第二章人體測量

人機工程學第二章人體尺寸測量及其應(yīng)用在解剖學、生理學、心理學這些人的因素中，人體尺寸是最基本、最常遇到的問題，重點加以介紹。

§2-1人體尺寸概述

一、人體測量簡史

公元前一世紀，羅馬建筑師維特魯威為希臘神廟建筑研究了人體各部分的比例。達·芬奇據(jù)此畫出了著名的人體標準圖，15世紀。

---------古代主要著眼于建筑、雕塑、文化。

1870,奎特萊特（比利時）：《人體測量學》。奠定科學人體測量方法的基礎(chǔ)。20世紀初，開始與人機學有關(guān)：

1919，美國，10萬退伍軍人的多項人體測量，軍服設(shè)計制作；

二戰(zhàn)后,美、英兩國?？哲娙梭w測量，1946研究報告：《航空部隊人體尺寸和人員裝備》。

現(xiàn)在世界各先進國家都有本國的人體尺寸國家標準（或數(shù)據(jù)資料）。中國：GB/T10000—1988《中國成年人人體尺寸》。

二、人體測量簡介人體測量學是一門用測量方法研究人的體格特征的科學。工程人體測量是人體測量學在工程設(shè)計領(lǐng)域的一個應(yīng)用分支。與人類學人體測量不同的是，工程人體測量具有極強的功能性和操作性，即測量是根據(jù)人的任務(wù)和作業(yè)進行的，測量的基本目的是為設(shè)計提供設(shè)計參數(shù)。二維人體尺寸測量主要指采用直接接觸式測量工具，如馬丁式人體測量儀，通過所定義的人體測點測量人體尺寸，又稱直接測量法.標準化的測量條件標準化的測點和測量項目人體尺寸的基本類別按照中華人民共和國國家標準GB/T53975-1983，人體基本測量項目達47個，就其類別而言可分為:高度長度寬度厚度圍經(jīng)抽樣對群體的測量，需要進行人口抽樣。抽樣就是從所研究的對象的總體中隨機的抽取一小部分人進行人體測量，從而對總體的人體尺寸作出估計的一種統(tǒng)計調(diào)查方法。分布分布是一個統(tǒng)計概念。可以說一組測量值就確定一個分布(distributions)。顧名思義，人體尺寸分布就是人體尺寸的測量項目的各個值呈一定頻次出現(xiàn)。均值/標準差人體尺寸測量中符合正態(tài)分布的測量項目，其分布特征可用均值M和標準差SD來描述。計算公式為:均值表示分布的集中趨勢，即測量值聚集于均值的趨勢，而標準差表示分布的離中趨勢，即測量值沿均值擴散的趨勢，標準差越大分布曲線越平緩。百分位和百分位數(shù)人體測量中數(shù)據(jù)不符合正態(tài)分布的測量項目，其分布特征可以用累計頻次的百分位和百分位數(shù)來描述。百分位通常用第幾百分位來表示。百分位數(shù)則是對應(yīng)于百分位的實際數(shù)值百分位數(shù)：是一種位置指標，一個界值。K百分位數(shù)Pk將群體或樣本的全部觀測值分為兩部分。有K%的觀測值等于和小于它，有（1-K%）的觀測值大于它。人體尺寸用百分位數(shù)表示時，稱為人體百分位數(shù)。人體尺寸的統(tǒng)計特征人體測量按照測量對象不同可以分為兩類:對個別人進行測量，如對宇航員做專門測量和專門設(shè)計對群體的測量，例如對某地區(qū)所有男性青年的測量為確保數(shù)據(jù)的科學性（可比性）、適用性，制定了嚴格的相關(guān)技術(shù)標準。我國的幾個主要標準如下：

GB/T5703—1999《用于技術(shù)設(shè)計的人體測量基礎(chǔ)項目》GB/T5706.1-5704.4—85《人體測量儀器》測量時上身裸體、單薄內(nèi)褲，不穿鞋襪被測者保持標準的挺直站、坐像“眼高”、“肩高”、“掌寬”…等項目怎么量？

舉例如下:數(shù)據(jù)：樣本--→整體，

人體尺寸基本服從正態(tài)分布，給出均值，百分位數(shù)、標準差等數(shù)據(jù)。

靜態(tài)和動態(tài)人體尺寸測量人體測量依據(jù)被測對象在測量中是否移動身體，可分為動態(tài)測量和靜態(tài)測量，分別得到動態(tài)人體尺寸和靜態(tài)人體尺寸。靜態(tài)人體尺寸是被測對象處于靜止和標準姿勢下測量的尺寸。適合于設(shè)計頭盔、耳機、眼鏡等直接與人體結(jié)構(gòu)相關(guān)的產(chǎn)品。動態(tài)人體尺寸是人體在動態(tài)下占用的空間范圍或動作范圍的測量。動態(tài)人體尺寸更能反映人體各部位之間的功能關(guān)系和結(jié)構(gòu)關(guān)系?！?-2中國成年人的人體尺寸

