完整版人机工程学讲义2.docx

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完整版人机工程学讲义2

第二章人体测量及其应用

举例1：

大众汽车单人汽车

一般汽车最少都是四到五人乘坐空间也有少数两人的单开门如smart还有山寨小贵族可是这辆汽车只能驾驶员独自驾驶

优点是在于流线型体积小省油速度快

我们把他作为开场白是想说人体的尺度做设计不是说简单的比如亚洲的男性平均身高做设计我们要针对不同的人群不同的尺寸特性比如胖子高个挨个这款车想想看应该为胖子设计还是小瘦子应该为高个子还是矮个子设计。

很显然如果矮个子瘦子刚好合适那么胖子和高个子就做不进去尺寸应该以什么为依据呢显然是大模子块头大的人如果能够驾驶这辆车那么小个子的人自然也能驾驶这个例子告诉我们在人机工程学并没有在拿平均值去做设计那么简单而是针对目标人群的民族性别和个性尺度

举例2：

这是一张胖子和瘦子在一起工作的图片，由于工作的投入胖子占地越来越大瘦子吃了苦因此在设计中要充分考虑那些大模子所占的空间尺寸他们如果挥洒自如那么所有空间的设计一定是没有问题的。

人体测量学概述

达芬奇的图著名的人体比例图

人体测量简史2000多年前罗马建筑师维特鲁威为希腊神庙建筑研究了人体各部分的比例。

做设计的时候用到了人体的一些形象总结了人体各部分尺寸的一些关系如人头部的长度相当于人整个身高的几分之几，把这些经验形成书面的文字达芬奇画了出来

19世纪中叶Bonomi绘制的标准男人设想图专为教学做的版图这是一个纯粹的尺寸里面也出现了方块和圆圈这方块和圆圈就出自那名罗马建筑事，

这样说的一个人以两手平伸左指尖与右指尖的距离就是你的身高所有当被问到身高问题时，有人会这样告诉别人自己的身高。

圆圈四肢伸展无论朝哪个方向指尖-指尖脚尖脚尖构成了一个圆圈这个圆圈的的圆心是肚脐，这是个客观的事实。

还有比如手的虎口一眨大约200毫米出入不大用这个度量家具比如讲台110毫米。

所以我们身体中有很多尺度关系在设计中可以使用到。

比如如果是地砖知道尺寸能知道教室的长宽如果是水泥的或地板就可以通过计算跨步大概估计出来

比利时的数学家奎特莱特于1870年发表了《人体测量学》，创建了人体测量学这一学科。

直至20世纪40年代前后工业化社会的发展，人们对人体尺寸测量有了新的认识，二战的爆发更推动了他在军事工业上的应用。

目前，国际上关于人体测量学的研究已经非常广泛和深入，取得了比较丰富和完善的人体尺度数据。

人体测量数据

人体尺寸是设计师确定其产品尺寸的重要依据之一。

作为产品的设计师必须了解人体各部分的尺寸，只有这样，才能预先确定产品的使用者在其有关位置上的能见范围和活动范围，并针对这些要求从人体的极限尺寸和所能采取的姿势的角度进行分析和做出判断。

这样的判断对未来产品的影响极大，它不仅影响操作效率和产品的外形，而且对安全也至关重要。

可以设想、如果安装的应急按钮使大多数人伸长手臂都无法触及的话，其后果是可想而知的。

从已发表的各种文献中取得的人体测量学资料，由于存在许多局限，在使用时必须十分谨慎。

这些局限性是由测量误差、测量技术的变化、对象的性别、非典型取样以及对象是否穿着衣服等因素造成的。

人体测量数据可分为静态与动态，两种前者如其定义所表明的，主要取自静态、裸体并采取规范化姿势的人体对象；后者也可叫功能数据，测量数据比较复杂，一般具有三维空间，涉及由四肢挥动所占有的空间体积与极限。

