人體測(cè)量的基本知識(shí)人體測(cè)量中的主要統(tǒng)計(jì)函數(shù)常用的人體測(cè).ppt

人體測(cè)量,人體測(cè)量的基本知識(shí) 人體測(cè)量中的主要統(tǒng)計(jì)函數(shù) 常用的人體測(cè)量數(shù)據(jù) 人體各部分結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算 人體測(cè)量數(shù)據(jù)的應(yīng)用,人體測(cè)量的基本知識(shí),概 述 人體測(cè)量的基本術(shù)語 人體測(cè)量的主要儀器,人體測(cè)量學(xué)是一門新興的學(xué)科，它是通過測(cè)量人體各部位尺寸來確定個(gè)體之間和群體之間在人體尺寸上的差別，用以研究人的形態(tài)特征，從而為各種工業(yè)設(shè)計(jì)和工程設(shè)計(jì)提供人體測(cè)量數(shù)據(jù)。,概 述,人體形態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù),人體構(gòu)造尺寸測(cè)量數(shù)據(jù),人體功能尺寸測(cè)量數(shù)據(jù),人體生理參數(shù)測(cè)量,（人體靜態(tài)時(shí)各部的尺寸數(shù)據(jù)）,（人體在某種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的各部尺寸數(shù)據(jù)）,人體測(cè)量的基本術(shù)語,被測(cè)者姿勢(shì) 測(cè)量基準(zhǔn)面 測(cè)量方向 支撐面和衣著 基本測(cè)點(diǎn)及測(cè)量項(xiàng)目,被測(cè)者姿勢(shì),立 姿： 坐 姿：,被測(cè)者挺胸宜立，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(cè)，手指輕貼大腿側(cè)面，自然伸直腿部，左、右足后跟并攏，前端分開，使兩足大致呈45。夾角，體重均勻分布于兩足。,被測(cè)者挺胸坐在被調(diào)節(jié)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，膝彎屈大致成直角，足平放在地面上，手輕放在大腿上,測(cè)量基準(zhǔn)面,三 軸 矢狀面 正中矢狀面 冠狀面 水平面 眼耳平面,？,通過左、右耳屏點(diǎn)及右眼眶下點(diǎn)的水平面稱為眼耳平面或法蘭克福平面。,眼耳平面,測(cè)量方向,A. 上方&下方 B. 內(nèi)側(cè)&外側(cè) C. 近位&遠(yuǎn)位 D. 橈側(cè)&尺側(cè) E. 脛側(cè)&腓側(cè),在人體上、下方向上，將上方稱為頭側(cè)端，將下方稱為足側(cè)端。,頭 側(cè) 端,足 側(cè) 端,在人體左、右方向上，將靠近正中矢狀面的方向稱為內(nèi)側(cè)，將遠(yuǎn)離正中矢狀面的方向稱為外側(cè)。,在四肢上將靠近四肢附著部位的稱為近位，將遠(yuǎn)離四肢附著部位的稱為遠(yuǎn)位。,在上肢上，將橈骨側(cè)稱為橈側(cè)，將尺骨側(cè)稱為尺側(cè) 在下肢上，將脛骨側(cè)稱為脛側(cè)，將腓骨側(cè)稱為腓側(cè),支撐面和衣著,立姿時(shí)站立的地面或平臺(tái)以及坐姿時(shí)的椅平面應(yīng)是水平的，穩(wěn)固的不可壓縮的。 要求被測(cè)量者裸體或穿著盡量少的內(nèi)衣(例如只穿內(nèi)褲和汗背心)測(cè)量，在后者情況下，在測(cè)量胸圍時(shí)，男性應(yīng)撩起汗背心，女性應(yīng)松開胸罩后進(jìn)行測(cè)量。 無論何種姿勢(shì)，身體都必須保持左右對(duì)稱，由于呼吸而使測(cè)量值有變化的測(cè)量項(xiàng)目應(yīng)在呼吸平靜時(shí)進(jìn)行測(cè)量。,線性測(cè)量項(xiàng)目為1mm， 體重為o5kg,測(cè)量值的讀數(shù)精度,基本測(cè)點(diǎn)及測(cè)量項(xiàng)目,在國(guó)標(biāo)GB 397583中規(guī)定了人機(jī)工程學(xué)使用的有關(guān)人體測(cè)量參數(shù)的測(cè)點(diǎn)及測(cè)量項(xiàng)目，其中包括： 頭部測(cè)點(diǎn)16個(gè)和測(cè)量項(xiàng)目12項(xiàng)； 軀干和四肢部位的測(cè)點(diǎn)共22個(gè)，其測(cè)量項(xiàng)目共69項(xiàng)， 其中分為：立姿40項(xiàng)；坐姿22項(xiàng)，手和足部6項(xiàng)以及體重1項(xiàng)。