工程应用的人体测计

工程應用的人體測計

人體測計學(anthropometry)是希臘文anthropos(人類)和metron(測量)的結合，也就是人體物理特徵度量的科學，其物理特徵包括人體尺寸、重量、體積、肌力、肢體活動範圍等

人體測計學依目地的不同可分為三種:工程應用的人體測計---其目的係將測計值應用於機具設計、作業空間配置等，人因工程師較注重此種考古或體質人類學的人體測計---其目的係將測計值應用於人種的分類與比較法醫學的人體測計---其目的係將測計值應用於被害人與加害人的辨識或鑑定等人體資料的變異來源年齡—成長的過程中可皆為嬰幼兒、兒童、青少年、青年、中年、老年等不同時期，因生長速率不同，而使身體的各種尺寸在各個時期也都不相同，一般而言在成年之前，身體各部的尺寸都隨著年齡的成長而增加，然中年以後，由於肌肉的萎縮、脊柱的彎曲及椎間盤的壓縮等原因，身高會隨著年齡的增加而減少，腰圍及體重會增加，老年時又再降低。性別—女性成長最快速的時期9~12歲，12~17仍有顯著成長男性成長最快速的時期13~16歲，16~20左右仍有顯著成長12歲的青少年，平均身高女＞男，但16歲以後平均身高體重男＞女成年後青少年平均身高尺寸男性＞女性，約10-15公分，但臀圍、大腿圍女＞男女性在懐孕四個月時，腹部、骨盆、胸部等會有明顯的變化種族—不同種族的人在身體尺寸與比例上均有許多差異，例白人的平均身高與各項尺寸大於黃種人。白人和黑人平均身高差不多，但黑人的手臂、腿長較白人長，而軀幹則較短。職業—不同職業的群體間的人體資料也存在許多差異，白領階級有脾酒肚，而藍領階級則因體力負荷較重所以脂肪不易累積。年代—由於生活品質隨著年代前進而提升，人類的身高及體重也隨著提升，自1900至2000的百年間，平均身高約增加7.5公分。其他—地域、運動、飲食、健康、姿勢、穿著等，甚至一天內的時段亦影響測量，身高和體重一天內約有2%的變化。量測技術

靜態和動態的人體測計依活動者的受測狀態可分1.靜態人體測計(staticanthropometry)受測者於靜止姿勢下量其身體尺寸資料，常見之人體靜態姿勢包括立姿和坐姿。動態人體測計(dynamicanthropometry)—又稱為機能人體測計(functionalanthropometry)，是指人體執行各種操作或進行各種活時處於活動狀態下的各部位尺寸之測量，且因靜態資料無法顯示人員活動時的狀況，其較接近實際狀態。例機器之操控須考慮。靜—只考慮手臂尺寸。動—軀幹肩部的活動。

人體座標與方位解剖學(anatomy)的標準姿勢-面朝前，身體直立，雙臂下垂，手掌向前的姿勢。依此姿勢可定義矢狀面(sagittalplane)—將身體分為左右兩半的垂直平面，經過身體正中線者稱為正中矢狀面(mediansagittalplane)。

冠狀面(coronalplane)—又稱額面(frontalplane)，將身體分為前後兩半的垂直平面。橫切面(transverseplane)—又稱水平面(horizontalplane)，將身體分為上下兩半的水平面。很多姿勢的觀察與動作的分析都由矢狀面來進行。方向的定義(與解剖學上的相同)

前方(anterior)-朝向腹部的方向後方(posterior)—朝向背部的方向上部(superior)—靠近頭部的方向下部(inferior)—接近腳部的方向內側(medial)—接近身體中線的方向外側(lateral)—遠離身體中線的方向遠端(distal)—指四肢離軀幹較遠的部位近端(proximal)—指四肢離軀幹較近的部位慣用術語(Kroemeretal.,1986)如下：高(height)—指身體或四肢測定點和地面或水平面間的上下垂直直線距離之量度。例坐高(seatheight)。長(length)—指身體或四肢軸向而與某水平面(如地面，座面)無關的二測定點間直線距離之量度，有時又稱為距(distance)。例手長(handlength)。寬—指水平面的橫越身體或四肢的左右測定點之間直線距離的量度。例肩寬。深—中文應稱為”厚”，指身體或四肢矢狀面前後測定點和點之間直線距離的量度，例胸厚。曲—指測定點和點間沿體表的曲線或輪廓之量度，此一曲線既非封閉曲線，亦非圓形曲線。例額曲。圍—指環繞身體或四肢的封閉曲線或輪廓之量度，此一環狀封閉曲線不一定是圓形，例胸圍。及—指四肢以某關節為軸心的移動可及範圍之量度，此為動態測計相當重要的項目。例肘之手及，踵之趾及。突—指從某一基準點到人體突出部位的最高點之距離的量度，例鼻突。重—指身體總重量或其各部位的重量。

