第3章人体测量与作业空间讲述
人体测量与作业空间
人体测量与作业空间1．人体制量的基本知识…“人体测量学是人机工程学的主要组成部分。
在进行工业产品设分阶；要使人均产品(或设施)相互协调，就必须对产品(或设施)同人相关的各种装置做适合于人体形态、生理以及心理特点的设计，让人在使用过程呻，处于舒适的状态以方便地使用产品(或设施)。
为此，设计师必须知道人体部分外观形态特征及各项测量数据，其中包括人体高度、人体重量，人体各部分长度、厚度、比例及活动范围。
GB3975一1983《人体测量术语》和GB5703—1985《人体测量方法》规定了人机工程学使用的人体测量术语和人体测量方法，适用于成年人和青少年借助于人体测量仪器进行的测昌。
标推规定：只有在被测者姿势、测量基陆商、测量方向、测点等持合下列要求的前提书g测量数据才是有效的.希迪电子(1)体形。
体形是指人体外形特征及体格类型，它随性别、年龄、人种等不同会产生很大差异，体形与遗传、体质、疾病及营养有密切关系。
一般人体体形的确定，是以身体5 个部位的直径大小为依据的，这5个部位是头、脸和颈部；上肢(包括肩、营和手)，胸；腹部和臀部；朗和足。
人体测量中将人体体形分为肥胖形、瘦长形和标准形3种。
(2)测量姿势。
人体测量的主要姿势分两种：立姿和坐姿。
(3)测量基准面。
人体测量的基准面主要有矢状面、冠状面和水平面。
(4)测量基准轴。
人体测量的基准轴有铅垂轴、纵轴和核轴如图6—30所示为人体测量的基被面与基准轴。
(5)测量方向。
头至脚、内至外、近至远。
(6)测量项目。
在国标GB 3975一1983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，测量项目共69项(其中包括立姿40项，坐姿22项，手和足部6项以及体重1项)。
至于对具体测点和测量项目的说明可参阅有关标准，在此不做介绍，需要进行测量时，可参阅该标准的有关内容。
2．中国成年人人体功能尺寸 钽电容人在各种工作中都需要有足够的活动空间，工 作位置上的活动空间设计与人体的功能尺寸密切 相关。
第3章 人体测量与作业空间
立姿作业的特征： 可动性大，适宜于来回走动和经常变换体位的作业。 手的用力增大，人体能输出较大的操纵力。 需要的作业空间小，当没有容膝空间时立姿比坐姿好。 不宜进行精确而细致的作业，易引起疲劳 3）坐、立姿交替岗位：适于操作者在作业的过程中不得不采用不同的 作业姿势来完成的工作。 工业生产中，工作体位的选择推荐最适用的方案 见图8-1。
或参照表8－8
宽度：据作业功能要求而定。 若单供肘靠：最小宽度100mm，最佳宽度200mm； 仅当写字：最小宽度305mm，最佳宽度405mm； 作办公桌：最佳宽度910mm； 作实验台：视需要而定。
角度：一般为水平面
12° 24°
2. 作业范围
分为：水平作业范围、垂直作业范围、立体（空间）作业范围。 设计作业范围的重要依据：静态和动态的人体测量尺寸。 水平作业范围：人坐在工作台前，在水平面上移动手臂所形成的轨迹。 见图8-16 对于正常作业区域，作业者应能在小臂正常放置而上臂处于自然悬垂状 态下舒适的操作。 对最大作业区域，应使在臀部伸展状态下能够操作， 且这种作业状态不宜持续很久。 垂直作业范围： 最舒适的垂直作业范围是由远高点、远低点、近高点、近低点四点构 成的梯形区。 立体作业范围： 最舒适的立体作业范围介于肩与肘之间的空间范围。
第三章 人体测量与作业空间
§3－1 人体测量的基本知识
一、概述 人体测量学：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，使设计更适于人。 例如：见图2-1。 测量数据： 1、人体构造尺寸（静态尺寸） 2、功能尺寸（动态尺寸）
二、人体测量的主要方法
1. 普通测量法 主要用来测量人体构造尺寸 2.摄影法，见图2-2 3.三维数字化测量法，见图2-3
人机工程学-人体尺寸和作业空间设计
入机工程学第三章人体尺寸与作业空间3-1人体尺寸与尺度3-1-1人体尺寸与尺度的概念人体测量学是一门用测量方法研究人的体格特征的科学。
工程人体测量是人体测量学在工程设计领域的一个应用分支。
与人类学人体测量不同的是，工程人体测量具有极强的功能性和操作性，即测量是根据人的任务和作业进行的，测量的基本目的是为设计提供设计参数。
第三章人体尺寸与作业空间尺寸是指沿某一方向、某一轴向或围径测量的值，人体尺寸指用专用仪器（如马丁式人体测量仪，图）在人体上的特定起点、止点或经过点沿特定的测量方向测得的尺寸。