这时不仅要考虑人体的静止尺寸，还必须考虑由关节类型和衣着所限定的约束类别。

GB10000-1988《中国成年人人体尺寸》是1989年7月开始实施的我国成年人人体尺度国家标准。

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。

该标准提供了七个类别共47项我忍成年人人体尺寸基本数据，按男女性别分开，且分3个年龄段18～25（男，

女），26～35（男、女），36～6o（男），55（女）。

人体尺度的数据常以百分位数作为一种位置指标或界值，如在设计中最常用的是5、50、95共3种百分位数。

其中第5百分位数代表较小身材，指有5%的人群身材尺寸小于此值，而有95%的人群身材均大于此值；第50百分位数代表中等身材，指大于和小于此身材尺寸的人群各为50%；第95百分位数代表较大身材，指有95%的人群身材尺寸均小于此值，而有5%的人群身材大于此值。

静态（图表）（讲述具体有哪些）

人体主要尺寸

立姿人体尺寸

坐姿人体尺寸

人体水平尺寸

等

动态

在工作中常取站、坐、跪（如设备安装作业中的单腿跪）、卧（如车辆检修作业中的仰卧）等作业姿势。

下面是各种姿势的人体功能尺寸图。

立姿活动空间——立姿的活动空间立姿时人的活动空间不仅取决于身体的尺寸，而且也取决于保持身体平衡的微小平衡动作和肌肉松弛脚的站立平面不变时，为保持平衡必须限制上身和手臂能达到的活动空间。

