人体工程学研究方法PPT课件

1、第一节、人体测量第一节、人体测量 一、人体测量学的由来和发展一、人体测量学的由来和发展 公元前一世纪，罗马建筑师维特鲁威(Vitruvian)从建筑学角度对人体尺度作了全面论述。 文艺复兴时期，达芬奇根据维特鲁威的描述创作了著名的人体比例图。 1870年，比利时数学家Quitlet发表人体测量学，创建了这一学科。 上世纪40年代，工业化社会发展，对人体尺寸测量有了新的认识。第1页/共105页第2页/共105页二、人体测量的具体内容和方法二、人体测量的具体内容和方法1. 1. 数据来源数据来源第3页/共105页2. 2. 人体尺寸的分类人体尺寸的分类第4页/共105页第5页/共105页立姿人体尺

2、寸第6页/共105页 年龄分组 百 分 位 数测量项目男（18-60岁）女（18-55岁） 1 5 10 50 90 95 99 1 5 10 50 90 95 99 1.1 身高1543 1583 1604 1678 1754 1775 18141449 1484 1503 1570 1640 1659 16971.2 体重 44 48 50 59 71 75 83 39 42 44 52 63 66 741.3 上臂长 279 289 294 313 333 338 349 252 262 267 284 303 308 3191.4 前臂长 206 216 220 237 253 258

3、 268 185 193 198 213 229 234 2421.5 大腿长 413 428 436 465 496 505 523 387 402 410 438 46 7 476 4941.6 小腿长 324 338 344 369 396 403 419 300 313 319 344 370 376 390第7页/共105页 年龄分组 百 分 位数测量项目男（18-60岁）女（18-55岁） 1 5 10 50 90 95 99 1 5 10 50 90 95 99 2.1 眼高1436 1474 1495 1568 1643 1664 1705 1337 1371 1388 145

4、4 1522 1541 15792.2 肩高1244 1281 1299 1367 1437 1455 14941166 1195 1211 1271 1333 1350 13852.3 肘高 925 954 968 1024 1079 1096 1128 873 899 913 960 1009 1023 10502.4手功能高 656 680 693 741 787 801 828 630 650 662 704 746 757 7782.5 会阴高 701 728 741 790 840 856 887 648 673 686 732 779 792 8192.6胫骨点高 394 409

5、 417 444 472 481 498 363 377 384 410 437 444 459第8页/共105页 坐姿人体尺寸第9页/共105页 年龄 男（18-60岁）女（18-55岁） 1 5 10 50 90 95 99 1 5 10 50 90 95 99 3.1坐高 836 858 870 908 947 958 979789 890 819 855 891 901 920 3.2坐姿颈椎点高 599 615 624 657 691 701 719563 579 587 617 648 657 6753.3坐姿眼高 729 749 761 798 836 847 868 678 6

6、95 704 739 773 783 8033.4坐姿肩高 539 557 566 598 631 641 659504 518 526 556 585 594 6093.5坐姿肘高 214 228 235 263 291 298 312201 215 223 251 277 284 299坐姿人体尺寸百分位百分位测量项目测量项目第10页/共105页3.6坐姿大腿厚 103 112 116 130 146 151 160107 113 117 130 146 151 1603.7坐姿膝高 441 456 464 493 525 532 549410 424 431 458 485 493 50

7、73.8小腿加足高 372 383 389 413 439 448 463331 342 350 382 399 405 4173.9坐深 407 421 429 457 486 494 510 388 401 408 433 461 469 4853.10臀膝距 499 515 524 554 585 595 613 481 495 502 529 561 560 5873.11坐姿下肢长 892 921 937 992 1046 1063 1096826 851 865 912 960 975 1005第11页/共105页人体水平尺寸第12页/共105页男（18-60岁）女（18-55岁）

8、 1 5 10 50 90 95 99 1 5 10 50 90 95 99 4.1胸宽242 253 259 280 307 315 331219 233 239 260 289 299 319 4.2胸厚176 186 191 212 237 245 261159 170 176 199 230 239 2604.3肩宽330 344 351 375 397 403 415304 320 328 351 371 377 3874.4最大肩宽383 398 405 431 460 469 486347 363 371 397 428 438 4584.5臀宽273 282 288 306 3