为了获得准确地人体尺寸参数，进行人体（活体）尺寸测量时，有两个基本要求：一是标准化的测量条件，即测量姿势的规定、测量方向的规定和测量量度（尺寸术语）的规定等；二是标准化的測点和测量项目。
测点是指人体表面上的测量标志点，以骨骼和软体部为基准。
尺度是基于人体尺寸的一种关于物体大小或空间大小的心理感受，也可以说，尺度是一种心理尺寸.古希腊哲学家普罗泰哥拉的名言说“人是万物的尺度"(Man as the measure of a H th i ngs)c尺度是一个相对的概念，一种相对的感觉，或者可以说是一种比例上的关系(图)°尺寸是客观的，尺度是主观的。
“美”产生于尺度关系’所以，尺寸是物理层面的人机工程学问题，而尺度是认知和感性层面的人机工程学问题，第三章人体尺寸与作业空间3-1-2人体尺寸测量二维人体尺寸测量主要指采用直接接触式(direct contact)测量工具，如马丁式人体测量仪，通过所定义的人体测点(landmark)测量人体尺寸，又称直接测量标准化的测量条件标准化的测点和测星项目第三章人体尺寸与作业空间3-1-3人体尺寸的基本类别按照中华人民共和国国家标准GB/T 53975T983,人体基本测量顼目达57个，就其类别而言可分为:局度长度宽度厚度围经。
人体测量(讲义)
人体工程学之人体测量讲义徐磊青，同济大学建筑与城市规划学院副教授，leiqing@（一）人体测量学1．测量系统测量过程需要用到大量测量设备。
这些设备通常与工程师测量机器或雕塑家用的工具有些相似。
2．人口抽样很多国家都采用抽样的方法进行人体测量。
如美国这样人口众多的国家需要大量的人口抽样，例如在男性和女性中各选出2000到4000人。
大型抽样数据越多，测量结果越精确。
3测量方法4．人体差异任何两个人都不会完全相同，双胞胎也不例外。
对设计者来说，问题在于人与人差别很大。
大约有三种人体差异：1）个体内部差异：在生长过程中，人体尺寸不断变化。
一些变化是由于衰老或饮食引起的；另一些是由于运动或环境所致。
据一般估计60岁妇女的身高比她40岁时矮4cm，而当她70岁时的身高可以比40岁时矮9cm。
并且在近一百年中的人体测量数据中观察到人类的身材在逐渐变高，孩子们一般比他们的父母亲长得高。
2）个体间的差异：由于性别、人种和种族的原因，不同的人体有很大的差异。
这种差异包括皮肤的颜色，眼睛和头发的颜色，身体比例和其他特征。
国家或民族的平均身高也有很大的差异。
英国和美国的男、女平均身高就不同，因此按美国的数据设计的用具搬到英国去就不很适用了。
这种情况在东西方人体之间更为突出。
3）长期变化：由于各种原因，人在不断进化。
可是，这种进化相对比较慢，所以它们对设计者不会有太大的限制。
1920年以来，美国人的身高以每十年1cm的速度递增，和欧洲人的增长率接近。
因此，早期的数据必须被不断更新。
（二）我国的人体测量人体测量过去在我国是一个空白点。
至80年代末，这种情况有了改变，由我国的人类工效学标准化技术委员会提出并在国家技术监督局的支持下，在全国范围内展开了实测工作，足迹踏遍十余个省市，测量了逾万人。
于1988年12月lO日正式颁布了GB l0000一88＜中国成年人人体尺寸＞，于l991年6月8日颁布了GB/T 12985一91＜在产品设计中应用人体尺寸百分位数的通则>，又于1992年7月2日公布了GB／T13547—92＜工作空间人体尺寸>等国家标准。
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•激光扫描法 •投射光法 •图像处理三维建模法
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人体尺寸测量方法
激光扫描法
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人体尺寸测量方法
投射光法
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人体尺寸测量方法
图像处理三维建模法
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人体尺寸测量方法
人体外形测量：人体测量、医疗整形等
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人体尺寸测量方法
参数化人体模型
结构模型用于 不需要精确尺 寸的概念人机 设计
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人体尺寸测量实例
注意：例中被排除的10%的人，是10%的矮小者还是高大 者或者大小各排除5%即取中间值，取决于排除后对使用 者的影响和经济效果。