一、GB/T10000-88《中國成年人人體尺寸》簡介

1988-12-10發(fā)布，1989-07-01實施

“用于工業(yè)產(chǎn)品、建筑、軍工品的設(shè)計及勞動安全保護”年齡段:男18～6018～2526～3536～60女18～5518～2626～3536～55

“人有高矮胖瘦，什么叫“國家標準”呀？”

------給出7個百分位數(shù)的數(shù)據(jù):1,5,10,50,90,95,99二、常用人體尺寸數(shù)據(jù)摘錄

GB/T10000-1988中，共有7組、47項數(shù)據(jù)（靜態(tài)）

人體主要尺寸6項立姿人體尺寸6項坐姿人體尺寸11項人體水平尺寸10項人體頭部尺寸7項人體手部尺寸5項人體足部尺寸2項

討論：人體尺寸極多，國標為什么選擇這么一些項目？

6個主要人體尺寸2.1、2.2，2.3，…3.1，3.3，3.8，3.6，3.9，…

三、

人體尺寸的地區(qū)差異和時代差異

1、地區(qū)差異

中國6個地區(qū)人體尺寸差異明顯，華北、東北最高，西南較矮（教材P.26）。2、時代差異

近20年，中國人體尺寸變化最顯著時期：前幾年上海對上海籍入學大學生的身高研究表明，現(xiàn)在學生與50年代學生相差10～12cm2002、12、10，央視一臺，“午間新聞30分”節(jié)目：教育部、衛(wèi)生部聯(lián)合調(diào)查顯示：近7年，我國12～17歲青少年的身高體重明顯增加：男生：身高增高6.9cm。體重增加5.5kg，女生：5.5cm，4.5kg，增長速度明顯超過發(fā)達國家二戰(zhàn)后的增長速度。2000、7、18，北京青年報：1997年測定中國男子身高結(jié)果為：P50=1692mm，與GB/T10000-1988相比：1692-1678=14mm=1.4cm。39歲以下男子身高低于日本人，40歲以上男子高于日本人。

各國如此：美、英身高基本穩(wěn)定，體重小增；日本增勢大緩?！?-3其他國家的人體尺寸

人體各部分尺寸的比例

一、其他幾國的成年人人體尺寸各國差異明顯，經(jīng)濟全球化，產(chǎn)品設(shè)計中必須注意。兵器、相機、工程機械、…。二、

人體各部分尺寸的比例

體態(tài)正常的成年人人體各部分尺寸間有一定比例關(guān)系，由身高一個數(shù)據(jù)來確定各部分尺寸，可簡化計算便于實用。

注意：東、西方人間，比例關(guān)系差別

討論：

把一些人體尺寸參數(shù)y表示為自變量身高x的函數(shù)，1）最簡單的表達式y(tǒng)＝ａｘ只適用于部分人體尺寸參數(shù)，

2）對另一些人體尺寸參數(shù)，較適合的表達式為ｙ＝ａｘ+ｂ。

§2-4產(chǎn)品設(shè)計中人體尺寸數(shù)據(jù)的應(yīng)用方法問題：1）人有高、矮、胖、瘦，公用產(chǎn)品設(shè)計時以什么樣的人體尺寸為標準、依據(jù)？（“標準人”？）

2）人在日常生活和工作中，都不可能都維持人體測量時的標準姿勢（裸體、挺直），怎么辦？國家標準對上述兩個問題給出了處理原則。一、尺寸修正量處理上述問題2）的原則:尺寸修正量

=功能修正量+心理修正量=（穿著修正量+姿勢修正量+操作修正量）+心理修正量1、功能修正量1)穿著修正量穿鞋（立姿身高、眼高、肘高、會陰高、…）男：+25mm，女：+20mm

坐姿坐高、眼高、肩高、…+6mm肩寬、臀寬、…+13mm胸厚等+18mm小討論：手套、袖子呢（冬、夏）？馬靴呢？帽子呢？…——國家標準只提供技術(shù)原則，具體實際問題還要設(shè)計者自己研究處理。

2)姿勢修正量

立姿身高、眼高、…-10mm坐姿坐高、眼高、…-44mm更多實際問題的尺寸修正量還要根據(jù)實際情況、環(huán)境條件研究實測后確定。

3)操作（實現(xiàn)產(chǎn)品功能所需的）修正量上肢前展操作，對于“前展長”（后背到中指指尖的距離，動態(tài)尺寸）按按鈕-12mm推滑板推鈕、扳撥扳鈕開關(guān)-25mm取卡片、票證-20mm2、

