人體測量概述和案例分析

1、人體測量概述和案例分析人體測量概述和案例分析第一節(jié) 人體測量概述 人體測量學(xué)是一門新興的學(xué)科，它是通過測量人體各部位尺寸來確定個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)計和工程設(shè)計提供人體測量數(shù)據(jù)。這些測量數(shù)據(jù)對工作空間的設(shè)計，機(jī)器、設(shè)備設(shè)計以及操縱裝置等設(shè)計具有重要意義，并直接關(guān)系到合理地布置工作地，保證合理的工作姿勢，使操作者能安全、舒適、準(zhǔn)確地工作，減少疲勞和提高工作效率。 人體測量概述和案例分析一、人體測量的基本術(shù)語（一）基本姿勢 立姿 指被測者挺胸直立，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(cè)，手指輕貼大腿側(cè)面，

2、膝部自然伸直，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。 坐姿 指被測者挺胸坐在被調(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。 人體測量概述和案例分析一、人體測量的基本術(shù)語（二）測量基準(zhǔn)面，如圖11-1所示 1.矢狀面 通過鉛垂軸和縱軸的平面及與其平行的所有平面都稱為矢狀面。 正中矢狀面 在矢狀面中，把通過人體正中線的矢狀面稱為正中矢狀面。正中矢狀面將人體分成左、右對稱的兩部分。 2.冠狀面 通過鉛垂軸和橫軸的平面及與其平行的所有平面都稱為冠狀面。冠狀面將人體分成前、后兩部分。 人

3、體測量概述和案例分析3.水平面 與矢狀面及冠狀面同時垂直的所有平面都稱為水平面。水平面將人體分成上、下兩部分。 4.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。(耳屏點(diǎn):耳屏軟骨上緣，耳輪腳基部向顱側(cè)部皮膚過渡的點(diǎn) )一、人體測量的基本術(shù)語人體測量概述和案例分析一、人體測量的基本術(shù)語 （三）測量方向 （1）在人體上、下方向上，將上方稱為頭側(cè)端，下方稱為足側(cè)端。 （2）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)，遠(yuǎn)離正中矢狀面的方向稱為外側(cè)。 （3）在四肢上，將靠近四肢附著部位的稱為近位，遠(yuǎn)離四肢附著部位的稱為遠(yuǎn)位。 （4）對于上肢，將橈骨側(cè)稱為橈側(cè)，尺骨側(cè)

4、稱為尺側(cè)。 （5）對于下肢，將脛骨側(cè)稱為脛側(cè)，腓骨側(cè)稱為腓側(cè)。人體測量概述和案例分析人體測量概述和案例分析一、人體測量的基本術(shù)語（四）支承面、衣著和測量精確度 支撐面。立姿時站立的地面或平臺以及坐姿時的椅平面應(yīng)是水平的、穩(wěn)固的、不可壓縮的。 衣著。要求被測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)測量，在后者情況下，測量胸圍時，男性應(yīng)撩起汗背心，女性應(yīng)松開胸罩后進(jìn)行測量。 測量值讀數(shù)精度。線性測量項目測量值讀數(shù)精確度為1mm，體重讀數(shù)精確度為。人體測量概述和案例分析二、人體尺寸測量分類人體測量學(xué)：通過測量人體各部位尺寸來確定個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，使

5、設(shè)計更 適于人。 測量數(shù)據(jù)： 1、靜態(tài)人體尺寸測量，見圖11-2 2、動態(tài)人體尺寸測量，見圖11-3人體測量概述和案例分析三、人體測量方法(一) 測量儀器 1.人體測高儀，見圖； 2.人體測量用直腳規(guī)，見圖； 3.人體測量用彎腳規(guī)，見圖； 此外，還有人體測量用三腳平行規(guī)，坐高椅，量足儀，軟卷尺以及醫(yī)用磅秤等。人體測量概述和案例分析三、人體測量方法（二）測量方法 測量時應(yīng)在呼氣與吸氣的中間進(jìn)行。其次序為從頭向下到腳；從身體的前面，經(jīng)過側(cè)面，再到后面。測量時只許輕觸測點(diǎn)，不可緊壓皮膚，以免影響測量的準(zhǔn)確性。身體某些長度的測量，既可用直接測量法，也可用間接測量法兩種尺寸相加減。另外，測量項目應(yīng)根據(jù)實

