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1、人体工程学概述,OVERVIEW OF ERGONOMICS,第1章,目 录,CONTENTS,01,人体工程学的命名、定义及内涵,02,人体工程学的形成与发展,03,人体工程学的学科构成、研究 内容及研究方法,04,人体工程学与艺术设计的关系,人体工程学与人性化设计,05,01,The Name, Definition And Connotation Of Ergonomics,人体工程学的命名、定义及内涵,人体工程学是研究人、机及环境之间相互作用的一门新兴的综合性边缘学科，它经历了人与器具经验人体工程学科学人体工程学现代人体工程学等几个发展阶段。通过研究揭示人机环境之间相互关系的规律，确保
2、设计中的人机环境系统总体性能的最优化。 1.1人体工程学的命名、定义及内涵 人体工程学在其自身的发展过程中逐步打破各学科之间的界限，并有机地整合了相关学科的理论，不断地完善自身的基本概念、理论体系、研究方法、技术标准和规范，从而形成了一门研究内容和应用范围都极为广泛的综合性边缘学科。它具有现代新兴边缘学科共有的特点，如学科命名多样化，学科定义不统一、学科边界模糊、学科内容综合性强学科应用范围广泛等。,人体工程学的命名、定义及内涵,1.1.1人体工程学命名 该学科在国内外还没有统一的名称，例如，北美多将其称为人体工程学(Human Engineering)、人因工程学(Human Factors
3、 Engineering)，西欧国家称为人类工效学( Ergonomics)，俄罗斯称工程心理学(Engineering Psychology)，日本则称人间工学。 何一个学科的名称和定义都不是一成不变的，特别是新兴边缘学科，随着学科的不断发展和研究内容的不断增多，其名称和定义还会发生变化。人体工程学常见的名称还有人一机一环境系统工程、人机工程学、人类工效学、人类工程学、工程心理学、宜人学等。不同的名称，其研究重点略有差别。,人体工程学的命名、定义及内涵,1.1.2人体工程学的定义 该学科的定义也不统一。目前，国际人类工效学学会(International Ergonomics Associa
4、tion，简称IEA)为人体工程学所下的定义是最有权威、最全面的，即：研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的各种因素，研究人和机器及环境的相互作用，研究在工作中、家庭生活中和休假时怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒适等问题的学科。 从上述定义中我们可以认为，人体工程学是按照人的特性来设计和优化人一机一环境系统的科学，主要目的是使人能安全、健康、舒适和高效地进行各项活动。其中，系统的安全可靠，特别是人的安全和健康是首先要考虑的问题。,人体工程学的命名、定义及内涵,1.1.3人体工程学的内涵 人机环境系统的具体含义：人指操作者或使用者；机泛指人操作或使用的物，可以是机器，也可
5、以是用具、工具或设施、设备等；环境是指人、机所处的周围环境，如作业场所和空间、物理化学环境和社会环境等；人机环境系统是指由共处于同一时间和空间的人与其所使用的机以及它们所处的周围环境所构成的系统，简称人机系统。 人机环境之间的关系：相互依存；相互作用；相互制约。 人机工程学的特点：学科边界模糊；学科内容综合性强；涉及面广。 人机工程学的研究对象：人机环境系统的整体状态和过程。 人机工程学的任务：使机器的设计和环境条件的设计适应于人，以保证人的操作简便省力、迅速准确、安全舒适，心情愉快，充分发挥人、机效能，使整个系统获得最佳经济效益和社会效益。,人体工程学的命名、定义及内涵,02,Bed fur
6、niture,The Formation And Development Of Ergonomics,人体工程学的形成与发展,1.2人体工程学的形成与发展 虽然人体工程学作为一门学科发展至今才近百年，发展历史很短，但是，人体工程学研究的基本问题人、机、环境间的关系问题，却同人类制造工具的历史一样悠久。无论东方还是西方，早在人类社会早期，人们在制造打磨劳动工具、生活器皿、建造居住环境时就开始了对人体工程学的应用。让器物和环境适合人的生理、心理特征是人类自发的思维倾向和本能的行为方式。如原始人由于自身生存的需要，在适应自然环境和围捕猎物求生存时，必须自发的制作出使用方便、顺手的劳动工具，以求安全和
