第2章 人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用

第2章人體測(cè)量與數(shù)據(jù)應(yīng)用主要內(nèi)容2.2、人體測(cè)量的主要統(tǒng)計(jì)函數(shù)2.4、人體尺寸的應(yīng)用2.3、常用的人體測(cè)量數(shù)據(jù)2.1、人體測(cè)量的基本知識(shí)2.1人體測(cè)量的基本知識(shí)2.1.1概述人體測(cè)量學(xué)：通過測(cè)量人體各部位尺寸來(lái)確定個(gè)體之間和群體之間在人體尺寸上的差別，用以研究人的形態(tài)特征，使設(shè)計(jì)更適于人，見圖2-1。

類型靜態(tài)尺寸動(dòng)態(tài)尺寸人體構(gòu)造上的尺寸人體功能上的尺寸（包括人在工作姿勢(shì)下或在某種操作活動(dòng)狀態(tài)下測(cè)量的尺寸）人體測(cè)量數(shù)據(jù)類型2.1.2人體測(cè)量的主要方法1.普通測(cè)量法2.攝影法，見圖2-23.三維數(shù)字化人體測(cè)量法，見圖2-32.1.3人體測(cè)量的基本術(shù)語(yǔ)1.被測(cè)者姿勢(shì),包括立姿和坐姿見圖2-3，2-42.測(cè)量基準(zhǔn)面，見圖2-5

矢狀面；正中矢狀面；冠狀面；

水平面；眼耳平面。3.測(cè)量方向4.支承面和衣著：立姿時(shí)站立的地面或平臺(tái)以及坐姿時(shí)的椅平面應(yīng)是水平的、穩(wěn)固的、不可壓縮的。5.基本測(cè)點(diǎn)與測(cè)量項(xiàng)目參見國(guó)標(biāo)GB3975－83中的規(guī)定2.1.4人體測(cè)量的常用儀器1.在普通測(cè)量法中常用的人體測(cè)量?jī)x器有：2.人體測(cè)高儀，見圖2-6；3.人體測(cè)量用直腳規(guī)，見圖2-7；4.人體測(cè)量用彎腳規(guī)，見圖2-8；此外，還有人體測(cè)量用三腳平行規(guī)，坐高椅，量足儀，軟卷尺以及醫(yī)用磅秤等。2.2人體測(cè)量中的主要統(tǒng)計(jì)參數(shù)在人體測(cè)量中所得到的測(cè)量值都是離散的隨機(jī)變量，因而可根據(jù)概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，從而獲得所需群體尺寸的統(tǒng)計(jì)規(guī)律和特征參數(shù)。包括：總體，樣本，均值，方差（標(biāo)準(zhǔn)差），百分位，百分位數(shù)1.總體：統(tǒng)計(jì)學(xué)中，把所要研究的全體對(duì)象的集合稱為“總體”。人體尺寸測(cè)量中，總體是按一定特征被劃分的人群。因此，設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)必須了解總體的特性，并且對(duì)該總體命名，例如，中國(guó)成年人、中國(guó)飛行員等。2.樣本：統(tǒng)計(jì)學(xué)中，把從總體取出的許多個(gè)體的全部稱為“樣本”。各種人體尺寸手冊(cè)中的數(shù)據(jù)就是來(lái)自這些樣本，因此，設(shè)計(jì)人員必須了解樣本的特點(diǎn)及其表達(dá)的總體。3.平均值4.方差5.標(biāo)準(zhǔn)差例：某班計(jì)算機(jī)輔助三維設(shè)計(jì)成績(jī)比較,問哪班成績(jī)比較好?91：1-15號(hào)86,85,80,80,83,86,92,80,93,86,83,90,84,80,8192：1-15號(hào)96,94,90,84,74,77,74,78,88,88,95,82,85,90,84求平均值求方差（標(biāo)準(zhǔn)差）求平均值91：=84.692：=85.3求方差（標(biāo)準(zhǔn)差）91：18.8392：46.406.百分位數(shù)PK百分位由百分比表示，稱為“第幾百分位”。例如，50%稱為第50百分位。百分位數(shù)是百分位對(duì)應(yīng)的數(shù)值。百分位數(shù)將群體或樣本的全部測(cè)量值分成兩部分,有K%的測(cè)量值等于和小于它,有(100-K)%的測(cè)量值大于它。例如，身高分布的第5百分位數(shù)為1543，則表示有5%的人的身高將低于這個(gè)高度。（1）在人體測(cè)量資料中，常常給出的是第5、第50和第95百分位數(shù)值。在設(shè)計(jì)中，當(dāng)需要得到任一百分位數(shù)值時(shí)，則可按下式求出：1%～50%之間的數(shù)值:50%～99%之間的數(shù)值:求某百分位數(shù)人體尺寸例:已知A地區(qū)成年人身高均值=170cm，SD=10,求A地區(qū)第30百分位成年人身高是多少？

