第2章人體測量與數據應用

人體測量

日常工作和生活中，我們天天用到許多東西，如椅子、桌子、各種機器、儀器、工具、電子計算機等。在使用這些東西的時候我們發(fā)現，這些東西的物理尺寸，如大小、形狀等，對其適用性有非常大的影響。它們不僅影響人們工作時的舒適性，也常常影響到人的工作效率、工作態(tài)度，甚至危害人的安全和健康。如，某手表廠有一臺沖壓機床(沖壓中夾板)，坐著操作太高了，站著操作太低了，而且左右開弓，象跳午一樣。試設想一下每天以不自然的姿式工作八小時，進行3000次同一操作……英國學者格爾福德(Guildford)經過計算發(fā)現開這個車床的工人的理想身高應為137厘米，肩寬應為64厘米，手長應為235厘米。顯然，現實生活中這樣尺寸的人是不存在的。所以，當正常尺寸的人操作這臺車床時，就不得不委屈自己了。在日常工作和生活中可以看到大量這樣的例子。設計機器、工具、工作環(huán)境使之符合人的尺寸，是人因工程學的一個基本的內容。因此，我們應當首先了解人的基本尺寸。測量人體尺寸的一門學科叫人體測量學。一、人體測量的基本知識人體測量學是一門用測量方法研究人體的體格特征的科學。

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)設計和工程設計提供人體測量數據。二、人體測量的基本術語1、姿勢：（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45角，體重均勻分布于兩足。

（2）坐姿：挺胸坐在被調節(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，膝彎曲大致成直角，足平放在地面上，手輕放在大腿上。二、人體測量的基本術語2、測量基準面人體基準面的定位是由三個互為垂直的軸（鉛垂軸、縱軸和橫軸）來決定的。人體測量中設定的軸線和基準面。

矢狀面；正中矢狀面；冠狀面；水平面；眼耳平面。FrankfurthorizontalplaneFHorpo通過左、右耳屏點及右眼眶下點的水平面稱為眼耳平面或法蘭克福平面。這個平面是德國人類學家提出的，并通過1877年顱骨測量會議及1884年法蘭克福國際人種學會議而被采用的。

在人體上、下方向上，將上方稱為頭側端，將下方稱為足側端。頭側端足側端在人體左、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。

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。在上肢上，將橈骨側稱為橈側，將尺骨側稱為尺側在下肢上，將脛骨側稱為脛側，將腓骨側稱為腓側。支撐面和衣著

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(wěn)固的不可壓縮的。

要求被測量者裸體或穿著盡量少的內衣(例如只穿內褲和汗背心)測量，在后者情況下，在測量胸圍時，男性應撩起汗背心，女性應松開胸罩后進行測量。

無論何種姿勢，身體都必須保持左右對稱，由于呼吸而使測量值有變化的測量項目應在呼吸平靜時進行測量。線性測量項目讀數精確度為1mm，體重讀數精確度為0.5kg測量值的讀數精度Anthropometrydemonstratedinanexhibitfroma1921eugenicsconference三、人體測量的分類人體構造上的尺寸人體功能上的尺寸（包括人在工作姿勢下或在某種操作活動狀態(tài)下測量的尺寸）SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY靜態(tài)測量靜態(tài)測量人體尺寸示意圖SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY靜態(tài)測量－人體測量的姿勢立姿測量項目

眼高

肩高

肘高

手功能高

會陰高

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY靜態(tài)測量－人體測量的姿勢立姿測量項目（續(xù)）

脛骨點高

身高

前臂長

小腿長

大腿長

上臂長

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY靜態(tài)測量－人體測量的姿勢坐姿測量項目

坐姿下肢長

坐姿肩高

坐姿眼高

肩膝距

坐深

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY靜態(tài)測量－人體測量的姿勢坐姿測量項目（續(xù)）

坐高

坐姿膝高

坐姿肘高

坐姿大腿厚

小腿加足高

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY靜態(tài)測量1)

身高（Stature）從地面到頭頂的垂直距離（高度）2)

眼高（Eyeheight）從地面到眼腳的高度3)

肩高（Shoulderheight）從地面到肩峰的高度4)

肘高（Elbowheight）從地面到周關節(jié)的高度，用來決定工作臺的高度5)

臀高（Hipheight）指人體站立時，從地面到臀部關節(jié)的高度6)

指節(jié)的高度（Knuckleheight）作為欄桿和手柄的參考7)