心理修正量

為了消除空間壓抑感或為了美觀等因素而加的尺寸修正量。例如：遠高于3～5米高的平臺的護欄高度，工程機械駕駛室、崗站崗?fù)さ膬?nèi)空間，如皮鞋的“超長度”（歐版鞋、高跟鞋、松糕鞋算不算？），……心理修正量應(yīng)根據(jù)實際需要和條件許可兩個因素來研究確定。普通工程機械和坦克駕駛室，或同學宿舍和客輪客艙的心理空間尺寸修正量顯然不一樣。二、

人體尺寸百分位數(shù)的選擇

處理上述問題1）的原則：根據(jù)產(chǎn)品的功能，分類型進行處理。

1、三種不同類型的產(chǎn)品1）Ⅰ型產(chǎn)品尺寸設(shè)計（又稱“雙限值設(shè)計”）需要兩個人體尺寸百分位數(shù)作為尺寸上限值和下限值的依據(jù)者2）Ⅱ型產(chǎn)品尺寸設(shè)計（又稱“單限值設(shè)計”）——只需要一個人體尺寸百分位數(shù)作為尺寸上限值或下限值的依據(jù)者ⅡA型產(chǎn)品尺寸設(shè)計（又稱“大尺寸設(shè)計”）只需要一個人體尺寸百分位數(shù)作為尺寸上限值的依據(jù)者——床（門等）長、床（門等）寬防護欄桿高度熱水瓶把手禮堂座位寬度屏風高度…ⅡB型產(chǎn)品尺寸設(shè)計（又稱“小尺寸設(shè)計”）只需要一個人體尺寸百分位數(shù)作為尺寸下限值的依據(jù)者——防護欄桿的間距

提包的高度

風扇罩子的間距…

3）Ⅲ型產(chǎn)品尺寸設(shè)計（又稱“平均尺寸設(shè)計”）只需要第50百分位數(shù)（P50）作為產(chǎn)品尺寸設(shè)計的依據(jù)者——門上手把、鎖孔高度

一般文具尺寸（含鍵盤、鼠標等）…應(yīng)用人體尺寸原則在設(shè)計中，特別是在產(chǎn)品設(shè)計中，幾乎都要根據(jù)人體尺寸來進行設(shè)計。但是，在設(shè)計中運用人體尺寸的數(shù)據(jù)時不是對測量數(shù)據(jù)的照搬，而是要對這些數(shù)據(jù)進行處理并靈活運用。極限設(shè)計原則:以某種人體尺寸極限作為設(shè)計參數(shù)的設(shè)計原則:設(shè)計的最大尺寸參考選擇人體尺寸的低百分位，設(shè)計的最小尺寸參考選擇人體尺寸的高百分位。可調(diào)性設(shè)計原則設(shè)計中優(yōu)先采用可調(diào)式結(jié)構(gòu)?？烧{(diào)的尺寸范圍應(yīng)一般根據(jù)第5百分位和第95百分位確定。動態(tài)設(shè)計原則在考慮人員必須執(zhí)行的操作時，選用動作范圍的最小值:在考慮人員的自由活動空間時，選用動作范圍的最大值。非“平均人”設(shè)計原則:設(shè)計中一般不應(yīng)對所有設(shè)計尺寸均采用人體尺寸的平均值。2、人體尺寸百分位數(shù)的選擇滿足度產(chǎn)品尺寸所適合的使用人群占總使用人群的百分比。適應(yīng)域一個設(shè)計往往無法滿足人體尺寸的所有要求，一般只能按一部分人的人體尺寸來進行設(shè)計。根據(jù)特定尺寸范圍來選取人體尺寸只占人體尺寸分布的一個‘“域”，稱為“適應(yīng)域”。合理的滿足度受多種因素影響、制約，其中安全、經(jīng)濟等都很重要?！?，門、床不能按姚明的身高來設(shè)計，火車臥鋪照顧身高1800mm者甚至就未必合理了，…產(chǎn)品類型所選百分位數(shù)滿足度Ⅰ型P1和P9998%

