人因工程孙林岩随书使用人因工程课件第03章节zj

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1、人因工程,西安交通大学管理学院 孙林岩教授,篇章总汇,总论 第1章 人因工程概述 第2章 人因工程的研究方法与工具 基础篇 第3章 人体测量 第4章 人体生理特性 第5章 人的心理认知特征 第6章 人的信息处理 第7章 人的作业环境,应用篇 第8章 作业空间设计 第9章 肌肉骨骼失调及其预防 第10章 脑力负荷与脑力工作绩效提升 第11章 人机界面设计 扩展篇 第12章 可用性 第13章 安全性,第3章 人体测量,人体测量基础 静态测量与动态测量 人体测量数据在设计中的运用 中国常用人体测量数据 人体测量的应用,为了使各种与人体尺寸有关的设计能符合人的生理特点，让人在使用时处于舒适的状态和适宜

2、的环境之中，就必须在设计中充分考虑人体的各种尺度。 人体测量是指对人类身体各方面特征数据的度量，特别是人体的尺寸、形状和力量等，以及这些数据在设计中的应用。它通过测量人体各部位的尺寸，来确定个体和群体在人体尺寸上的共性及特性，以及个体之间和群体之间在人体尺寸上的差别，从而研究人的形态特征，为工业设计和工程设计提供依据。 本章主要讨论人体测量的基本知识。使大家熟悉有关设计所必须考虑的人体测量基本数据、性质和使用条件。,人体测量（Anthropometry） 人体测量是指对人类身体各方面特征数据的度量，特别是人体的尺寸和特征，包括人的重心位置，身体的各部分尺寸，关节的运动范围和力量特性等，以及这些

3、数据在设计中的应用。 研究对象：个体和群体 人体测量的重要性：设计的前提 - to fit people, not people to fit,3.1人体测量基础,3.1.1人体测量的基准面,人体测量基准面和基准轴,人体测量基准面和基准轴,水平面,冠状面,矢状面,3.1.2人体测量的姿势,立姿(standing posture) 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，是两足大致成45度夹角，体重均匀分布于两足。 坐姿(sitting posture) 被测者挺胸坐在被调节至腓骨

4、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，手放在大腿上。,3.1.3 人体测量的主要仪器,人体测高仪 人体测量用直脚规 人体测量用弯脚规,测高仪,弯脚规,直角规,角度计,软尺,人体测量所涉及的是一个特定的群体而非个人，但群体中的个体之间存在着差异，某一个体的测量尺寸显然不能作为设计的依据。 群体的人体尺寸数据近似服从正态分布,-总体期望 -总体标准差 z -百分比变换系数 （5，50，95） -指定的百分位数值,正态分布可以用于表述在人体测量时的随机误差。通常，让设备适合于90%的使用者时，一般是排除最高的5%和最低的5%人群。,3.

5、1.4 静态测量数据统计描述,3.2 静态测量与动态测量,人体测量分析方法可以分为两类 静态测量:身体保持固定不动 动态测量：身体移动（活动空间，伸展域） 静态测量和动态测量数据均包含人体构造尺寸和 功能尺寸。人体构造尺寸研究人体在各种姿态下的参 数，而功能尺寸则是任务导向的，研究任务状态下的 人体特性。,3.2.1 静态测量,静态测量（Static Anthropometry） 静态测量在身体保持固定（静态）位置时进行，包括骨骼尺寸（关节之间，如肘部和腕部）或轮廓尺寸（如头围）。 静态人体测量可采取不同的姿势，主要有立姿、坐姿、跪姿和卧姿等几种。 静态测量数据是动态测量的基础，是设计人机系统