指尖的高度（Fingertipheight）與手指操作控件的最低可接受水平有關8)

坐高（Sittingheight）從坐的平面到頭頂的高度9)

坐眼高（Sittingeyeheight）指人體處于坐姿時，從坐立面到眼角的高度10)

坐肩高（Sittingshoulderheight)指人體處于坐姿時，從坐立面到肩關節(jié)的高度11)

坐肘高（Sittingelbowheight）從座位的平面到肘下側的高度，涉及扶手、桌面、鍵盤的高度設計12)

大腿的厚度（Thighthickness）與座位和桌面之間的空間有關13)

臀部-膝蓋的長度與座位之間的行距有關（Buttock-kneelength）14)

臀部-腿彎部的長度與座位的深度（Buttock-popliteallength）結構化的人體測量數據是指人體不同部位的尺寸，在設計不同的設備或產品時，會涉及到人體不同部位的尺寸。SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY靜態(tài)測量

結構化的人體測量數據（續(xù)）15)

膝蓋的高度（Kneeheight）與桌子下面的空間有關16)

腿彎部的高度（Poplitealheight）從地面到膝蓋底下彎角的垂直距離，與椅子的最大的可接受的高度有關17)

肩寬（Shoulderbreadth：bideltoid）肩部的最大水平寬度，與肩部的水平空間有關18)

肩寬（Shoulderbreadth:biacromial）指人體肩關節(jié)之間的距離，與服裝設計有關19)

臀寬（Hipbreadth）設計座位的寬度20)

胸部厚度（Chestdepth）從垂直的背部到前胸的最大水平距離，與座位的靠背和障礙物之間的空間設計有關21)

腹部厚度（Abdominaldepth）在標準的坐姿中，從垂直的背部到腹部的最大水平距離，與座位的靠背和障礙物之間的空間設計有關22)

肩-肘的長度（Shoulder-elbowlength）在標準的坐姿中，從肩峰到肘下部的距離23)

肘-指尖的長度在標準的坐姿中，從肘后到中指尖的距離（Elbow-fingertiplength）涉及前臂延伸的區(qū)域，用來定義正常的工作24)上肢的長度（Upperlimblength）在肘和腕都伸直的狀態(tài)下從肩峰到指尖的距離25)

手心的長度（Shoulder-griplength）手臂伸直，從肩峰到手中所握物體中心的距離，表示上肢的功能長度，用來確定使人感到方便的伸展區(qū)域SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY3.2.1靜態(tài)測量

結構化的人體測量數據（續(xù)）26)

頭部厚度（Headlength）臉部的眉間到后腦部的距離，可作為眼部位的參考數據27)

頭部的寬度（Headbreadth）頭部兩耳上面的最大寬度28)

手的長度（Handlength）在手保持僵直的狀態(tài)下，從腕部的皺痕到中指尖的距離29)

手的寬度（Handbreadth）通過手掌的最大寬度，在掌骨的末梢，與把手、控制桿的設計有關30)

腳的長度（Footlength）從腳后跟到最長的腳趾尖的距離，平行與腳的軸心（腳的空間以及踏板的設計）31)

腳的寬度（Footbreadth）腳的最大水平寬度，與腳的軸線垂直（腳的空間以及踏板占據的空間）32)跨度（Span）當兩只手都向兩邊伸直時，兩手指尖的最大水平距離（橫向伸展）33)肘部跨度（Elbowspan）當上臂向兩邊伸展，肘部彎曲使指尖觸胸時，兩肘尖的距離（可以指導設計工作臺的肘部空間）34)站立時手掌的握點（Gripreaches）人體站立時，胳膊向上舉起時手掌可以握住的最高的圓棒中心35)標準坐姿手掌的握點人體在保持坐姿時，手掌的最高握點SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY靜態(tài)測量

人體著裝尺寸在實際中用到的一般都是人體著裝時的尺寸，所以在實際應用中要根據研究對象的不同進行修正人體尺寸輕薄夏裝（男/女）冬季外套（男/女）輕薄的工服、靴和盔身高25/4025/4070坐高3103大腿與臺面距離132513足長13/404040足跟高13/4013/2525頭長25/4025/4035頭寬——100肩最大寬——105臀寬1350/75131350/7513人體著裝后的尺寸增加（單位：mm）M（X+Y）=Mx+My

