人体测量

人体测量 • 人体测量的基本知识 • 人体测量中的主要统计函数 • 常用的人体测量数据 • 人体各部分结构参数的计算 • 人体测量数据的应用

人体测量的基本知识 • 概述 • 人体测量的基本术语 • 人体测量的主要仪器

概述 人体测量学是一门新兴的学科，它是通过测量人体各部位尺寸来确定个体之间和群体之间在人体尺寸上的差别，用以研究人的形态特征，从而为各种工业设计和工程设计提供人体测量数据。

人体构造尺寸测量数据 人体形态测量数据（人体静态时各部的尺寸数据）人体功能尺寸测量数据（人体在某种运动状态下的各部尺寸数据）人体生理参数测量

人体测量的基本术语 • 被测者姿势 • 测量基准面 • 测量方向 • 支撑面和衣着 • 基本测点及测量项目

被测者姿势 立姿：坐姿：被测者挺胸宜立，头部以眼耳平面定位，眼睛平视前方，肩部放松，上肢自然下垂，手伸直，手掌朝向体侧，手指轻贴大腿侧面，自然伸直腿部，左、右足后跟并拢，前端分开，使两足大致呈45。夹角，体重均匀分布于两足。被测者挺胸坐在被调节到腓骨头高度的平面上。头部以眼耳平面定位，眼睛平视前方。左、右大腿大致平行，膝弯屈大致成直角，足平放在地面上，手轻放在大腿上

测量基准面 • 三轴 • 矢状面 • 正中矢状面 • 冠状面 • 水平面 • 眼耳平面

眼耳平面 通过左、右耳屏点及右眼眶下点的水平面称为眼耳平面或法兰克福平面。

测量方向 A. 上方&下方 B. 内侧&外侧 C. 近位&远位 D. 桡侧&尺侧 E. 胫侧&腓侧

头侧端 足侧端在人体上、下方向上，将上方称为头侧端，将下方称为足侧端。

在人体左、右方向上，将靠近正中矢状面的方向称为内侧，将远离正中矢状面的方向称为外侧。在人体左、右方向上，将靠近正中矢状面的方向称为内侧，将远离正中矢状面的方向称为外侧。

在四肢上．将靠近四肢附着部位的称为近位，将远离四肢附着部位的称为远位。在四肢上．将靠近四肢附着部位的称为近位，将远离四肢附着部位的称为远位。

在上肢上，将桡骨侧称为桡侧，将尺骨侧称为尺侧在上肢上，将桡骨侧称为桡侧，将尺骨侧称为尺侧在下肢上，将胫骨侧称为胫侧，将腓骨侧称为腓侧

支撑面和衣着 立姿时站立的地面或平台以及坐姿时的椅平面应是水平的，稳固的不可压缩的。要求被测量者裸体或穿着尽量少的内衣(例如只穿内裤和汗背心)测量，在后者情况下，在测量胸围时，男性应撩起汗背心，女性应松开胸罩后进行测量。无论何种姿势，身体都必须保持左右对称，由于呼吸而使测量值有变化的测量项目应在呼吸平静时进行测量。

测量值的读数精度 线性测量项目为1mm，体重为o．5kg

基本测点及测量项目 在国标GB 3975—83中规定了人机工程学使用的有关人体测量参数的测点及测量项目，其中包括：头部测点16个和测量项目12项；躯干和四肢部位的测点共22个，其测量项目共69项，其中分为：立姿40项；坐姿22项，手和足部6项以及体重1项。

人体测量的主要仪器 • 人体测高仪 • 人体测量用直角规 • 人体测量用弯角规

人体测高仪 国标GB 5704．1—85是人体测高仪的技术标准，该测高仪适用于读数值为1mm；测量范因为0一1996mm人体高度尺寸的测量。标准中所规定的人体测高仪由直尺1、固定尺座2、活动尺座3、弯尺4、主尺扦5和底层6组成，如图2—3所示。若将两支弯尺分别插入固定尺座和活动尺座，与构成主尺杆的第一、二节金属管配合使用时，即构成圆杆弯脚规，可测量人体各种宽度和厚度。