,人體測(cè)量的主要儀器,人體測(cè)高儀 人體測(cè)量用直角規(guī) 人體測(cè)量用彎角規(guī),國(guó)標(biāo)GB 5704185是人體測(cè)高儀的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，該測(cè)高儀適用于讀數(shù)值為1mm；測(cè)量范因?yàn)?一1996mm人體高度尺寸的測(cè)量。標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的人體測(cè)高儀由直尺1、固定尺座2、活動(dòng)尺座3、彎尺4、主尺扦5和底層6組成，如圖23所示。 若將兩支彎尺分別插入固定尺座和活動(dòng)尺座，與構(gòu)成主尺桿的第一、二節(jié)金屬管配合使用時(shí)，即構(gòu)成圓桿彎腳規(guī)，可測(cè)量人體各種寬度和厚度。,人體測(cè)高儀,人體測(cè)量用直角規(guī),國(guó)標(biāo)GB 5704285是人體測(cè)量用直腳規(guī)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，此種直腳規(guī)適用于讀數(shù)值為1mm和0.1mm，測(cè)量范圍為0200mm和0250 mm人體尺寸的測(cè)量。直腳規(guī)根據(jù)有無游標(biāo)讀數(shù)分1型和2型兩種類型,它是用于不能直接以直尺測(cè)量的兩點(diǎn)問距離的測(cè)量，如測(cè)量肩寬、胸厚等部位的尺寸。國(guó)標(biāo)GB 5704385是人體測(cè)量用彎腳規(guī)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)此種彎腳規(guī)適用于讀數(shù)值為1mm，測(cè)量范圍為0300mm的人體尺寸的測(cè)量。,人體測(cè)量用彎角規(guī),人體測(cè)量中的主要統(tǒng)計(jì)函數(shù),均 值 方 差 標(biāo)準(zhǔn)差 百分位數(shù),均 值,表示樣本的測(cè)量數(shù)據(jù)集中地趨向某一個(gè)值，該值稱為平均值，簡(jiǎn)稱均值。均值是描述測(cè)量數(shù)據(jù)位置特征的值，可用來衡量一定條件下的測(cè)量水平和概括池表現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的集中情況。對(duì)于有n個(gè)樣本的測(cè)量值：x1，x2,.xn其均值為：,一組學(xué)生的身高分別為：160cm，158cm，165cm，166cm，175cm，167cm，170cm；求這組學(xué)生身高的平均值：,平均值= ,1600+1580+1650+1660+1750+1670+1700,7,1658.6 mm,例：,描述測(cè)量數(shù)據(jù)在中心位置(均值)上波動(dòng)程度差異的值叫均方差，通常稱為方差。方差表明樣本的測(cè)量值是變量，既趨向均值而又在一定范圍內(nèi)波動(dòng)。對(duì)于均值為x的n個(gè)樣本測(cè)量值：x1,x2,.xn,其方差s2的定義為：,方 差,S2=,1,n-1,(x1- x)2+(x2-x)2+(xn-x)2 ,=,1,n-1,n,i=1,（xi x）2,例：,一組學(xué)生的身高分別為：160cm，158cm，165cm，166cm，175cm，167cm，170cm；求這組數(shù)據(jù)的方差S2,S2=,1,71,（160166 )2 +（158166 )2 （170166 )2 ,=,33.1,標(biāo)準(zhǔn)差,1,n-1,n,i=1,（xix）2,S=, ,1/2,方差的平方根S就是標(biāo)準(zhǔn)差,一組學(xué)生的身高分別為：160cm，158cm，165cm，166cm，175cm，167cm，170cm；求這組數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差S,S=,33.1,例：,百分位數(shù),人體測(cè)量的數(shù)據(jù)常以百分位數(shù)表示人體尺寸等級(jí)，最常用的是第5、第50、第95三種百分位數(shù)。其中：,第5百分位數(shù)表示“小”身材。是指有5%的人群身材尺寸小于此值，而有95的人群身材尺寸大于此值；,第50百分位數(shù)表示“中”身材，是指大于和小于此值的人群身材尺寸各為50；,第95百分位數(shù)表示“大”身材，是指有95的人群身材尺寸小于此值，而有5的人群身材尺寸大于此值。,如何求百分位數(shù),當(dāng)已知某項(xiàng)人體測(cè)量尺寸的均值為x，標(biāo)準(zhǔn)差為s，需要求任一百分位的人體測(cè)量尺寸Pv(百分位數(shù))時(shí)，可用下式計(jì)算：,Pv =,X +（s k）,當(dāng)求150之間的數(shù)據(jù)時(shí)，式中取“”號(hào)：當(dāng)求5099之間的數(shù)據(jù)時(shí)，式中取“十”號(hào)。