在此条件下，立姿活动空间的人体尺度如图所示。

图（a）为正视图，零点位于正中矢状面上（从前向后通过身体中线的垂直平面）。

图（b）为侧视图，零点位于人体背点的切线上，在贴墙站直时，背点与墙相接触。

以垂直切线与站立平面的交点作为零点。

坐姿活动空间——坐姿的活动空间根据立姿活动空间的条件，坐姿活动空间的人体尺度见图。

图（a）为正视图，零点在正中矢状面上。

图（b）为侧视图，零点在经过臀点的垂直线上，并以该垂线与脚底平面的交点作为零点。

单腿跪姿活动空间——根据立姿活动空间的条件，单腿跪姿活动空间的人体尺寸如图。

取跪姿时，承重膝盖常更换。

由一边换到另一边时，为了确保上身平衡，要求活动空间比基本位置大。

图a为正视图，其零点在正中矢状面上。

图b为侧视图，其零点位于人体背点的切线上，以垂直切线与跪平面的交点为零点。

仰卧姿活动空间——图a为正视图，零点位于正中中垂平面上。

图b为侧视图，零点位于经头顶的垂直切线上，垂直切线与仰卧平面的交点作为零点。

功能或动态尺寸是人在工作姿势下或在某种操作活动下测量的尺寸（也可在非连续动作条件下测得）。

功能或动态尺寸包含着身体运动的一些形式。

动态人休测量的特点是，在任何一种身体活动中、身体各部位的动作并不是独立无关、而是协调一致的、具有连贯性和活动性。

例如，手臂能及的最大距离除了手臂的长度和手的位置影响外，还受肩膀和躯干运动的影响。

因而，获得适合的应用功能尺寸比较麻烦。

人体测量数据在产品设计中的应用

我们先来看工作中主要人体尺寸及其应用：

3．2．1身高，该数据用于限定头顶上空悬挂家具等障碍物的高度。

3．2．4肩高，该数据用于限定人们行走时，肩可能触及靠墙搁板等障碍物的高度。

3．2．10肘高，该数据用于确定站立工作时的台面等高度。

3．2．13中指尖点上举高，该数据用于限定上部柜门、抽屈拉手等高度。

3．2．2l肩宽，该数据用于确定家具排列时最小通道宽度、椅背宽度和环绕桌子的座椅间距。

A1肩指点距离，该数据用于确定柜类家具最大水平深度。

A3踮高，该数据用于限定搁板及上部储藏柜拉手的最大高度。

3．2．10肘高，该数据用于确定站立工作时的台面等高度。

3．2．25胸厚，该数据用于限定储藏柜及台前最小使用空间水平尺寸。

3．3．1坐高，该数据用于限定座椅上空障碍物的最小高度。

3．3．7坐姿肘高，该数据用于确定座椅扶手最小高度和桌面高度。

3．3.8坐姿膝高，该数据用于限定柜台、书桌、餐桌等台底至地面的最小垂距。

3．3．9坐姿大腿厚，该数据用于限定椅面至台面底的最小垂距。

3．3．10小腿加足高，该数据用于确定椅面高度。

3．3．16臀膝距，该数据用于限定臀部后缘至膝盖前面障碍物的最小水平距离。

3．3．17坐深，该数据用于确定椅面的深度。

3．3．20坐姿两肘间宽，该数据用于确定座椅扶手的水平间距．

3．3．2l坐姿臀宽，该数据用于确定椅面的最小宽度。

A2腋高，该数据用于限定如酒吧柜、银柜等高服务台的高度。

B1蹲高，该数据用于限定蹲下时，头部上空障碍物最低高度。

B2蹲距，该数据用于限定蹲下时家具前面空间最小水平距离。

C1单腿跪高，该数据用于单腿跪下时，头部上空障碍物最低高度。

C2单腿跪距，该数据用于限定单腿跪下时，家具前面空间最小水平距离。

C．1．1弯姿单手推拉舒适高度，该数据用于确定矮柜拉手及中低位抽屉等适宜高度。

C．2．1弯姿单手取放舒适高度，该数据用于确定下层搁板或挂钩等的适宜高度。

C．1．2弯姿单手推拉柜前距离，该数据用于限定弯姿单手推拉抽屉时，柜前最小空间距离。

C．2．2弯姿单手取放搁置深度，该数据用于确定弯姿取放物体时，柜面适宜的搁置深度。

A．1．1立姿单手托举最大高度，该数据用于限定搁板等物的最大高度。

A．2．1立姿单手托举舒适高度，该数据用于确定常用物体的搁置高度。

A．3．1立姿单手推拉最大高度，该数据用于限定拉手和搁板等物的最大高度。

A．4．1立姿单手推拉舒适高度，该数据用于确定拉手和搁板等物的适宜高度。

A．5．1立姿单手取放最大高度，该数据用于限定物体的最大搁置或悬挂高度。

A．6．1立姿单手取放舒适高度，该数据用于确定物体的适宜或悬挂高度。

A．2．2立姿单手托举柜前距离，该数据用于限定托举物体时，柜前等最小空间距离。

A．4．2立姿单手推拉柜前距离，该数据用于限定直立推拉物体时，柜前等最小空间距离。

