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1、第二章 人体劳动形态特征Human Factors Engineering图b身高应为137厘米 肩宽应为64厘米 手长应为235厘米 图a主要学习内容n人体的形态结构n人体测量的基本知识n常用的人体测量数据n人体测量数据的应用第一节人体的形态结构n一.人体解剖学角度成人全身共有206块骨，其中只 有177块直接参与人体的运动。 分为躯干骨、颅骨和四肢骨3部 分。骨与骨以结缔组织相连接， 构成关节 ；肌肉在人体上分布 很广，根据其形态、功能和位置 等不同的特点，可分为3种类型 ：骨骼肌、平滑肌和心肌。 第一节 人体的形态结构n二.人体运动学角度人体多刚体运动学模型将人体简化成15个刚体，并 通
2、过14个铰链连接而成，铰 链是球形的，可以做三维转 动。该模型可以方便的分析 人体的各种运动状态。n一.人体测量简史 我国两千多年前的医学典籍内经中，已有关于 人体测量的记载；公元前一世纪，罗马建筑师维特鲁威（Vitruvian） 就从建筑学的角度对人体尺寸进行了较完整的论述 ；1870年，比利时人奎特莱特出版人体测量学；20世纪初，建立了人体测量统一的国际标准；第二节 人体测量的基本知识1914年，德国人类学家马丁出版人类学教科 书，为沿用至今的各国人体尺寸测量方法奠定 了基础；1919年，美国进行了10万退伍军人的多项人体 测量工作，所得数据用于军服的设计制作；二战后，英美两国进行了大规模
3、的海空军人体测 量，1946年提出研究报告航空部队人体尺寸 和人员装备；我国于1988年发布了相应的国家标准GB10000- 88中国成年人人体尺寸。第二节 人体测量的基本知识第二节 人体测量的基本知识n二.定义：n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，从而为各种工业设计和工程 设计提供人体测量数据。第二节 人体测量的基本知识n三.人体测量基本术语 （GB3975-83）n（一）基本姿势立姿：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
4、朝 向体侧，手指轻贴大腿侧面，膝部自 然伸直，左、右足后跟并拢，前端分 开，使两足大致呈45夹角，体重均 匀分布于两足。第二节 人体测量的基本知识坐姿：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 致成直角，足平放 在地面上，手轻放 在大腿上。 第二节 人体测量的基本知识n（二）基本测量面矢状面正中矢状面冠状面水平面眼耳平面第二节 人体测量的基本知识n（三）测量方向（5个基本方向）在人体上、下方向上，将上方称为头侧端，下方称 为足侧端。在人体左、右方向上，将靠近正中矢状面的方向称 为内侧，远离正中矢状面的方向称为外侧。在
5、四肢上，将靠近四肢附着部位的称为近位，远离 四肢附着部位的称为远位。对于上肢，将桡骨侧称为桡侧，尺骨侧称为尺侧。对于下肢，将胫骨侧称为胫侧，腓骨侧称为腓侧。第二节 人体测量的基本知识尺骨桡骨胫骨腓骨第二节 人体测量的基本知识n（四）支承面、衣着和测量精度支撑面：立姿时站立的地面或平台以及坐姿时的椅 平面应是水平的、稳固的、不可压缩的。衣着：要求被测量者裸体或穿着尽量少的内衣(例 如只穿内裤和汗背心)测量，在后者情况下，测量 胸围时，男性应撩起汗背心，女性应松开胸罩后进 行测量。测量值读数精度。线性测量项目测量值读数精确度 为1mm，体重读数精确度为0.5kg。第二节 人体测量的基本知识n（五）
6、基本测点及测量项目测点头部测点（16个）躯干和四肢 部位测点（22个）测量项目头部测量项目（12项）躯干和四肢部 位测量项目（ 69项）第二节 人体测量的基本知识n(六)人体测量的主要仪器1.人体测高仪主要用来测量身高、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 姿的人体各部位高度尺寸。 第二节 人体测量的基本知识2.人体测量用 直角规主要用来测量两 点间的直线距离 ，特别适宜测量 距离较短的不规 则部位的宽度或 直径。如耳、脸 、手、足。 第二节 人体测量的基本知识3.人体测量用弯角规用于不能直接以直尺测量的两 点间距离的测量，如测量肩宽 、胸厚等部位的尺寸。此外，还有人体测