P5和P9590%ⅡA型P9999%………

討論：男女共用產(chǎn)品，Ⅰ型、ⅡA型、ⅡB型、Ⅲ型在選取人體尺寸時是以男性、還是以女性人體尺寸為準？

討論：

公共汽車頂棚的扶手橫桿高度應(yīng)屬于哪一型產(chǎn)品尺寸設(shè)計？

國家標準只是指出解決問題的原則方法，不能代替實際問題的分析解決。把相對復(fù)雜一點的問題，分解成典型的單純類型問題來解決常是可能的。公共汽車頂棚扶手橫桿高度問題中的幾個具體數(shù)據(jù)為乘客“抓得著”ⅡB型（小尺寸設(shè)計）所用人體尺寸：舉手能抓握的高度（舉手功能高）J（GB/T13547-1992）男、女共用，應(yīng)取女子的小百分位數(shù)人體尺寸不太涉及什么安全問題，取P10即可由（GB/T13547-1992）查得，所取J值

P10==1766mm（18～55歲）

P10==1753mm（36～55歲）

結(jié)論1：橫桿的中心高度應(yīng)≯1766mm（或≯1753mm）

為乘客“不碰頭”ⅡA型（大尺寸設(shè)計）所用人體尺寸：身高H男、女共用，應(yīng)取男子的大百分位數(shù)人體尺寸與安全問題有關(guān)，宜取P95由GB/T10000-1988直接查出H值P95==1775mm結(jié)論2：橫桿的底部高度應(yīng)＞1775mm結(jié)論1：橫桿的中心高度應(yīng)≯1766mm（或≯1753mm）結(jié)論2：橫桿的底部高度應(yīng)＞1775mm兩個結(jié)論矛盾?！绾谓鉀Q？類似的問題：庭院、草坪等護欄高度設(shè)計中的各種問題，圓形餐桌直徑設(shè)計中的各種問題，三、

產(chǎn)品功能尺寸的設(shè)定

功能尺寸——為保證產(chǎn)品實現(xiàn)某項功能所確定的基本尺寸

此處基本限于人機工程范圍中與人體尺寸有關(guān)的尺寸；不計及變形等因素引起的尺寸變化（枕頭、沙發(fā)，…），常可能有別于加工制作尺寸。產(chǎn)品最小功能尺寸==相應(yīng)百分位數(shù)的人體尺寸+功能修正量產(chǎn)品最佳功能尺寸==產(chǎn)品最小功能尺寸+心理修正量

例如：床長==某百分位數(shù)的身高+頭頂余量+腳后余量某百分位數(shù)的身高：家庭、旅館，（≥）P99火車臥鋪，（≤P90）頭頂余量：功能修正量，別動一下碰頭心理修正量，能更放心腳后余量：掖被子，被子不會稍動一下就拖下來客輪層高H最小=身高P男95+穿鞋修正量+最小余裕量（帽，行走起伏）=1775+25+90==1890mmH最佳=H最小+心理修正量=1890+115=2005mm§2-5工作空間人體尺寸

一、常用工作空間人體尺寸摘錄GB/T13547-1992工作空間人體尺寸給出了3組、17項人體尺寸數(shù)據(jù)。

1、工作空間立姿人體尺寸（6項）2、工作空間

坐姿人體尺寸（5項）3、工作空間跪姿、俯臥姿、

爬姿人體尺寸（6項）

二、工作空間人體尺寸的應(yīng)用原則

1、工作空間人體尺寸數(shù)據(jù)的使用GB/T13547-1992指出本國標工作空間人體尺寸數(shù)據(jù)使用的注意事項如下：1)表列數(shù)據(jù)為裸體測量的結(jié)果，使用時需附加穿著修正量。2)表列數(shù)據(jù)為在挺直、標準姿勢下測量所得，使用時需附加姿勢修正量。3)與GB/T10000-1988及GB/T12985-1991配套使用（心理修正量及百分位數(shù)的選擇原則相同）。4)需要其他靜態(tài)姿勢人體尺寸項目數(shù)據(jù)時，可在小樣本測量的基礎(chǔ)上，建立合理的回歸方程進行間接計算。由于人體尺寸項目很多，國家標準能發(fā)布的總還有限，所以通過小樣本測量建立某項人體尺寸回歸方程獲取數(shù)值的方法。

舉例說明如下：例1在小樣本測量基礎(chǔ)上，對“男子跪姿體長GC”與“男子身高H”的關(guān)系進行回歸分析，可得到一元線形回歸方程

GC=18.8+0.362H根據(jù)這個回歸方程，即可用男子身高H推算出男子跪姿體長GC的數(shù)值。

例如：①從GB/T10000-1988中查得50百分位數(shù)的男子身高H為1678mm，②將H值代入上式即得到50百分位數(shù)的男子跪姿體長GC的數(shù)值GC=18.8+（0.362×1678）=626mm（精確到mm）

例2用同樣方法可得到“女子俯臥姿體高FWG”和“女子體重W”之間關(guān)系的回歸方程FWG=314.5+1.048W

例如：①從GB/T10000-1988中查得5百分位數(shù)的女子體重W為42kg，②將W