9、27 334 346275 290 296 317 340 346 3604.6坐姿臀宽284 295 300 321 347 355 369295 310 318 344 374 382 4004.7坐姿两肘肩宽353 371 381 422 473 489 518 326 348 360 404 460 478 5094.8胸围762 791 806 867 944 970 1018717 745 760 825 919 949 10054.9腰围620 650 665 735 859 895 960622 659 680 772 904 950 10254.10臀围780 805 820

10、 875 948 970 1009795 824 840 900 975 1000 1044人体水平尺寸年龄分组百分位数测量项目测量项目第13页/共105页(2) (2) 人体功能尺寸人体功能尺寸( (动态尺寸动态尺寸) ) 人在进行某种功能活动时肢体所能达到的空间范围。是由关节的活动、转动所产生的角度与肢体的长度协调产生的范围尺寸。u 使用功能尺寸强调人在完成动作时，人体各部分是不可分的，不是独立工作，而是协调动作。u 人可以通过运动能力扩大自己的活动范围。u 功能尺寸对于解决带有空间范围、位置的问题更有意义。第14页/共105页第15页/共105页功能尺寸（动态尺寸）： 手所达到的限度，并

11、不是手臂尺寸的唯一结果 通道的最小宽度肩宽 椅子的座宽臀部的宽度第16页/共105页几项常用的人体着装功能尺寸（几项常用的人体着装功能尺寸（18601860岁岁 男性）男性）第17页/共105页设计中常用人体尺寸（包括构造尺寸和功能尺寸）设计中常用人体尺寸（包括构造尺寸和功能尺寸）1. 1.身高身高确定通道和门的最小高度；确定人头顶上的障碍物；适应100%的人。第18页/共105页2.眼睛高度确定人的视线屏风和隔断的高度第19页/共105页3. 3.肘部高度肘部高度确定站着工作的表面高度最舒适的高度是低于人的肘部高度大约7.6cm第20页/共105页4. 4.挺直坐高挺直坐高确定座椅上方障碍物

12、的允许高度屏风和隔断的高度双层床的净空第21页/共105页5. 5.正常坐高正常坐高确定座椅上方障碍物的最小高度屏风和隔断的高度双层床的净空第22页/共105页6. 6.坐姿时眼睛高度坐姿时眼睛高度确定视线和最佳视区第23页/共105页7. 7.坐姿时肩高坐姿时肩高确定火车座的高度第24页/共105页8.肩宽确定环绕桌子的座椅间距排椅座位的间距通道的间距第25页/共105页9. 9.两肘宽度两肘宽度确定带扶手的椅子的扶手间距确定会议桌等周围座椅的位置第26页/共105页10.10.臀部宽度臀部宽度确定座椅内侧尺寸第27页/共105页11.11.肘部平放高度肘部平放高度确定座椅扶手、工作台、书桌

13、等的高度14-27.9cm之间第28页/共105页12.12.大腿厚度大腿厚度确定工作面与椅子之间的净空距离第29页/共105页13.13.膝盖高度膝盖高度确定地面到书桌、餐桌等地面距离第30页/共105页14. 14. 膝腘高度膝腘高度确定座椅面高度的关键尺寸第31页/共105页15.15.臀部臀部膝腿部长度膝腿部长度确定座椅椅面的长度第32页/共105页16.16.臀部臀部膝盖长度膝盖长度确定椅背到膝盖前方的障碍物之间的距离影剧院、礼堂的固定排椅第33页/共105页17.17.臀部臀部足尖长度足尖长度确定椅背到膝盖前方的障碍物之间的距离影剧院、礼堂的固定排椅第34页/共105页18.18.

14、垂直手握高度垂直手握高度确定开关、拉杆、把手、书架等的最大高度第35页/共105页19.19.侧向手握距离侧向手握距离第36页/共105页20.20.向前手握距离向前手握距离第37页/共105页3. 3. 经验公式计算人体参数经验公式计算人体参数 (1) (1) 通过身高、体重计算体积、表面积通过身高、体重计算体积、表面积 V=1.015W-4.937 V=1.015W-4.937 V V人体体积（人体体积（L L） WW人体体重（人体体重（kgkg） B=0.0235HB=0.0235H0.42245 0.42245 WW0.51456 0.51456 B B人体表面积（人体表面积（m m2

15、 2） WW体重体重 HH身高身高第38页/共105页项目定义设备或用具高与身高之比 举手达到的高度（立姿） 可随意去放东西的搁板高度（上限值，立姿） 遮挡住立姿视线的搁板高度（下限值） 直立姿势眼高 抽屉高度（上限值，立姿） 使用方便的搁板高度（上限值，立姿） 能发挥最大拉力的高度（立姿） 人体重心高度（立姿） 坐高（坐姿） 采取直立姿脸时工作面的高度 灶台高度洗练盆高度 办公桌高度（不包括鞋）4/34/37/67/633/4433/4411/1211/1210/1110/116/76/73/53/55/95/96/116/1110/1910/194/94/97/177/17(2) (2)

16、生活用具及设施高度与身高的比例生活用具及设施高度与身高的比例生活用具及设施高度与身高的关系第39页/共105页项目定义设备或用具高与身高之比 手提物的长度（最大值） 使用方便的搁板高度（下限值，立姿） 桌下空间（高度的最小值） 工作椅坐面的高度 轻度工作的工作椅高度（不含鞋） 小憩用椅子高度（不含鞋） 桌椅高差 休息用椅子高度（不含鞋） 椅子扶手高度 工作用椅子的椅面至靠背点的距离3/83/83/83/81/31/33/133/133/143/141/61/63/173/171/61/62/132/133/203/20第40页/共105页4. 4. 人体尺寸的差异人体尺寸的差异 (1) 种族差

17、异 越南：160.5cm 比利时：179.9cm (2) 世代差异 生长加速度 欧洲：每10年，人的平均身高增长1-1.4cm第41页/共105页 (3) 年龄差异人体尺寸随年龄的增加而缩减而体重、宽度、围长的尺寸随年龄的增加而增长对工作空间的设计：尽量适合20-65岁的人儿童尺寸：只要头部可钻过去，身体就可以过去老年人尺寸：身高比年轻时低 身手够东西的能力不如年轻人第42页/共105页 大部分老年人身高比年轻时矮5%。 手部力量下降约16%40%。 臂力下降约50%。 腿部力量下降约50%。 肺活量下降约35%。 随年龄增长体形变小。 鼻和耳朵的尺寸变大。 体重每十年增加2kg。 随年龄增长

18、视力也会下降、辨色能力下降。 阅读时需要增加大约20%的照明。 随年龄增长，嗅觉和味觉也会迟钝。第43页/共105页第44页/共105页 (4) (4) 性别差异性别差异 一般妇女身高比男子低10cm左右 身体比例也不同 女性臀部较宽、肩窄，躯干比男性长，四肢短u 此外还有 地域性差异：身高 寒带热带 平原山区 职业差异 社会发达程度 残疾人第45页/共105页5. 5. 百分位百分位 百分位表示具有某一人体尺寸和小于该尺寸的人占统计对象总人数的百分比。 常用 5%，50%，95% 中国男性（18-60岁）身高： 1 5 10 50 90 95 99 % 1543 1583 1604 1678

19、 1754 1775 1814 (mm) 第46页/共105页人体测量中的每一个百分位数值，只表示某一项人体的尺寸。绝对没有一个人在各种人体尺寸的数值上都同时处在同一百分位上。使用哪个百分位要根据人体工程学的设计思想，在设计中没有“平均人”的概念。第47页/共105页汽车驾驶室；房门高、宽 95%甚至99%座椅椅面高度 5%开关；门把手 50%防护罩；栅栏间距 5%甚至1%第48页/共105页6. 6.人体活动的动作空间的测量人体活动的动作空间的测量 人的动作空间主要分为两类：人的动作空间主要分为两类： (1)(1)人体处于静态时的肢体的活动范围人体处于静态时的肢体的活动范围 作业域作业域(w

20、orking area)(working area) (2) (2)人体处于动态时的全身的动作空间人体处于动态时的全身的动作空间 作业空间作业空间(working space)(working space) 第49页/共105页(1) 肢体活动范围及作业域 在工作、生活中，肢体围绕躯体做各种动作，这些由肢体的活动所划出的限定范围，即肢体的活动空间。 肢体转动的角度+肢体长度构成的。 a. 肢体活动的角度 b. 肢体活动的范围 c. 手脚的作业域第50页/共105页第51页/共105页第52页/共105页第53页/共105页第54页/共105页第55页/共105页第56页/共105页第57页/共