P30=(SD×K)P30=164.76,即有30%的人身高小于等于164.76cm。（2）當(dāng)需得到某項(xiàng)人體測(cè)量尺寸Xi所處的百分位P時(shí)，可按下列步驟及公式求得:再由下式求得百分位P：P=0.5+p

式中：p——概率數(shù)值，根據(jù)上面公式求得的Z值，查正態(tài)分布表獲取。求數(shù)據(jù)所屬百分率P例：若人身高均值=170，SD=10，求A地區(qū)有多少人的身高小于等于164.76cm？Z=(Xi–)/SD

查正態(tài)分布表，p=–0.1985

即有30%左右的人身高小于等于164.76例2已知男性A身高1720mm,試求有多少西北男性低于其高度？解：由表查得西北男性身高平均值X=1684mm，標(biāo)準(zhǔn)差SD

=53.7那么Z=（1720-1684）/53.7=0.670再根據(jù)Z=0.670查表得p=0.2486(0.249)即P=0.5+0.249=0.749結(jié)論：身高在1720mm以下的西北男性為74.9%，超過男性A身高的西北男性則為25.1%。2.3常用的人體測(cè)量數(shù)據(jù)2.3.1我國(guó)成年人人體結(jié)構(gòu)尺寸參閱GB10000－88我國(guó)成年人人體尺寸國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，主要包括：1.人體主要尺寸2.立姿人體尺寸，見圖2-9,表2-13.坐姿人體尺寸，見圖2-10,表2-24.人體水平尺寸，見圖2-11,表2-35.各大區(qū)域人體尺寸的均值和標(biāo)準(zhǔn)差6.我國(guó)香港地區(qū)成年人人體尺寸各類人體測(cè)量尺寸的數(shù)值參閱丁-人機(jī)-表2-2至2-7。2.3.2我國(guó)成年人人體功能尺寸1.人在工作位置上的活動(dòng)空間尺度，人體立姿、坐姿、跪姿、臥姿的活動(dòng)空間見圖2-12，圖2-13，圖2-14，圖2-152.常用的功能尺寸，GB/T13547-92國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)提供的立、坐、跪、臥、爬等常取姿勢(shì)的主要功能尺寸，參閱表2-42.4人體測(cè)量數(shù)據(jù)的應(yīng)用2.4.1主要人體尺寸的應(yīng)用原則設(shè)計(jì)中常用測(cè)量尺寸見圖2-16，有關(guān)數(shù)據(jù)的定義、應(yīng)用條件。選擇依據(jù)等參閱丁-人機(jī)-表2-9。由人體身高決定的尺寸——門、通道、艙口、床、擔(dān)架等——以第95百分位為依據(jù)；由人體某部分尺寸決定的物體，如小腿加足高決定的坐平面高度——以第5百分位為依據(jù)；對(duì)與健康安全關(guān)系密切或減輕作業(yè)疲勞的設(shè)計(jì)，如汽車座椅應(yīng)在高度、靠背傾角、前后距離等——以第5百分位到第95百分位；門鈴、插座、開關(guān)、收銀臺(tái)等的高度——第50百分位為依據(jù)。人體尺寸測(cè)量數(shù)據(jù)的應(yīng)用原則舉例常見設(shè)計(jì)和人體數(shù)據(jù)百分位選擇歸納如下：

（1）間距類:一般取較高百分位，常取第95百分位。

（2）凈空高度類:一般取高百分位，常取第99百分位。

（3）可及距離類:一般應(yīng)使用低百分位數(shù)據(jù)。（4）座面高度類:一般取低百分位數(shù)據(jù)，常取第5百分位。

（5）隔斷類設(shè)計(jì)，高百分位數(shù)或低百分位數(shù)

2.4.2人體尺寸的應(yīng)用方法（1）確定所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的類型、等級(jí)Ⅰ、ⅡA、ⅡB、Ⅲ型（2）選擇人體尺寸的百分位數(shù)（3）確定功能修正量著裝修正量、姿勢(shì)變化修正量、操作修正量（4）確定心理修正量（5）產(chǎn)品功能尺寸的確定最小功能尺寸＝人體尺寸的百分位數(shù)＋功能修正量最佳功能尺寸＝人體尺寸的百分位數(shù)＋功能修正量＋心理修正量產(chǎn)品類型產(chǎn)品類型定義說明I型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)需要兩個(gè)百分位數(shù)作為尺寸上限值和下限值的依據(jù)雙限值設(shè)計(jì)Ⅱ型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)只需要一個(gè)百分位數(shù)作為尺寸上限值或下限值的依據(jù)單限值設(shè)計(jì)ⅡA型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)只需要一個(gè)人體尺寸百分位數(shù)作為尺寸上限值的依據(jù)大尺寸設(shè)計(jì)ⅡB型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)只需要一個(gè)人體尺寸百分位數(shù)作為尺寸下限值的依據(jù)小尺寸設(shè)計(jì)Ⅲ型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)只需要第50百分位數(shù)作為產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)的依據(jù)平均尺寸設(shè)計(jì)產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)分類返回人體尺寸百分位數(shù)的選擇產(chǎn)品類型、等級(jí)、滿意度與百分位數(shù)的關(guān)系返回3.確定功能修正量，參閱表⑴著裝和穿鞋修正量立姿身高、眼高減10mm⑵姿勢(shì)修正量：坐姿坐高、眼高減44mm

⑶操作功能修正量以上肢前展長(zhǎng)為依據(jù)，對(duì)操作不同功能的控制器做不同的修正。返回2/3/202327例3設(shè)計(jì)計(jì)算公共汽車頂棚扶手橫桿的高度，并對(duì)比“抓得住”與“不碰頭”兩個(gè)要求是否相容。如互不相容，如何解決?解：（1）按乘客“抓得住”的要求設(shè)計(jì)計(jì)算。屬于ⅡB型男女通用的產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)（小尺寸設(shè)計(jì)）問題，根據(jù)上述人體尺寸百分位數(shù)選擇原則，應(yīng)該有

式中——G1由“抓得住”要求確定的橫桿中心的高度；

——J10女子“上舉功能高”的10百分位數(shù)（男、女共用，應(yīng)取女子的小百分位數(shù)人體尺寸，不涉及什么安全問題，取P10即可），查表得；J10=1766mm（18—55歲）；

——?f1女子的穿鞋修正量，設(shè)取=20mm。代入數(shù)值得到：G1≤l766mm+20mm=1786mm

2/3/2023282）按乘客“不碰頭”的要求設(shè)計(jì)計(jì)算。屬于ⅡA型男女通用的產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)（大尺寸設(shè)計(jì)）問題，根據(jù)上述人體尺寸百分位數(shù)選擇原則，應(yīng)該有式中——G2由“不碰頭”要求確定的橫桿中心的高度；

