人体的人机学参数课件

1、第三章人体的人机学参数Chapter 3 parameters of ergonomics for human body感知特征(perception character)反应时间(reaction time)应激反应(stress reaction)人体测量学(anthropometry).第三章人体的人机学参数Chapter 3 paramete31 人的感知特征和反应时间 311人的感知(perception)特征直接或间接的外部刺激源作用人体，人体通过感受器官，感知刺激，并做出反应。感知是生理分析器的工作结果，由感受器，传递神经，大脑皮层三部分组成。感觉器官神经中枢运动器官有些可以直接

2、感知，有些则不能：如金属内部的结构、机器内部的故障等，需要仪器、计算机等进行测试。 .31 人的感知特征和反应时间 311人的感知(perc感知信息传递途径.感知信息传递途径.共同特征：一种感觉器官只能辨别一种刺激刺激本身必须在一定范围，达到一定的强度连续刺激一段时间后产生适应现象.共同特征：.312 人的反应时间1调节时间的总周期T 调节作用的总时间； ti 信息在i 环节中停滞的时间 n 总的环节数量2刺激量和感觉量 E 感觉量 R 刺激量 K 比例常数 C 积分常数3 感知时间tg调节功能的感知时间；tz反应知觉时间；td动作的时间 tg=tz+td.312 人的反应时间 tg=tz+t

3、d.感知时间的特点感知通道不同，感知时间不同运动器官不同，感知时间不同刺激数不同，感知时间不同因性别、年龄而异，儿童、老人、妇女感知时间较长.感知时间的特点感知通道不同，感知时间不同.提高感知效果的措施合理选择感知通道适应人的心理和生理要求加强培训.提高感知效果的措施.反应时间的测量1 总反应时间 ( reaction time)2 简单反应时间(simple reaction time)3 选择反应时间(choice reaction time)4 动作时间 (motion time).反应时间的测量1 总反应时间 ( reaction time32人体的应激反应应激（Stress）：受到刺

4、激后会发生各种反应，并在生理和心理上体现出来。321 应激概念应激为人对加在它身上的各种激源所引起的非特异性反应的总和。精彩球赛心脏病工作，生活压力压抑Stressor（应激源） strain（应损）.32人体的应激反应应激（Stress）：受到刺激后会发生322 应激的表现情绪应激；行为应激；认知应激；工作应激；生理应激；.322 应激的表现情绪应激；.322 应激的预防1改善工作的物理环境和物理条件2改善心理环境或要求3提高应付应激的能力，因势利导，逆来顺受，化险为夷.322 应激的预防.33 人体尺寸人体尺寸是人体测量学工作者辛勤劳动的结晶，对工业产品设计、作业空间设计以及各类机具设计都

5、有重要意义。我国于1988年12月10日发布了中国成人人体尺寸标准(GBl000-88)。由于我国幅员辽阔、人口众多，人体尺寸的地域差异也较大，因此，该标准又分为全国统一人体尺寸标准和分区人体尺寸标准两个系列 .33 人体尺寸人体尺寸是人体测量学工作者辛勤劳动的结晶，对主要尺寸： 身高，体重，上臂长，前臂长，大腿长，小腿长 立姿尺寸： 眼高，肩高，肘高，手功能高，会阴高，胫骨点高 .主要尺寸：.主要尺寸、立姿尺寸主要尺寸：1身高，2体重，3上臂长，4前臂长，5大腿长，6小腿长 立姿尺寸：1 眼高，2肩高，3肘高，4手功能高，5会阴高，6胫骨点高 .主要尺寸、立姿尺寸主要尺寸：立姿尺寸：.坐姿尺

6、寸坐姿尺寸：1坐高，2坐姿颈椎点高，3坐姿眼高，4坐姿肩高，5坐姿肘高，6坐姿大腿厚，7坐姿膝高，8小腿加足高，9坐深，10臀膝距，11坐姿下肢长.坐姿尺寸坐姿尺寸：.水平尺寸水平尺寸：1胸宽，2胸厚，3肩宽，4最大肩宽，5臀宽，6坐姿臀宽，7坐姿两肘宽，8胸围，9腰围，10臀围.水平尺寸水平尺寸：.功能尺寸:人体在工作位置上的活动空间尺寸，常用的功能尺寸包括: 站姿、坐姿、卧姿、跪姿等。.功能尺寸(立姿)稍息站立的轮廓头部不动，上身自髋关节前弯、侧转的活动空间上身不动手臂的活动空间上身运动手臂的活动空间.功能尺寸(立姿).功能尺寸(坐姿) 上身挺直和头向前倾的轮廓 上身自髋关节前弯、侧转的活

7、动空间 上身不动手臂的活动空间 上身运动手臂的活动空间 自髋关节、膝关节起腿的伸曲活动空间.功能尺寸(坐姿).功能尺寸(卧姿) 背朝下的身体卧姿轮廓 自肩关节手臂伸直的活动空间 腿自膝关节弯曲的活动空间.功能尺寸(卧姿).功能尺寸(跪姿) 上身挺直和头向前倾的轮廓 上身自髋关节侧转的活动空间 上身不动，自肩关节手臂向前、两侧的活动空间 上身自髋关节向前、两侧手臂的活动空间.功能尺寸(跪姿).各大区均差和标准差（表3-11，p56）区域：东北华北区：黑，吉,辽，内蒙，鲁，京，津，冀西北：新疆，甘肃，青海，山西，陕西，西藏，宁夏，河南东南：安徽，江苏，上海，浙江，华中：湖南，湖北，江西，华南：广东

8、，广西，福建，西南：贵州，四川，云南.各大区均差和标准差（表3-11，p56）.34 一些人体参数的理论计算341 人体测量学（anthropometry）方面人体体积 V=1.015W-4.937V体积(升) W 重量(kg)人体的比重人体的表面积B=0.02350H0.42246 W0.51456坐姿静态人体尺寸坐高 S1=0.523H膝高 S2=3.11H双手平举水平距离 S12=1.032H.34 一些人体参数的理论计算341 人体测量学（ant342 生物力学方面参数估计1 人的各部分长度手掌长l1= 0.109H躯干体积l6= 0. 300H2 人的各部分体积手掌体积V1= 0.0

9、0566V躯干体积V6= 0.6132W3 人的各部分重量手掌重W1= 0.006W躯干重W6= 0.58046W4 人的各部分重心位置手掌的重心位置 R1= 0.506l1躯干的重心位置 R6= 0.660l6.342 生物力学方面参数估计1 人的各部分长度.5 人的各部分旋转半径以人体的各部分长度为基础，已接近人身体中心的关节算起的旋转半径如下：手掌的旋转半径 R1= 0.578l1躯干的旋转半径 R6= 0.830l66 人体个部分转动惯量人体的某一部分绕垂直于该部分纵轴的轴线（在关节上）的转动惯量如下手掌的转动惯量 I1= W1 R12躯干的转动惯量 I6= W6 R62.5 人的各部

10、分旋转半径.343 劳动生理学方面labour physiology人体最大耗氧量 Vo2max=(56.592-0.398A)X10-31/(kg min)最大心跳速率 F max =2.09.2-0.74A(次/min)最大心脏排量 Q max=6.55+4.35Vo2max (l/min).343 劳动生理学方面labour physiolog35 人体测量参数的应用351 测量数据的处理和选择 在人体测量中所得到的测量值都是离散的随机变量，因而可根据概率论与数理统计理论对测量数据进行统计分析，从而获得所需群体尺寸的统计规律和特征参数。 1. 均值.35 人体测量参数的应用351 测量数

11、据的处理和选择2.方差3.标准差4.抽样误差 抽样误差=标准误差=全部样本均值的标准差.2.方差. 5.百分位数PK 百分位数将群体或样本的全部测量值分成两部分,有K%的测量值等于和小于它,有(100-K%)的测量值大于它。 . 5.百分位数PK.百分位数计算方法（1）根据百分位变换系数计算百分位数P30=X= X0(SDK).百分位数计算方法P30=X= X0(SDK).（2）根据标准正态分布表计算百分位数Z=(XX0)/SD标准正态分布表.（2）根据标准正态分布表计算百分位数Z=(XX0)/SD.百分数的应用（1）求某百分位数人体尺寸（2）求数据所属百分率 .百分数的应用（1）求某百分位数

12、人体尺寸.例：若人身高均值为170mm,标准差为10mm，求百分位数为30%的人体身高。解： X0=170，SD=10，K=0.524 P30=X= X0(SDK) 即有30%的人身高小于等于164.76cm。另解：查正态分布表有标准正态偏差Z=-0.524,由公式Z=(XX0)/SD得到X0=164.8 cm.例：若人身高均值为170mm,标准差为10mm，求百分位数为 (2)若人身高均值为170mm,求身高164.76cm的人体所属百分率 同上例:求有多少百分数的人身高小于等于164.76cm Z=(XiX)/SD=0.52 查正态分布表，p= 0.6985 即有30%左右的人身高小于等于

