人機工程學人體測量與數據應用演示文稿目前一頁\總數六十五頁\編于二十二點（優選）人機工程學人體測量與數據應用目前二頁\總數六十五頁\編于二十二點?機械模型。

?人體模板。?操作訓練模擬器車輛碰撞的人機系統的模擬與模型目前三頁\總數六十五頁\編于二十二點圖1-4人體動作分析仿真圖形輸出計算機數值仿真法目前四頁\總數六十五頁\編于二十二點人機系統功能圖輸入接受信息信息處理執行功能輸出信息反饋回路信息儲成二、人機系統的類型目前五頁\總數六十五頁\編于二十二點人機系統的類型（一）從人和機器所處的地位、作用和差別的考慮，人機系統可分為：1）閉環人機系統輸入指示器控制器機器或過程輸出測量手段（回路）主要特征：系統的輸出對控制有直接的影響，即系統過去行動的結果回過來控制未來的行動。2）開環人機系統輸入控制器機器或過程輸出主要特征：系統的輸出對系統的控制沒有影響。目前六頁\總數六十五頁\編于二十二點1）人工操作系統信息貯存接受信息信息處理行動信息貯存接受信息信息處理行動2）半自動化系統信息反饋（閉環系統）人（控制者）輸入輸出過程信息反饋（閉環系統）人（動力和控制者）輸入輸出（二）從系統的自動控制考慮，人機系統可分為：目前七頁\總數六十五頁\編于二十二點信息貯存接受信息信息處理行動機器輸入輸出過程過程控制信息貯存接受信息信息處理行動*人（監督者）信息反饋（閉環系統）人工操作系統自動化和半自動化系統自動化程度低自動化程度高操作的可靠性低操作的可靠性比較高費用比較低廉費用比較昂貴創造能力比較高創造能力低維護能力較高維護能力較低3）自動化系統目前八頁\總數六十五頁\編于二十二點第五節人機工程設計與工業設計

人機工程設計的對象是人機界面，設計涉及解剖學、生理學、心理學等人的因素。要達到的目的是生活、工作、的舒適、安全、高效。

工業設計是以人為出發點、又以人為歸宿點的設計。車床：傳動、機構、材料、潤滑、熱處理、電動系統、車身、底座的港、強度等－－工程技術設計；車床的操作部分度尺寸、位置、操作方式、操作力、操作方向、照明系統、刻度盤等標識系統－－人機工程設計；車床的造型、色彩設計－－工業設計，它們與心理、精神因素有關，也與人機工程設計有關。例：照相機、電話機、洗衣機、汽車

目前九頁\總數六十五頁\編于二十二點

應用人體測量學、人體力學、勞動生理學、勞動心理學等學科的研究方法，對人體結構特性和機能特性進行研究，提供人體各種部分的尺寸

在考慮“機器”中直接與由人使用和操作的部件的功能問題時，是以人機工程學提供的參數和要求為依據的。

通過研究人體對環境中各種物理、化學因素的反應和適應能力的測試依據確定人在生產和生活活動中所處的各種環境的舒適范圍和安全限度。

認真研究人、機、環境“三要素”的相互作用、相互依存的有機聯系來尋找系統的最佳參數，確保系統的最優組合方案的實現。一、為工業設計中考慮“人的因素”提供人體尺度參數四、為進行人—機—環境系統設計提供理論依據三、為工業設計中考慮“環境因素”提供設計準則二、為工業設計中“物”的功能合理性提供科學依據第五節人機工程學與工業設計目前十頁\總數六十五頁\編于二十二點規劃階段考慮產品與人及環境的全部聯系，全面分析人在系統中的具體作用明確人與產品的具體關系，確定人與產品在人機工程中的設計內容根據人與產品的功能特性，確定人與產品功能的分配方案設計從人與產品、人與環境方面進行分析，在提出的眾多方案中，從人機工程學原理進行比較對于產品的功能特性、設計限度、人的能力限度、操作條件的可靠性以及效力預測，選出最佳方案按最佳方案制作檢驗模型，進行模擬試驗，將試驗結果與人機工程學要求進行比較，并提出改進意見對最佳方案寫出詳細說明：方獲得的結果、操作條件、操作內容、效率、維修的難易程度、經濟效益機器環境人五、為堅持以“人”為核心的設計思想提供工作程序目前十一頁\總數六十五頁\編于二十二點從人的生理、心理特性考慮產品的構型從人體尺寸、人的能力限度考慮確定產品的零部件尺寸從人的信息傳遞能力考慮進行顯示與信息處理根據技術設計選定最佳方案，在自制模型上進行實驗從操作者活動范圍、對操作者方便程度等方面進行評價，并預測可能出現的問題，進一步確定人機關系，提出改進意見用人機工程學原理進行全面分析，反復論證，確定產品操作使用與維修方便、安全與舒適，有利益創造良好的環境條件，滿足人的心理需要，并使經濟效益、工作效率均佳檢查加工圖是否滿足人機工程學要求，尤其是與人有關的零部尺寸、顯示與控制裝置。對試樣的樣機全面進行人機工程學中評價，提出需要改進意見，最后正式投產加工設計總體設計技術設計目前十二頁\總數六十五頁\編于二十二點學習要求1.獨立設計能力2.團隊合作能力

運用人機工程學的觀點進行設計時，主要包括兩個方面：改良設計和創新設計。目前十三頁\總數六十五頁\編于二十二點

把學生培養成為既是工業設計師，又是人機工程學專家，是我們教學的目的。

目前十四頁\總數六十五頁\編于二十二點1.人機工程學三大要素之間的關系是什么？2.人機工程學的綜合定義和發展歷史？3.人機工程學主要研究內容是什么？4.人機工程學的研究方法是什么？5.了解人機工程學學科體系有什么意義？6.人機系統有那些類型？7.人機工程學與工業設計的關系是什么？應該掌握的重點及思考題目前十五頁\總數六十五頁\編于二十二點一、人體測量的基本知識二、人體測量中的主要統計函數三、常用的人體測量數據四、人體測量數據的應用第二章人體測量與數據應用主要內容AnthropometryandApplication目前十六頁\總數六十五頁\編于二十二點人體的各種尺度人體尺度

靜態尺寸：人體構造尺寸動態尺寸：人體功能尺寸設計考慮人機工程學范圍內的人體形態數據：人體型態尺寸（靜態）人體功能尺寸（動態）設計對象符合人的生理特點舒適的狀態適宜的環境適宜人體測量是一門新興的學科，是通過測量人體各部位的尺寸來確定個體和群體之間在人體尺寸上的差別，為各種工業設計和工程設計提供人體測量數據，是用測量方法研究人體的體格特征的科學。第一節

人體測量的基本知識

各種設備等設計對象在適合于人的使用方面（舒適、適宜），首先涉及的問題是如何適應于人的型態和功能范圍的限度。目前十七頁\總數六十五頁\編于二十二點圖2－1機床與人體尺度的關系一、產品設計與人體尺度小、中、大機床操縱裝置都安置在操作者肢體易于活動的范圍小的安置在臺面上，大的分離出來目前十八頁\總數六十五頁\編于二十二點

坐勢的活動范圍側面圖示坐勢雙手活動范圍圖示在駕駛室類空間中各種

人體尺寸應用圖目前十九頁\總數六十五頁\編于二十二點

CASER（CivilianAmericanandEuropeanSurveyofAnthropometryResearch）人體測量研究計劃；日本HQL協會（ResearchInstituteofHumanEngineeringforQualityLife）提出了人體測量和增進人類福利計劃；英國3D電子商務中心（TheCentrefor3DElectronicCommerce）在網上開展了三維人體數據方面的商務活動。1.世界上已有九十多個大規模的人體測量數據庫目前二十頁\總數六十五頁\編于二十二點二、人體測量主要方法1.普通測量法(儀器)2.攝影法3.三維數字測量法多部位多姿勢的人體尺寸各姿勢各方向受力情況目前二十一頁\總數六十五頁\編于二十二點

普通人體測量儀器可以采用一般的人體生理測量的有關儀器，包括人體測高儀、直角規、彎角規、三腳平行規、軟尺、測齒規、立方定顱器、平行定點儀等，其數據處理采用人工處理或者人工輸入與計算機處理相結合的方式（耗時耗力，數據處理容易出錯，數據應用不靈活，但成本低，具有一定的適應性）。

1.普通測量技術目前二十二頁\總數六十五頁\編于二十二點圖2-2攝影法拍攝被測者在10cmx10cm光源投影板上的各種姿態，從投影板上的方格數得知其功能尺寸目前二十三頁\總數六十五頁\編于二十二點

從儀器本體的原理來講，三維數字化人體測量分為手動接觸式、手動非接觸式、自動接觸式、自動非接觸式等；最終可以根據所需速度、精度和造價確定合適的方式。2.三維數字化人體測量技術目前二十四頁\總數六十五頁\編于二十二點

手動接觸式 1.美國佛羅里達Faro技術公司的FaroArm是典型的手動接觸式三維數字化測量儀 2.典型的是英國的LASS(LoughboroughAnthropometricShadowScanner)技術和美國TC2開發的白光相位測量技術（PhaseMeasurementProfilometry）

操作者手持Faro手臂，其末端的探針接觸被測者的表面時按下按鈕，三維數據信息記錄探針所測點X、Y、Z坐標和手柄方向，采用DSP技術通過RS232串口線連接到各種應用軟件包上。

目前二十五頁\總數六十五頁\編于二十二點

VITUS

smart-3D全身人體掃描儀用三維空間掃描儀技術，高解析度的3D資料可準確描述人體模型

VITUS全身人體掃描儀是德國的新產品，體積小，可放在更衣室中，提供足夠的人體尺寸，以便提供量身定做和大規模定制，實現電子商務

目前二十六頁\總數六十五頁\編于二十二點Cyberware全身數字化掃描儀目前二十七頁\總數六十五頁\編于二十二點人體骨骼目前二十八頁\總數六十五頁\編于二十二點按國標GB3975-83，測量數據符合下列規定要求，才是有效的:1.被測試者姿勢立姿坐姿三、人體測量的基本術語（1）立姿：挺胸直立，頭部以眼耳平面定位，眼睛平視前方，肩部放松，上肢自然下垂，手伸直，手掌朝向體側，手指輕貼大腿側面，自然伸直，左、右足后跟并攏，前端分開，使兩足大致呈450，體重均勻分布于兩足立姿人體尺寸目前二十九頁\總數六十五頁\編于二十二點

挺胸坐在被調節到腓骨頭高度的平面上，頭部以眼耳平面定位，眼睛平視前方，左右大腿大致平行，膝彎曲大致成直角，足平放在地面上，手輕放在大腿上。（2）坐姿：坐姿人體尺寸目前三十頁\總數六十五頁\編于二十二點（1）矢狀面：通過垂直軸的平面及與其平行的所有的平面（2）正中矢狀面：在矢狀面中，把通過人體正中線的平面（3）冠狀面：通過鉛垂軸和橫軸的平面以及與其平行的所有平面（4）水平面：

與矢狀面及冠狀面同時垂直的所有平面(5）眼耳平面：通過左、右耳屏點及右眼框下．的水平面稱為眼耳平面或法蘭克福平面2.測量基準面（三軸）目前三十一頁\總數六十五頁\編于二十二點

(1)在人體上、下方向上，將上方稱為頭側端，將下方稱為足側端。(2)在人體左、右方向上，將靠近正中矢狀面的方向稱為內側，將遠離正中矢狀面的方向稱為外側。3.測量方向目前三十二頁\總數六十五頁\編于二十二點

(3)在四肢上，將靠近四肢附著部位的稱為近位，將遠離四肢附著部位的稱為遠位。（4）對于上肢，將橈骨(前臂大拇指側)側稱為橈側，將尺骨側稱為尺側(前臂小拇指側)

。（5）對于下肢，將脛骨側稱為脛側（小腿內間），將腓骨側稱為腓側（小腿外側）。

3.測量方向目前三十三頁\總數六十五頁\編于二十二點

立姿時站立的地面或平臺以及坐姿時的椅平面應是水平的、穩固的、不可壓縮的。4.支承面和衣著目前三十四頁\總數六十五頁\編于二十二點國標GB5703-1999規定人機工程學使用的人體測量參數的測點及測量項目：測量項目共56項：

立姿12項（含體重）、坐姿17項、特定14項（含手、足、頭）GB10000-88人體尺寸國家標準年齡范圍分為四個年齡段18-25歲男女26-35歲男女36-60歲男，36-55歲女18-60歲男女GB10000-1988中共列出7組、47項靜態人體尺寸數據人體主要尺寸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項目前三十五頁\總數六十五頁\編于二十二點測高儀直腳規(0~200、250mm)人體測量用彎角主要用于測量身高、坐高等高度尺寸（0～1996mm）彎角規：寬、厚主要用于測量兩點之間的距離；如兩耳等主要用于不能直接測量兩點之間的距離；如胸寬等(0~300mm)按國標GB5704.1-85技術標準四、人體測量的主要儀器直尺固定尺座活動尺座彎尺主尺桿底座目前三十六頁\總數六十五頁\編于二十二點第二節

人體測量中的主要統計函數

在人體測量中所得到的測量值都是離散的隨機變量，因此可根據概率論與數理統計理論對測量數據(群體中較少量個體)進行統計分析，從而獲得所需群體之上的統計規律和特征參數。1.均值：表示樣本的測量數據集中區向某一個值，該值稱為平均值（衡量測量水平和概括表現測量數據的集中情況）。x=x1+x2+...+xnnn=1∑xii=1...n2.方差:描述測量數據在中心位置上下波動程度差異的值叫做均方差或方差（測量值是變量，既趨向均值又在一定范圍內波動）

。S2=n-11[(x1-x)2+(x2-x)2+...+(xn-x)2]n-11=∑(xi-x)2i=1...n一、主要統計函數目前三十七頁\總數六十五頁\編于二十二點方差的平方根SD稱為標準差（說明測量值對均值的波動情況）。SD=∑(xi-x)2n-11[]1/2全部樣本均值的標準誤差。代號為Sx4.抽樣誤差（標準誤差）（抽樣引起樣本與總體不相同）:SxSDn=人體測量的數據常以百分位數作為一種指標、一個界值，是一個小于（K%）及大于(100-K%

)的概念。其代號為Pk5.百分位數:工業設計中常用的有Pk

=5%、50%、95%Pk=5%表示測量的樣本中5%的數值小于該值；95%的大于該值。fxNfxN2-SD=╳b23.標準差：標準差樣本容量為n時目前三十八頁\總數六十五頁\編于二十二點

一個設計只能取一定的人體尺寸范圍，只考慮整個分布的一部分“面積”，稱為“適應域”，適應域是相對設計而言的，對應統計學的置信區間的概念。

適應域可分為：對稱適應域、偏適應域。對稱適應域對稱于均值；偏適應域通常是整個分布的某一邊。適應域目前三十九頁\總數六十五頁\編于二十二點在一般統計方法中，往往已知均值x,標準差

SD.一般需要解決下述問題：（1）求某百分位數人體尺寸（X）：X=x+(SD

×K)百分位數為1%50%式中為—號；百分位數為51%99%式中為+號。K為變換系數。百分位數K

5%1.64550%0.00095%1.64599.5%2.576（2）求數據所屬百分率：Z=(xi-x)/SD然后在正態分布慨率表中去查對，得慨率數值p,并有：P=p+0.5(P：百分率)(Z：正態分布慨率)目前四十頁\總數六十五頁\編于二十二點若人身高均值：X=170;標準差：SD=10，30%:查表k=0.524)P30=X－(SD×K)=170-(10×0.524）＝164.76cm

