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1、三、人体尺寸的应用,1,第二章 人体测量及其应用 Anthropometry and Application,主要内容,二、人体测量的基本术语,四、设计程序,一、人体测量的基本知识,2,3,一、人体测量的基本知识,Fundamentals of Anthropometry,1、定义： 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。,4,根据古罗马建筑师维特鲁威的比例学说，达芬奇亲手绘制出他的理想人类“维特鲁威人”。他是达芬奇以比例最精准的男性为蓝本，因
2、此后世常以“完美比例”来形容当中的男性。,5,2、人体尺寸：,类型,静态尺寸,动态尺寸,人体构造上的尺寸,人体功能上的尺寸,（包括人在工作姿势下或在某种操作活动状态下测量的尺寸）,6,7,人体尺寸的比例,-由身高来计算人体参数,由 身 高 计 算 各 部 分 尺 寸,8,影响人体测量数据差异的因素：,9,3、人体尺寸差异,年龄,性别,年代,地区与种族,职业,10,性 别,男女之间的差异： 1、对于大多数人体尺寸，男性比女性大些； （但四个尺寸胸厚、臀宽、臂部及大腿周长正相反） 2、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； 3、皮下脂肪厚度及脂肪层在身体上的分
3、布，男女也有明显差别； 4、在腿的长度尺寸起重要作用的场所（如座姿操作的岗位），考虑女性的人体尺寸至关重要。,11,年 龄,注意：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： 人体尺寸增长过程：男20岁、女18岁。（结束） 手的尺寸：男15岁、女13岁。（达到一定值） 脚的大小：男17岁、女15岁。（基本定型） 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。,12,13,14,15,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，在设计中考虑产品的多民族的通
4、用性。,寒冷地区与热带地区,平原地区与山区,16,年 代,在使用人体测量数据时，要考虑其测量年代，然后加以适当修正。,欧洲居民每隔10年身高增加11.4cm; 美国城市男性青年在19731986年的13年间身高增加2.3cm; 日本男性青年在19341965年的31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19561979年的23年间身高增加4.38cm、女性身高增加2.67cm,17,职 业,不同职业的人，在身体大小及比例上也存在着差异。例如，一般体力劳动者平均身体尺寸都比脑力劳动者稍大些。,18,残疾人,轮椅乘坐者,因此首先假定坐轮椅对四肢的活
5、动没有影响，活动的程度接近正常人。,19,20,21,22,23,二、人体测量的基本术语,Terminology of Anthropometry,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，手掌朝向体侧，手指轻贴大腿侧面，自然伸直，左、右足后跟并拢，前端分开，使两足大致呈45角，体重均匀分布于两足。见图2-2。,1、被测者姿势： （1）立姿：,图2-2,24,（2）坐姿：,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，膝弯曲大致成直角，足平放在地面上，手轻放在大腿上。见2-3图。,图2-3,25,人体基准面的定位是由三
6、个互为垂直的轴（铅垂轴、纵轴和横轴）来决定的。人体测量中设定的轴线和基准面，如2-4图。 矢状面；正中矢状面； 冠状面；水平面； 眼耳平面。,2、测量基准面,图2-4,26,(1)在人体上、下方向上，将上方称为头侧端，将下方称为足侧端。 (2)在人体左、右方向上，将靠近正中矢状面的方向称为内侧，将远离正中矢状面的方向称为外侧。,3、测量方向,图2-4,27,(3)在四肢上，将靠近四肢附着部位的称为近位，将远离四肢附着部位的称为远位。 （4）对于上肢，将挠骨侧称为挠侧，将尺骨侧称为尺侧。 （5）对于下肢，将胫骨侧称为胫侧，将腓骨侧称为腓侧。,图2-4,28,4、支承面和衣着,立姿时站立的地面或平
7、台以及坐姿时的椅平面应是水平的、稳固的、不可压缩的。,被测量者应裸体或穿着尽量少的内衣进行测量。,29,5、基本测点及测量项目 （GB397583） （GB397585测量方法）,30,6、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。,（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。,31,6、人体测量的主要仪器,（3）人体测量用弯脚规 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。,32,7、人体测量中
8、的主要统计函数（术语）,总体、样本,均值、标准差,术语,适应域,百分位,百分位数,33,总体,统计学中，把所要研究的全体对象的集合称为“总体”。人体尺寸测量中，总体是按一定特征被划分的人群。因此，设计产品时必须了解总体的特性，并且对该总体命名，例如，中国成年人、中国飞行员等。,样本,统计学中，把从总体取出的许多个体的全部称为“样本”。各种人体尺寸手册中的数据就是来自这些样本，因此，设计人员必须了解样本的特点及其表达的总体。,34,均值,描述一个分布，必须用两个重要的统计量：均值和标准差。前者表示分布的集中趋势；后者表示分布的离中趋势。,均值的计算公式为：,标准差,标准差的计算公式为：,为相加，
9、N为测量次数， 为各单独测量值，M为均值。,S为标准差，其他符号与（1）相同。,35,百分位,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。称为“第几百分位”。例如，50%称为第50百分位。,百分位数,百分位数是百分位对应的数值。如，身高分布的第5百分位数为1543，表示有5%的人的身高低于这个高度。,在人体测量资料中，常常给出的是第5、第50和第95百分位数值。在设计中，当需要得到任一百分位数值时，则可按下式求出：,1%-50%之间的数值：P=M（S*K） 50%-99%之间的数值：P=M+（S*K）,M为标准值；S为标准差；K为百分比变换系数。,36,适应域,一个设计
10、只能取一定的人体尺寸范围，只考虑整个分布的一部分“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。,37,统计学表明，任意一组特定对象的人体尺寸，其分布规律符合正态分布规律。,排除多少取决于排除的后果情况和经济效果。,图2-17 美国男性高度分布曲线,38,39,图2-18 “平均人”,40,人体尺寸的区域划分,东北、华北区,西北区,东南区,华中区,华南区,西南区,黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、山东、北京、天津、河北。,甘肃、青海、陕西、山西、西藏、宁夏、河南、新疆。,安徽、江
11、苏、上海、浙江。,湖南、湖北、江西。,广东、广西、福建。,贵州、四川、云南。,41,东北、华北区,西北区,东南区,华中区,华南区,西南区,各地区身高、体重的M、S值,身高: M=1693（1586）；S=56.6(51.8) 体重: M=64（55）；S= 8.2(7.7),身高: M=1684(1575); S=53.7(51.9) 体重: M=60(52); S=7.6(7.1),身高:M=1686(1575); S=55.2(50.8) 体重:M=59(51); S=7.7(7.2),身高:M=1669(1560); S=56.3(50.7) 体重:M=57(50); S=6.9(6.8
12、),身高:M=1650(1549); S=57.1(49.1) 体重:M=56(49); S=6.9(6.5),身高:M=1647(1546); S=56.7(53.9) 体重:M=55(50); S=6.8(6.9),42,百分比对应的变换系数K,5%1.645 10%1.282 20%0.842 25%0.674 50%0.000 75%0.674 80%0.842 90%1.282 95%1.645,例1 设计适用于90%华北男性使用的产品，试问应按怎样的身高范围设计该产品尺寸？,解：由表查知华北男性身高平均值M=1693mm，标准差S=56.6mm.要求产品适用于90%的人，故以第5百
13、分位和第95百分位确定尺寸的界限值，由表查得变换系数K=1.645； 即第5百分位数为：P=1693（56.6*1.645）=1600mm 第95百分位数为：P=1693（56.6*1.645）=1786mm 结论：按身高16001786mm设计产品尺寸，将适应用于90%的华北男性。 讨论：平均值是作为设计的基本尺寸，而标准差是作为设计的调整量的。,43,注意：例中被排除的10%的人，是10%的矮小者还是高大者或者大小各排除5%即取中间值，取决于排除后对使用者的影响和经济效果。,当需要得到某项人体测量尺寸M1所处的百分率P时，可按下列步骤及公式求得：Z=（M1-M）/S 然后根据Z值查表得小p
14、的值，再按下列公式求百分率P；即P=0.5+p 以下列例题说明：,44,例2 已知男性A身高1720mm，试求有百分之多少的西北男性超过其高度？,解：由表查得西北男性身高平均值M=1684mm，标准差S=53.7mm那么 Z=（1720-1684）/53.7=0.670 再根据Z=0.670查表得p=0.2486(0.249)即P=0.5+0.249=0.749 结论：身高在1720mm以下的西北男性为74.9%，超过男性A身高的西北男性则为25.1%。,45,三、人体尺寸的应用 Application of Human Body Dimensions,46,47,1.常用人体测量数据,48,
15、2. 设计中可采取的方案,1）按人体尺寸的分布,大量生产的机器, 工具和消费品等。,49,2）按人的平均尺寸设计,当过大过小, 或过高过低都会造成使用不方便时。,50,3）按某一百分比设计,当设计不当只会给一个极端的人带来不利时, 可按单侧百分比来设计。,当某一设计会给两个极端的人都带来不利时, 应按双侧百分比来设计。,51,4）按某部分人设计, 为另一部分人提供调整,当设计对某一极端的人的不利影响可以通过调整来消除，而对另一部分人的不利影响无法消除时, 我们可以按后一类人的尺寸进行设计，为前一类人提供调整。,52,5）为某些特定的人设计,对于某些非常昂贵的系统, 我们可以根据特定的使用者来设
16、计,53,1）数据的选择,清楚使用者的年龄、性别、职业、民族等等。,3. 人体尺寸运用中的问题,由人体总高度、宽度决定的物体，诸如门、通道、床等，其尺寸应以95百分位的数值为依据。,54,2）百分位的运用,应用原则,由人体某一部分决定的物体、诸如臂长、腿长决定的座平面高度和手所能触及的范围等，其尺寸应以第5百分位为依据。,特殊情况下，如果以第5百分位或第95百分位为限值会造成界限以外的人员使用时不仅不舒适，而且有损健康和造成危险时，尺寸界限应扩大至第1百分位和第99百分位，如紧急出口的直径应以99百分位为准，栏杆间距应以第1百分位为准。,目的不在于确定界限，而在于决定最佳范围时，应以第50百分位为依据，这适用于门铃、插座和电灯开关。,55,3）可调节性,调节的做法，可以扩大使用的范围，并可使大部分人的使用更合理和理想,56,
