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人机工程学第二章

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第02章 人机工程学

第02章 人机工程学
“第三句话”指出人机学的研究目的：就是设计一 切器物都要考虑人们生活、工作的安全、舒适、高效。
9
§1-4 定义中注意的几个问题
§1-4-1 定义中注意_目的(a)
定义中值得注意的有:
设计的目的——“安全、舒适、高效”
定义只讲应该“考虑”而没有选用“确保”、“尽 量达到”之类的词汇。因为设计总有多方面约束条件， 又常有多种因时、因地而异的目标；好的设计，在于针 对具体对象，在多种约束条件和多重目标之间恰当地把 握住平衡。
17
§2-1 例1 腰疼沙发(a)
城市里有的家庭买了大沙发，豪华气派，可是坐不 多久腰部就难受酸疼了，不得不在腰后面垫上一个“腰 靠”。为什么?
18
§2-1 例1 腰疼沙发(b)
大沙发座面进深大，无论怎么后靠，腰椎后面总是 空着，使脊柱腰椎段向后的弯曲度加大，形成了不正常 的腰椎形态，不符合坐姿解剖学要求。这就是产品设计 中的解剖学问题。
44
§3-1 军械问题_飞机仪表
从第一次世界大战到第二 次世界大战，随着科技进步， 飞机逐渐实现了飞得更快更高、 机动性更优的技术升级。与之 相应，机舱内的仪表和操作件 (开关、按钮、旋钮、操纵杆等) 的数量，也急剧增多了，如左图
①原本属于“自发思维倾向、本能行为方式”的朴 素人机学思想萌芽在什么样的历史条件下、因为什么原 因而迷失、而被抛弃了?
②误入歧途后造成了怎样的后果? 这种后果怎样促 成了人们的反省、从而建立了现代人机学理论，完成一 种思想观念从白发到自觉的历史飞跃?
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§1-2 人机工程学的4个阶段(b)
③学科理论怎样在历史中逐步演进? ④人机学进行了哪些系统的研究?确立了哪些原则? 积累了哪些数据资料?
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§1-1 现代人机学与古代论述区别(a)

人机工程学 第二章

人机工程学 第二章

人体测量的数据种类
• 人机工程学范围内的人体形态测量数据主要有两类，即人体构造尺寸和功能尺寸。人 体 构造上的尺寸是指静态尺寸；人体功能上的尺寸是指动态尺寸，其中包括人在工作姿势 下或 在某种操作活动状态下测量的尺寸。 • • 人体测量的主要仪器 在人体尺寸参数的测量中，采用的人体测量仪器有人体测高仪、人体测量用直脚规、 人 体测量用弯脚规、人体测量用三脚平行规、坐高椅、量足仪、角度计、软卷尺以及医用秤等
• • •
关于分点
大部分人体测量数据是按百分点来表达的，即把研究对象分成 100 份，根据一些特定 的人体尺寸条件，从最小到最大进行分段。
•
例如：第 1 百分点的身高尺寸表示 99％的研究 对象的身高尺寸。同样，第 95 百分点的
身高尺寸则表示仅有 5％的研究对象具有比该数值 更高的高度；而 95％的研究对象则具有
同样的或更低的高度。总之，百分点表示具有某一 人体尺寸和小于该尺寸的人占统计对象 总人数的百分数。
• • •
常用人体测量资料 成年人的人体构造尺寸如下。 人体主要尺寸。包括身高、体重、上臂长、前臂长、大腿长、小腿长等数据
成年人的人体功能尺寸
由于活动空间应尽可能适合绝大多数人的使用。设计时应以高百分位人 体尺寸为依据，所 以，成年人的人体功能尺寸均以我国成年男子第95百分位身高（1775mm） 为基准。
所必需 的人体测量基本数据的性质和使用条件。
影响人体尺寸的因素 人体随着年龄增长会发生变化。性别、种族、职业、地理环境的不同以及文化背景、
营养成分、食物种类乃至起居习惯的不同都会影响人体的发育及尺寸。因此我们要对不同 背
景下的群体及个体进行细致的测量和分析才能得到他们的特征尺寸，进而得出人体的差 异和 人体尺寸的分布规律。