6、際需要確定，具體測量方法詳見GB/T 57031999用于技術(shù)設(shè)計的人體測量基礎(chǔ)項目的有關(guān)規(guī)定。人體測量概述和案例分析第二節(jié) 常用的人體測量數(shù)據(jù) 一、 我國成年人人體結(jié)構(gòu)(靜態(tài))尺寸 參閱GB1000088我國成年人人體尺寸國家標(biāo)準(zhǔn)，主要包括： (一) 人體主要尺寸，見圖11-4和表11-1 (二) 立姿人體尺寸，見圖11-5和表11-2 (三) 坐姿人體尺寸，見圖11-6和表11-3 (四) 人體水平尺寸，見圖11-7和表11-4 人體測量概述和案例分析第二節(jié) 常用的人體測量數(shù)據(jù)二、我國成年人人體功能(動態(tài))尺寸 動態(tài)人體測量通常是對手、上肢、下肢、腳所及的范圍以及各關(guān)節(jié)能達(dá)到的距離和能轉(zhuǎn)動

7、的角度進(jìn)行測量。由于人主要依靠上肢從事各項操作活動，因此本節(jié)只給出上肢功能(動態(tài))尺寸，見表11-6 人體測量概述和案例分析第三節(jié) 人體測量數(shù)據(jù)的應(yīng)用一、人體測量中的主要統(tǒng)計指標(biāo) 在人體測量中所得到的測量值都是離散的隨機(jī)變量，因而可根據(jù)概率論與數(shù)理統(tǒng)計理論對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，從而獲得所需群體尺寸的統(tǒng)計規(guī)律和特征參數(shù)。人體測量概述和案例分析一、人體測量中的主要統(tǒng)計指標(biāo)1. 平均值人體測量概述和案例分析一、人體測量中的主要統(tǒng)計指標(biāo)2.標(biāo)準(zhǔn)差人體測量概述和案例分析一、人體測量中的主要統(tǒng)計指標(biāo) 3.百分位數(shù) 在設(shè)計中，當(dāng)需要得到任一百分位的數(shù)值Xa時 ，則可按下式進(jìn)行計算 K為百分比變換系數(shù)，見表

8、11-7人體測量概述和案例分析例11-1 設(shè)計適用于90東南區(qū)男性使用的產(chǎn)品，試問應(yīng)按怎樣的身高范圍設(shè)計該產(chǎn)品尺寸?解：由表11-5查得東南區(qū)男性身高平均值 1686mm，標(biāo)準(zhǔn)差mm。 要求產(chǎn)品適用于90的人群，故應(yīng)以第5百分位數(shù)為下限，第95百分位數(shù)為上限進(jìn)行設(shè)計，由表11-7查得，5%與95%的變換系數(shù)K。 由此可求得第5百分位數(shù)為 （mm） 第95百分位數(shù)值為 1686（mm） 結(jié)論：按身高設(shè)計產(chǎn)品尺寸，將適用于90的東南區(qū)男性。人體測量概述和案例分析 求人體測量尺寸Xi對應(yīng)的百分率P Ps 式中S為概率數(shù)值，可根據(jù)Z 值，在正態(tài)分布表中查取人體測量概述和案例分析例11-2 已知女性A身