7、量用三脚平行规，坐高 椅，量足仪，软卷尺以及医用磅秤等。第二节 人体测量的基本知识n(七)测量方法GB/T570385测量时应在呼气与吸气的中间进行。其次序为从头 向下到脚；从身体的前面，经过侧面，再到后面。 测量时只许轻触测点，不可紧压皮肤，以免影响测 量的准确性。身体某些长度的测量，既可用直接测 量法，也可用间接测量法两种尺寸相加减。另 外，测量项目应根据实际需要确定，具体测量方法 可以详见GB/T570385的有关规定。第二节 人体测量的基本知识n四.人体测量中的主要统计函数n（一）正态分布n若影响某一数量指标的随机因素很多，而每个 因素所起的作用不太大，则这个指标很可能服 从正态分布。
8、 正态分布一般记为: N(,2) ，虽然正态分布 有无穷多个，但它们都 可以通过标准化的方式 转化为一个特殊的正态 分布，那就是均值为0， 标准差为1的标准正态分 布：N(0,1)。 第二节 人体测量的基本知识第二节 人体测量的基本知识n（二）均值 表示分布的集中情 况。正态分布的图 象即是以它为轴左 右对称，正态分布 的均值、中数和众 数都位 于同一点第二节 人体测量的基本知识n（三）标准差为标准差，表示分布的 离散程度。对于均值相 同，标准差越大，则正 态分布曲线越低阔，如 果标准差越小，则正态 分布曲线越高窄。 第二节 人体测量的基本知识一个设计只能取一定的人体 尺寸范围，只考虑整个分布
9、 的一部分“面积”，称为“适 应域”，适应域是相对设计 而言的，对应统计学的置信 区间的概念。适应域可分为：对称适应域 、偏适应域。对称适应域对 称于均值；偏适应域通常是 整个分布的某一边。n（四）适应域第二节 人体测量的基本知识n（五）百分位数Pk一种指标、界值，在将样本中全部测量数值分为 两部分，有k%的测量值小于小于等于它，1-k% 的测量值大于它。人体测量尺寸在其实际的正态 分布图中，每一个百分位数值 都会对应有一个相应的x值。实际正态分布中的x 值可以转化为标准 正态分布中的z值。Pk唯一对应一个z值第二节 人体测量的基本知识百分 位数Z百分 位数Z百分 位数Z0.5 1.0 2.5
10、 5 10 15 20-2.576 -2.326 -1.960 -1.645 -1.282 -1.036 -0.8422.5 30 50 70 75 80 85-0.674 -0.524 0.000 0.524 0.674 0.842 1.03690 95 97.5 99.0 99.51.282 1.645 1.960 2.326 2.576百分位数和z值简略对应表第二节 人体测量的基本知识某尺寸对应的百分位数的计算某百分位数人体尺寸的计算Z值对应的概率值p即为所求该百分位数第二节 人体测量的基本知识n例1：已知女性A身高1610mm，试求有百分之几 的东北女性超过其高度？解:由表查得东北女性
11、身高平均值=1586mm,标准差=51.8mm根据Z 值查表得：P =0.677结论：身高在1610mm以下的东北女性为67.7%，超过女性A 身高的东北女性则为32.3%。第二节 人体测量的基本知识例2:设计适用于90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尺寸?解：由表查得东南区男性身高平均值 1686mm，标准差55.2mm。 要求 产品适用于90的人群，故应以第5百分位数为下限，第95百分位数 为上限进行设计，由表查得：5%对应z值-1.645；95%对应z值=1.645由此可求得第5百分位数为1686+55.2(-1.645)=1595.2（mm）第95百分位数值为1
12、68655.21.645=1776.8（mm）结论：按身高1595.21776.8mm设计产品尺寸，将适用于90的东 南区男性。第二节 人体测量的基本知识项目东北、华北 区西北区东南区华中区华南区西南区平均 值标准 差平 均 值标 准 差平均 值标准 差平均 值标准 差平均 值标准 差平均 值标 准差体 重 kg男648.2607.6597.7576.9566.9556.8女557.7527.1517.1506.8496.5506.9身高 /mm男169356.6168 453.7168655.2166956.3165057.1164756.7女158651.8157 551.9157550.
13、8156050.7154949.7154653.9胸 围 /mm男88855.588051.586552.085349.285148.985548.3女84866.483755.983159.882055.881957.680958.8中国分地区人体数据平均值标准差表第三节 常用人体测量数据n一.影响人体测量数据差异的因素n（一）性别对于大多数人体尺寸，男性比女性大些；(但有四 个尺寸胸厚、臀宽、臂部及大腿周长正相反) 。同整个身体相比，女性的手臂和腿较短，躯干和头 占的比例较大，肩较窄，骨盆较宽。皮下脂肪厚度及脂肪层在身体上的分布，男女也有 明显差别。在腿的长度尺寸起重要作用的场所（如座姿操
14、作的 岗位），考虑女性的人体尺寸至关重要。第三节 常用人体测量数据n（二）年龄n在采用人体尺寸时，必须判断对象适合那些年龄组 ，要注意不同年龄组尺寸数据的差异。例如：n人体尺寸增长过程：男20岁、女18岁。（结束）n手的尺寸：男15岁、女13岁。（达到一定值）n脚的大小：男17岁、女15岁。（基本定型）n成 年 人：身高随年龄增长而收缩；体重、肩宽 、腹围、臀围、胸围却随年龄增长而增长。第三节 常用人体测量数据n年龄段 女性 男性n1- 5+36+36n5- 10+28+27n10-15+22+30n15-20+1+6n20-3500n35-40 -10n40-50-1-1n50-60-1-1
15、n60-70-1-1n70-80-1-1n80-90-1-1身高随年龄的变化 第三节 常用人体测量数据n（三）年代n随着生活水平的提高, 人的平均高度也在增长 欧洲居民每隔10年身高增加1-1.4cm美国城市男性青年在1973-1986年间身高增加 2.3cm日本男性青年在1934-1965年间身高增加5.2cm、 体重增加4kg、胸围增加3.1cm我国原广州中山医学院男性在1956-1979年的23年 间身高增加4.38cm、女性身高增加2.67cm第三节 常用人体测量数据n（四）地区与种族 由于不同国家、不同地区、不同种族的人体尺寸的差异， 即使是同一国家，不同地区的人体尺寸也有差异。因此
16、， 在设计中考虑产品的多民族的通用性。几个国家的男子平均身高(mm)国别美国原苏联 西德英国瑞典法国意大利中国日本 身高177217671755175317411711171016801667第三节 常用人体测量数据n东北、华北区（黑龙江、吉林、辽林、内蒙古、山 东、北京、天津、河北）n西北区（甘肃、青海、陕西、山西、西藏、宁夏、 河南、新疆）n东南区（安徽、江苏、上海、浙江）n华中区（湖南、湖北、江西）n华南区（广东、广西、福建）n西南区（贵州、四川、云南） 第三节 常用人体测量数据n（五）职业n不同职业的人在身体大小及比例上也存在着差异一般体力劳动者，其平均身体尺寸都会比脑力劳动 者稍大些。工业部门的工作人员要比军队人员体型小一般部门的工作人员要比某些体育运动项目的运动 员矮小。第三节 常用人体测量数据n二.我国常用人体测量数据n（一）成年人人体结构尺寸(GB10000-88)n是指静态的人体尺寸，它是人体处于固定的标准状 态下测量