13、164. 76. (2)若人身高均值为170mm,求身高164.76cm的.352 用测量数据决定设备高度和工作高度353 用人体模型校核空间布置尺寸354 用人体的数学模型研究人机系统.352 用测量数据决定设备高度和工作高度.用测量数据决定设备高度和工作高度 设备高度与人体身高的比例关系，以图表的形式供设计时选择和查用。.用测量数据决定设备高度和工作高度.设计参数与人体模板百分位数的关系人体尺寸百分位数的选择I 型产品尺寸设计（双限值设计）：手表带长度、汽车驾驶座椅、II 型产品尺寸设计（单限值设计）IIA 型产品尺寸设计（大尺寸设计）：床的长度IIB 型产品尺寸设计（小尺寸设计）：书架高

14、度III 型产品尺寸设计（平均尺寸设计）：门把手、文具尺寸.设计参数与人体模板百分位数的关系人体尺寸百分位数的选择.用人体模型校核空间布置尺寸 用赛璐珞或纤维板按一定比例作出人体平板模型，可以校核作业空间和操作空间的活动和配合关系。.用人体模型校核空间布置尺寸.人体模板用于工作系统设计.人体模板用于工作系统设计.人体模板用于小汽车驾驶室设计.人体模板用于小汽车驾驶室设计.人体模板用于工作系统设计.人体模板用于工作系统设计.354 用人体的数学模型研究人机系统 将人体用数学模型表示，通过对人-设备的工作姿势，可以从理论上求出各种操纵姿势的作业范围，为合理布置人机系统提供前提条件。.354 用人体

15、的数学模型研究人机系统.人体数学模型研究人机系统.人体数学模型研究人机系统.人体侧面数学模型构成图.人体侧面数学模型构成图.人体数学模型研究人机系统的步骤操作对象的布置形式人体数学模型结构操纵姿势的定义用人体数学模型求作业范围.人体数学模型研究人机系统的步骤.SAMMIE: Loughborough 大学的人体CAD软件.SAMMIE: Loughborough 大学的人体CAD软Human factor solution from IBM.Human factor solution from IBMManneQuinPro Product from Nexgen Ergonomics Inc

16、.ManneQuinPro Product from Ne36 人体测量361 测量的种类和内容形态测量：人体长度、人体体型、重量等生理测量：出力测定，触觉反应，人体疲劳等运动测量：动作范围，动作过程，体形变化，皮肤变化等静态测量：被测者静止状态下的测量动态测量：被测者运动状态下的测量，是连续和活动的。.36 人体测量361 测量的种类和内容形态测量：人体静态测量 动态测量.静态测量 362 体形和人体测量基本概念1体形肥胖型：身体肥满（腹部和臀部），脸圆胖，骨骼细小，肌肉柔软圆滑，力量较弱，身体比重小。瘦长型：长头小脸，手、足、身躯细长，动作敏捷，行走步伐大，如竹竿形象。标准型：身体匀称，四

17、方脸，骨骼较硬，力量强而有力，肌肉发达而强劲，丰满而不肥胖，结实而不瘦长。.362 体形和人体测量基本概念1体形.2姿态立姿：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。坐姿：挺胸坐在腓骨头高度的平面上，头部以眼耳平面定位，眼睛平视前方，手放在大腿上。.2姿态.3测量基准面矢状面或正中面、额状面、水平面沿身体的中心线把身体分成左右两半的平面叫做正中面，平行于正中面的一切平面叫做矢状面。额状面、沿身体的左右方向将身体切为前后两个部分的彼此平行的一切平面叫做额状面，获冠状面。横切于直立身体并且垂直于正中面和额状面的一切平面叫做水平面，或横断面。冠状轴矢状轴.3测量基准面冠状

18、轴矢状轴.矢状轴、额状轴、垂直轴过关节中心，垂直于额状面的轴叫做矢状轴或纵轴过关节中心，垂直于矢状面的轴叫做额状轴或纵轴通过关节中心，垂直于水平面的轴叫做垂直轴。冠状轴矢状轴.矢状轴、额状轴、垂直轴冠状轴矢状轴.363 测量方法1. 普通测量法2.摄影法3.三维数学测量法.363 测量方法1. 普通测量法.普通测量法中常用的人体测量仪器人体测高仪，人体测量用弯脚规，人体测量用直脚规，此外，还有人体测量三脚平行规，坐高椅，量足仪，软卷尺以及医用磅秤等。.普通测量法中常用的人体测量仪器人体测高仪，.摄影法.摄影法.三维数字化人体测量法.三维数字化人体测量法.小结人的感知特征和反应时间人体的应激反应测量方法主要人体尺寸参数等统计量计算人体测量学的应用.小结.Any Questions?.Any Questions?.练习列举感知信息传递途径列举应激的类型和预防方法列举人体主