当需要得到某项人体测量尺寸M1所处的百分率P时， 可按下列步骤及公式求得：Z=（M1-M）/S
然后根据Z值查表得小p的值，再按下列公式求百分率P； 即P=0.5+p
尺寸是客观的，尺度是主观的。美产生于尺度关系，所以， 尺寸是物理层面的人机工程学问题，尺度是认知和感性层面 的人机工程学问题。
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人体尺寸测量
2.2 标准化的测量条件—被测者姿势（P37）
（1）立姿
挺胸直立，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，左、 右足后跟并拢，前端分开，使两足 大致呈45角，体重均匀分布于两足。 见图2—6。
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人体尺寸测量
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。
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人体尺寸测量
（2）坐姿
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第三章
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2. 功能尺寸：指动态的人体尺寸，是人在进行某种功能活动 时肢体所能达到的空间范围，是在动态的人体状态下测得。 是由关节的活动、转动所产生的角度与肢体的长度协调产 生的范围尺寸。可以解决许多带有空间范围、位置的问题。 对于大多数的设计问题，功能尺寸比构造尺寸的用途更广， 因为人总是在运动着，而不是一成不变的。
应用：这些数据对于确定座椅内侧尺寸和设计酒吧、柜台和办公座 椅极为有用。
8. 肘部平放高度
定义：肘部平放高度是指从座椅表面到肘部尖端的垂直距离。 应用：与其他一些数据和考虑因素联系在一起，用于确定椅子扶手、 工作台、书桌、餐桌和其他特殊设备的高度。
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第三章
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第三章
（二）人体尺寸的差异
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1.种族差异
不同的国家，不同的种族，因地理环境、生活习惯、 遗传特质的不同，人体尺寸的差异是十分明显的，从越 南人的160.5厘米到比利时人的179.9厘米，高差幅达 19.4厘米。
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6. 两肘之间宽度
定义：两肘之间宽度是指两肋屈曲、自然靠近身体、前臂平伸时 两肋外则面之间的水平距离。
应用：这些数据可用于确定会议桌、书桌、柜台和牌桌周围座椅 的位置。
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第三章
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7. 臀部宽度
定义：臀部宽度是指臀部最宽部分的水平尺寸。这个尺寸也可以站 着测量，这时就成为下半部躯干的最大宽度。
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第三章
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管理学第三章人的尺度与人体测量课件
二、数据应用
2）眼睛高度：是指人身体直立、 眼睛向前平视时从地面到内眼角的 垂直距离。
注意：另外加上鞋的高度，并与脖 子的弯曲和旋转以及视线角度结合 使用，以确定不同状态、不同头部 角度的视觉范围。
百分位选择：百分位选择将取决于 关键因素的变化。
二、数据应用
3）肘部高度：是指从地面到人的 前臂与上臂接合处可弯曲部分的距 离。用于确定柜台、梳妆台、厨房 案台、工作台以及其他站着使用的 工作表面。
二、数据应用
百分点选择：由于主要的作用 是确定手握距离，这个距离应 能适应大多数人，因此，选用 第5百分点的数据是合理的。
二、数据应用
20）平伸臂：指人肩膀靠墙直立，手 臂向前平伸，食指与拇指尖接触，这 时从墙到拇指梢的水平距离。有时人 们需要越过某种障碍物去够一个物体 或者操纵设备，这些数据可用来确定 障碍物的最大尺寸。
