人机工程学人体测量与数据应用培训课件

2）开环人机系统 输入
控制器
机器或过程
输出
主要特征：系统的输出对系统的控制没有影响。
（二）从系统的自动控制考虑，人机系统可分为：
1）人工操作系统 输入
人（动力和控制者）
信息贮存 接受信息 信息处理 行动
输出
信息反馈（闭环系统）
2）半自动化系统
输入
人（控制者）
信息贮存 接受信息 信息处理 行动
信息反馈（闭环系统）
3.测量方向
(3)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。
（4）对于上肢，将桡骨(前臂 大拇指侧)侧称为桡侧，将尺骨 侧称为尺侧(前臂小拇指侧) 。
（5）对于下肢，将胫骨侧称 为胫侧（小腿内间），将腓骨侧称 为腓侧（小腿外侧）。
4.支承面和衣着
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。
但成本低，具有一定的适应性）。
拍摄被测者在10cmx10cm光源投影板上的各种姿态， 从投影板上的方格数得知其功能尺寸
图2-2摄影法
2.三维数字化人体测量技术
从仪器本体的原理来讲，三维数字化 人体测量分为手动接触式、手动非接触式、 自动接触式、自动非接触式等；最终可以 根据所需速度、精度和造价确定合适的方 式。
第四节 人机工程学体系及其应用领域
一、学科的体系 人机工程学
人体测量学 人体力学
生理学 心理学
劳动卫生学
技术科学 工业设计 工程设计 安全工程 系统工程
机械工程
环境保护学 环境医学 环境卫生学 环境心理学
环境监测学
环境科学 人体科学
管理工程
♦操作训练模拟器 ♦机械模型。 ♦人体模板。
车辆碰撞的人机系统的模拟与模型
二、人体测量主要方法
1. 普通测量法(仪器) 2.摄影法 3.三维数字测量法 多部位多姿势的人体尺寸 各姿势各方向受力情况
1.普通测量技术
普通人体测量仪器可以采用一般的 人体生理测量的有关仪器，包括人体 测高仪、直角规、弯角规、三脚平行 规、软尺、测齿规、立方定颅器、平 行定点仪等，其数据处理采用人工处 理或者人工输入与计算机处理相结合 的方式（耗时耗力，数据处理容易出错，数据应用不灵活，
操作者手持Faro手臂，其末端的探针接触被测者的表面时按下按钮， 三维数据信息记录探针所测点X、Y、Z坐标和手柄方向，采用DSP技术通 过RS232串口线连接到各种应用软件包上。
用三维空间扫描仪技术，高解析度的3D资料可准确描述人体模型
VITUS全身人体扫描仪是德国的新产品，体积小，可放在更衣室中， 提供足够的人体尺寸，以便提供量身定做和大规模定制，实现电子商务
技术设计
从人的生理、心理特性考虑产品的构型 从人体尺寸、人的能力限度考虑确定产品的零部件尺寸 从人的信息传递能力考虑进行显示与信息处理 根据技术设计选定最佳方案，在自制模型上进行实验 从操作者活动范围、对操作者方便程度等方面进行评价，并预测可能出 现的问题，进一步确定人机关系，提出改进意见
总体设计
立姿人体尺寸
（2）坐姿：
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， 膝弯曲大致成直角，足平 放在地面上，手轻放在大 腿上。
坐姿人体尺寸
2. 测量基准面（三轴）
（1）矢状面 ：通过垂直轴的平面及与其 平行的所有的平面
（2）正中矢状面 ： 在矢状面中，把通过 人 体正中线的平面
主要内容
第二章 人体测量与数据应用
Anthropometry and Application
一、人体测量的基本知识 二、人体测量中的主要统计函数 三、常用的人体测量数据 四、人体测量数据的应用
第一节 人体测量的基本知识
人体测量是一门新兴的学科，是通过测量人体各部位的尺寸来确定个体 和群体之间在人体尺寸上的差别，为各种工业设计和工程设计提供人体测量 数据，是用测量方法研究人体的体格特征的科学。
（3）冠状面 ：通过铅垂轴和横轴的平面 以及与其平行的所有平面
（4）水平面： 与矢状面及冠状面同时垂直 的所有平面
(5）眼耳平面 ：通过左、右耳屏点及右眼框下． 的水平面称为眼耳平面或法兰克福平面
3.测量方向
(1)在人体上、下方向上， 将上方称为头侧端，将下 方称为足侧端。
(2)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。
活动 尺座
人体测量用弯角
弯尺
主尺杆
底座
主要用于测量身高、坐高等高度尺寸 （0～1996mm ）弯角规：宽、厚
主要用于不能直接测量两点之间的距离； 如胸宽等(0~300mm)