Mx—特定的人體結構尺寸均值My—平均的衣物修正值M（X+Y)—人體著裝尺寸

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY動態(tài)測量（DynamicAnthropometry）3.2.2動態(tài)測量動態(tài)測量建立在靜態(tài)測量的基礎之上，用來度量人體運動時的一些參數。活動空間---人在完成任務時需要某些身體部位運動，這就要求有足夠的空間，即活動空間。伸展域---人在站立并保持腳的站立面不變時，手臂的活動空間用舒適伸展域來表示。

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY動態(tài)測量活動空間動態(tài)測量就是測定人體動態(tài)變化時空間位置與人體尺寸的數值?；顒涌臻g的分配沒有固定的規(guī)則或模式，依賴于許多因素：使用的人群、任務、衣物、設備等。成人動態(tài)最小占用空間示意圖（a）－－蹲姿，跪姿，臥姿的最小占用空間SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY動態(tài)測量活動空間（續(xù)）尺寸代號（見圖）工作姿勢及空間尺寸性質最小值選取值穿御寒衣時A蹲坐工作高度12001300B寬度7009201000C屈膝工作寬度90010201100D跪姿工作寬度110012001300E高度14501500F手距地面高度700G爬著工作高度800900950H長度15001600I俯臥工作高度450500600J（腹朝下）長度2450K仰臥工作高度500600650L（背向下）長度190019502000成人蹲姿，跪姿，臥姿的最小占用空間（單位：mm）SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY動態(tài)測量伸展域在工作中人常取站、坐、跪等作業(yè)姿勢。立姿時人的活動空間不僅取決于身體的尺寸，而且也取決于保持身體平衡的微小平衡動作和肌肉。伸展域可從立視圖和平面圖兩個方面來看，主要有：通過肩部關節(jié)的正中矢狀面的垂直部分；通過關節(jié)的橫斷面的水平部分；通過肩關節(jié)的沿著冠狀縫平面的垂直部分。常用的三種人體伸展域SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY動態(tài)測量伸展域（續(xù)）正常區(qū)域：將上肢輕松地垂直于體側，曲肘，以肘關節(jié)為中心，前臂和手能自由到達的區(qū)域。最大區(qū)域：完全伸展整個胳膊所能涉及的區(qū)域。手臂向外伸直，以肩關節(jié)為中心，臂的長度（半徑不包括手長）所劃過的弧形軌跡在水平面上的投影。

在正常區(qū)域范圍內，人操作時能舒適輕快地工作。在最大作業(yè)范圍內操作時，靜力負荷較大，長時間處于這種狀態(tài)下操作，最容易引起疲勞。SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY動態(tài)測量手在水平面的正常作業(yè)閾和最大作業(yè)域（cm）

手的測量SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY動態(tài)測量腳的測量腳的作業(yè)區(qū)域

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY動態(tài)測量人體肢體活動角度范圍

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY動態(tài)測量人體上部及上肢固定姿勢活動角度范圍

立姿上身及手的可及范圍、坐姿上身及手的可及范圍

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY動態(tài)測量單腿跪姿上身及手的可及范圍仰臥姿勢手及腿的活動空間

常用人體功能尺寸測量區(qū)域SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY動態(tài)測量坐姿抓握作業(yè)域（cm）

立姿雙臂垂直作業(yè)域圖

立姿雙臂垂直作業(yè)域

身高和摸高的關系

1954年,我國開始了人體測量儀器的研究和測試工作。經過幾十年的努力，我國現已能生產一系列品種齊全的人體測量儀器，制造水平已進入世界先進行列。常用的人體測量儀器有二十余種?，F分述如下：1、直腳規(guī)由固定直腳、活動直腳、主尺和尺框等組成。固定直腳與活動直腳的一端扁平呈鴨嘴形，主要用于測量活體；另一端尖銳，主要用于測量骨骼。直腳規(guī)的主尺范圍是0~200毫米，可測量200毫米范圍以內的直線距離。人體測量儀器四、人體測量方法直腳規(guī)2、彎腳規(guī)由左彎腳、右彎腳、主尺和尺框構成。可用于測量活體和骨骼。彎腳規(guī)的主尺范圍是0~300毫米，可測量300毫米范圍以內的直線距離。人體測量儀器彎腳規(guī)3、三腳平行規(guī)由固定腳、活動腳、中間豎尺和尺框構成。主尺的測量范圍是0~250毫米，中間豎尺的測量范圍是0±50毫米，可測量250毫米范圍以內的直線距離和投影距離。三腳平行規(guī)4、人體測高儀又稱為馬丁測高儀。由主尺桿、固定尺座、活動尺座管形尺框、兩支直尺和兩支彎尺構成。主尺桿由3～4節(jié)金屬管相互套接而成，測量范圍是0～2000毫米?？蓽y量人體的身高、坐高和體部的各種高度。當它的第一節(jié)金屬管的固定尺座與活動尺座各插一支直尺時，可作為大型活動直腳規(guī)使用。可測活體的肩寬、胸寬等，也可測骨骼的股骨體長等。在活動尺座和固定尺座各插一支彎腳時，可作為大型彎腳規(guī)使用，用于測量胸部矢狀徑等。人體測高儀5、軟尺可以刻度精確到1毫米的裁縫用軟尺代替。6、活動直腳規(guī)是一種可上下移動固定腳和活動腳的直腳規(guī)。由固定尺座、活動尺座、主尺、尺框和插入尺座的兩支直尺構成。用于測量在不同水平面上兩點間的投影距離。主尺的測量范圍是0～250毫米。7、測齒規(guī)由固定腳、活動腳、主尺與尺框等構成。固定腳的一端與活動腳的一端均為針狀細棒，可測量牙齒的頰舌徑等；活動腳的另一端呈C字形凹槽狀結構，可測量小骨塊。主尺的測量范圍是0～150毫米。8、摩里遜定顱器用于固定顱骨于法蘭克福平面。由三個支柱、滑軌、三角形支桿和其他附件構成。其附件測耳上顱高器可用于測量耳上顱高。9、附著式量角器由垂直指針、刻度盤、支承框、彈簧片和緊固螺釘等組成。使用時，將儀器的支承框套入直腳軌的固定腳，可測量顱骨的各種角度和活體的側面角等。10、測腭器是一種測量腭高的專用儀器。由豎尺、齒條、兩支量腳、滾花旋轉手輪等構成。用于測量腭高。11、測下頜骨器（下頜量角器）由水平固定板、活動板、緊固螺釘、量角器、指針、尺條和上下擋板等構成。可測量下頜骨的下頜角、下頜體長和下頜支高。摩里遜定顱器附著式量角器12、立方定顱器由金屬立方框架、懸臂和顱骨夾等構成。用于固定顱骨于眼耳平面和正中矢狀面，以描繪顱骨的輪廓圖。13、水平定位針由滑座、主柱、水平針和底座等構成。用于測定立方定顱器中顱骨的眼耳平面。14、馬丁描骨器由弓形指針、筆桿臂、軌尺柱和底座等構成。用于描繪固定于立方定顱器中的顱骨正中矢狀面輪廓圖、水平輪廓圖等，也可描繪其他骨骼的輪廓圖。15、托顱盤是立方定顱器的一種附件。用于固定殘破顱骨的眼耳平面或其他位置，以供描繪輪廓圖之用。立方定顱器馬丁描骨器16、平行定點儀是測量上、下肢長骨扭轉角的專用儀器。由導桿、支桿、上滑座、水平針、下滑座、垂直定點針和底座等構成。它是運用垂直投影測量原理來測量的。17、持骨器又稱為夾骨器。由底座、主柱和骨夾等構成。用于固定長骨在一定的位置上。18、測骨盤是測量長骨的專用儀器。由底板、縱板、橫板、三角形的角板及其附件鋼圈和砝碼等構成。在底板上裝有一塊同樣尺寸的玻璃板，玻璃板下面襯一張坐標紙。測骨盤上裝有附件鋼圈，可測量股骨頸干角等。19、簡易描繪器是描繪體骨的輪廓以及活體的手和足的輪廓的儀器。結構簡單，由帶尖角的鋼片和小的圓形金屬底座構成。持骨器測骨盤四、人體測量方法

測量時應在呼氣與吸氣的中間進行。次序為：從頭向下到腳；從身體的前面，經過側面，再到后面。測量時只許輕觸測點。測量方法中國成年人人體尺寸GB/T10000-1988人體測量儀器GB/T5704-2008建立人體測量數據庫的一般要求GB/T22187-2008用于技術設計的人體測量基礎項目GB/T5703-1999人體測量方法GB/T5703-1985人體測量儀器人體測高儀GB/T5704.1-1985人體測量儀器人體測量用直腳規(guī)GB/T5704.2-1985人體測量儀器人體測量用彎腳規(guī)GB/T5704.3-1985人體測量儀器人體測量用三腳平行規(guī)GB/T5704.4-1985人體測量術語GB/T3975-1983工作空間人體尺寸GB/T13547-1992在產品設計中應用人體尺寸百分位數的通則GB/T12985-1991五、常用國家標準六、人體測量數據的應用