人体测量用直角规 国标GB 5704．2—85是人体测量用直脚规的技术标准，此种直脚规适用于读数值为1mm和0.1mm，测量范围为0—200mm和0—250 mm人体尺寸的测量。直脚规根据有无游标读数分1型和2型两种类型

人体测量用弯角规 它是用于不能直接以直尺测量的两点问距离的测量，如测量肩宽、胸厚等部位的尺寸。国标GB 5704．3—85是人体测量用弯脚规的技术标准．此种弯脚规适用于读数值为1mm，测量范围为0—300mm的人体尺寸的测量。

人体测量中的主要统计函数 • 均值 • 方差 • 标准差 • 百分位数

均值 表示样本的测量数据集中地趋向某一个值，该值称为平均值，简称均值。均值是描述测量数据位置特征的值，可用来衡量一定条件下的测量水平和概括池表现测量数据的集中情况。对于有n个样本的测量值：x1，x2,...xn其均值为：

例：一组学生的身高分别为：160cm，158cm，165cm，166cm，175cm，167cm，170cm；求这组学生身高的平均值：平均值= ≈ 1600+1580+1650+1660+1750+1670+1700 7 1658.6 mm

方差 描述测量数据在中心位置(均值)上波动程度差异的值叫均方差，通常称为方差。方差表明样本的测量值是变量，既趋向均值而又在一定范围内波动。对于均值为x的n个样本测量值：x1,x2,...xn,其方差s2的定义为： 1 S2= [(x1- x)2+(x2-x)2+…+(xn-x)2 ] n-1 n 1 ∑ = （xi — x）2 n-1 i=1

例：一组学生的身高分别为：160cm，158cm，165cm，166cm，175cm，167cm，170cm；求这组数据的方差S2 1 S2= [（160—166 )2+（158—166 )2…（170—166 )2] 7—1 = 33.1

标准差 方差的平方根S就是标准差 n 1/2 [ ] 1 ∑ S= （xi—x）2 n-1 i=1

例：一组学生的身高分别为：160cm，158cm，165cm，166cm，175cm，167cm，170cm；求这组数据的标准差S √ S= 33.1

百分位数 人体测量的数据常以百分位数表示人体尺寸等级，最常用的是第5、第50、第95三种百分位数。其中：第5百分位数表示“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50百分位数表示“中”身材，是指大于和小于此值的人群身材尺寸各为50％；第95百分位数表示“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。

如何求百分位数 当已知某项人体测量尺寸的均值为x，标准差为s，需要求任一百分位的人体测量尺寸Pv(百分位数)时，可用下式计算： X +（s ╳ k） Pv = 当求1—50％之间的数据时，式中取“—”号：当求50—99％之间的数据时，式中取“十”号。

式中K为变换系数，设计中常用的百分位与变换系数K的关系见表式中K为变换系数，设计中常用的百分位与变换系数K的关系见表

例：匈牙利成年男性的平均身高为166.0cm，标准差是5.4，请求出该国成年男性群体中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

常用的人体测量数据 GB10000一88是1989年7月开始实施的我国成年人人体尺寸国家标准。该标准根据人机工程学要求提供了我国成年人人体尺寸的基础数据，它适用于工业产品设计、建筑设计、军事工业以及工业的技术改造、设备更新及劳动安全保护。该标准共提供了七个类共47项人体尺寸基础数据，标准中所列出的数据，是代表从事工业生产的法定中国成年人(男18—60岁，女18—55岁)人体尺寸，并按男、女性别分开列表。见课本P85

人体各部分结构参数的计算 对于设计中所需的人体数据，当无条件测量时，或宜接测量有困难时，或者是为了简化人体测量的过程时，可根据人体的身高、体重等基础测量数据，利用经验公式计算出所需的其他各部分数据。 • 以身高计算各部分尺寸 • 由体重计算体积和表面积 • 由体重、身高、体积计算生物力学参数

以身高计算各部分尺寸

我国成年男女足底到膝盖的距离： 男=0.265 H，女=0.261H 我国标准人的尺度：男=170cm，女=160cm 我国标准人的体重男=62kg，女=52kg