人机工程学 第二章人体测量

人机工程学 第二章人体测量
也称为人体功能尺寸，指被测者处于动作 状态下所进行的测量，重点是测量人在执行 某种动作时的形体特征。如运动范围、各种 运动特征等 。
西安工程大学
人机工程学
第一节 人体测量的基本知识
三、人体测量的主要方法 1、普通测量法 • 采用人体生理测量的仪器测量，主要用来测量人体构
造尺寸。 • 人体测量的主要仪器：人体测高仪、人体测量用直脚
第二章 人体测量及数据应用
第一节 人体测量的基本知识 第二节 人体测量中的主要统计函数 第三节 人体尺寸数据的应用
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人机工程学
第一节 人体测量的基本知识
一、人体测量学的定义
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，是人机工程学的基础
西安工程大学
人机工程学
第二节 人体测量中的主要统计函数
一、人体测量数据的统计指标
均值
适应域
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术语
均值、标准差
百分位数
人机工程学
第二节 人体测量中的主要统计函数
1、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，可以用来衡量一定条件下的测量水 平和概括地表现测量数据的集中情况。
有明显差别； • (4) 在腿的长度尺寸起重要作用的场所（如座姿操作
的岗位），考虑女性的人体尺寸至关重要。
西安工程大学
人机工程学
第二节 人体测量中的主要统计函数
3、年代
• 随着人类社会的不断发展，卫生、医疗、生活水平的 提高以及体育运动的大力开展，人类的成长和发育也 发生了变化。在使用人体测量数据时，要考虑其测量 年代，然后加以适当修正。

人机工程学讲义第二章

人机工程学讲义第二章
ÆÆ22000000mmmm
35
5.产品功能尺寸的确定
例2 大客车的车厢高度设计 界限值：男子95百分位身高1775mm
鞋跟高修正量：25mm 其他修正量：50～100mm
最最低低高高度度：： 11885500～～ 11990000mmmm
品牌型号 江淮神马ZA6790R 华泰康迪ZY6710
车厢内部高度 1890 1860
确定方法 以选定的人体尺寸百分位静态测量数据作为设计界限值 加上所必需的修正量。
种类 最小功能尺寸 最佳功能尺寸
5.产品功能尺寸的确定
最小功能尺寸
确定方法 产品最小功能尺寸＝人体尺寸百分位数＋功能修正量。
举例 坦克、装甲车的作业空间设计
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5.产品功能尺寸的确定
最佳功能尺寸
确定方法
1988《中国成年人人体尺寸》
5
第一节 人体尺寸
人体尺寸包括结构尺寸和功能尺寸。 一、我国成年人的人体结构尺寸
GB/T 10000-1988《中国成年人人体尺寸》
成年人的年龄范围： 男 18 ～ 60岁；女 18 ～ 55岁。 18 ～25岁(男、女)，26 ～ 35岁(男、女)， 36 ～ 60岁(男)，36～55岁(女)。 共7 类 47 项尺寸 7 幅图表示 14 张表列出数据。
产品最佳功能尺寸＝最小功能尺寸＋心理修正量
＝人体尺寸百分位数＋功能修正量＋心理修正量。
例1
船舶的居住区层高设计 界限值：男子90百分位1754mm
鞋跟高修正量：25mm 高度最小余量：90mm 心理修正量：115mm
最最低低层层高高：： 11886699mmmm ÆÆ11990000mmmm
最最佳佳层层高高：： 11998844mmmm

人机工程学第2章

人机工程学第2章

(x1 - x)2 (x2 - x)2
(xn - x)2
1 n -1
(
n i1
(xi
- x)2
用上式计算方差，其效率不高，因为它要用数据
作两次计算，即首先用数据算出 ，再用数据去算出S2。
推荐一个在数学上与上式是等价的，计算起来又比较
有效的公式，即
S2
1 n -1
x12
x22
xn2
-
2
nx
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5．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，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l项。
此外，国标GB 5703—85又规定了人机工程学 使用的人体参数的测量方法，这些方法适用于成年 人和青少年的人体参数测量，该标准对上述81个测 量项目的具体测量方法和各个测量项目所使用的测 量仪器作了详细的说明。凡需要进行测量时，必须 按照该标准规定的测量方法进行测量，其测量结果 方为有效。
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。
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2．人体测量用直脚规
它是用来测量两点间的直线距离，特别适宜测
量距离较短的不规则部位的宽度或直径，如测量耳、 脸、手、足等部位的尺寸。
国标GB5704.2-85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0．1 mm， 测量范围为0～200mm和0～250mm人体尺寸的测 量。直脚规根据有无游标读分I型和Ⅱ型两种类型， 而无游标读数的I型直脚规又根据测量范围的不同， 又分为IA和IB两种型式。其结构如图2-4所示。