平均值

標準差

百分位數主要指標例1設計適用于90%華北男性使用的產品，試問應按怎樣的身高范圍設計該產品尺寸？解：由表查知華北男性身高平均值M=1693mm，標準差S=56.6mm.要求產品適用于90%的人，故以第5百分位和第95百分位確定尺寸的界限值，由表查得變換系數K=1.645；即第5百分位數為：P=1693-（56.6*1.645）=1600mm第95百分位數為：P=1693+（56.6*1.645）=1786mm結論：按身高1600-1786mm設計產品尺寸，將適應用于90%的華北男性。討論：平均值是作為設計的基本尺寸，而標準差是作為設計的調整量的。

當需要得到某項人體測量尺寸M1所處的百分率P時，可按下列步驟及公式求得：

然后根據Z值查表得小p的值，再按下列公式求百分率P；例2已知男性A身高1720mm,試求有百分之多少的西北男性超過其高度？解：由表查得西北男性身高平均值M=1684mm，標準差S=53.7mm那么Z=（1720-1684）/53.7=0.670再根據Z=0.670查表得p=0.2486(0.249)即P=0.5+0.249=0.749

結論：身高在1720mm以下的西北男性為74.9%，超過男性A身高的西北男性則為25.1%。六、人體測量數據的應用SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY影響人體測量數據的因素民族因素

每個民族都有自己的人體數據，不能套用其他民族的測量結果來設計本民族的設備。性別、年齡因素

統(tǒng)計資料顯示，男性的平均身高比女性高100mm。同時，人的體形也隨著年齡的增長而變化，最為顯著的是兒童期和青年期。因此，在使用人體測量數據時，要注明數據出自的年齡組。

職業(yè)因素

從大量的勞動科學和醫(yī)學的調查中可知，不同職業(yè)的人在體型和人體尺寸上存在著較大的差異。

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY人體測量數據在設計中的運用靜態(tài)和動態(tài)測量作為設計的前提或依據，在設計時首先要確定使用主體，得到主體的人體測量統(tǒng)計數據，才能達到使用者的滿意。在使用人體測量數據進行設計時，這些數據應該能代表使用者總體。SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY人體測量設計的標準在應用人體測量數據進行設計時有一些標準，這些標準根據設計任務的不同而不同。如工作地的設計考慮因素空間性（Clearance）可達性（Reach）身體姿勢（Posture）

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY人體測量數據在設計中的使用原則極端設計原則

極端設計原則是指在進行某方面的設計時，應該盡量做到滿足所涉及的所有總體。一般采用最大值和最小值可調范圍設計原則

為了滿足更多的使用者，設備或設施的特定性質設計為在一定的范圍內可以調整。通常使用相關總體特性（坐高，胳膊伸展范圍等）的第5百分位的女性到第95百分位的男性作為可調整的范圍。平均設計原則

對于一些不是很關鍵的工作，極端設計原則和可調設計原則可能不太合適或現實。這時需要采用平均數值代表大多數情況。

以上的三種原則都是針對人體測量數據的單個尺寸（高度或胳膊的伸展范圍）的討論，當需要考慮幾種尺寸的組合時，設計問題就會變得更復雜。人體測量數據的運用準則最大最小原則可調性原則平均性原則使用最新人體數據準則地域性準則功能修正與最小心理空間相結合準則姿勢與身材相關聯準則合理選擇百分位數和適用度準則六、人體測量數據的應用SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY基于人體測量的作業(yè)工具及環(huán)境設計流程設計中的人體尺寸基準點

駕駛艙的設計

在駕駛艙的設計中，通常設計是以臀部關節(jié)或臀部為基準點。戰(zhàn)斗機駕艙的設計

在設計戰(zhàn)斗機的駕艙時，能見度是非常重要的，故而設計者通常以眼睛作為設計基準點。制造工作臺設計

在裝配線上，手的使用是非常重要的，所以設計者的工作通常以手為基準點。同樣的原因，打字工作臺的設計也以手為基準點的，但是VDT

（VisualDisplayTerminal，視覺顯示終端）工作