一般在描述人體測計值時，應包含三個定義用詞姿勢詞(positioner)部位詞(locator)方向詞(orientator)例如坐膝高測量工具：馬丁式人體測量器(Martin-typeAnthropometer)---包括開展式測徑器(spreadingcalipers)、曲臂式人體量器(curvedbrachesanthropometer)、滑動式兩腳規(slidingcompass)、捲尺(tape-measure)特殊設計的量測器---坐高量測器(seatheightanthropometer)，盒式足部量測器(footmeasuringbox)，臀膝長量測器(buttock-kneelengthanthropometer)等電腦+攝影機，3D掃描量測方法直接法優點:簡單、便宜缺點:尺寸在空間上的相互牽連關係不易顯現出來，例身高、眼高、肩高，若不在一貫的矢狀面上，則會影響量測結果重新量測不易費時攝影法優點:克服上述缺點，可將人體的三度空間狀態予以永久記錄缺點:設備昂貴人體測計的誤差來源系統誤差(systemerror)---儀器本身所容許的公差，所以量測前及量測過程中，必須校正歸零量測的時段及量測的期間(持續的時間)人為誤差(humanerror)量測員使用儀器的方法不正確或判讀的方式不一致提示受測者的指導語是否明確，施測時有無注意到受測者之不尋常壓力或姿勢等人體測計的統計量平均數中位數眾數百分位數標準差變異係數相關迴歸方程比例人體測計的應用極值設計—在某些狀況下必須將設計對象中最極端之狀況列入考慮，使母群體的最大部份能適合此一設計最大母群體值(maximumpopulationvalue)又稱高百分位數尺寸設計，係以人體測計資料的較高百分位數(如95th%le)的數值作為設計基準，例緩降機(最重之載重×安全係數)，逃生門等最小母群體值(minimumpopulationvalue)又稱低百分位數尺寸設計，係以人體測計資料的較低百分位數(如5th%le)的數值作為設計基準，例控制器與操作員間之距離，電梯按鈕可調式設計—

容許使用者進行適當調節的設計。裝備和設施的人機介面部份最好設計成可調整式(adjustabledesign)，以便適合各種體型的人，例如工作椅，工作檯面之高度。平均設計—以平均值做為設計依據，通常只考慮單一或少數之項目，因多項考慮將不能同時滿足使用者，例美國空軍(4000人)的資料，沒有人能10項皆落在母體平均值之30%限度之內平均人(averageman)—完全合乎各個測計項之平均值的人一般設計應用原則(Damonetal,1965)不要遺忘”操作員或使用者”這一變項在系統開發過程中儘早為操作員考慮，尤其人體尺寸因素應該視操作員為動態、機能或機動的個體人與人之間在身體大小和生理體能上有極大的差異，年齡、性別、種族、職業在尺寸的考量上亦應保留適當程度的安全係數必須在各種狀況下進行過周全的功能測試與評估避免全有或全無性的明確設計所導玫的一些困擾。設計時應保留部份彈性，小調整是正常且必要的，模糊設計(fuzzy)理念不要忽略數據也有其時間性變動傾向測計值的應用步驟(Hertzberg,1960)決定設計項目確認設計對象。那一國人？老人，小孩?分析設計對象與設計項目間之互動型態，包括實際使用狀況，人員之衣著使用之工具、裝備，使用頻率、時間，身體活動的狀況決定設計原則。極值、可調式或平均設計擷取適當人體資料沒問題，則設計結束進行必要修正建立實體模型並以具代表性對象進行模擬若沒問題，則設計結束若問題，則重複第六步驟與第七步驟，直至沒問題，則設計結束

決定設計項目

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確認設計對象

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分析設計對象與設計項目間之互動型態↓

決