定正确的产品尺
2、度产生直接的体验。确定正确的产品尺度(尺寸)是设计产品的一个重要方面(尺寸)是设计产品的一个重要方面。尺寸:沿某一方向,某一轴向或围径测尺寸:沿某一方向,某一轴向或围径测量的值。尺度:基于人体尺寸的一种关量的值。尺度:基于人体尺寸的一种关于物体大小或空间大小的心理感受,尺于物体大小或空间大小的心理感受,尺度是一种心理尺寸。尺寸是客观的,尺度是一种心理尺寸。尺寸是客观的,尺度是主观的。度是主观的。Company Logo1 1 1 1、人体测量定义、人体测量定义、人体测量定义、人体测量定义 人体测量是通过测量人体各部位尺寸来确定个体人体测量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
3、寸上的差别,用以研究人的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,为空间设计、机器、设备设计以及操纵装测量数据,为空间设计、机器、设备设计以及操纵装置等设计提供依据。置等设计提供依据。2.1 2.1 人体测量的基本知识人体测量的基本知识 18701870年比利时年比利时quiletquilet出版出版人体测量学人体测量学一书是一书是最早介绍人体测量的著作。最早介绍人体测量的著作。19191919年美国进行一项年美国进行一项1010万退伍军的多项人体测万退伍军的多项人体测量,主要应用于军服设
4、计。量,主要应用于军服设计。19461946年美英两国对海空人员进行人体测量,得年美英两国对海空人员进行人体测量,得到到海空人员人体尺寸和人员装备海空人员人体尺寸和人员装备不但应用于军不但应用于军服设计,并应用于器物设计。服设计,并应用于器物设计。Company Logo图图1 1 Henry Henry DreyfussDreyfuss与人体测量与人体测量2.1 2.1 人体测量的基本知识人体测量的基本知识Company Logo2 2 2 2、人体基本姿势、人体基本姿势、人体基本姿势、人体基本姿势 (1 1)立姿)立姿 (2 2)坐姿)坐姿2.1 2.1 人体测量的基本知识人体测量的基本知
5、识3 3 3 3、测量基准面、测量基准面、测量基准面、测量基准面p矢状面矢状面p冠状面冠状面p水平面水平面图3 人体的基准面和基准轴图图3 人体的基准面和基准轴人体的基准面和基准轴Company Logo2.1.1 2.1.1 测量姿势测量姿势 立姿立姿 被测者挺胸直被测者挺胸直立,眼睛平视前方,立,眼睛平视前方,肩部放松,上肢自然肩部放松,上肢自然下垂,手伸直。手掌下垂,手伸直。手掌朝向体侧,手指轻贴朝向体侧,手指轻贴大腿外侧,腰部自然大腿外侧,腰部自然伸直,左右足后跟并伸直,左右足后跟并拢,前端分开,约呈拢,前端分开,约呈4545角,体重均匀分角,体重均匀分布于两足。布于两足。Compan
6、y Logo2.1.1 2.1.1 测量姿势测量姿势 坐姿坐姿 被测者挺胸端被测者挺胸端坐在被调节到腓骨头坐在被调节到腓骨头高度的平面上,眼睛高度的平面上,眼睛平视前方,左右大腿平视前方,左右大腿接近平行,膝弯曲大接近平行,膝弯曲大致成直角,足平放在致成直角,足平放在地面上,手轻放在大地面上,手轻放在大腿上。腿上。Company Logo2.1.2 2.1.2 测量基准和基准面测量基准和基准面1.1.矢状面矢状面 通过铅垂轴和纵轴的平通过铅垂轴和纵轴的平面及与其平行的所有平面都称为面及与其平行的所有平面都称为矢状面。矢状面。正中矢状面正中矢状面 在矢状面中,把通在矢状面中,把通过人体正中线的矢
7、状面称为正中过人体正中线的矢状面称为正中矢状面。矢状面。正中矢状面将人体分成左、右对正中矢状面将人体分成左、右对称的两部分。称的两部分。2.2.冠状面冠状面 通过铅垂轴和横轴的平通过铅垂轴和横轴的平面及与其平行的所有平面都称为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、冠状面。冠状面将人体分成前、后两部分后两部分。Company Logo2.1.2 2.1.2 测量基准和基准面测量基准和基准面3.3.水平面水平面 与矢状面及冠状与矢状面及冠状面同时垂直的所有平面都面同时垂直的所有平面都称为水平面。水平面将人称为水平面。水平面将人体分成上、下两部分。体分成上、下两部分。4.4.眼耳平
