人体参数课件

1、1 第二章第二章 人体的人机学参数人体的人机学参数 2 第二章第二章 人体参数人体参数 内内 容容 第一节第一节 人体尺寸测量人体尺寸测量 第二节第二节 人体的人机学参数计算人体的人机学参数计算 第三节第三节 人体测量数据的应用人体测量数据的应用 3 第一节第一节 人体尺寸测量人体尺寸测量 l人体测量学是一门用测量方法研究人体的 体格特征的科学。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， 从而为各种安全设计、工业设计和工程设 计提供人体测量数据。 l本节主要介绍人体测量的基础知识。应该 掌握“测量基准面”、“ 静态测量”和 “动态测量”等一

2、些基本概念。 4 一、人体尺寸测量的基础一、人体尺寸测量的基础 l 人机工程学使用的成年人和青少年的人 体测量术语由国标 GB/T 5703-2010(GB/T 5703-2010(用于 技术设计的人体测量基础项目) )规定。 l该标准还规定，只有在被测者姿势、测量 基准面、测量方向、测点等符合下列5项 要求的前提下，测量数据才有效。 5 1被测者姿势的要求 l1）立姿 l2）坐姿 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，左、 右足后跟并拢，两足前端分开， 大致呈45o夹角，体重均匀分 布于两足。 6

3、 1被测者姿势的要求 l1）立姿 l2）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，膝弯屈 大致成90o ，足平放在地面上， 手轻放在大腿上。 7 2测量基准面的要求 l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。 l1）矢状面 l2）正中矢状面 l3）冠状面 l4）水平面 l5）眼耳平面 8 2测量基准面的要求 l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。 l1）矢状面 l2）正中矢状面 l3）冠状面 l4）水平面 l5）眼耳平面 通过铅垂轴和纵轴的平面及 与其平行

4、的所有平面都称为 矢状面。 9 2测量基准面的要求 l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。 l1）矢状面 l2）正中矢状面 l3）冠状面 l4）水平面 l5）眼耳平面 在矢状面中，把通过人体正 中线的矢状面称为正中矢状 面。正中矢状面将人体分为 左右对称的两部分。 10 2测量基准面的要求 l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。 l1）矢状面 l2）正中矢状面 l3）冠状面 l4）水平面 l5）眼耳平面 通过铅垂轴和横轴的平面及 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。 11 2测量基准面的要求

5、 l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。 l1）矢状面 l2）正中矢状面 l3）冠状面 l4）水平面 l5）眼耳平面 与矢状面和冠状面同时垂直 的所有平面都称为水平面。 水平面将人体分成上下两部 分。 12 2测量基准面的要求 l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。 l1）矢状面 l2）正中矢状面 l3）冠状面 l4）水平面 l5）眼耳平面 通过左、右耳屏点 及右眼眶下点的水 平面称为眼耳平面 13 3测量方向的要求 l1）头侧端，足侧端。 l2）内侧，外侧。 l3）近位，远位。 l4）挠侧，尺侧。 l5）胫侧，腓侧。

6、 在人体上、下方向上，将上 方称为头侧端头侧端，将下方称为 足侧端足侧端。 14 3测量方向的要求 l1）头侧端，足侧端。 l2）内侧，外侧。 l3）近位，远位。 l4）挠侧，尺侧。 l5）胫侧，腓侧。 在人体左、右方向上，将靠 近正中矢状面的方向称为内内 侧侧，将远离正中矢状面的方 向称为外侧外侧。 15 3测量方向的要求 l1）头侧端，足侧端。 l2）内侧，外侧。 l3）近位，远位。 l4）挠侧，尺侧。 l5）胫侧，腓侧。 在四肢上，将靠近四肢附着 部位的称为近位近位，将远离四 肢附着部位的称为远位远位。 16 3测量方向的要求 l4）挠侧，尺侧。 在上肢上，将挠骨侧称为挠挠 侧侧，将尺骨

7、侧称为尺侧尺侧。 17 3测量方向的要求 l5）胫侧，腓侧。 在下肢上，将胫骨侧称为胫胫 侧侧，将腓骨侧称为腓侧腓侧。 18 4支承面和衣着的要求 l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。 l要求被测量者裸体或穿着尽量少的内衣测 量。 19 5基本测点及测量项目 l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。 l实际测量时，必须按照标准规定的测量仪器和 方法进行测量，其测量结果方为有效。 20 二、人体测量的主要仪器 l(1)、直脚规 l(2)、弯脚规 l(3

8、)、人体测高仪 主要用来测量两点间的直线距离，特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。宽度或直径。如耳、脸、手、足。 21 二、人体测量的主要仪器 l(1)、直脚规 l(2)、弯脚规 l(3)、人体测高仪 用于测量用直尺不能直接测量的用于测量用直尺不能直接测量的 人体两点间距离，如测量肩宽、人体两点间距离，如测量肩宽、 胸厚等部位的尺寸。胸厚等部位的尺寸。 22 二、人体测量的主要仪器 l(1)、直脚规 l(2)、弯脚规 l(3)、人体测高仪 主要用来测量身高、坐高、立姿主要用来测量身高、坐高、立姿 和

9、坐姿的眼高以及伸手向上所及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的高度等立姿和坐姿的人体各部 位高度尺寸位高度尺寸 23 三、常用统计函数常用统计函数 l在人体测量中，有两个重要的统计量：均 值和标准差。前者表示分布的集中趋势； 后者表示分布的离中趋势。 24 1均值 l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。 l对有n个样本的测量值：x1，x2，xn，其 均值为： n i i n x nn xxx x 1 21 1 25 2方差 l描述测量数据在中心位置（均值）上下波 动程度差异的值叫均方差，通常称为方差。 l对于均值为x的n个样本测量值：x1，

10、 x2，xn，其方差S2的定义为： )( 1 1 )( 1 1 2 1 2 1 22 xnx n xx n S n i i n i i 26 3标准差 l由方差的计算公式可知，方差的量纲是测 量值量纲的平方，为使其量纲和均值相一 致，则取其均方根差值，即标准差来说明 测量值对均值的波动情况。所以方差的平 方根S称为标准差。 2 1 2 1 2 )( 1 1 xnx n S n i i 27 4抽样误差 l抽样误差又称为标准误差，即所有样本均 值的标准差。抽样误差数值大，表明样本 均值与总体均值的差别大，反之说明其差 别小，即均值的可靠性高。 l当样本数据列的标准差为S，样本容量为n 时，则抽样

11、误差的计算式为： nSS x / 28 l工程上常以正态分布的某个百分位工程上常以正态分布的某个百分位 处的人体尺寸数值处的人体尺寸数值x x 作为设计用人体 作为设计用人体 尺度的一个界值，以控制设计的适应尺度的一个界值，以控制设计的适应 范围，该界值称为范围，该界值称为百分位数百分位数。 l正态分布曲线上，从正态分布曲线上，从 ( (或或) ) ，或两个百分位，或两个百分位1 1 2 2 之间 之间 的区域，称为的区域，称为适应度适应度。适应度反映了。适应度反映了 设计所能适应的身材的分布范围。设计所能适应的身材的分布范围。 5百分位数 29 5百分位数 l一个百分位数将群体或样本的全部测

12、量值一个百分位数将群体或样本的全部测量值 分为两部分，有分为两部分，有 的测量值等于和小的测量值等于和小 于它，有于它，有(100(100 ) ) 的测量值大于它的测量值大于它 。最常用有：最常用有： l第第5%百分位数百分位数 l第第50%百分位数百分位数 l第第95%百分位数百分位数 第第5百分位数是代表百分位数是代表“小小” 身材，是指有身材，是指有5%的人群的人群 身材尺寸小于此值，身材尺寸小于此值，95% 的人群身材尺寸大于此值的人群身材尺寸大于此值 30 5百分位数 l一个百分位数将群体或样本的全部测量值一个百分位数将群体或样本的全部测量值 分为两部分，有分为两部分，有 的测量值等

13、于和小的测量值等于和小 于它，有于它，有(100(100 ) ) 的测量值大于它的测量值大于它 。最常用有：最常用有： l第第5%百分位数百分位数 l第第50%百分位数百分位数 l第第95%百分位数百分位数 第第50百分位数表示百分位数表示“中中” 身材，是指大于和小于此身材，是指大于和小于此 人群身材尺寸的各为人群身材尺寸的各为50% 31 5百分位数 l一个百分位数将群体或样本的全部测量值一个百分位数将群体或样本的全部测量值 分为两部分，有分为两部分，有 的测量值等于和小的测量值等于和小 于它，有于它，有(100(100 ) ) 的测量值大于它的测量值大于它 。最常用有：最常用有： l第第