7、舒适。如图所示。,人体工程学的形成与发展,人体工程学的形成与发展,人机关系和人机矛盾的演变和发展大体可以分为三个历史时期：,1.2.1人体工程学萌芽阶段经验人体工程学 工业革命以后，随着工业技术的进步，速度更快、力量更强大的机器被人类制造出来，但这时的人并未充分意识到机器与人（使用者）相互协调的重要性，对使用者的身心健康都造成了很大的损伤。此时理论和研究并没有明确提出“机器适应于人的思想”，而更多的强调“使人适应于机器”或者“使人适应于工作”。如图所示摩登时代剧照。,人体工程学的形成与发展,1.2.2人体工程学的形成阶段科学人体工程学 二战中一些高性能武器的投入使用（如战斗机），使人为因素造成
8、的事故急剧增加，这一情况引起了科学界特别是心理学界和生理学界的高度重视。人的因素影响了机器性能的发挥，只要求“人适应机器”是不够的。还必须有生理学、心理学、人体测量学、生物力学等学科方面的知识。于是，人机关系的研究进入了一个新的阶段，即从“人适机”转入“机宜人”的阶段，科学人体工程学应运而生，人们提出了“使机器适应于人”的思想。并逐步应用军事领域中的研究成果来解决工业与工程设计中的问题，如飞机、汽车、机械设备、建筑设施以及生活用品等，在这一阶段，该学科的发展特点是：重视工业与工程设计中“人的因素”，力求使机器适应于人。,人体工程学的形成与发展,1.2.3人体工程学的发展阶段现代人体工程学 20
9、世纪60年代以后，人体工程学的研究和实践从实验室和军事领域扩大到工业的各个领域，如计算机、汽车和消费品。企业开始重视运用人机工程技术去分析、设计和检验产品的宜人性，人体工程学也从生产领域扩展到了生活领域，影响到人们日常生活的方方面面，大众开始接受人体工程学思想及其观念。 20世纪80年代以后，科学技术飞速发展。一系列新科学的迅速崛起，不仅为人体工程学注入了新的研究理论、方法和手段，而且也为人体工程学开辟了一系列新的研究领域。如宇航系统的设计问题、核电站等重要系统的可靠性问题、人一计算机界面设计问题等等。人体工程学的目标这时并不局限于“机器适应于人”，在人机相互适应的目标下，人体工程学不仅仅关注
10、人的安全、健康、效率，更加关注人的价值，关心人的满意度、舒适感、成就感等。 在这一阶段，学科的发展特点是:以人为中心，把人一机一环境系统作为一个统一的整体来研究，以创造最适合于人操作的机械设备和作业环境，使人一机一环境系统相协调，从而获得系统的最高整合效能。,人体工程学的形成与发展,03,The Subject Composition, Research Contents And Research Methods Of Ergonomics,人体工程学的学科构成、研究内容及研究方法,1.3人体工程学的学科构成、研究内容及研究方法 1.3.1人体工程学的学科构成 人机工程学是一门综合性的边缘科学
11、，它属于系统工程学的一个分支。系统论、控制论、信息论是它的基本指导思想，其基础理论涉及许多学科。除与有关的技术工程学科有着密切的关系外，人机工程学还与人体解剖学、人体测量学、劳动卫生学、生理学、心理学（指的是工程心理学）、安全工程学、行为科学、环境科学、技术美学等有着密切的联系。人机工程学带有横向学科的性质，其应用范围十分广泛，从日常用品到工程建筑，从大型机具到高技术制品，从家庭活动到巨大的工业系统，各个方面都在运用人机工程学的原理和方法，解决人机之间的关系问题。,人体工程学的学科构成、研究内容及研究方法,人机系统的构成，可以分为人、机、环境三个子系统。这三个子系统各自独立为一门科学，即人的科
12、学、技术工程学及环境科学。这三个子系统中两两相互交叉，又构成三个系统，即人一机系统、人一环境系统、机一环境系统。这三个系统交叉则构成人机环境系统。如图所示。,人体工程学的学科构成、研究内容及研究方法,1.3.2学科的研究内容 虽然人体工程学的内容和应用范围极其广泛，但其根本的研究方向却是通过揭示人机环境之间相互关系的学科，以达到人-机-环境系统总体性能的最优化。对设计师而言，从事本学科研究的主要内容主要包括以下几个方面： 人的因素研究 在人机环境系统中，人是最基础的因素，人的生理、心理特性和能力特征是整个系统的优化基础。人具有自然和社会两种属性，对自然人研究主要包括：人体形态特征参数、人的感知