6、不可缺少的参数。 结构化的人体测量数据 人体着装尺寸,3.2.1 静态测量,静态测量人体尺寸示意图,3.2.1静态测量人体测量的姿势,立姿测量项目,眼 高,肩 高,肘 高,手 功 能 高,会 阴 高,3.2.1静态测量人体测量的姿势,立姿测量项目（续）,胫 骨 点 高,身 高,前 臂 长,小 腿 长,大 腿 长,上 臂 长,3.2.1静态测量人体测量的姿势,坐姿测量项目,坐 姿 下 肢 长,坐 姿 肩 高,坐 姿 眼 高,肩 膝 距,坐 深,3.2.1静态测量人体测量的姿势,坐姿测量项目（续）,坐 高,坐 姿 膝 高,坐 姿 肘 高,坐 姿 大 腿 厚,小 腿 加 足 高,3.2.1 静态测量

7、,1) 身高（Stature） 从地面到头顶的垂直距离（高度） 2) 眼高（Eye height） 从地面到眼脚的高度 3) 肩高（Shoulder height） 从地面到肩峰的高度 4) 肘高（Elbow height） 从地面到周关节的高度，用来决定工作台的高度 5) 臀高（Hip height） 指人体站立时，从地面到臀部关节的高度 6) 指节的高度（Knuckle height） 作为栏杆和手柄的参考 7) 指尖的高度（Fingertip height） 与手指操作控件的最低可接受水平有关 8) 坐高（Sitting height） 从坐的平面到头顶的高度 9) 坐眼高（Sittin

8、g eye height） 指人体处于坐姿时，从坐立面到眼角的高度 10) 坐肩高（Sitting shoulder height) 指人体处于坐姿时，从坐立面到肩关节的高度 11) 坐肘高（Sitting elbow height） 从座位的平面到肘下侧的高度，涉及扶手、桌 面、键盘的高度设计 12) 大腿的厚度（Thigh thickness） 与座位和桌面之间的空间有关 13) 臀部-膝盖的长度 与座位之间的行距有关 （Buttock-knee length） 14) 臀部-腿弯部的长度 与座位的深度 （Buttock-popliteal length）,结构化的人体测量数据是指人体不同

9、部位的尺寸， 在设计不同的设备或产品时，会涉及到人体不同部位的尺寸。,3.2.1 静态测量,结构化的人体测量数据（续）,15) 膝盖的高度（Knee height） 与桌子下面的空间有关 16) 腿弯部的高度（Popliteal height） 从地面到膝盖底下弯角的垂直距离，与椅子的 最大的可接受的高度有关 17) 肩宽（Shoulder breadth：bideltoid） 肩部的最大水平宽度，与肩部的水平空间有关 18) 肩宽（Shoulder breadth: biacromial） 指人体肩关节之间的距离，与服装设计有关 19) 臀宽（Hip breadth） 设计座位的宽度 20)

10、 胸部厚度（Chest depth） 从垂直的背部到前胸的最大水平距离，与座位 的靠背和障碍物之间的空间设计有关 21) 腹部厚度（Abdominal depth） 在标准的坐姿中，从垂直的背部到腹部的最大 水平距离，与座位的靠背和障碍物之间的空间 设计有关 22) 肩-肘的长度（Shoulder-elbow length）在标准的坐姿中，从肩峰到肘下部的距离 23) 肘-指尖的长度 在标准的坐姿中，从肘后到中指尖的距离 （Elbow-fingertip length） 涉及前臂延伸的区域，用来定义正常的工作 24)上肢的长度（Upper limb length ） 在肘和腕都伸直的状态下从肩

11、峰到指尖的距离 25) 手心的长度（Shoulder-grip length） 手臂伸直，从肩峰到手中所握物体中心的距 离， 表示上肢的功能长度，用来确定使人感 到方便的伸展区域,3.2.1 静态测量,结构化的人体测量数据（续）,26) 头部厚度（Head length） 脸部的眉间到后脑部的距离，可作为眼部 位的参考数据 27) 头部的宽度（Head breadth） 头部两耳上面的最大宽度 28) 手的长度（Hand length） 在手保持僵直的状态下，从腕部的皱痕到 中指尖的距离 29) 手的宽度（ Hand breadth） 通过手掌的最大宽度， 在掌骨的末梢，与把 手、控制杆的设计