百分位选择：设计出发点应该基于适应 小个子人，这样也同样能适应大个子人。
二、数据应用
19）侧向手握距离：指人直立、右手侧向平伸 握住横杆，一直伸展到没有感到不舒服或拉得 过紧的位置，这时从人体中线到横杆外侧面的 水平距离。数据有助于设备设计人员确定控制 开关等装置的位置。
注意：如果涉及的活动需要使用专门的手动装 置、手套或其他某种特殊设备，这些都会延长 使用者的一般手握距离，对于这个延长量应予 以考虑。
3）可调节性：在某些情况下， 我们选择可以调节的做法，可以 扩大使用的范围，并可使大部分 人的使用更合理和理想。
4）在设计中应分别考虑各项人 体尺寸：实践中常发生以比例适 中的人为基准的错误做法。
二、数据应用
2.尺寸数据的衡量标准 1）舒适的标准 人体尺寸运用的一个原
则是满足最基本的功能 需要，也就是满足了最 低限度的需要。而要达 到舒适则是另一个标准。 2）安全的尺度
《人体测量作业设计方案》
《人体测量》作业设计方案一、课程背景《人体测量》是一门专门钻研人体尺寸、形态、比例等方面的课程，旨在帮助学生了解人体的结构特征，掌握人体测量的方法和技巧，培养学生的测量能力和观察力。
通过本课程的进修，学生将能够准确测量人体各部位的尺寸，分析人体的比例干系，为设计和制作服装、家具等提供准确的数据支持。
二、教学目标1. 了解人体测量的基本观点和原理；2. 掌握人体测量的方法和技巧；3. 学会应用测量工具进行人体测量；4. 培养学生的观察力和测量能力；5. 提高学生的实践操作能力和团队协作能力。
三、教学内容1. 人体测量的基本观点和原理；2. 人体测量的方法和技巧；3. 常用的测量工具及其应用方法；4. 人体各部位的尺寸测量；5. 人体的比例干系分析；6. 人体测量实践操作。
四、教学活动1. 理论讲解：教师介绍人体测量的基本观点和原理，讲解人体各部位的测量方法和技巧；2. 实践操作：学生分组进行人体测量实践操作，应用测量工具进行测量，记录数据；3. 数据分析：学生分析所测得的数据，探讨人体的比例干系，总结规律；4. 实验报告：学生撰写实验报告，总结实验过程和结果，分享实验心得；5. 展示交流：学生展示自己的测量效果，与同砚交流分享经验。
五、评判方式1. 实验报告评分：评估学生实验报告的内容完备性和逻辑性；2. 测量数据准确性评分：评估学生测量数据的准确性和可靠性；3. 操作技能评分：评估学生应用测量工具的操作技能；4. 团队合作评分：评估学生在小组合作中的表现和贡献。
六、作业要求1. 撰写实验报告：包括实验目标、方法、结果、分析和结论；2. 提交测量数据表格：记录所测得的人体各部位的尺寸数据；3. 参与小组合作：积极参与小组合作，完成实验任务；4. 准时完成作业：按时提交实验报告和测量数据表格。
七、教学资源1. 课件资料：提供相关的课件资料，帮助学生理解人体测量的基本观点和原理；2. 测量工具：提供测量工具，如尺子、卷尺等，供学生应用；3. 实验室设备：提供实验室设备，如测量台、镜子等，支持学生进行实践操作。
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§3－2 人体测量中的主要统计函数
在人体测量中所得到的测量值都是离散的随机变量，因而可根 据概率论与数理统计理论对测量数据进行统计分析，从而获得所需 群体尺寸的统计规律和特征参数。
1. 均值 2. 方差
1 n
x n i1 xi
s 2 1 n n 1 i1
2
xi x
1 n 1
n i 1
xi 2
2
nx
3.标准差
sD
n
1
1
n i 1
xi 2
2
nx
1/ 2
4.百分位数PK
百分位数将群体或样本的全部测量值分成两部分，有K%的测量值 等于和小于它，有(100-K%)的测量值大于它。
例如：第95百分位数为身高180cm。 含义：有95％的人的身高低于180cm；有5％的人的身高高于180cm。
第三章 人体测量与作业空间
§3－1 人体测量的基本知识
一、概述 人体测量学：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，使设计更适于人。 例如：见图2-1。 测量数据：
1、人体构造尺寸（静态尺寸） 2、功能尺寸（动态尺寸）
二、人体测量的主要方法
1. 普通测量法 主要用来测量人体构造尺寸 2.摄影法，见图2-2 3.三维数字化测量法，见图2-3
① 近身作业空间 指作业者在某一位置时，考虑身体的静态和动态尺寸，在坐姿或站
姿状态下所能完成作业的空间范围。 如：坐姿打字