21、105页 b. b.肢体的活动范围肢体的活动范围 人的肢体绕关节转动而划出的范围，也即肢体活动所占用的空间范围。 肢体活动角度+肢体长度 人在工作中最常使用的是上肢，动作在某一限定的范围内均呈弧形，而形成包括左右水左右水平面和上下垂直面动作范围的一定的领域，叫平面和上下垂直面动作范围的一定的领域，叫做人的作业域做人的作业域(Working area)(Working area)。第58页/共105页第59页/共105页第60页/共105页c. 手脚的作业域 站立或坐姿时手脚所能达到的范围。这个范围一般用最小值，以满足多数人的使用。 手脚的水平作业域 手脚的垂直作业域第61页/共105页 水平作

22、业域： 在台面上左右运动手臂而形成的轨迹范围。 （确定台面上的各种设备和物品摆放的位置） 手尽量外伸所形成的区域 最大作业域 手臂自然放松运动所形成的区域 通常作业域第62页/共105页第63页/共105页 垂直作业域：垂直作业域： 手臂伸直，以肩关节为轴作上下运动所形成的范围。 （确定各种柜架搁板、挂件、拉手的位置等） 第64页/共105页 . .摸高：手举起时达到的高度摸高：手举起时达到的高度 百分位指尖高直臂抓握男性：高大身材平均身材矮小身材95505228213198216201186女性：高大身材平均身材矮小身材95505213200180201188174男女性最大摸高第65页/共

23、105页第66页/共105页 如果需要眼睛的引导，则各种柜架搁板高度的适宜尺寸为： 男性：1500-1600mm 女性：1400-1500mm第67页/共105页第68页/共105页(2) (2) 人体的活动空间人体的活动空间 人总在变换着姿态，并且人体本身也随着活动的需要而移动位置，这种姿势的变换和人体移动所占用的空间构成了人体活动空间。 人体活动空间人体活动空间 作业域作业域a.静态的手足活动 b.姿态的变换 c.人体的移动 d.人与物的关系第69页/共105页第70页/共105页人体移动：人体移动占用的空间不仅要考虑人体本身占用的空间。还应考虑连续运动过程中由于运动所必须的肢体摆动或身体

24、回旋余地所需的空间。第71页/共105页第72页/共105页第73页/共105页人与物的关系：与他人的相互作用用具家具建筑构件：门、通道、阶梯、栏杆第74页/共105页第75页/共105页第76页/共105页第77页/共105页7. 7. 人体数据的运用原则人体数据的运用原则 (1)确定设计中最重要的尺度 (2)确定设计中的使用群体，从而决定设计尺度 (3)数据运用准则：a. 最大最小原则： 常用5%和95%，一般不用50% 在不涉及安全的情况下，建议： 总原则 “够得着的距离，容得下的空间够得着的距离，容得下的空间”第78页/共105页 由人体总高度、宽度决定的物体：门、通道、床 95% 由

25、人体某一部分的尺寸决定的物体：座面高、手能及范围 5% 特殊情况以5%和95%会使界限外的不 舒适、不安全甚至危险的 扩大至1%、99% 目的不在于确定界限，而在于决定最佳范围 50%第79页/共105页 b.可调原则： 在5%95%之间可调，扩大使用范围，使大部分人的使用更合理和理想。升降坐椅可调节的搁板靠背的倾角第80页/共105页第81页/共105页 (4)使用最新的人体数据 (5)设计时注意衣着和动态尺寸 (6)舒适尺度 (7)安全尺度第82页/共105页由于着衣的人体尺寸增大的调整值（建议值）单位：mm第83页/共105页产品功能尺寸确定：产品功能尺寸确定： 最小功能尺寸=人体设计界