即有30%的人身高小于等于164.76cm。

在人體測量資料中，常常給出的是第5、第50和第95百分位數值。在設計中，當需要得到任一百分位數值時，則可按下式求出：1%-50%之間的數值：P=X-（SDK）50%-99%之間的數值：P=X+（SDK)X為標準值；SD為標準差；K為百分比變換系數a.求某百分位數人體尺寸X=170SD=10P30目前四十一頁\總數六十五頁\編于二十二點Z=(Xi–X)/SD

Z：正態分布慨率;

SD：標準差Z=(164.76-170)/10=－0.524

查正態分布表，p=–0.1985P=0.5+p=0.5-0.1985≈0.3

即有30%左右的人身高小于等于164.76b.求數據所屬百分率P同上例:求有多少百分數的人身高小于等于164.76cm目前四十二頁\總數六十五頁\編于二十二點1.分類：按性別、年齡等因素分類2.按類分組：1）確定全距：最大值–最小值=全距180－154＝26根據參考組距和組數（10~25組）選擇組距（26/2＝13）3.畫頻數分布直方圖：2）確定組距：頻數：在組中數據出現的個數(f)概率：每組/全組4.假定平均數：根據每組：(最大值–最小值)/2一般選擇中間組的組中值為假定平均值根據頻數畫直方圖指標項目年齡組距指標項目年齡組距Kg身高青成年2.0握力少年1.0體重少年1.0青成年3.0青成年2.0拉力少年2.0胸圍青成年2.0青成年5.0參考組距二、測量數據的處理和選擇頻數直方圖目前四十三頁\總數六十五頁\編于二十二點選定假定平均值的組離均差為0；(155-169)/2=-7)比較各組；小者為–1，-2，-3……大者為+1，+2，+3……6.計算平均值，列表：組號組別/cmfx/cmfx/cmfx2/cm21154.0

~156.03-7-211472156.0~158.07-6-422523158.0~160.07-5-351754160.0~162.019-4-763045162.0~164.018-3-541626164.0~166.024-2-48967166.0~168.023-1-23238168.0~170.0230009170.0~172.0201202010172.0~174.092183611174.0~176.043123612176.0~178.02483213178.0~180.015525合計160N-2361308計算平均數x=G0+

fxN╳bG0:假定平均數；f:頻數；x:離均差b:組距N:總頻數；其中x:平均數；標準差標準誤差Si

=SDNfxNfxN2-SD=╳b25.計算離均差(x)：目前四十四頁\總數六十五頁\編于二十二點試計算160名19歲男性身高（最高者179.0cm，最低者154.0cm）

的算術平均數、標準差、和標準差。解：全距：180.0–145.0=26.0cm=169.0+(-236/160）*2=166.05cm則分組：13組；總頻數：N=160假定平均數G0=(168.0+170.0)/2=169.0cm經過計算有：fx=-236cm

fx2=1038cm2計算平均數x=G0+fxN╳

b選定組距：b=2.0cm標準誤差=0.38cmSi

=SDN標準差組號組別/cmfx/cmfx/cmfx2/cm21154.0~156.03-7-211472156.0~158.07-6-422523158.0~160.07-5-351754160.0~162.019-4-763045162.0~164.018-3-541626164.0~166.024-2-48967166.0~168.023-1-23238168.0~170.0230009170.0~172.0201202010172.0~174.092183611174.0~176.043123612176.0~178.02483213178.0~180.015525合計160-2361308fxNfxN2-SD=╳b2=4.90cm離均差:x=(155.0-169.0)/2=-7例：目前四十五頁\總數六十五頁\編于二十二點（我國標準成年人）1）人體主要尺寸體重（1.2）上臂長：從肩峰點到肱骨端的長度（1.3）大腿長：從股骨的大轉子到股骨的外側髁的長度（1.5)小腿長:脛骨（膝蓋到腳跟的長度）長；（1.6）身高：從地面到頭最高點的垂直距離；（1.1）