9、高1610mm，試求有百分之幾的東北女性超過其高度？解 由表11-5查得東北女性身高平均值 =1586mm,標(biāo)準(zhǔn)差SD。則 根據(jù)Z 值查表11-8得s=0.1772(取近似值0.177)，由式（11-5）求得P值為 P 結(jié)論：身高在1610mm以下的東北女性為67.7%，超過女性A身高的東北女性則為32.3%。人體測量概述和案例分析二、人體尺寸數(shù)據(jù)的應(yīng)用(一)人體測量數(shù)據(jù)的運(yùn)用準(zhǔn)則 （1）最大最小準(zhǔn)則 （2）可調(diào)性準(zhǔn)則 （3）平均性準(zhǔn)則 （4）使用最新人體數(shù)據(jù)準(zhǔn)則 （5）地域性準(zhǔn)則 人體測量概述和案例分析二、人體尺寸數(shù)據(jù)的應(yīng)用(一)人體測量數(shù)據(jù)的運(yùn)用準(zhǔn)則 （6）功能修正與最小心理空間相結(jié)合準(zhǔn)則

10、 最小功能尺寸 Xmin=Xf 最佳功能尺寸Xopm =Xf P （7）姿勢與身材相關(guān)聯(lián)準(zhǔn)則 （8）合理選擇百分位和適用度準(zhǔn)則 人體測量概述和案例分析例11-3 試設(shè)計適用于中國人使用的車船臥鋪上下鋪凈空高度 解： 車船臥鋪上下鋪凈空高度屬于一般用途設(shè)計。根據(jù)人體數(shù)據(jù)運(yùn) 用準(zhǔn)則應(yīng)選用中國男子坐姿高第99百分位數(shù)為基本參數(shù)X，查表11-3，X979mm。衣褲厚度(功能)修正量取25mm，人頭頂無壓迫感最小高度(心理修正量)為115mm，則臥鋪上下鋪最小凈間距和最佳凈間距分別為 Xmin= Xf979十251004mm Xopm= Xfp979十25十115=1119mm人體測量概述和案例分析例1

11、1-4 試確定適合中國男人使用的固定座椅座面高度 解：座椅座面高度屬于一般用途設(shè)計。根據(jù)人體數(shù)據(jù)運(yùn)用準(zhǔn)則，座椅座面高度應(yīng)取第5百分位的“小腿加足高”人體數(shù)據(jù)為基本設(shè)計數(shù)據(jù)，以防大腿下面承受壓力引起疲勞和不舒適。查表11-3，X，功能修正主要應(yīng)考慮兩方面：一是鞋跟高的修正量，一般為，取；另一方面是著裝(褲厚)修正量，一般為。即f十。座椅座面高度的設(shè)計不需考慮心理修正量，即p=0。 因此，固定座椅座面高度的合理值應(yīng)為 Xopm= Xfp十十0=41.141.0 cm人體測量概述和案例分析二、人體尺寸數(shù)據(jù)的應(yīng)用(二)人體各部分結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算 由身高計算各部分尺寸，見圖11-8 由體重計算體積和表面積

12、 VW 式中：V為人體體積(L)；W為人體體重(kg) 人體表面積可參照第八章人體表面積計算公式 人體測量概述和案例分析二、人體尺寸數(shù)據(jù)的應(yīng)用(三)人體身高在設(shè)計中的應(yīng)用 以身高為基準(zhǔn)的設(shè)備和用具尺寸推算方法見 圖11-9，圖中有關(guān)尺寸定義參閱表11-10。人體測量概述和案例分析案例基于人體測量的羊毛衫領(lǐng)型結(jié)構(gòu)設(shè)計1. 三維人體測量實驗2.測量數(shù)據(jù)的處理與分析3.羊毛衫領(lǐng)型結(jié)構(gòu)設(shè)計4.結(jié)論人體測量概述和案例分析1.1 TecMath非接觸三維人體測量系統(tǒng)本實驗使用德國TecMath公司非接觸三維人體激光掃描儀進(jìn)行人體數(shù)據(jù)采集,能夠在810s內(nèi)掃描2.1m高的區(qū)域,分辨率可達(dá)0.15mm,測量精