8、面眼耳平面 通过左、右耳通过左、右耳屏点及右眼眶下点的水平屏点及右眼眶下点的水平面称为眼耳平面或法兰克面称为眼耳平面或法兰克福平面。福平面。Company Logo4 4 4 4、测量方向、测量方向、测量方向、测量方向(1)(1)在人体上、下方向上,将上方称为头侧端,将下在人体上、下方向上,将上方称为头侧端,将下方称为足侧端。方称为足侧端。(2)(2)在人体左、右方向上,将靠近正中矢状面的方向在人体左、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。称为内侧,将远离正中矢状面的方向称为外侧。(3)(3)在四肢上,靠近四肢附着部位的称为近位,远离在四肢上,靠近四肢附着部
9、位的称为近位,远离四肢附着部位的称为远位。四肢附着部位的称为远位。2.1 2.1 人体测量的基本知识人体测量的基本知识 5 5 5 5、支承面和衣着、支承面和衣着、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。水平的、稳固的、不可压缩的。衣着:要求被测量者裸体或穿着尽量少的内衣。衣着:要求被测量者裸体或穿着尽量少的内衣。Company Logo2.1.3 2.1.3 测量方向测量方向1.1.在人体上、下方向在人体上、下方向上,将上方称为上,将上方称为头头侧端侧端,将下方称为,将下方称为足侧端足侧端。
10、头头 侧侧 端端足足 侧侧 端端Company Logo2.1.3 2.1.3 测量方向测量方向2.2.在人体左、右方向上,将靠近正中矢状面在人体左、右方向上,将靠近正中矢状面的方向称为的方向称为内侧内侧,将远离正中矢状面的方,将远离正中矢状面的方向称为向称为外侧外侧。Company Logo2.1.3 2.1.3 测量方向测量方向3.3.在人体的四肢上在人体的四肢上将靠近四肢附着部将靠近四肢附着部位的称为位的称为近位近位,将,将远离四肢附着部位远离四肢附着部位的称为的称为远位远位。Company Logo2.1.4 2.1.4 人体测量仪器人体测量仪器人体测高仪人体测高仪 主要用来测量身高、
11、主要用来测量身高、坐高、立姿和坐姿的眼坐高、立姿和坐姿的眼高以及伸手向上所及的高以及伸手向上所及的高度等立姿和坐姿的人高度等立姿和坐姿的人体各部位高度尺寸。体各部位高度尺寸。Company Logo2.1.4 2.1.4 人体测量仪器人体测量仪器人体测量用直角规人体测量用直角规 主要用来测量两点主要用来测量两点间的直线距离,特别适间的直线距离,特别适宜测量距离较短的不规宜测量距离较短的不规则部位的宽度或直径。则部位的宽度或直径。如耳、脸、手、足。如耳、脸、手、足。Company Logo2.1.4 2.1.4 人体测量仪器人体测量仪器人体测量用弯角规人体测量用弯角规 用于不能直用于不能直接以直
12、尺测量的接以直尺测量的两点间距离的测两点间距离的测量,如测量肩宽、量,如测量肩宽、胸厚等部位的尺胸厚等部位的尺寸。寸。Company Logo2.1.4 人体测量仪器人体测量仪器 图图6 6 三维数字化人体测量三维数字化人体测量三维数字化人体测量三维数字化人体测量 Company Logo2.1.52.1.5人体测量方法人体测量方法 图图4 4 人体尺寸测量方法的示例人体尺寸测量方法的示例上臂长上臂长前臂长前臂长掌侧偏掌侧偏尺侧偏尺侧偏足背屈足背屈Company Logo2.2.12.2.1人体尺寸的统计特征人体尺寸的统计特征 技术标准中的人体尺寸数据技术标准中的人体尺寸数据 人体尺寸有个体(
13、如航天员)的人体人体尺寸有个体(如航天员)的人体尺寸和群体的人体尺寸。现代工业产品或尺寸和群体的人体尺寸。现代工业产品或公共设施,多数不是为个人需要,而是为公共设施,多数不是为个人需要,而是为适合所有公众或某特定人群的需要而设计适合所有公众或某特定人群的需要而设计的。所以,人体工程学技术标准提供的人的。所以,人体工程学技术标准提供的人体尺寸数据,是体尺寸数据,是群体群体的人体尺寸数据。的人体尺寸数据。Company Logo2.2.12.2.1人体尺寸的统计特征人体尺寸的统计特征一、人体测量数据的特性一、人体测量数据的特性一、人体测量数据的特性一、人体测量数据的特性1 1、群体的人体尺寸数据近