计算体积和表面积 • 人体体积计算： • L=1.015W — 4.937 （W为人体体重kg） • 人体表面积计算： • B=0.0061H+0.0128W—0.1529 • （H为身高cm，W为体重kg） • 男性B=100H • 女性B=77H

已知道身高求体重： 正常体重： W=H—110（kg）理想体重： W=H—100（kg） H的单位是cm 如果人体的体重经常低于或高于正常体重的10％以上，则属于不正常状态。

由体重、身高、体积计算生物力学参数 1. 人体各部分重心位置：（离靠近身体中心的关节的距离，单位cm）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 躯干重心位置：O6=0.660L

人体各部分旋转半径： （离靠近身体中心的关节的距离，单位cm）手掌旋转半径：R1=0.587L 前臂旋转半径：R2=0.526L 上臂旋转半径：R3=0.542L 大腿旋转半径：R4=0.540L 小腿旋转半径：R5=0.528L 躯干旋转半径：R6=0.830L

人体各部分体积 手掌体积：V1=0.00566L 前臂体积：V2=0.01702L 上臂体积：V3=0.03495L 大腿体积：V4=0.0924L 小腿体积：V5=0. 4083L 躯干体积：V6=0.6132L

人体各部分重量： 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 躯干重量：W6=0.05804W

人体测量数据的应用 • 人体测量尺寸的修正 • 主要人体测量尺寸的应用原则

人体测量尺寸的应用原则 人体大小各不相同，设计一般不可能满足所有使用者。为了使设计能适合于较多的使用者，在应用人体测量数据时应考虑以下原则： 1. 由人体身高决定的物体，如门、船舱口、通道、床、拉架等，其尺寸应以第95百分位数为依据。 2. 由人体某些部分的尺寸决定的物体，如取决于腿长的坐平面高度，其尺寸应以第5百分位数为依据。 3. 可调尺寸，应可调节到使第5百分位数和第95百分位数之间的所有人使用方便。

4. 以第5百分位数和第95百分位数为界限值的物体，当身体尺寸在界限以外的人使用会危害其健康或增加事故危险时，其尺寸界限应扩大到第1百分位数和第99百分位数。如紧急出口以及至运转着的机器部件的有效半径，应以第99百分位数为依据，而使用者与紧急制动杆的距离则应以第1百分位数为依据。 5. 门铃、插座、电灯开关的安装高度以及付账柜台高度，应以第50百分位数为依据。

应用人体尺寸参数数据时应注意的问题 1. 必须弄清设计的使用者或操作者的状况，列出使用者的待征，包括性别、年龄、种族、体格等。 2. 人体尺寸的统计分布一般是呈正态分布的，故按人体尺寸均值设计产品和工作空间，往往只能适合50％的人群，而对另外50％的人群则不适合。 3. 选用人体尺寸数据时，要考虑操作者的着衣穿鞋情况和其他可能配备的东西，如手套、头盔、靴子及其他用具。

着装人体尺寸增大的调整值 单位：mm

作业： • 已知某办公室六位男性职员的身高分别为： • 160cm、169cm、172cm，165cm、178cm、155cm求他们身高的平均值 2. 求上述每人的正常体重、体积、表面积和躯干重心位置，并求出每个人办公桌的理想高度（不包括鞋）。 3. 艾克斯公司欲制造一批可调节电脑扶手椅分别出口到美国、加拿大和意大利，现委托各小组同学进行设计，假设使用者全都是成年男性，试求出椅面和扶手的可调节范围尺寸（单位cm）。

实践课题 各小组自主选择访问幼儿园，小学、中学或我校其他院系的某一班级，随机抽取该班20%的人员，采集下列各测量项目的数值，建立数据库，并求得各项目的平均数和标准差。采集项目：书本87页，编号1.2，1.3，1.4，1.5，1.7，1.9，1.12，1.13，1.14，1.15 书本88—89页，编号2.1，2.2，2.3，2.4，2.5，2.8，2.9，2.10 书本90页，编号4.1，4.2，4.3，

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