14、5%百分位数百分位数 l第第50%百分位数百分位数 l第第95%百分位数百分位数 第第95百分位数代表百分位数代表“大大” 身材，是指有身材，是指有95%的人群的人群 身材尺寸均小于此值，身材尺寸均小于此值， 5%的人群身材尺寸大于的人群身材尺寸大于 此值。此值。 其它百分位数的含义可以其它百分位数的含义可以 此类推。此类推。 32 l当已知样本均值和标准差时，百分位数可由式当已知样本均值和标准差时，百分位数可由式 (2-6)取得：取得： (2-6) l x 对应于百分位对应于百分位的百分位数的百分位数 l x 样本均值样本均值(设计的基本尺寸设计的基本尺寸) l S 样本标准差样本标准差(设

15、计的调整量设计的调整量) l k 与与有关的变换系数，见表有关的变换系数，见表2-1 skxx _ 求百分位数值 33 表表2-1 百分比与变换系数百分比与变换系数 百分位百分位a（%）K百分百分位位a a （%）K 0.52.576700.524 1.0 2.326750.674 2.5 1.960800.842 5 1.645851.036 10 1.282901.282 15 1.036951.645 20 0.84297.51.960 25 0.67499.02.326 30 0.52499.52.576 50500.0000.000 34 例例1 1：某地区人体测量的均值：某地区人体

16、测量的均值 = 1650mm= 1650mm，标准，标准 差差S=57.1mmS=57.1mm，求该地区第，求该地区第95%95%、90%90%及第及第10%10%的百的百 分位数值，按分位数值，按X90X90及及X10X10设计的设备的适应度是设计的设备的适应度是 多少多少? ? 例例2 2：设计适用于：设计适用于90% 90% 东南区男性使用的产品，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的尺寸？试问应按怎样的身高范围设计该产品的尺寸？ 35 36 四、常用人体测量数据 常用人体有关测量参数常用人体有关测量参数 人体测量数据的种类分两类：人体结构尺人体测量数据的种类分两类：

17、人体结构尺 寸指静态尺寸；人体功能尺寸指动态尺寸。寸指静态尺寸；人体功能尺寸指动态尺寸。 l1)1)人体结构尺寸，即静态尺寸，人在静止的状人体结构尺寸，即静态尺寸，人在静止的状 态下，即站立不动，坐着不动或静卧等情况下态下，即站立不动，坐着不动或静卧等情况下 测量的尺寸测量的尺寸( (静态人体测量静态人体测量) ) l2)2)人体功能尺寸，即动态尺寸，在正常、动态人体功能尺寸，即动态尺寸，在正常、动态 条件下所测得的人体各肢体的活动角度参数和条件下所测得的人体各肢体的活动角度参数和 活动幅度系数活动幅度系数( (动态人体测量动态人体测量) ) 37 lGB10000-1988中国成年人人体尺寸

18、中国成年人人体尺寸是关于是关于 我国成年人人体尺寸的国家标准，于我国成年人人体尺寸的国家标准，于1989年年7月月 开始实施。开始实施。 l该标准为我国各种设备、工业产品、建筑室内该标准为我国各种设备、工业产品、建筑室内 、环境艺术、武器装备以及各种家具、工具用、环境艺术、武器装备以及各种家具、工具用 具的人机工程学设计提供了中国成年人人体尺具的人机工程学设计提供了中国成年人人体尺 寸的基础数据。寸的基础数据。 l该标准共列出该标准共列出47项人体尺寸基础数据，按男、项人体尺寸基础数据，按男、 女性别分开，且分三个年龄段女性别分开，且分三个年龄段:1825岁岁(男、女男、女 )，26 35岁岁

19、(男、女男、女)，36 60(男男)、55(女女) 1 我国成年人的人体结构尺寸我国成年人的人体结构尺寸 38 1.1人体主要尺寸 l包括：身高、体重、 上臂长、前臂长、大 腿长、小腿长。 身 高 上臂长 前臂长 大腿长 小腿长 身高：身高： 从头顶点从头顶点(v)(v)至地面的垂距至地面的垂距 39 表2-2 人体主要尺寸 40 1.2立姿人体尺寸 l包括：眼高、肩高、 肘高、手功能高、会 阴高、胫骨点高。 眼 高 41 1.2立姿人体尺寸 l包括：眼高、肩高、 肘高、手功能高、会 阴高、胫骨点高。 l肩高：从地面到肩峰点的 铅垂距离，可用人体测高 仪测量 肩 高 42 1.2立姿人体尺寸