第二节 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，因此可根据概率 论与数理统计理论对测量数据(群体中较少量个体)进行统计分析，从而获 得所需群体之上的统计规律和特征参数。
四、为进行人—机—环境系统设计提供理论依据
认真研究人、机、环境 “三要素” 的相互作用、相互依存的有机联系来寻 找 系统的最佳参数，确保系统的最优组合方案的实现。
五、为坚持以“人”为核心的设计思想提供工作程序
机器
规划阶段
人
环境
考虑产品与人及环境的全部联系，全面分析人在系统中的具体作用 明确人与产品的具体关系，确定人与产品在人机工程中的设计内容 根据人与产品的功能特性，确定人与产品功能的分配
方案设计
从人与产品、人与环境方面进行分析，在提出的众多方案中，从人机工程 学原理进行比较
对于产品的功能特性、设计限度、人的能力限度、操作条件的可靠性以及 效力预测，选出最佳方案
按最佳方案制作检验模型，进行模拟试验，将试验结果与人机工程学要 求进行比较，并提出改进意见
对最佳方案写出详细说明：方获得的结果、操作条件、操作内容、效率、 维修的难易程度、经济效益
各种设备等 设计对象在适合于人的使用方面（舒适、适宜） ，首先涉及的问题 是如何适应于人的型态和功能范围的限度。
人机工程学范围内的人体形态数据：人体型态尺寸（静态） 人体功能尺寸（动态）
符合
适宜
设计对象
人的生理特点
舒适的状态 适宜度
静态尺寸：人体构造尺寸 动态尺寸：人体功能尺寸
手动接触式
1.美国佛罗里达Faro技术公司的FaroArm
是典型的手动接触式三维数字化测量仪
2.典型的是英国的LASS(Loughborough Anthropometric Shadow Scanner)技术和美 国TC2开发的白光相位测量技术（Phase Measurement Profilometry）
GB10000-1988中共列出7组、47项静态人体尺寸数据
人体主要尺寸6项 立姿人体尺寸6项
人体水平尺寸10项 人体头部尺寸7项 人体足部尺寸2项
坐姿人体尺寸11项 人体手部尺寸5项
四、人体测量的主要仪器
按国标GB 5704.1-85技术标准
测高仪
直脚规(0~200、250mm)
直尺
固定 尺座
主要用于测量两点之间的距离；如两耳等
一、产品设计与人体尺度
小、中、大机床操纵装置都安置在操作者肢体易于活动的范围
小的安置在台面上，大的分离出来
图2－1 机床与人体尺度的关系
在驾驶室类空间中各种 人体尺寸应用图 坐势的活动范围侧面图示
坐势双手活动范围图示
1.世界上已有九十多个大规模的人体测量数据库
CASER（Civilian American and European Survey of Anthropometry Research）人体测量 研究计划；
国标GB5703-1999规定人机工程学使用的人体测量参数的 测点及测量项目：
测量项目共56项：
立姿12项（含体重）、坐姿17项、特定14项（含手、足、头）
GB10000-88 人体尺寸 年龄范围分为四个年龄段 国家标准
18-60岁男女
18-25岁男女 26-35岁男女 36-60岁男 ，36-55岁女
计算机数值仿真法
图1-4 人体动作分析仿真图形输出
二、人机系统的类型
人机系统功能图
输入
信息储成
接受信息
信息处理
执行功能
输出
信息反馈回路
人机系统的类型
（一）从人和机器所处的地位、作用和差别的考虑，人机系统可分为： 1）闭环人机系统
输入
指示器
控制器
机器或过程
输出
测量手段（回路）
主要特征：系统的输出对控制有直接的影响，即系统过去行动的结果 回过来控制未来的行动。
第五节 人机工程设计与工业设计
人机工程设计的对象是人机界面，设计涉及解剖学、生理 学、心理学等人的因素。要达到的目的是生活、工作、的舒适、 安全、高效。
工业设计是以人为出发点、又以人为归宿点的设计。
车床：传动、机构、材料、润滑、热处理、电动系统、车身、 底座的港、强度等－－工程技术设计；
车床的操作部分度尺寸、位置、操作方式、操作力、操作方 向、照明系统、刻度盘等标识系统－－人机工程设计；
车床的造型、色彩设计－－工业设计，它们与心理、精神因素 有关，也与人机工程设计有关。
例：照相机、电话机、洗衣机、汽车
第五节 人机工程学与工业设计
一、为工业设计中考虑“人的因素”提供人体尺度参数 应用人体测量学、人体力学、劳动生理学、劳动心理学等学科的研究方法， 对人体结构特性和机能特性进行研究，提供人体各种部分的尺寸
VITUS smart - 3D 全身人体扫描仪
Cyberware全身数字化扫描仪
人 体 骨 骼
三、人体测量的基本术语
按国标GB3975-83，测量数据符合下列规定要求，才是有效的: