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人因工程学 第11章课件.ppt

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第二章 人体尺度及测量方法人体尺寸概述1人体测量的基本术语2常用的人体测量数据3人体尺寸的应用4第二章 人体尺度及测量方法第二章 人体尺度及测量方法2-1 人体尺寸概述 骑着太高的自行车、穿着过小的鞋子、坐过高过矮的凳子能使你对产品的尺度概念产生直接的体验。第二章 人体尺度及测量方法例:某手表厂有一台冲压机床 (冲压中夹板), 坐着操作太高了, 站着操作太低了。---8小时/每天----3000次同一操作 操作台键盘按钮超过了最高操作员所能触及的范围确定正确的产品尺度是设计产品的一个重要方面。 人们对人体尺度开始感兴趣并发现人体各部分相互之间的关系,要追朔到2000多年以前。公元前一世纪罗马建筑师 Vitruvian 就已从建筑学的角度对人体尺度作了较完整的论述。2-1 人体尺寸概述第二章 人体尺度及测量方法第二章 人体尺度及测量方法达·芬奇据此画出了著名的人体标准图,15世纪。对人体尺寸、形态的关注和研究,在古代主要着眼于建筑、雕塑、文化。 第二章 人体尺度及测量方法 难点之一是, 不能量体裁衣,如何确定正确的产品尺度? 2-1 人体尺寸概述难点之二是,要取得有价值的人体尺度数值必须有一定的测量规模, 要积累一套较全面的人体尺度数值库更是一项庞大的活动,。第二章 人体尺度及测量方法2.2 人体测量中的一些概念 以什么身材作为依据能满足大多数人的需要? 驾驶员座椅要有多大的前后调节量才能满足大多数成年人的身材? 如何才能正确地使用人体测量数值库? 这就涉及到人体测量中的一些基本概念。确定产品尺度时要考虑这样一些问题:总体、样本均值、方差、标准差术语适应域百分位百分位数第二章 人体尺度及测量方法2.2 人体测量中的一些概念 总体 统计学中,把所要研究的全体对象的集合称为“总体”。在人体尺寸测量中,总体是按一定特征被划分的人群。因此,设计产品时必须了解总体的特性,并且对该总体命名,例如,中国成年人、中国飞行员等。样本 统计学中,把从总体取出的许多个体的全部称为“样本”。各种人体尺寸手册中的数据就是来自这些样本,因此,设计人员必须了解样本的特点及其表达的总体。第二章 人体尺度及测量方法第二章 人体尺度及测量方法 正态分布2.2 人体测量中的一些概念 自然界中许多“事件”在发生少数几次时, 是没有规律的. 但发生的次数足够多时, 即呈现出一种规律性, 次数愈多, 规律性愈明显, 这种规律在数学上叫做“统计规律 ”。硬币抛向空中第二章 人体尺度及测量方法1. 平均值, 中值, 众数 ( )2.2 人体测量中的一些概念 美国成年男性平均身高174.8cm, 法国成年男性身高169.9cm, 而日本成年男性平均身高166.9cm。2 标准差 (均方差) 标准差σ表示数值集中与离散的程度。 得到标准差的值, 才能完整地表述被测群体的特征。 2.2 人体测量中的一些概念 第二章 人体尺度及测量方法3. 适应域 P 2.2 人体测量中的一些概念 第二章 人体尺度及测量方法产品设计应能满足大多数用户的需要—目标定量化——是百分之九十? 还是百分之九十五? 一般说来,适应域越宽,产品的适应面就越大。一般情况下, 适应域至少为百分之九十。这个百分比就是“适应域”适应域适应域 一个设计只能取一定的人体尺寸范围,只考虑整个分布的一部分“面积”,称为“适应域”,适应域是相对设计而言的,对应统计学的置信区间的概念。 适应域可分为:对称适应域、偏 适应域。对称适应域对称于均值;偏适应域通常是整个分布的某一边 满足度第二章 人体尺度及测量方法4. 百分位 它表示了某一测量数值所标志的群体数量与整个群体之间的百分比关系。百分位由百分比表示,称为“第几百分位”。2.2 人体测量中的一些概念 第二章 人体尺度及测量方法第二章 人体尺度及测量方法例如,50%称为第50百分位。 第2.5百分位的数值为161.5cm, 表示被测群体中有2.5%的身高小于161.5cm 显然, 平均值174.8表示第50百分位。