② 个体作业场所 指操作者周围与作业有关的、包含设备因素在内的作业区域。 如：计算机操作台，汽车驾驶室 。
③ 总体作业空间 不同个体作业场所的布置构成总体作业空间。 如：计算机房、车间、办公室。
1. 用人的外形尺寸确定出的空间范围，要尽可能地保持人体的舒适姿势， 要考虑到宽裕，并能频繁地自由地变换姿势，出入口要能在极短时间 内通过等。
2. 要充分留有“ 脚 空 间”，不仅立姿空间要大些，而且坐姿的脚空间 需
要更大一些。 3. 各类作业设备的高度和工作面高度，都要根据人体身高来确定。要考
虑人操作时是否方便和舒适。 4. 注意区域、民族、性别、年龄、职业等对人体尺寸的影响。
§3－4 人体测量数据的应用
4. 确定心理修正量 5. 产品功能尺寸的确定
最小功能尺寸＝人体尺寸的分位数＋功能修正量 最佳功能尺寸＝人体尺寸的分位数＋功能修正量＋心理修正量
三、人体身高在设计中的应用
以身高为基准的设备和用具尺寸推算方法见图2-16， 图中有关尺寸定义参阅表2-13。
四、人体测量值在应用时需注意以下几点
2.常用的功能尺寸
GB/T13547-92国家标准提供的立、坐、跪、卧、爬等 常取姿势的主要功能尺寸，参阅表2-8。
§3－4 人体测量数据的应用
一、 主要人体尺寸的应用原则 设计中常用测量尺寸见图2-15，有关这些数据的定义、
应用条件、选择依据等参阅表2-9。
二、人体尺寸的应用方法
1.确定所设计产品的类型，参阅表2-10 2. 选择人体尺寸的百分位数，参阅表2-11 3. 确定功能修正量，参阅表2-12
5. 人体尺寸呈现代代高现象，使用时必须考虑测量年代，进行必要的修 正。（世界各国人口身高平均每十年增加1cm）
6. 为了校核作业空间是否适合人体尺寸要求，可用塑料制成1:1 或1:5 关节可活动的人体模型。
§3－5 作业空间设计
一、作业空间设计的有关概念
1. 作业空间：人、机器设备、工装以及被加工物所占的空间，称作业空间。 作业空间按所包含的范围，可分为
常用的百分位数有：第5％、 50％ 、95％百分位数。即：P5 P50 P95
1) 求某百分位数人体尺寸
Pk=X= X＋－ (SD×K)
1～50％ 之 间 的 值， “－ “ 50～95％ 之 间 的 值， “＋ “
变化系数，查表2－1可得
通常设计的产品或设备应适于90％、 95％、 99％、的人使用， 90％ 时排除最高的5％和最低的5％。
2. 作业空间设计：指按照作业者的操作范围、视觉范围以及作业姿势等 一系列生理、心理因素，对作业对象、机器、设备、工具进行合理布 置、安排，并找出最适合本作业的人体最佳姿势、作业范围，以便为 作业者创造一个最佳的作业条件。
作业空间设计应以“人”为中心，以人体尺度为重要设计基准。
二、作业空间设计的一般要求
5％
2)求数据所属百分率P
95％ 例题
当需得到某项人体测量尺寸Xi 所处的百分率时，可按下列步骤计算 ① Z＝（Xi－X）/SD
② 查正态分布表，求得Z 所对应的概率数值P’ ③ 求百分率 P＝0.5＋P’
例题
§3－3 常用的人体测量数据
一、 我国成年人人体结构（静态）尺寸
参阅GB10000－88我国成年人人体尺寸国家标准，主要包括：
三、人体测量的基本术语
参见国标GB3975－88中规定的人体测量术语，该标准规定， 人体测量必须符合测量要求，数据才是有效的。
1. 被测者姿势
Hale Waihona Puke 立姿 坐姿2. 测量基准面，见图2-4
3. 测量方向
4. 支承面和衣着
5. 基本测点与测量项目
四、人体测量的常用仪器
在普通测量法中常用的人体测量仪器有： 1. 人体测高仪 见图2-5； 2. 人体测量用直脚规 见图2-6； 3. 人体测量用弯脚规 见图2-7；
1. 人体主要尺寸， 见图2-8(a) 2. 立姿人体尺寸，见图2-8(b) 3. 坐姿人体尺寸，见图2-9 4. 人体水平尺寸，见图2-10 5. 各大区域人体尺寸的均值和标准差 见表2－6 6. 我国香港地区成年人人体尺寸
各类人体测量尺寸的数值参阅表2-2至2-7。
二、我国成年人人体功能（动态）尺寸 1. 人在工作位置上的活动空间尺度 人体立姿图2-11 、坐姿图2-12 、跪姿图2-13 、卧姿 图2-14的活动空间。
1）近身作业空间设计应考虑的因素 作业特点：人们所从事的工作内容和性质不同，所以对作业空间设计 的要求也不同。 人体尺寸：人体尺寸是作业空间设计的依据，不同的设计，使用的人 体百分位数不同。 作业姿势： 坐姿图8-9、8-10 站姿 图8-11、18-12 坐立姿交替姿势等。
个体因素：性别、年龄、人种、体型等等。 维修作业等：维修等作业对作业空间有一定的要求，但这些作业往往在