13、特性以及人在工作和生活中的心理特性等；对于社会人的研究有：人在生活中的社会行为、价值观念、人文环境等。研究的目的是解决产品、设施、用具、作业、工作场所等的设计如何与人的生理、心理特征相适应，从而为使用者创造高效、安全、健康、舒适的工作条件。,人体工程学的学科构成、研究内容及研究方法,机器的因素研究 不同的研究对象涉及的因素各不相同，因此机器因素的研究范围很广，其研究内容可归纳为：建立机器的动力学、运动学模型，机器的特性对人、环境和系统性能的影响以及机器的防错纠错设计、机器的可靠性研究等。另外，还包括信息显示、操作控制、安全保障、有关机具的人体舒适性以及使用方便性的技术等。,人体工程学的学科构成
14、、研究内容及研究方法, 环境的因素研究 环境的概念十分广泛，包括生产环境、生活环境、室内环境、室外环境、自然环境、人工环境。环境因素又可以归纳为以下几个方面： 作业空间场地、厂房、设备布局、作业线布局、道路及交通、安全门等。 物理环境_噪音、照明、温度、湿度、辐射、磁场等。 化学环境_有毒物质、化学性有害气体等。 美学环境_形态、色彩、背景音乐等。,人体工程学的学科构成、研究内容及研究方法,人机环境间关系及其系统的整体研究 人机关系是系统的主要研究内容，包括信息显示、操纵控制、人机界面等；人机系统的存在离不开环境，其功能受环境影响非常大，人与机相比，环境对人的影响会更明显些，因而必须研究人与环
15、境关系的因素；机器和环境相互作用，相互影响，机器与环境关系的因素也是必须研究的。 人一机一环境系统设计的目的就是创造最优的人机关系、最佳的整体系统工作效益、最舒适的工作环境，最佳的用户体验，当然也包括整个系统的可靠性与安全性等。,人体工程学的学科构成、研究内容及研究方法,1.3.3学科的研究方法 人体工程学多学科性、交叉性、边缘性的特点决定了其研究方法也具有多样性，既有沿袭相关学科的研究方法，也有适合本学科研究的一些独特新方法， 目前常用的人体工程学研究方法有： 资料分析法 资料研究是最基本的研究方法。不论研究哪类人机关系，首先都必须收集丰富的资料，再对有关资料整理、加工、分析和综合的基础上，
16、找到系统的内涵规律性。 调查分析法 调查分析是人体工程学研究中最重要的方法之一，应用非常广泛，既通用于带有经验性的问题,也适用于各种心理量的统计。一般包括口头询问法、问卷调查法和跟踪显示观察法。 实测法 实测法是一种借助于仪器设备进行实际测量的方法。例如，对人体静态与动态参数的测量，对人体生理参数的测量或者是对系统参数、作业环境参数的测量等。,人体工程学的学科构成、研究内容及研究方法, 实验法 实验法是当实测法受到限制时采用的一种研究方法，指在人为设计的环境中测试实验对象的行为或反应的一种研究方法。 模拟和模型实验法 由于机器系统一般比较复杂因而在进行人机系统研究时常采用模拟的方法。模拟方法包
17、括各种技术和装置的模拟，如操作训练模拟器，机械模型以及各种人体模型等。 系统分析法 此方法体现了人体工程学将人机环境系统作为一个综合系统考虑的基本观点，它是在资料研究法基础上进行的一种研究方法。通常包括作业环境的分析、作业空间的分析、作业方法的分析等。,人体工程学的学科构成、研究内容及研究方法,人体工程学的学科构成、研究内容及研究方法,04,The Relationship Between Ergonomics And Artistic Design,人体工程学与艺术设计的关系,1.4体工程学和艺术设计的关系 虽然人体工程学发展的历史不长，但是在短短的几十年中已经得到了飞速发展。而在艺术设计中
18、，随着“以人为本”的设计思想的进一步深入人心，设计师已逐步认识到，要想使设计能更好地为人类服务，就必须研究人的生理、心理以及行为特点，只有这样的产品才能满足使用者的需求。 从设计所包含的内容来看，大至工业系统小到家庭活动，为人类各种生产和生活所创造的一切”物”，在设计与制造时，必须把“人的因素”作为一个重要的条件来考虑，以解决人机之间的关系，使其更好地适应人的要求。 1.4.1艺术设计与人体工程学的共同之处在于，两者都是以人为核心，以人类社会的健康发展为终极目的。前者的任务是创造符合人类社会健康发展所需要的物品和设施，而后者则着重研究人、机，环境三者之间的关系，为解决这一系统中人的效能、健康，