非常重要,估算某一具体设计的适用者在整个用户群中所占的比例。 百分位数是百分位对应的数值。例如,身高分布的第5百分位数为1543,则表示有5%的人的身高将低于这个高度。5、百分位数第二章 人体尺度及测量方法 在人体测量资料中,常常给出的是第5、第50和第95百分位数值。 5%———1.64510%———1.28220%———0.84225%———0.67450%———0.00075%———0.67480%———0.84290%———1.28295%———1.645百分比对应的变换系数K第二章 人体尺度及测量方法在设计中,当需要得到任一百分位数值时,则可按下式求出:1%-50%之间的数值:p= μ-( σ×k)50%-99%之间的数值:p=μ+(σ×k)μ为标准值;σ为标准差;K为百分比变换系数。已知平均值μ和标准差σ可以计算出某一适应域所对应的百分位。关系如表 所示: 已知美国成年男性身高的平均值 μ=174.8, 另知标准差σ是6.78, 第97.5百分位的数值是: μ+1.95σ=174.8+1.95×6.78=188(mm) 第2.5百分位的数值是 μ-1.95σ=174.8-1.95×6.78=161.5(mm)2.2 人体测量中的一些概念 第二章 人体尺度及测量方法188(mm)161.52.3 人体测量 第二章 人体尺度及测量方法人体的测量Henry Dreyfuss人体测量学是一门用测量方法研究人体的体格特征的科学。2.2 人体测量中的一些概念 第二章 人体尺度及测量方法小原二郎2.2 人体测量中的一些概念 第二章 人体尺度及测量方法2.2 人体测量中的一些概念 第二章 人体尺度及测量方法2、人体测量数据的种类:类型静态尺寸动态尺寸人体构造上的尺寸人体功能上的尺寸(包括人在工作姿势下或在某种操作活动状态下测量的尺寸)2.2 人体测量中的一些概念 第二章 人体尺度及测量方法 3. 人体测量的基本术语1、被测者姿势:(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。第二章 人体尺度及测量方法 测量项目-立姿(二)第二章 人体尺度及测量方法 测量项目-立姿(四)第二章 人体尺度及测量方法2.2 人体测量中的一些概念 第二章 人体尺度及测量方法(2)坐姿。省略部分。结论1:横杆的中心高度应 ≯ 1753.5 mm第二章 人体尺度及测量方法2.3.2 人体尺寸数据的应用为乘客“不碰头” ⅡA 型(大尺寸设计)所用人体尺寸:身高 H男、女共用,应取男子的大百分位数人体尺寸多少与安全问题有关,宜取 P95可由国标直接查出 H 值 P95 == 1775 mm 结论2:横杆的底部高度应 > 1775 mm两个结论矛盾。还好,本问题挂几根带子、按上抓环就解决了。 (上述计算没有引进尺寸修正量。这一简化不会影响这里要说明的问题。) 第二章 人体尺度及测量方法2.3.2 人体尺寸数据的应用6。为某些特定的人设计 对于某些非常昂贵的系统, 我们可以根据特定的使用者来设计, 这样可以在保证使用方便的同时降低制造成本. 例如飞机驾驶舱就是根据驾驶员的身体尺寸设计的.二、 人体尺寸百分位数的选择满足度 产品尺寸所适合的使用人群占总使用人群的百分比 合理的满足度受多种因素影响、制约,其中安全、经济等都很重要。例如,门、床不能按姚明的身高来设计,火车卧铺照顾身高 1800 mm 者甚至就未必合理了,…第二章 人体尺度及测量方法2.3.2 人体尺寸数据的应用一般原则 一般产品,大、小百分位数可分别选P95和P5(或P90和P10) 对于涉及人的健康、安全的产品,大、小百分位数可分别选 P99 和 P1 (或P95和P5) 当然还要依据经济、重要性、使用者情况等众多因素。例如:防护栏杆的间距,过街天桥的要小一些,花草苗圃的可以大一些。第二章 人体尺度及测量方法2.3.2 人体尺寸数据的应用产品类型 所选百分位数 满足度Ⅰ型 P1 和 P99 98 % P5 和 P95 10 %ⅡA型 …        ……       …        … 男女共用产品,Ⅰ型、ⅡA型、ⅡB型、Ⅲ型在选取人体尺寸时是以男性、还是以女性人体尺寸为准? 请同学分析。