26、限值+功能修正量 最佳功能尺寸=人体设计界限值+功能修正量+心理修正量第84页/共105页第二节、生理学测量评价方法1. 1.心率（心率（Heart Rate,HRHeart Rate,HR） 心脏跳动的速率。 影响因素：精神因素、作业强度、环境温度 用HR来评价劳动强度及作业负担，反映全身的生理负荷。第85页/共105页不合理的坐椅尺度不合理的坐姿 能量消耗增加HR增快引起疲劳第86页/共105页相对心率(%HRmax)：作业中心率与最高心率之比 %HRmax=(作业中心率HR/最高心率HRmax)100 HRmax=220-年龄（美国心脏学会建议） HR和%HRmax都可用于研究评价产品、

27、家具设计的合理性和舒适性。第87页/共105页2. 2.肌电图肌电图(Electromyogram,EMG)(Electromyogram,EMG)测量局部肌肉收缩放电，肌肉收缩时的放电记录曲线肌电图反映局部的肌肉负荷(心电图反映全身的生理负荷)主要应用：作业设计、姿势、机械和工具设计的合理化、最优化研究。坐椅、沙发、床等家具尺度的研究中，EMG是一个最佳评价指标。符合人体工程学的设计可以减少人体不必要的能量消耗，提高工作和休息的效率。第88页/共105页3.闪频值(Critical Flicker Fusion Frequency,CFF) 对于闪烁的光源，当闪烁频率增大到某一值时，就能感觉

28、它是连续光源，这种现象叫闪光融合，此时的频率叫闪光融合频率（Critical Flicker Fusion Frequency ，简称CFF值），也叫闪光融合值（简称闪频值）。第89页/共105页人体疲劳，大脑意识知觉水平下降，CFF能反应出大脑意识水平下降的程度。疲劳增大，CFF下降。可用于评价室内光源和工作环境的合理性，找出精神疲劳最少的室内色彩和照明环境设计。第90页/共105页4. 4.脑电图脑电图( (脑波，脑波，lectroencephalogram,EEG)lectroencephalogram,EEG) 利用EEG的频率和幅值来评价大脑的觉醒状态。 研究人与环境的关系：噪声、室

29、温、床类家具尺度、质地等对睡眠深度的影响。与事故的发生、防止有密切关系。 第91页/共105页脑电波测试实验第92页/共105页大脑意识大脑意识阶段阶段主要脑波主要脑波成分成分意识意识状态状态注意注意力力生理状态生理状态事故潜事故潜在性在性 失去失去知觉知觉睡眠，脑睡眠，脑发作发作 I I 发呆发呆, ,发楞发楞不注不注意意疲劳，饮疲劳，饮酒酒II II 正常正常, ,放松放松 心心事事 休息，习休息，习惯性作业惯性作业IIIIII 正常正常, ,清醒清醒 集集中中 积极活动积极活动状态状态最小最小IVIV 波波过度过度紧张紧张集中集中于于1 1点点过度过度兴奋兴奋最大最大第93页/共105页

30、第三节、心理学测量评价方法1.问卷调查法： 作用：评价舒适度、房内气氛、对颜色匹配和产品的印象、疲劳感。可获得作业者的经验、知识，可用于利用其它方法难于评价的场合。验证通过其它方法测得的结果。将在各种环境条件下的物理量与在此条件下人的主观感觉量进行对照比较，从而得出舒适的环境标准。还可用于各种测量仪器的基准值的确定。 第94页/共105页 调查的顺序： 明确课题目的明确课题目的确定调查对象确定调查对象确定调查项目和设问确定调查项目和设问确定调查实施方法，问卷形式，问题设置确定调查实施方法，问卷形式，问题设置调查实施调查实施误填、漏填检查误填、漏填检查 统计分类、分析处理统计分类、分析处理第95页/共105页 实施方法：实施方法：方法方法特特 点点邮寄调查法邮寄调查法调查表邮给调查对象。调查表邮给调查对象。范围大，回收率低。范围大，回收率低。委托调查法委托调查法委托其它机关。回收率高，受制约。委托其它机关。回收率高，受制约。放置调查法放置调查法调查表放置某一地点。结果的可信度低调查表放置某一地点。结果的可信度低集合调查法集合调查法省时省力，集合难，受情绪影响。省时省力，集合难，受情绪影响。跟踪调查法跟踪调查法对同样的对象接一定时间间隔连续调查。对同样的对象接一定时间