前臂長：尺骨長（1.4）第三節常用的人體測量數據我國人體主要尺寸目前四十六頁\總數六十五頁\編于二十二點3）坐姿人體尺寸4）人體水平尺寸胸寬(4.1)胸厚(4.2)肩寬(4.3)臀寬(4.5)最大肩寬(4.4)坐姿臀寬(4.6)坐姿兩肘寬(4.7)胸圍(4.8)腰圍(4.9)臀圍(4.10)坐高(3.1)坐姿眼高(3.3)坐姿頸椎點高(3.2)坐姿肩高(3.4)坐姿膝高(3.7)臀膝距(3.10)坐姿肘高(3.5)坐姿大腿厚(3.6)小腿加足高(3.8)坐深(3.9)坐姿下肢(3.11)眼高(2.1)肩高(2.2)肘高(2.3)手功能高(2.4)會陰高(2.5)脛骨點高(2.6)2）立姿人體尺寸目前四十七頁\總數六十五頁\編于二十二點根據全國成年人人體測量資料，將人體尺寸分布劃分的六個區域：東北、華北區:黑龍江、吉林、遼寧、內蒙古、山東、河北、北京、天津；西北區：新疆、甘肅、青海、陜西、山西、西藏、寧夏、河南;東南區：安徽、江蘇、浙江、上海市；華中區：湖南、湖北、江西；華南區：廣東、廣西、福建；西南區：貴州、四川、云南。5）各大區域人體尺寸的均值和標準差目前四十八頁\總數六十五頁\編于二十二點年齡/歲高度1.70米1921全國人體高度百分比曲線男1.701.64241681.76女1.701.40不同年齡人體高度曲線目前四十九頁\總數六十五頁\編于二十二點序號國別性別身高標準差1美國男女男175.5161.8177.8(1986)7.26.27.22原蘇聯男177.57.03日本男女男165.1154.4169.3（1983）5.25.05.34英國男178.06.15法國男女169.0159.06.14.56德國男175.06.07非洲地區男女168.0157.07.74.5部分國家及地區人體身高平均值及標準差目前五十頁\總數六十五頁\編于二十二點1.人在工作位置上的活動空間尺度

幾種主要作業姿勢活動空間設計的人體尺度立姿的活動空間

立姿時人的活動空間不僅取決于人體的尺寸，而且也取決于保持身體平衡的微小平衡動作和肌肉松弛角度站立平面圖，為保持平衡必須限制上升和手臂能達到的活動空間。手臂活動空間二、我國成年人人體功能尺寸坐姿的活動空間目前五十一頁\總數六十五頁\編于二十二點承重膝常更換，要求空間較大仰臥的活動空間單腿跪姿的活動空間目前五十二頁\總數六十五頁\編于二十二點

在制造各種與人體尺寸有關的出口工業產品時，必須考慮到產品進口國家的人體測量數據。

GB/T13547-92

標準提供了我國成年人立、坐、跪、臥、爬等姿勢功能尺寸數據:2.

常用的功能尺寸目前五十三頁\總數六十五頁\編于二十二點熟悉人體測量基本知識選擇應用人體數據一、人體尺寸應用的主要原則設計供人們在生活、工作、娛樂、以至消閑所用的設備、用品及相關物品時，必須考慮產品使用的方便性、安全性、舒適性和美觀性等，即與人體尺寸休戚相關。其應用主要原則為：由此所采用人體測量時的百分位數；考慮人使用該產品時自身的條件狀況，如衣著、鞋帽等。考慮設計產品的應用環境和條件；產品與人的關聯關系；第四節人體測量數據的應用測量定義、適用條件、百分位的選擇設計中一般常識、嚴謹的設計分析NO熟悉目前五十四頁\總數六十五頁\編于二十二點

設計中常用測量尺寸見圖有關數據的定義、應用條件。選擇依據等參閱表2-9膝腘。目前五十五頁\總數六十五頁\編于二十二點主要人體尺寸應用原則的例子隔斷：5％、95％100％男：90％、女：5％88.9～111.8火車開為目前五十六頁\總數六十五頁\編于二十二點健康、安全產品

一般工業產品產品重要程度兩個等級人機工程學設計中的滿足度，是指所設計產品在尺寸上能滿足多少人使用。選擇人體尺寸百分位數滿足度