13、度2mm。1.2 測量范圍隨機(jī)抽取200名年齡在1926歲之間的在校男大學(xué)生作為測量對象。案例人體測量概述和案例分析2.測量數(shù)據(jù)的處理與分析2. 1數(shù)據(jù)預(yù)處理首先應(yīng)用箱圖對數(shù)據(jù)奇異值進(jìn)行尋找，把奇異值刪除形成缺失值，并利用對缺失值進(jìn)行處理的常用方法處理。其次，進(jìn)行配對樣本t檢驗。檢驗結(jié)果表明，對人體對稱部位分析時只采取一側(cè)指標(biāo)即可。因子分析第一因子主要描述頸部圍度和寬度、頸中圍、頸根圍、頸中橫寬、頸中縱寬、后頸根圍、肩頸從寬；第二因子主要描述肩部寬度、總肩寬、小肩寬；第三因子主要描述高度、頸長；第四因子主要描述肩部斜度、肩斜角。表1為因子累積貢獻(xiàn)率表。案例人體測量概述和案例分析案例表1 因子累

14、積貢獻(xiàn)率表人體測量概述和案例分析聚類分析使用R型聚類，對變量進(jìn)行聚類。在不同類中提取反映人體頸部特征的特征項目，將特征指標(biāo)與樣板制作緊密聯(lián)系起來。經(jīng)過分類，把10個測量項目分成5類：并參考領(lǐng)型結(jié)構(gòu)設(shè)計所需要的人體測量尺寸，提取了頸根圍、后頸根圍、肩頸從寬、頸長、總肩寬共5個特征尺寸?；貧w分析（表2）通過領(lǐng)型樣板尺寸中橫開領(lǐng)大小、直開領(lǐng)大小與人體部位的關(guān)系，結(jié)合幾何方法通過回歸分析可以求得表3的計算公式(數(shù)據(jù)經(jīng)過調(diào)整)。案例人體測量概述和案例分析案例表2 頸部控制部位與胸圍、身高的一元、二元回歸方程式人體測量概述和案例分析案例表3 計算公式表 cm人體測量概述和案例分析3.羊毛衫領(lǐng)型結(jié)構(gòu)設(shè)計3.

15、1 Primavision設(shè)計軟件和輔助羊毛衫設(shè)計3.2 羊毛衫領(lǐng)型成品規(guī)格設(shè)計利用Primavision設(shè)計軟件進(jìn)行羊毛衫領(lǐng)型結(jié)構(gòu)設(shè)計。羊毛衫領(lǐng)型規(guī)格如表4(橫、縱密為每10cm的橫、縱向線圈數(shù))所示案例人體測量概述和案例分析案例表4 羊毛衫領(lǐng)型規(guī)格表人體測量概述和案例分析3.3 領(lǐng)型結(jié)構(gòu)設(shè)計圖1、圖2是Primavision系統(tǒng)的嚇數(shù)紙(即羊毛衫編織生產(chǎn)工藝單)的設(shè)計界面案例圖1 前片編制樣版圖2 后片編制樣版人體測量概述和案例分析4.結(jié)論領(lǐng)型設(shè)計是羊毛衫設(shè)計最重要部分之一。它影響羊毛衫穿著的合體性、舒適性和美觀性。本例實現(xiàn)了準(zhǔn)確獲取和利用較多的人體頸部部位尺寸，應(yīng)用于羊毛衫領(lǐng)型樣板的制作，提高了毛衫領(lǐng)型的合體性。案例人體測量概述和案例分析復(fù)習(xí)思考題 1.我國成年人身體尺寸分成西北、東南、華中、華南、西南、東北 等六個區(qū)域，這對產(chǎn)品設(shè)計有何影響? 2.某地區(qū)人體測量的均值 1650mm，標(biāo)準(zhǔn)差SD，求該 地區(qū)第95、90及第80的百分位數(shù)。 3.巳知某地區(qū)人的足長均值 ，標(biāo)準(zhǔn)差SD，求 適用該地區(qū)90%的人們穿的鞋子長度值。 4.為什么說人體測量參數(shù)是