产品人体尺寸设计分类返回第二章 人体尺度及测量方法人体尺寸百分位的选择第二章 人体尺度及测量方法第二章 人体尺度及测量方法2.3.2 人体尺寸数据的应用两个问题: 1)人有高、矮、胖、瘦,公用产品设计时以什么样的人体尺寸为标准、依据?(“标准人”?) 2)人在日常生活和工作中,都不可能都维持人体测量时的标准姿势(裸体、挺直),怎么办? 第二章 人体尺度及测量方法2.3.2 人体尺寸数据的应用三、尺寸修正量处理上述问题的原则。尺寸修正量 == 功能修正量 + 心理修正量==(穿着修正量 + 姿势修正量 +操作修正量)+ 心理修正量 (1)、 功能修正量# 穿着修正量 穿鞋(立姿身高、眼高、肘高、会阴高、…) 男:+ 25mm, 女:+20 mm 坐姿坐高、眼高、肩高、… + 6 mm肩宽、臀宽、… + 13 mm胸厚等 + 18 mm第二章 人体尺度及测量方法2.3.2 人体尺寸数据的应用# 姿势修正量 立姿身高、眼高、… - 10 mm 坐姿坐高、眼高、… - 44 mm # 操作(实现产品功能所需的)修正量上肢前展操作,对于“前展长”(后背到中指指尖的距离,动态尺寸) 按按钮 - 12 mm 推滑板推钮、扳拨扳钮开关 - 25 mm 抓取卡片、票证 - 20 mm 更多实际问题的尺寸修正量还要根据实际情况、环境条件研究实测后确定。 第二章 人体尺度及测量方法2.3.2 人体尺寸数据的应用2、 心理修正量为了消除空间压抑感或为了美观等因素而加的尺寸修正量。例如 远高于 3~5米高的平台的护栏高度, 工程机械驾驶室、岗站岗亭的内空间, 如皮鞋的“超长度”(高跟鞋、松糕鞋算不算?),……心理修正量应根据实际需要和条件许可两个因素来研究确定。普通工程机械和坦克驾驶室,或同学宿舍和客轮客舱的心理空间尺寸修正量显然不一样,…第二章 人体尺度及测量方法2.3.2 人体尺寸数据的应用四、 产品功能尺寸的设定功能尺寸 为保证产品实现某项功能所确定的基本尺寸 产品最小功能尺寸 = 相应百分位数的人体尺寸 + 功能修正量产品最佳功能尺寸 == 产品最小功能尺寸 + 心理修正量第二章 人体尺度及测量方法2.3.2 人体尺寸数据的应用例如 床长 == 某百分位数的身高 + 头顶余量 + 脚后余量 某百分位数的身高: 家庭、旅馆,(≥)P99 火车卧铺,(≤P90) 头顶余量:功能修正量,别动一下碰头 心理修正量,能更放心 脚后余量:掖被子,被子不会稍动一下就拖下来着装修正量第二章 人体尺度及测量方法第二章 人体尺度及测量方法2.3.2 人体尺寸数据的应用请思考: 庭院、草坪等护栏高度设计中的各种问题, 圆形餐桌直径设计中的各种问题,…… 第二章 人体尺度及测量方法2.3.3 设计程序确定设计对象和目标确定使用对象确定相关的人体尺寸决定极限百分位数根据查表或测量确定所需要的数据进行设计或向有关设计人员提供数据三、产品人体尺寸设计案例单人床的人体尺寸设计人体尺寸:长、宽、高使用人群:中国西南地区青年男性(18-25岁)II型产品,满足度:95%长度: 极大尺寸, P95,身高h:1740.27宽度:极大尺寸, P95,肩宽w:465高度:极小尺寸, P5,小腿加足高:380 第二章 人体尺度及测量方法修正量,功能尺寸的确定1.长度躺卧空间长度=h*1.05+h1+h2+a+b =1827.28+50+100+50+50 =2077.27总长度:2~2.2m第二章 人体尺度及测量方法2、宽度  睡眠与床宽的关系:最小宽度为70cm,当宽度小于50cm时,翻身次数减少30%,睡眠质量受到严重影响。 宽度=(2.5~3)w =1162~1395合理宽度:1.2~1.4m第二章 人体尺度及测量方法3、高度  为考虑到使用者上床、脱衣、穿鞋等活动的方便,床的适宜高度选取小腿的长度,即40~45cm。第二章 人体尺度及测量方法第二章 人体尺度及测量方法1、作图分析两个均值相等,标准差不同的曲线以及两个均值不等,标准差相同的曲线的差别。2、求华南地区男子(18-55)胸围的P98百分位数 3、试分析墙上挂画的最佳高度。4、试分析剧场前后排座椅的高度差设计,如何取百分位?作业:
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