,式中K為變換系數(shù)，設(shè)計(jì)中常用的百分位與變換系數(shù)K的關(guān)系見表,例：,匈牙利成年男性的平均身高為166.0cm，標(biāo)準(zhǔn)差是5.4，請(qǐng)求出該國(guó)成年男性群體中5%、50%、和90%的身高值。,5%的身高值=166.0 （5.4 1.645）=157.1cm,50%的身高值=166.0 （5.4 0.000）=166.0cm,90%的身高值=166.0+（5.4 1.282）=172.9cm,常用的人體測(cè)量數(shù)據(jù),GB10000一88是1989年7月開始實(shí)施的我國(guó)成年人人體尺寸國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)人機(jī)工程學(xué)要求提供了我國(guó)成年人人體尺寸的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，它適用于工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、軍事工業(yè)以及工業(yè)的技術(shù)改造、設(shè)備更新及勞動(dòng)安全保護(hù)。,該標(biāo)準(zhǔn)共提供了七個(gè)類共47項(xiàng)人體尺寸基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)中所列出的數(shù)據(jù)，是代表從事工業(yè)生產(chǎn)的法定中國(guó)成年人(男1860歲，女1855歲)人體尺寸，并按男、女性別分開列表。,見課本P85,人體各部分結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算,以身高計(jì)算各部分尺寸 由體重計(jì)算體積和表面積 由體重、身高、體積計(jì)算生物力學(xué)參數(shù),對(duì)于設(shè)計(jì)中所需的人體數(shù)據(jù)，當(dāng)無條件測(cè)量時(shí)，或宜接測(cè)量有困難時(shí)，或者是為了簡(jiǎn)化人體測(cè)量的過程時(shí)，可根據(jù)人體的身高、體重等基礎(chǔ)測(cè)量數(shù)據(jù)，利用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出所需的其他各部分?jǐn)?shù)據(jù)。,以身高計(jì)算各部分尺寸,我國(guó)成年男女足底到膝蓋的距離： 男=0.265 H， 女=0.261H 我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)人的尺度： 男=170cm， 女=160cm 我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)人的體重 男=62kg， 女=52kg,計(jì)算體積和表面積,人體體積計(jì)算： L=1.015W 4.937 （W為人體體重kg） 人體表面積計(jì)算： B=0.0061H+0.0128W0.1529 （H為身高cm，W為體重kg） 男性 B=100H 女性 B=77H,已知道身高求體重：,正常體重： W=H110（kg） 理想體重： W=H100（kg） H的單位是cm,如果人體的體重經(jīng)常低于或高于正常體重的10以上，則屬于不正常狀態(tài)。,由體重、身高、體積計(jì)算生物力學(xué)參數(shù),手掌重心位置：O1=0.506L 前臂重心位置：O2=0.430L 上臂重心位置：O3=0.436L 大腿重心位置：O4=0.433L 小腿重心位置：O5=0.433L 軀干重心位置：O6=0.660L,1. 人體各部分重心位置：（離靠近身體中心的關(guān)節(jié)的距離，單位cm）,人體各部分旋轉(zhuǎn)半徑： （離靠近身體中心的關(guān)節(jié)的距離，單位cm）,手掌旋轉(zhuǎn)半徑：R1=0.587L 前臂旋轉(zhuǎn)半徑：R2=0.526L 上臂旋轉(zhuǎn)半徑：R3=0.542L 大腿旋轉(zhuǎn)半徑：R4=0.540L 小腿旋轉(zhuǎn)半徑：R5=0.528L 軀干旋轉(zhuǎn)半徑：R6=0.830L,人體各部分體積,手掌體積：V1=0.00566L 前臂體積：V2=0.01702L 上臂體積：V3=0.03495L 大腿體積：V4=0.0924L 小腿體積：V5=0. 4083L 軀干體積：V6=0.6132L,人體各部分重量：,手掌重量：W1=0.006W 前臂重量：W2=0.018W 上臂重量：W3=0.0357W 大腿重量：W4=0.0946W 小腿重量：W5=0.042W 軀干重量：W6=0.05804W,人體測(cè)量數(shù)據(jù)的應(yīng)用,人體測(cè)量尺寸的修正 主要人體測(cè)量尺寸的應(yīng)用原則,人體測(cè)量尺寸的應(yīng)用原則,人體大小各不相同，設(shè)計(jì)一般不可能滿足所有使用者。