14、似正态分布、群体的人体尺寸数据近似正态分布 5050百分位,即均值百分位,即均值167816782 2、各人体尺寸之间一般成线性相关性、各人体尺寸之间一般成线性相关性Y Y是人体某一尺寸数据,是人体某一尺寸数据,X X身高、体重、手长等基本人体尺寸,身高、体重、手长等基本人体尺寸,a a、b b常数。常数。身高身高 分分布布密密度度Company Logo2.2.22.2.2人体尺寸测量数据统计函数人体尺寸测量数据统计函数二、人体测量数据统计描述二、人体测量数据统计描述二、人体测量数据统计描述二、人体测量数据统计描述p平均值平均值p标准差标准差p百分位数百分位数 人体测量数据常以百分位数来表示
15、人体尺寸等人体测量数据常以百分位数来表示人体尺寸等级。在人体测量资料中,常常给出的是第级。在人体测量资料中,常常给出的是第5 5、第、第5050和第和第9595百分位数值。百分位数值。Company Logo2.2.2人体尺寸测量数据统计函数人体尺寸测量数据统计函数 在人体测量资料中,常常给出的是第在人体测量资料中,常常给出的是第5 5、第、第5050和第和第9595百分位数值。在设计中,当需要得到任一百百分位数值。在设计中,当需要得到任一百分位数值时,则可按下式求出:分位数值时,则可按下式求出:K K是百分位变换系数见表是百分位变换系数见表2 21 1;1%-50%1%-50%之间的数值,式
16、中取之间的数值,式中取“-”;50%-99%50%-99%之间的数值,式中取之间的数值,式中取“”。Company Logo2.2.2人体尺寸测量数据统计函数人体尺寸测量数据统计函数例例1 1 设计适用于设计适用于90%90%东南区男性使用的产品,试问应按怎东南区男性使用的产品,试问应按怎样的身高范围设计该产品尺寸?样的身高范围设计该产品尺寸?解:解:由表由表2-102-10查知东南区男性身高平均值查知东南区男性身高平均值 1686mm1686mm,标准差标准差S SD D=55.2mm.=55.2mm.要求产品适用于要求产品适用于90%90%的人,故以第的人,故以第5 5百分位和第百分位和第
17、9595百分位确定尺寸的百分位确定尺寸的界限值,由表界限值,由表2-12-1查得变换系数查得变换系数K=1.645K=1.645;即第即第5 5百分位数为:百分位数为:=1686-=1686-(55.255.21.645=1595.2mm1.645=1595.2mm第第9595百分位数为:百分位数为:=1686+=1686+(55.255.21.645=1776.8mm1.645=1776.8mm结论:按身高结论:按身高1595.2-1776.8mm1595.2-1776.8mm设计产品尺寸,将设计产品尺寸,将适应用于适应用于90%90%的东南区男性。的东南区男性。Company Logo2.
18、2.2人体尺寸测量数据统计函数人体尺寸测量数据统计函数 当需要得到某项人体测量尺寸当需要得到某项人体测量尺寸 所处的百分率所处的百分率P P时,可按下列步骤及公式求得:时,可按下列步骤及公式求得:然后根据然后根据Z Z值查表得小值查表得小s s的值,再按下列公式求百的值,再按下列公式求百分率分率P P;即;即P=0.5+sP=0.5+s 使用人体测量数据应注意:使用人体测量数据应注意:1大多数设计一般考虑大多数设计一般考虑90,95或或99的人适合,的人适合,将决定设计的后果和经济效果。将决定设计的后果和经济效果。2总人口的人体尺寸与各专业部门的人体尺寸不同,总人口的人体尺寸与各专业部门的人体
19、尺寸不同,与年龄、性别、地区、民族、职业有关。与年龄、性别、地区、民族、职业有关。3人体尺寸随年代发生变化,要考虑测量年代。人体尺寸随年代发生变化,要考虑测量年代。Company Logo2.2.2人体尺寸测量数据统计函数人体尺寸测量数据统计函数 人们高矮胖瘦很不同,任何一项人体尺寸,人们人们高矮胖瘦很不同,任何一项人体尺寸,人们都有大、中、小的差异。要全面完整地显示中国成年都有大、中、小的差异。要全面完整地显示中国成年人人体尺寸情况,就要描述清楚对于每一项人体尺寸,人人体尺寸情况,就要描述清楚对于每一项人体尺寸,具有多大数值的人占多大的比例,这就叫人体尺寸的具有多大数值的人占多大的比例,这就