20、l包括：眼高、肩高、 肘高、手功能高、会 阴高、胫骨点高。 肘 高 43 1.2立姿人体尺寸 l包括：眼高、肩高、 肘高、手功能高、会 阴高、胫骨点高。 手功 能高 44 1.2立姿人体尺寸 l包括：眼高、肩高、 肘高、手功能高、会 阴高、胫骨点高。 会 阴 高 45 1.2立姿人体尺寸 l包括：眼高、肩高、 肘高、手功能高、会 阴高、胫骨点高。 胫骨 点高 46 表2-3 立姿人体尺寸 47 1.3坐姿人体尺寸 l包括：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。 坐 高 48 1.3坐姿人体尺寸 l包括：坐高、坐

21、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。 坐 姿 颈 椎 点 高 49 1.3坐姿人体尺寸 l包括：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。 坐 姿 眼 高 50 1.3坐姿人体尺寸 l包括：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。 坐 姿 肩 高 51 1.3坐姿人体尺寸 l包括：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

22、、小腿加足高、坐 深、臀膝距、坐姿下 肢长。 坐姿 肘高 52 1.3坐姿人体尺寸 l包括：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。 坐姿 大腿厚 53 1.3坐姿人体尺寸 l包括：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。 坐姿 膝高 54 1.3坐姿人体尺寸 l包括：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。 小腿加足高 55 1.3坐姿人体尺寸 l包

23、括：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。 坐深坐深 56 1.3坐姿人体尺寸 l包括：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。 臀膝距臀膝距 57 1.3坐姿人体尺寸 l包括：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。 58 表2-4 坐姿人体尺寸 59 1.4 人体水平尺寸 60 项目 东北华北西北地区东南地区华中地区华南地区西南地区 均值 标准

24、差 均值 标准 差 均值 标准 差 均值 标准 差 均值 标准 差 均值 标准 差 男 体 重 648.2607.6597.7576.9566.9556.8 身 高 169356.6168453.7168655.2166956.3165057.1164756.7 胸 围 88855.588051.586552.085349.285148.985548.3 女 体 重 557.7527.1517.2506.8496.5506.9 身 高 158651.8157551.9157550.8156050.7154949.7154653.9 胸 围 84866.483755.983159.882055.

25、881957.680958.8 1.5 各区域的体重、身高、胸围 61 62 2 我国成年人的人体动态尺度 l动态测量是在人体从事某种活动的情况下，对 运动着的人体进行的测量。人体动态尺度是各人体动态尺度是各 种操作、空间、环境设计及各种着装设计的必种操作、空间、环境设计及各种着装设计的必 要人体测量参数。要人体测量参数。 l通常包括人体动作范围的测量，如手、脚和四 肢活动范围的大小和活动方向。 l人体某部位移动过程的测量。如运动的轨迹以 及运动关节角度大小等。 l人体动态尺度：人体动态尺度：在正常、动态条件下所测得的在正常、动态条件下所测得的 人体各肢体的活动角度参数和活动幅度系数人体各肢体

26、的活动角度参数和活动幅度系数 63 人体肢体活动角度范围 l指头、肩胛骨、 臂、手、腿、 小腿、足等部 位的活动角度 范围。 64 人体上部及上肢固定姿势活动角度范人体上部及上肢固定姿势活动角度范 围围 65 不同姿势手能及的空间范围 l取成年男子立姿、坐姿、单腿跪姿、仰卧 时上身及手的可及范围。 66 立姿上身及手的可及范围 67 坐姿上身及手的可及范围 68 跪姿上身及手的可及范围 69 仰卧上身及手的可及范围 70 3 常用人体功能尺寸测量区域 测量 项目 男（18-60岁）女（18-55岁） p5p50p95p5p50p95 立 姿 双手上举高197121082245184519682

27、089 手功能举高186920032138174118601976 手平展宽157916911802145715591659 双臂平展宽137414831593124813441438 双肘平展宽816875936756811869 坐 姿 手前伸长416447478383413442 手功能伸长310343376277306333 上肢前伸长777834892712764818 上肢功能长673730789607657707 双手上举高124913391426117312511328 71 3 常用人体功能尺寸测量区域 测量 项目 男（18-60岁）女（18-55岁） p5p50p95p5p50p95 跪 姿 体长592626661553587624 体高119012601330113711961258 仰 卧 体长200021272257186719822102 体高364372383359369384 爬 姿 体长124713151384118312391296 体高761798836694738783 72 五、手脚作业域测量 作业域：手脚在一定空间范围内做各作业域：手脚在一定空间范围内做各 种操作，所形成的包括左右水平面种操作，所形成的包括左右水平面 和上下垂直面的空间区域。和上下垂直面的空间