A．5．2立姿单手取放柜前距离，该数据用于限定直立取物时，柜前等最小空间距离：

A．6．2立姿单手取放搁置深度，该数据用于确定立姿单手取放物体适宜的搁置深度。

B．1．1阅读台面舒适高度，该数据用于确定书桌台面高度。

B．2．1写字台面舒适高度，该数据用于确定写字台台面高度。

B．3．1打字桌台面舒适高度，该数据用于确定打字桌台面高度。

B．1．2坐姿阅读桌前距离，该数据用于确定阅读时，桌前最小使用空间距离。

B．2．2坐姿写字桌前距离，该数据用于确定写字时，桌前最小使用空间距离。

B．3．2坐姿打字桌前距离，该数据用于确定打字时，桌前最小使用空间距离。

B．4．1坐姿单手推拉舒适高度，该数据用于确定低矮柜门，抽屉等拉手的适宜高度。

D．1．1蹲姿单手推拉舒适高度，该数据用于确定矮柜拉手及低位抽屉等适宜高度。

D．2．1蹲姿单手取放舒适高度，该数据用于确定矮柜的搁板或抽屉拉手等适宜高度。

E．1．1单腿跪姿推拉舒适高度，该数据用于确定矮柜拉手及低位抽屉等适宜高度。

E．2．1单腿跪姿取放舒适高度，该数据用于确定矮柜等搁板或抽屉适宜高度。

B．4．2坐姿单手推拉柜前距离，该数据用于限定坐姿推拉物体时，柜前等最小空间距离。

B．5.2坐姿单手取放柜前距离，该数据用于确定单手取物时，柜前等最小空间距离。

D．1．2蹲姿单手推拉舒适深度，该数据用于限定蹲姿单手推拉抽屉时，柜前最小空间距离。

D．2．2蹲姿单手取放搁置深度，该数据用于确定蹲姿取放物体时，柜内适宜的搁置深度。

E．1．2单腿跪姿推拉柜前距离，该数据用于限定单腿跪姿推拉抽屉时，柜前最小空间距离。

E．2．2单腿跪姿取放搁置深度，该数据用于确定单腿跪姿取放物体时，柜内适宜的搁置深度。

为了使设计更为合理，需要根据设计对象的用途、性质及使用情况采用人体尺度的数据，恰当地选用百分位数。

在不同的情境下，有以下3种基本原则可以遵循

极端设计原则

在不涉及使用者健康和安全时，设计应该尽量适合于尽可能多的使用者，选用适当偏离极端百分位的第5百分位和第95百分位作为界限值较为适宜。

当某设计特性的最大值必须满足所有人时，应按照人体尺度的最大值进行设计。

如门的高度、公共过道的宽度、承重设施的载重量等，通常按照第95百分位的男性尺度设计；当某设计特性的最小值必须满足所有人时，应按照人体尺度的最小值进行设计，如公共汽车上拉环的高度、操作者到控制器的距离、操作控制所需的力量等，通常按照第5百分位的女性尺度设计；当人体尺度在上述界限值之外时可能会危害其健康或增加事故危险时，其尺寸界限应扩大到第1百分位和第99百分位。

如运转着的工业机械旁的作业空间、操作者到紧急制动杆的距离等。

可调范围设计的原则

为了使设计适合于尽可能多的使用者，有时会使设计对象的特定性质可在一定范围内调整，如办公座椅的高度、汽车驾驶室内座椅的前后位置等，此时通常使用从第5百分位的女性尺度到第95百分位的男性尺度作为可调整的范围。

由于男性和女性的身体尺寸存在重叠部分，这一可调范围能满足95%的人的尺度。

平均设计原则

虽然绝大多数的人的尺度并不是所有人的尺度的平均值，但一些具有应用普遍性的设计可以采用第50百分位的人体尺度数据作为依据，如柜台的高度、台阶的跨度、电源插座的位置等。

根据有关标准，将产品按所用百分位数的不同分为I型、Ⅱ型、Ⅲ型3类。

如1型产品设计中，在汽车驾驶员的可调式座椅的调节范围设计时，为了使驾驶员的眼睛位于最佳位置、获得良好的视野以及方便地操纵驾驶盘及踩刹车，高身材驾驶员可将座椅调低和调后，低身材驾驶员可将座椅调高和调前，因此对于座椅高低调节范围的确定可取眼高的P95、P5为上、下限值的依据，对于座椅的前后调节范围的确定可取臀膝距的P95、P5为上、下限值的依据。

选用尺寸的基本步骤

识别所有与产品设计相关的人体尺寸。

通常如果设计师明确产品的使用方式，要识别与产品设计相关的人体尺寸并不困难。

下表列举了几类产品的人体测量学相关尺寸。

一般来说，与产品有直接接触的人体部位尺寸比较重要。

因此，对于那些需要穿戴（如服装、太阳镜和手表）、抓握（如电吹风、电话听筒和高尔夫球棒）或携带（如公文包、手电筒、背包）和坐（如椅子）的产品而言这类人体相关部位的尺寸就特别重要。

其他与设计有关的人体测量尺寸包括预留尺寸（如手宽和臀宽）和为了用户的安全、舒适而确定放置显示器、控制面板和工作面的合理尺寸（如坐姿时的眼高、手能伸展开的最大尺寸），如表5-4所示。