20、叫人体尺寸的“分布状况分布状况”。百分位数是一种位置指标、一个界值,百分位数是一种位置指标、一个界值,K百分位百分位数数PK将群体或样本的全部观测值分为两部分,有将群体或样本的全部观测值分为两部分,有K%的观测值等于和小于它,有(的观测值等于和小于它,有(100-K)%的观测的观测值大于它,人体尺寸用百分位数表示时,称为人体值大于它,人体尺寸用百分位数表示时,称为人体尺寸百分位数。尺寸百分位数。Company Logo2.2.2人体尺寸测量数据统计函数人体尺寸测量数据统计函数 每项人体尺寸都给出每项人体尺寸都给出7 7个百分位数的数据,个百分位数的数据,这这7 7个百分位数分别是:个百分位数分
21、别是:1 1、5 5、1010、5050、9090、9595和和9999百分位数。用符号百分位数。用符号P1P1、P5P5、P10P10、P50P50、P90P90、P95P95、P99P99来分别表示它们。来分别表示它们。第第5 5百分位数百分位数表示表示“小小”身材。是指有身材。是指有5%5%的人群身材的人群身材尺寸小于此值,而有尺寸小于此值,而有9595的人群身材尺寸大于此值;的人群身材尺寸大于此值;第第5050百分位数百分位数表示表示“中中”身材,是指大于和小于身材,是指大于和小于此值的人群身材尺寸各为此值的人群身材尺寸各为5050;第第9595百分位数百分位数表示表示“大大”身材,是
22、指有身材,是指有9595的人群的人群身材尺寸小于此值,而有身材尺寸小于此值,而有5 5的人群身材尺寸大于的人群身材尺寸大于此值。此值。Company Logo例例1 1 从人体主要尺寸表从人体主要尺寸表中可查得,中国成年男子中可查得,中国成年男子(18186060岁)身高的岁)身高的9595百分位数百分位数P95=1775mmP95=1775mm,这,这就表示:中国成年男子(就表示:中国成年男子(18186060岁)中有岁)中有95%95%的人的人身高等于和小于身高等于和小于1775mm1775mm,有(,有(100-95100-95)%=5%=5%的人的人身高大于身高大于1775mm1775
23、mm。从人体主要尺寸表从人体主要尺寸表 可查得,中国成年女中可查得,中国成年女中(18185555岁)体重的岁)体重的5 5百分位数是百分位数是P5=42kgP5=42kg,这就表,这就表示:中国成年女中(示:中国成年女中(18185555岁)中有岁)中有5%5%的人体重等的人体重等于和小于于和小于42kg42kg,有(,有(100-5100-5)%=95%=95%的人体重大于的人体重大于42kg42kg。Company Logo1 1 1 1、人体测量数据的类型、人体测量数据的类型、人体测量数据的类型、人体测量数据的类型类型类型静态尺寸静态尺寸动态尺寸动态尺寸人体构造上的尺寸,静止人体构造上
24、的尺寸,静止站或坐着进行的测量尺寸站或坐着进行的测量尺寸主要用于工作空间的大小、主要用于工作空间的大小、产品界面元件以及工作设产品界面元件以及工作设施的设计依据施的设计依据人体功能上的尺寸人体功能上的尺寸(包括人在工作姿势下或在某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,种操作活动状态下测量的尺寸,通常是手、上肢、下肢、脚所通常是手、上肢、下肢、脚所及的及的范围范围以及关节能达到的以及关节能达到的距距离离和转动的和转动的角度角度)2.3 2.3 常用的人体测量数据常用的人体测量数据Company Logo表表2-3我国成年人人体主要尺寸我国成年人人体主要尺寸人体主要尺寸表人体主要尺寸
25、表 单位:单位:Company Logo2.3 2.3 常用人体尺寸数据摘录及简要介绍常用人体尺寸数据摘录及简要介绍2.3.1 2.3.1 人体主要尺寸人体主要尺寸19891989年实施的年实施的GB1000-1988GB1000-1988中国成年人人体尺寸中国成年人人体尺寸提供了我国成年人人体尺寸提供了我国成年人人体尺寸的基础数据,为工业设计、的基础数据,为工业设计、建筑设计以及技术改造、建筑设计以及技术改造、设备更新及安全保护提供依据。设备更新及安全保护提供依据。标准中列出了共标准中列出了共4747项项人体尺寸的基础数据。人体尺寸的基础数据。人体主要尺寸视图人体主要尺寸视图Company
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