為了使設(shè)計(jì)能適合于較多的使用者，在應(yīng)用人體測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)考慮以下原則：,1. 由人體身高決定的物體，如門、船艙口、通道、床、拉架等，其尺寸應(yīng)以第95百分位數(shù)為依據(jù)。,2. 由人體某些部分的尺寸決定的物體，如取決于腿長(zhǎng)的坐平面高度，其尺寸應(yīng)以第5百分位數(shù)為依據(jù)。,3. 可調(diào)尺寸，應(yīng)可調(diào)節(jié)到使第5百分位數(shù)和第95百分位數(shù)之間的所有人使用方便。,4. 以第5百分位數(shù)和第95百分位數(shù)為界限值的物體，當(dāng)身體尺寸在界限以外的人使用會(huì)危害其健康或增加事故危險(xiǎn)時(shí)，其尺寸界限應(yīng)擴(kuò)大到第1百分位數(shù)和第99百分位數(shù)。如緊急出口以及至運(yùn)轉(zhuǎn)著的機(jī)器部件的有效半徑，應(yīng)以第99百分位數(shù)為依據(jù)，而使用者與緊急制動(dòng)桿的距離則應(yīng)以第1百分位數(shù)為依據(jù)。,5. 門鈴、插座、電燈開關(guān)的安裝高度以及付賬柜臺(tái)高度，應(yīng)以第50百分位數(shù)為依據(jù)。,應(yīng)用人體尺寸參數(shù)數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)注意的問題,1. 必須弄清設(shè)計(jì)的使用者或操作者的狀況，列出使用者的待征，包括性別、年齡、種族、體格等。,2. 人體尺寸的統(tǒng)計(jì)分布一般是呈正態(tài)分布的，故按人體尺寸均值設(shè)計(jì)產(chǎn)品和工作空間，往往只能適合50的人群，而對(duì)另外50的人群則不適合。,3. 選用人體尺寸數(shù)據(jù)時(shí)，要考慮操作者的著衣穿鞋情況和其他可能配備的東西，如手套、頭盔、靴子及其他用具。,著裝人體尺寸增大的調(diào)整值 單位：mm,作業(yè)：,已知某辦公室六位男性職員的身高分別為： 160cm、169cm、172cm，165cm、178cm、155cm 求他們身高的平均值,2. 求上述每人的正常體重、體積、表面積和軀干重 心位置，并求出每個(gè)人辦公桌的理想高度（不包括鞋）。,3. 艾克斯公司欲制造一批可調(diào)節(jié)電腦扶手椅分別出口到美國(guó)、加拿大和意大利，現(xiàn)委托各小組同學(xué)進(jìn)行設(shè)計(jì)，假設(shè)使用者全都是成年男性，試求出椅面和扶手的可調(diào)節(jié)范圍尺寸（單位cm）。,各小組自主選擇訪問幼兒園，小學(xué)、中學(xué)或我校其他院系的某一班級(jí)，隨機(jī)抽取該班20%的人員，采集下列各測(cè)量項(xiàng)目的數(shù)值，建立數(shù)據(jù)庫，并求得各項(xiàng)目的平均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差。 采集項(xiàng)目： 書本87頁，編號(hào)1.2，1.3，1.4，1.5，1.7，1.9，1.12，1.13，1.14，1.15 書本8889頁，編號(hào)2.1，2.2，2.3，2.4，2.5，2.8，2.9，2.10 書本90頁，編號(hào)4.1，4.2，4.3，,實(shí)踐課題,某校某年級(jí)某班人體測(cè)量數(shù)據(jù)庫 時(shí)間：,測(cè)量小組參數(shù)：小組成員、分工情況,已知某辦公室六位男性職員的身高分別為： 160cm、169cm、172cm，165cm、178cm、155cm 求他們身高的平均值,答： 平均身高= = 166.5 cm,160+169+172+165+178+155,6,2. 求上述每人的正常體重、體積、表面積和軀干重 心位置，并求出每個(gè)人辦公桌的理想高度（不包括鞋）。,答： 正常體重= H 110 = 160 110 = 50 Kg（公斤） 體 積 = 1.015W 4.937 = 1.015*50 4.937 = 45.813 L（升） 表面積 = 0.0061H + 0.0128W 0.1529 = 0.0061*160 + 0.0128*50 0.1529 = 1.4631 M2 （平方米）,3. 艾克斯公司欲制造一批可調(diào)節(jié)電腦扶手椅分別出口到美國(guó)、加拿大和意大利，現(xiàn)委托各小組同學(xué)進(jìn)行設(shè)計(jì)，假設(shè)使用者全都是成年男性，試求出椅面和扶手的可調(diào)節(jié)范圍尺寸（單位cm）。,答：以美國(guó)為例 美國(guó)男性的平均身高為17