12、有关 30) 脚的长度（Foot length） 从脚后跟到最长的脚趾尖的距离，平行与脚的轴 心（脚的空间以及踏板的设计） 31) 脚的宽度（Foot breadth） 脚的最大水平宽度，与脚的轴线垂直（脚的空 间以及踏板占据的空间） 32)跨度（Span） 当两只手都向两边伸直时，两手指尖的最大水 平距离（横向伸展） 33)肘部跨度（Elbow span） 当上臂向两边伸展，肘部弯曲使指尖触胸时，两 肘尖的距离（可以指导设计工作台的肘部空间） 34)站立时手掌的握点（Grip reaches） 人体站立时，胳膊向上举起时手掌可以握住的最 高的圆棒中心 35)标准坐姿手掌的握点 人体在保持坐姿

13、时，手掌的最高握点,3.2.1 静态测量,人体着装尺寸 在实际中用到的一般都是人体着装时的尺寸，所以在实际应用中要根据研 究对象的不同进行修正,人体着装后的尺寸增加（单位：mm）,M（X+Y） =Mx+My,Mx特定的人体结构尺寸均值 My平均的衣物修正值 M（X+Y) 人体着装尺寸,动态测量（Dynamic Anthropometry）,3.2 .2 动态测量,动态测量建立在静态测量的基础之上，用来度量人体运动时的一些参数。 活动空间-人在完成任务时需要某些身体部位运动， 这就要求有足够的空间，即活动空间。 伸展域-人在站立并保持脚的站立面不变时，手臂的 活动空间用舒适伸展域来表示。,3.2

14、.2 动态测量,活动空间 动态测量就是测定人体动态变化时空间位置与人体尺寸的数值。 活动空间的分配没有固定的规则或模式， 依赖于许多因素：使用的人群、任务、衣物、设备等。,成人动态最小占用空间示意图（a） 蹲姿，跪姿，卧姿的最小占用空间,3.2.2 动态测量,活动空间（续）,成人蹲姿，跪姿，卧姿的最小占用空间（单位：mm）,3.2.2 动态测量,伸展域 在工作中人常取站、坐、跪等作业姿势。立姿时人的活动空间不仅取 决于身体的尺寸，而且也取决于保持身体平衡的微小平衡动作和肌肉。 伸展域可从立视图和平面图两个方面来看，主要有：通过肩部关节的正中矢状面的垂直部分；通过关节的横断面的水平部分；通过肩关

15、节的沿着冠状缝平面的垂直部分。,常用的三种人体伸展域,3.2.2 动态测量,伸展域（续）,正常区域：将上肢轻松地垂直于体侧，曲肘，以肘关节为中心，前臂和手能自由到达的区域。 最大区域：完全伸展整个胳膊所能涉及的区域。手臂向外伸直，以肩关节为中心，臂的长度（半径不包括手长）所划过的弧形轨迹在水平面上的投影。,在正常区域范围内，人操作时能舒适轻快地工作 。在最大作业范围内操作时，静力负荷较大，长时间处于这种状态下操作，最容易引起疲劳。,3.2.2 动态测量,手在水平面的正常作业阈和最大作业域（cm）,手的测量,3.2.2 动态测量,脚的测量,脚的作业区域,3.2.2 动态测量,人 体 肢 体 活 动 角 度 范 围,3.2.2 动态测量,人体上部及上肢固定姿势活动角度范围,立姿上身及手的可及范围、坐姿上身及手的可及范围,3.2.2 动态测量,单腿跪姿上身及手的可及范围,仰卧姿势手及腿的活动空间,常用人体功能尺寸测量区域,3.2.2 动态测量,3.2.2 动态测量,坐姿抓握作业域（cm）,立姿双臂垂直作业域图 立姿双