确定预期的用户人群

有关用户特征的信息可以从产品开发计划阶段所形成的用户模型中获得。

了解用户的民族和性别也必不可少。

特别是为儿童设计产品时还必须掌握用户的年龄。

有时，如能了解用户的职业情况也会助设计一臂之力。

人体测量数据是否合适取决于被调查的用户和预期用户群体之间的相似性。

选择一个合适的预期目标用户的满足度

满足度——所设计的产品在尺寸上能合适地满足使用它的用户与目标用户总体的比，通常以百分率表示。

一个合适的满足度的确定主要根据设计该种产品的依据：

目标用户总体的人体尺寸的变异性，生产该种产品时技术上的可能性和经济上的合理性而综合考虑。

变化范围小——用一个尺寸规格覆盖整个变化范围。

变化范围大一一用几个尺寸规格的产品覆盖整个变化范围。

自然，对于每一项设计总希望能够完美地适应所有人，但在实际上这是不可能的。

出于经济的考虑，常常确保其90%的满足度。

如果可能的话，设计师应尽量取到95%到98%。

显然，在涉及与安全相关的问题时，尽管从经济的角度出发仍可能再次排除直接为少数具有极端尺寸的人员设计，这时就必须采取某些必要措施，如可以对操作人员进行选择，以限制操作人员的尺寸大小等。

获取正确的人体测量数据表并找出需要的基本数据

针对国内市场的产品可主要依据国家标准GB10000-1988《中国成年人人体尺寸》，该标准提供了中国成年人共7类47项人体尺寸基本数据。

由于种族等原因，人体尺寸有很大差异。

以身高为例，1962年部分国家数据如下（单位mm）；（白）美国1793、英国1736；（黑）科特迪瓦1665；（黄）中国北方1680，中国南方1630，日本1609。

当然这种差异不仅仅是尺寸上的，还有比例上的差异。

因此，在设计以进入国际市场为目标的产品时还必须注意相关国家与地区的人体尺寸数据。

除此之外，还有上千种其他的人体测量数据。

其中大部分针对如空军飞行员、飞机驾驶员、空姐、机组调度者这样的专业人群。

专业人群的人体测量数据往往不适合用作一般产品的尺寸设计依据，因为这类数据通常不包括一般人群的极端情况（如特别高或特别矮的个子）。

因此，设计产品时，如以专业人群95%的测量数据为依据可能仅满足一般人群的75%。

确定各种影响因素，并对从表中得到的基本数据予以修正

大部分人体测量数据常取自裸体或衣着单薄的对象。

但在具体设计中，还必须考虑操作者的实际衣着和他们所佩戴或携带的其他设备。

如安全帽盔、工作靴以及测量或试验用的仪器、维修工具等。

下表提供了在采用基本的人体测量学数据尽由于上述因素所必须考虑的一般调整量。

也就是功能修正量。

还有心理修正量。

如为了克服心理上的“空间压抑感”、“高度恐惧感”等心理感受，或者“求美”“求奇”的需求，在产品的最小功能尺寸上附加一个心理修正量。

最小功能尺寸=人体尺寸百分位数+功能修正量

最佳功能尺寸=人体尺寸百分位数+功能修正量+心理修正量

此外、在有些场合还应该考虑紧急情况下的条件。

如在应急时动用的疏散通道、就必须考虑在必要时允许穿戴防护头盔、特科服装或携带氧气瓶、太平斧、甚至扛担架的救援人员通过。

为老年人和残疾人的设计更面临特殊的挑战。

例如、老年人的肢体伸展范围就不同于年轻成年人；坐在轮椅上的人、其视力和肢体所能伸展的范围与正常人相比、肯定也不一样。

由于人体尺寸会随着年龄而变化、因此了解用户的年龄十分重要。

例如，从出生到25岁人的身高会一直增长、过后会略有下降。

此外、人体尺寸在代与代之间也会存在差异。

因此、应以近15年内搜集到的人体测量数据为准。

当设计者具体运用从本书或其他资料中获取的人体测量资料转化到实际的二维或三维模式中去时，还会碰到一些麻烦、这时不妨可以根据掌握的人体测量数据自制一些带有关节的二维人体模型、并将其放置在以同样比例绘制的设计图样上、用以获得人体能达到的活动范围和净空间的估计数据。

还可以利用计算机来建立人体模型，以检验所设计的产品与人体有关的尺寸是否符合人体测量学的要求。

例如，可以利用系统建立的三维人体模型检验所设计的汽车座舱的高度、座椅及操纵动作，模拟人的操作行为，如骑自行车、操纵方向盘等。

这种活动的人体模型在表现人体的动态测量数据方面尤为方便、有效。

本章思考题

（1）什么是人体测量学?

（2）人体测量数据如何分类?

（3）思考人体测量数据如何在产品设计中的应用，并举例说明。