19、安全和舒适问题提供理论和方法。人体工程学给设计师提供了有关人和人机关系方面的理论知识和设计依据，通过对人体工程学的研究，设计师可以知道产品或设施的形状、尺寸及所使用的材料和人体健康的关系。,人体工程学与艺术设计的关系,1.4.2艺术设计也反过来推动了人体工程学的发展。从2 0世纪3 0年代起，不少工业设计师就开始介入人体工程学领域的研究。他们研究人体尺度、动作范围等作为设计日用品和家具的依据。在家具设计方面，如德国设计师荷伯特欧尔和茱塔欧尔于1991年设计的“莫尼卡”椅，被其称作“调节坐姿的工具”，这种座椅可以提供给人们自由的坐姿，让脊椎和躯体处于自然的平衡状态，从而使身体各部位能最佳地完成其
20、功能，消除背部、颈部、臀部和腿部的应力。 人体工程学的发展使设计逐步走向科学化，从而使艺术设计形式更少受到设计师自我意识的影响，设计师在设计过程中，更加关注对用户的研究，使设计真正为消费者服务。,人体工程学与艺术设计的关系,05,Ergonomics And Human Design,人体工程学与人性化设计,1.5人体工程学与人性化设计 以人为中心设计，必须正确对待人、面向人、适应人、支持人的行为，通过设计正确分配人机系统功能，使行为适应环境、社会，减少和避免对劳动者的过分要求，尊重人的能力限度。着眼于长远经济效益，使操作者（使用者）满意。人体工程学的人性化体现概括起来如下： 1.5.1以工具
21、的“可用性”为设计目的，工具要适应人的生理能力、视听能力和身体尺寸，并在心理和情感上符合用户的满意度目标； 1.5.2 保护使用者的安全健康，把设计思想和设计标准从机器技术中心论转向以人为中心的设计，如下图，儿童餐具的设计，就应该考虑到材质的选择、材质与温度、造型与安全等因素。,人体工程学与人性化设计,1.5.3减少造成人精神压力的紧张源，使人机界面的操作更符合人的行为习惯方式，改进设计中的隐性错误，同时增加界面的审美性，达到人与机器相互补充的目标； 1.5.4注意特殊人群的研究，老人、儿童和残疾人的用具符合其特点，特别是在公共交通、城市道路、公共生活设施当中进行无障碍化设计，并在设计中渗透人
22、文属性； 1.5.5采用更为人性化的材料；高科技智能产品的开发等。,人体工程学与人性化设计,玄奘负笈图中的人机关系分析 竹制的外架式背包，主要受力点位于两肩，便于分解重力。曲形背包整体中心位于肩部，使得人在背负背包时可以使用杠力，即人体脊椎骨处于正常施力状态，人体本身感觉舒适、轻松。背包底部有脚垂直时可以用来靠背，下部长度位于腰部，不影响走路。竹架伸到头部上可以遮太阳，加上挂了一个照明灯，以便晚上赶路，将架平放在地上便可以做床之用。脚穿草鞋，轻便通风，洗脚、刷鞋便利，还有利于保持脚部卫生。宽大的衣服，可使空气流通，汗水蒸发。由于利用肩背就可以保持背包稳定，腾出的双手可以做其他事情，故唐僧左手拿
23、着竹制的定位装置，右手拿着毛制掸子来赶走飞虫和作扇子之用，轻松上路。从上述事例中可以看出，人们设计的器物首先应该满足人的生理、心理需求，尺度应该与人体尺寸相匹配。这是早期人们的设计思想中包含了现代人机工程学的理念。,人体工程学与人性化设计,思考讨论 1、人机工程学的起源与发展。 2、人机工程学的主要研究方法。 3、人体工程学与艺术设计的关系。 4、举例说明你在日常生活中遇到的不符合人机问题，以PPT形式表达并分小组讨论。,思考讨论,人体尺寸测量与设计应用,MEASUREMENT AND DESIGN OF HUMAN BODY DIMENSIONS,第2章,目 录,CONTENTS,01,人体
24、测量,02,常用人体尺寸参数,03,人体测量知识应用,01,The Body Measurement,人体测量,2.1.1人体测量学概述 人体测量是通过测量人体各部位的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，从而为工业设计、环境工程设计等提供人体测量数据资料。例如，在各种设施、设备的布局中，其位置必须安排在人肢体活动范围内，设备所需的操控力也应该符合人的肢体用力范围。设计师应用人体测量学的数据资料作为设计时的基本依据，并结合实际，才能真正满足相应群体的需求。测量工具如下（直角规、测高仪、弯脚规）。,2.1人体测量,人体测量,2.1.2人体测量分类 人体的形态测量数
25、据是产品、设备和空间设计的基本依据，通过人体测量可获取人体的静态尺寸和人体动态尺寸。在体力方面，设计者必须使操作施力保持在生理上可承受的限度以内，因此还要对人体的生物力学参数和生理学参数进行测量。 静态人体尺寸 静态人体尺寸是指被测者在静止地站着或坐着等姿势下进行的一种测量方式。静态测量的人体尺寸是工作区间的大小、家具、室内空间范围、产品界面等的设计依据。静止的人体可采取不同的姿势，统称为静态姿势。主要可分为立姿、坐姿、跪姿和卧姿4种基本形态，每种基本姿势又可细分为各种姿势。 动态人体尺寸 动态人体尺寸测量是指被测者处于动作状态下所进行的人体尺寸测量。动态人体尺寸测量的重点是人在执行某种动作时
26、的身体特征。动态人体尺寸测量的特点，是在任何一种身体活动中，身体各部位的动作并不是独立无关而是协调一致的，具有连贯性和活动性。 动态人体尺寸分为四肢活动尺寸和身体移动尺寸两类。,人体测量,生物力学参数 生物力学参数主要是指人体各部分出力大小参数，如握力、拉力、提力、推力等。 生理学参数 主要指人体表面积、体积、耗氧量等。,人体测量,2.1.3人体测量学中常用的专业术语 测量姿势 A、立姿。被测者挺胸直立，头部以眼耳平面定位，双目平视前方，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，使两足大致成4 5夹角，体重均匀分布于两足。为确保立
27、姿姿势正确，被测者应使足后跟、臀部和后背部与同一铅垂面相接触。 B、坐姿。被测者挺胸坐在被调节到腓骨高度的平面上，头部以眼耳平面定位，双目平视前方，左右大腿大致平行，膝大致屈成直角，足平放地面上，手轻放在大腿上。为确保坐姿正确，被测者的臀部、后背部应同时靠在同一铅垂面上。 无论采取何种姿势，身体都必须保持左右对称，由于呼吸而使测量值有变化的测量项目，应在呼吸平静时进行测量。,人体测量, 测量基准面 人体测量的基准面主要有矢状面、冠状面和水平面，它们是由相互垂直的3个轴（铅垂轴、纵轴和横轴）来定位的。 A、矢状面。通过垂直轴和纵轴的平面及其平行的所有平面都称为矢状面在矢状面中，把通过人体正中线的
28、矢状面称为正中矢状面。正中矢状面将人体分成左右对称的两个部分。 B、冠状面（或额状面）。通过铅垂轴和纵轴的平面和与其平行的所有平面都为冠状面。冠状面将人体分成前、后两部分。 C、水平面。与矢状面和冠状面同时垂直的所有平面都称为水平面。水平面将人体分成上、下两部分。 D、眼耳平面。通过左、右耳屏点及右眼眶下点的水平面称为眼耳平面或法兰福平面。,人体测量, 测量基准轴 A、铅垂轴。通过各关节中心并垂直于水平面的一切轴称为铅垂轴。 B、纵轴（或矢状轴）。通过各关节中心并垂直于冠状面的一切轴称为纵轴。 C、横轴（或额状轴）。通过各关节中心并垂直于矢状面的一切轴称为横轴。,人体测量,2.1.4人体测量方
29、法 在人体尺寸参数的测量中，所采用的人体测量仪器有：人体测高仪，人体测量用直脚规、人体测量用弯脚规、人体测量用三脚平行规、坐高仪、量足仪，角度计、软卷尺以及医用磅秤等。我国对人体尺寸测量专用仪器已制定了标准，而通用的人体测量仪器可采用一般的人体生理测量的有关仪器。 测量应在呼气与吸气的中间进行。其顺序为从头到脚；从身体的前面，经过侧面，再到后面。测量时只许轻触测点，不可压紧皮肤，以免影响测值的准确性。一般只测量左侧，特殊目的除外。 测量项目应根据实际需要确定。如确定座椅高度、深度和宽度尺寸，则需测定坐姿小腿加足高、臀部到膝腘的长度、臀宽，并对人的挺直和放松两种坐姿的尺寸进行测量，以便确定靠背的
30、倾斜度。,人体测量,2.1.5人体测量数据的统计处理术语 适应域 按某一尺寸设计的产品不可能适应所有的使用者，但应能适合大多数人。这个大多数到底是多少，要根据具体情况决定。一般说来，产品的尺寸最好能适合95%以上的人使用，最少不能低于90%。这个95%或90%即适应域。 百分位 百分位是人体测量手册中常见的概念，它表示了某一测量数值和被测群体之间的百分比关系。分位由百分比表示，称为“第几百分位”，例如50%称为第50百分位。百分位数是百分位对应的数值，例如，身高分布的第5百分位数为1543mm，则表示有5%的人的身高将低于这个高度。,人体测量, 正态分布 考察一个群体，可以发现人群的尺度是具有
31、一定分布规律的，考察的群体越大，这个规律就越明显。人体尺度，符合正态分布规律。以中国男性身高的抽样分析数据为例，身高在170cm左右的人最多。身高离这个数据越远的人数越少，形成一个中间大两头小的“钟”形曲线，这种分布规律叫做”正态分布”或“高斯分布”。 平均值、中值和众数 平均值表示全部被测数值的算术平均值。中值表示全部受测人数有一半的身高在这个数值以下，另一半在这个数值以上。众数则表示测得人数最多的那个身高尺寸。 标准差 平均值仅表示了被测数值集中于哪一点，标准差则反应了数值的集中和离散程度。在人体测量中，不仅要测得平均值，还要通过一定的数值处理得到标准差的数值。,人体测量,02,Bed f
32、urniture,Body Size Parameters Are Commonly Used,常用人体尺寸参数,常用人体尺寸参数,2.2常用人体尺寸参数 人体尺度一般是指人体所占有的三维空间，包括人体高度、宽度和胸廓前后径以及部分肢体的大小等。通常由直接测量的数据通过统计分析得到。 2.2.1人体尺度的影响因素 年龄差异。人的体型随着年龄的增长而变化，最为显著的是儿童期和青年期，见图，体尺寸增长过程，一般男性2 0岁结束，女性1 8岁结束。,常用人体尺寸参数, 性别差异。在男性与女性之间，人体尺寸、重量和比例关系都有明显差异。对于大多数人体尺寸，男性都比女性大些，但有些尺寸，如胸厚、臀宽及大
33、腿周长，女性比男性大。男女即使在身高相同的情况下，身体各部分的比例也是不同的。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，盆骨较宽。 年代差异。随着人类社会的不断发展，卫生、医疗、生活水平的提高以及体育运动的大力开展，人类的成长和发育也发生了变化。据调查，欧洲居民每隔1 0年身高增加l -1.4 cm；我国广州中山医学院男生1956 - 1979年23年间身高增长4.38 cm、女性身高增长2.67 cm。身高的变化，势必带来其他形体尺寸的变化。,常用人体尺寸参数,地域性差异。不同国家、地区、种族的人，由于遗传基因、饮食和气候环境的影响，使人们无论在体型还是身体各部分比例
34、与尺寸上都有较大差异，即使是同一国家，不同区域也有差异。进行产品设计或工程设计时，应考虑不同国家、不同区域的人体尺寸差异。 职业差异。不同职业的人，在身体大小及比例上也存在着差异，例如，一般体力劳动者尺寸都比脑力劳动者的稍大些。在我国，一般部门的工作人员要比体育运动系统的人矮小。也有一些人由于长期的职业活动改变了形体，使其某些身体特征与人们的平均值不同。因此，为特定的职业设计工具、用品和环境时必须予以特别注意。 另外，数据来源不同、测量方法不同、被测者是否有代表性等因素，也常常造成测量数据的差异。,常用人体尺寸参数,2.2.2常用成年人人体尺寸 我国成年人人体结构尺寸 我国成年人人体尺寸的国家
35、标准GB10000为人机上的设计提供了基础数据。该标准提供了七个类别共47项人体尺寸基础数据，并分别按性别列表。我们主要研究工业生产中法定成年人（男1860岁，女1855岁）年龄范围内的人体尺寸。 A、人体主要尺寸。国标GB10000- 1988给出身高、体重、上臂长、前臂长、大腿长、小腿长共六项人体主要尺寸数据，如表为我国成年人人体主要尺寸。,常用人体尺寸参数,B、立姿人体尺寸。该标准中提供的成年人立姿人体尺寸有：眼高、肩高、肘高、手功能高、会阴高、胫骨点高，这六项立姿人体尺寸的部位见图，我国成年人立姿人体尺寸见表。,常用人体尺寸参数,C、坐姿人体尺寸。标准中的成年人坐姿人体尺寸包括：坐高、
36、坐姿颈椎点高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、小腿加足高、坐深、臀膝距、组，坐姿下肢长共1 1项，坐姿尺寸见图(2-4)，表(2-3)为我国成年人坐姿人体尺寸。,常用人体尺寸参数,D、人体水平尺寸。标准中提供的人体水平尺寸是指：胸宽、胸厚、肩宽、最大肩宽、臀宽、坐姿臀宽、坐姿两肘间宽、胸围、腰围、臀围共十项，其部位如图所示，我国成年人人体水平尺寸见表。,常用人体尺寸参数,E、选用GB10000 - 1988中所列人体尺寸数据时，应注意以下要点： a、表列数值均为裸体测量的结果，在用于设计时，应根据各地区不同的着衣量而增加余量。 b、立姿时要求自然挺胸直立，坐姿时要求端坐。如果用于其他
37、立、坐姿的设计（例如放松的坐姿），要进行适当的修正。 c、由于我国地域辽阔，不同地区间人体尺寸差异较大，在应用时要进行适当修正。,常用人体尺寸参数, 我国成年人人体功能尺寸 A、人在工作位置上的活动空间尺度。人在各种工作时都需要有足够的活动空间。工作位置上的活动空间设计与人体的功能尺寸密切相关。由于活动空间应尽可能适应于绝大多数人的使用，设计时应以高百分位人体尺寸为依据，一般以我国成年男子第9 5百分位身高为基准。 常用工作姿势有站、坐、跪（如设备安装作业中的单腿跪）、卧（如车辆检修作业中的仰卧）等作业姿势。见图所示。,常用人体尺寸参数,B、常用的功能尺寸。常用的立、坐、跪、卧等作业姿势活动空
38、间的人体尺度图，可满足人体一般作业空间概略设计的需要。但对于受限作业空间的设计，则需要应用各种作业姿势下人体功能尺寸测量数据。 GBT13547 - 1992标准提供了我国成年人立、坐、跪、卧等常取姿势功能尺寸数据，可归纳为下表。,常用人体尺寸参数,2.2.3 人体主要尺寸参数计算 在实际设计活动中我们往往无条件去测量所需要的人体数据，或者为了简化人体测量的过程，可根据可人体身高、体重等基本数据参数，利用经验公式计算出所需要的其他各部分数据。 人体各部分尺寸与身高的相关计算 正常成年人人体各部分尺寸之间存在一定的比例关系，因而按正常人体结构关系，以站立平均身高为基数来推算各部分的结构尺寸是比较
39、符合实际情况的。而且，人体的身高是随着生活水平、健康水平等条件的提高而有所增长，如以平均身高为基数的推算公式来计算各部分的结构尺寸，在进行实际应用时要考虑年代因素差异，适当修正，因此应用也很灵活。,常用人体尺寸参数,生活用具及设施高度与身高的相关计算 生活用具、机械设备及建筑设施必须适合于人的尺度，才能舒适和高效。因此，各种工 作面的高度和设备高度，如操作台、仪表盘、操纵件的安装高度以及用具的设置高度等，都应根据人的身高来确定。可利用左图和右表来推算工作面、设备以及用具的高度。,常用人体尺寸参数,体重与身高的相关计算 一般人的体重与身高之间存在下列关系： 正常体重 W2=H- 110 (kg)
40、 理想体重 WL=H- 100 (kg) 如果人体的体重经常低于或高于正常体重的10%以上，则属于不正常状态。 人体体积和体表面积的计算 当体重在50100 kg时，可根据体重、身高按下列公式求得人体体积和体表面积。 a、人体体积计算：V= 1.015 W- 4.937 式中：V是人体体积(L)；W是人体体重(kg)。 b、人体体表面积计算 c、由身高来计算： 男性B= 100H； 女性B= 77H 式中：B是人体体表面积(cm 2)； H是身高(cm)。 d、由身高和体重计算人体体表面积： B= 0.0061H+ 0.0128 W-0.1529 式中：B是人体体表面积(cm 2)；体重(kg
41、)；H是身高(cm)。,常用人体尺寸参数,性别差异。在男性与女性之间，人体尺寸、重量和比例关系都有明显差异。对于大多数人体尺寸，男性都比女性大些，但有些尺寸，如胸厚、臀宽及大腿周长，女性比男性大。男女即使在身高相同的情况下，身体各部分的比例也是不同的。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，盆骨较宽。,03,Application Of Anthropometric Knowledge,人体测量知识应用,2.3人体测量知识应用 人体测量数据可用于指导工程和产品设计，也可以作为评估上述各项的依据。人体尺寸参数在设计中的应用是一个极其重要而又复杂的问题，它关系到所设计的机
42、器、设备等的适用性，操作便捷性、准确性及舒适性等。只有在熟悉人体测量基本知识之后，才能选择和应用各种人体数据，否则有的数据可能被误解，如果使用不当，还可能导致严重的设计错误。另外，各种统计数据不能作为设计中的唯一依据，也不能代替严谨的设计分析。因此，当设计中涉及人体尺度时，设计者必须熟悉数据测量定义、适用条件、百分位数选择等方面的知识，唯有如此，才能正确地应用有关的数据。,人体测量知识应用,2.3.1人体测量数据的应用 应用人体尺寸数据的基本原则 人体尺寸大小是各不相同的，而且某种设计一般不可能满足所有使用者，但为了使该设计适合于较多的使用者，就需要根据产品的功能及使用情况应用人体尺寸数据，我
43、们一般按下列原则来进行： A、极端原则。该原则根据设计目的，选择极大尺寸或极小尺寸。例如可容性的设计对象，如门、船舱口、通道、床等的尺度要用极大尺寸（95%或99%百分位），而可触性的设计对象，如控制器与操作者的距离等则要用极小尺寸（5%百分位）。 B、可调原则。对于与健康、安全关系密切的设计要使用可调节性原则，即所选用的尺寸应在第5百分位和第9 5百分位之间可调，例如工作座椅必须在高度、靠背倾角等尺度方向可调节。 C、平均原则。虽然“平均值”这个概念在设计中不太合适，但如商店柜台高度、门把手高度等常用平均值进行设计，即以5 0%百分位数值为设计依据。,人体测量知识应用, 应用人体尺寸数据时的