——H99男子身高的99百分位數(shù)（男、女共用，應(yīng)取男子的大百分位數(shù)人體尺寸，涉及人身安全問題，故?。?，查表得：H99=1814mm（18－60歲）；

——?f2男子的穿鞋修正量，設(shè)取=25mm；

——r橫桿的半徑，設(shè)取=15mm。代入數(shù)值得到G2≥1814mm+25mm+15mm=1854mm

2/3/2023293）兩個(gè)要求是否相容，及如何解決?兩者互不相容，即不可能同時(shí)滿足兩方面的要求。通過設(shè)計(jì)來(lái)想辦法協(xié)調(diào)和解決問題。但本問題是很容易找到解決辦法的：橫桿還可以比1854mm再略高一些，確保更多高個(gè)子的安全；在橫桿上每隔0．5m左右掛一條帶子，帶子下連著手環(huán)，手環(huán)可以比1786mm再略低一些，讓更多小個(gè)子也抓得住。2.4.3人體身高在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用以身高為基準(zhǔn)的設(shè)備和用具尺寸推算方法見

圖2-17，圖中有關(guān)尺寸定義參閱表2-13。附:主要人體尺寸的應(yīng)用學(xué)習(xí)本章后應(yīng)該思考的問題？1、什么是人體測(cè)量學(xué)？2、你熟悉總體、樣本、均值、標(biāo)準(zhǔn)差、適應(yīng)域、百分位、百分位數(shù)的含義嗎？3、人體尺寸的應(yīng)用的方法4、觀察生活中的某一產(chǎn)品或工作場(chǎng)所存在的人機(jī)學(xué)問題，進(jìn)行分析，提出解決方案，整理出報(bào)告冊(cè)。附錄本章所附插圖圖2-1返回圖2-2返回圖2-3返回圖2-5返回圖2-6返回人體測(cè)高儀:主要用來(lái)測(cè)量身高、坐高、立姿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體各部位高度尺寸。圖2-7返回人體測(cè)量用直角規(guī)：主要用來(lái)測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間的直線距離，特別適宜測(cè)量距離較短的不規(guī)則部位的寬度或直徑。如耳、臉、手、足。圖2-8返回用于不能直接以直尺測(cè)量的兩點(diǎn)間距離的測(cè)量，如測(cè)量肩寬、胸厚等部位的尺寸。圖2-3返回立姿：挺胸直立，頭部以眼耳平面定位，眼睛平視前方，肩部放松，上肢自然下垂，手伸直，手掌朝向體側(cè)，手指輕貼大腿側(cè)面，自然伸直膝部，左、右足后跟并攏，前端分開，兩足大致呈45角，體重均勻分布于兩足。圖2-9返回表2-1立姿人體尺寸(單位：mm)返回圖2-4返回坐姿：挺胸坐在被調(diào)節(jié)到腓骨頭高度的平面上，頭部以眼耳平面定位，眼睛平視前方，左右大腿大致平行，膝彎曲大致成直角，足平放在地面上，手輕放在大腿上。圖2-10返回45表2-2坐姿人體尺寸

(單位：mm)返回圖2-11返回47表2-3人體水平尺寸（單位：mm）返回圖2-12返回立姿活動(dòng)空間：立姿時(shí)人的活動(dòng)空間不僅取決于身體的尺寸，而且也取決于保持身體平衡的微小平衡動(dòng)作和肌肉松弛、腳的站立平面不變時(shí)，為保持平衡必須限制上身和手臂能達(dá)到的活動(dòng)空間。圖2-13返回圖2-14返回圖2-15返回52表2-4返回圖2-16返回圖2-17返回返回百分比對(duì)應(yīng)的變換系數(shù)K5%———1.64510%———1.28220%———0.84225%———0.67450%———0.