44、注意事项 A、了解分析使用者或操作者的情况。设计的任何产品都是针对一定的使用群体，因此，在设计时必须分析使用者的特征，包括性别、年龄、种族、体型、身体健康状况等。 B、选择合适的人体尺寸百分位数。在具体产品或设施设计上，首先对其性质进行分析，对整个人体或人体局部部位需要空间包容的设计，我们称其为可容性设计，选取较高的百分位；对于那些伸出四肢方可能及的设计对象，我们称之为可触性设计，设计时要选取较小的百分位；上述两方面均有要求的设计对象，设计对象对最大和最小尺寸均有要求，设计中要同时照顾到这两方面的要求，可将其设计成可调节的，以较小的百分位和较大的百分位作为调节范围的两极尺寸。 C、确定心理尺寸
45、修正量。为了克服人们心理上产生的“空间压抑感”、“高度恐惧感”等心理感受，或者为了满足人们“求新”、“求美”、“求奇”等心理需求，一般在产品功能尺寸上附加一定的增量，称为心理修正量。 D、确定功能尺寸修正量。,人体测量知识应用,2.3.2人体模板与应用 由于人体各部位的尺寸因人而异，而且人体的工作姿势随着作业对象和工作情况的不同而不断变化，因而要从理论上来解决人机相关位置的问题是比较困难的。但是，若利用人体结构和尺度关系，将人体尺度用各种模拟人来代替，通过“机”与人体模型相关位置的分析，便可以直观地求出人机相对位置的有关设计参数，为合理布置人机系统提供可靠条件。,人体测量知识应用, 人体模板种
46、类与特点 目前，在人机系统设计中采用较多的是两种类型的人体模板：一是二维人体模板，这种人体模板是根据人体测量数据进行处理和选择而得到的标准人体尺寸，利用塑料板或密实纤维板等材料，按照1：1、1:5等设计中的常用比例，制成的人体各个关节均可活动的裸体穿鞋的人体侧视模型；还有一种是三维人体模板，三维人体模板又有实物模型和计算机模拟模型之分。实物模型应用十分广泛，如三维立体裁剪的各种服装人台、汽车碰撞试验中的假人等。计算机模拟三维人体由于是虚拟人体的几何模型和生物力学模型，不需要制作实物，因此既经济又周期快。如飞机驾驶系统的计算机辅助模型等。,人体测量知识应用,A、二维人体模板 a、坐姿人体模板。G
47、BT14779 - 1993标准规定了三种身高等级的成年人坐姿模板的功能设计基本条件、功能尺寸、关节功能活动角度、设计图和使用条件。下图是该标准提供的坐姿人体模板侧视图。,人体测量知识应用,A、二维人体模板 a、坐姿人体模板。GBT14779 - 1993标准规定了三种身高等级的成年人坐姿模板的功能设计基本条件、功能尺寸、关节功能活动角度、设计图和使用条件。下图是该标准提供的坐姿人体模板侧视图。,人体测量知识应用,B、立姿人体模板。 GBT15759 - 1995标准提供了设计用人体外形模板的尺寸数据及其图形，见图，该模板按人体身高尺寸不同分为四个等级： 一级采用女子5百分位身高；二级采用女子
48、50百分位与男子5百分位身高的重叠值；三级采用女子95百分位与男子50百分位身高的重叠值；四级采用男子95百分位身高。,人体测量知识应用, 人体模板的应用 人体模板应用范围十分广泛，主要可用于辅助设计、辅助演示或模拟测试等方面。在人机系统设计时，人体模板是设计人员考虑主要人体尺寸时有用的辅助手段。例如，生产区域中工作台面的高度，坐平面高度和脚踏板高度是在一个工作系统中互相关联的数值，但主要是由人体尺寸和操作姿势决定的。如借助于人体模板，可以很方便地得出在理想操作姿势下各种百分位的人体尺寸所必须占有的范围和调节范围，见图。,人体测量知识应用,1、综合考虑人体尺寸相关因素，对百分位数据进行应用举例
49、。 2、请结合消费心理，当下设计现状和设计实践，谈谈设计师应具备的心理和素质。 3、根据人体尺寸及椅子设计原则，分析目前学生用椅的缺点，结合人体生理尺寸和心理范围设计一种适合学生用的椅子。,思考讨论,思考讨论,人体运动系统,HUMAN MOTOR SYSTEM,第3章,目 录,CONTENTS,01,肌肉生理特征,02,骨与关节运动,03,人体运动,04,人体操作动作分析,01,Physiological Characteristics Of Muscles,肌肉生理特征,人的运动系统由肌肉、骨骼和关节三部分组成，它们各自发挥着不同的作用：骨是运动的杠杆，关节是运动的枢纽，肌肉是运动的动力。三者在神经系统的支配和调节下协调一致，共同准确地完成各种动作。 人体所有的功能活动（如学习、工作、休闲）都离不开运动系统的参与，这个系统由骨、关节和肌肉三种器官组成，其占