课件3-人机工程学

课件3-人机工程学
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2.2. 人机工程学
5、 显控协调性设计
– 显控协调性是指显示和控制的关系与人们所期望的一
致性。对于显示与控制的协调性设计，应依据人机工
程学原理和人的习惯定式等生理、心理特点，并遵循 以下原则:
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2.2. 人机工程学
1) 空间协调性。
– 是指显示与控制在空间位臵上的关系与人的期望的
机) 与人的对话能够满足人的思维模式与数据处理的要求，
实现软件的高可用性。
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2.2. 人机工程学
2、 人机工程与人机界面
– 人机工程学对人机界面设计的作用可以概括为以 下几个方面： 1) 为考虑“人的因素”提供人体尺度参数
应用人体测量学、人体力学、生理学、心理学等学科的研 究方法，对人体结构和机能特征进行研究，提供人体各部分的
适和高效。
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2.2. 人机工程学
4) 为进行人-机-环境系统设计提供理论依据
人机工程的显著特点是，在认真研究人、机、环境
三个要素本身特性的基础上，不单纯着眼于个别要素的
优良与否，而是将使用“机”的人和所设计的“机”， 以及“机”所共处的环境作为一个系统来研究。
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2.2. 人机工程学
人机工程学原理在计算机界面中无处不在。对于一 个系统来说，有许多人机工程因素需要考虑： – 系统用户应该始终知道下一步该做什么。 – 同类型的信息、说明、消息等都在同一个区域内显示。 – 简化复杂的功能，减少输入命令。 – 默认值和需要用户输入的值要说明清楚。例如，有些 值是缺省设臵的，这样可以大大方便用户的使用。 – 告诉用户可能的错误操作，设臵提醒过程。
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2.2. 人机工程学
– 人机工程学，还被称为人类工程学、人因工程学、 人类工效学等。 – 在我国，人机工程学还被翻译成工效学、人-机-环境 系统工程、宜人学、人体工程学、人类工程学、工 程心理学、运行工程学、人机控制学等。

安全人机工程学-2-人机系统

安全人机工程学-2-人机系统

过程 控制
机器
输出
2.2 人机系统类型及功能
按系统自动化程度分类 自动化系统
自动化系统由人和自动化设备构成。机器负责系统中信息的接收、储存、处理和执行等工作； 人只起到管理和监督的作用，只有在发生意外情况时，人才采取强制措施。 系统从外部获得所需的能源，人的具体功能是启动、制动、编程、维修和调试 系统必须对可能发生的意外情况设有预报及应急处理的功能 机 输入 感觉 信息储存 信息处理和决策 人（监视者） 信息储存 感觉 信息处理和决策 动作 动作
物理量的监测范围广，而且精 确；可监测如电磁波等一些人 不能监测的物理量 在力量、速度、精确、操作范 围、耐久性等方面远比人优越 ；对处理液体、气体、粉状体 等比人优越，但处理柔软物则 不如人 按预先编程可进行快速、准确 的数据处理；记忆正确并能长 时间储存，调出速度快；反应 速度快；学习能力较低，灵活 性差
适应性
环境
2.4 人机功能分配
2.4.3 人与机功能分配 人机特性比较 机 成本 器 人
包括工资、福利和教育培训费；如 果万一发生事故，可能失去宝贵生 命 具有特定的动机，渴望在集体中工 作和生活，得到集体保护，否则会 产生孤独感、疏远感，影响作业效 能
包括购置费、运转和保养维修 费；一旦出现事故，也只失去 机器本身价值
2.4 人机功能分配
2.4.3 人与机功能分配 人机特性比较 机 监测 器 人
具有与认知直接联系的监测能力， 凭感官接收信号，掌握标准困难， 易出错；具有味觉、嗅觉和触觉 肢体具有许多自由度，可在三维空 间进行多种运动，可进行微妙的协 调，但人的力量、速度有限；可通 过获取视觉、听觉、位移和重量等 信息控制运动器官灵活地操作 具有抽象、归纳能力以及模式识别 、联想、发明创造等高级思维能力 ；善于积累经验并运用经验判断； 记忆力有限；需要反应时间；具有 很强的学习能力，灵活性强

第二章人机工程学

第二章人机工程学

人机（及环境）系统的优化，人与机器应互相适应、人机之间应 合理分工。
人机学的理论至此趋于成熟。
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4．反思工业文明与可持续发展：人机学的更高阶段 反思工业文明的负面后果，以可持续发展理论为统领，人机学正经历 着新的学科思想演进。绿色设计、生态设计、节能设计、再生设计等理念， 立足于人与自然保持持久和谐，回归到中国古代“天人合一”的设计伦理。 人机学此前的观念是：要求人、机、环境三者和谐统一。以可持续 发展理念为指导，则由人、机、环境三维加上一维（未来），演进为人、 机、环境、未来四者和谐统一。 人机学的应用，以下方面可能形成今后热点：计算机人机界面、永久 太空站的生活工作环境、弱势群体（残疾人、老年人）的医疗和便利设施、 海陆空交通安全保障、生理与心理保健产品与设施等等。 数字技术、信息技术、基因技术急剧地改变着人类的文明进程，带给人 们空前福祉的同时，必须警觉其危及人们体魄和精神健康的负面影响，人机 学今后将任重而道远。
图1-12 飞机驾驶舱的 仪表和操纵器
生
器物设计必须与人的解剖学、生理学、心理学条件相适应。
1947年，英国海军部成立交叉学科研究组。 次年默雷尔建议构建一个新的科技词汇“Ergonomics”， 新学科名称及其涵盖的研究内容为各国学者所认同，
现代人机学诞生。
16
当时美国人伍德说：“设备设计必须适合人的各方面因素，使操作 的付出最小，而获得的效率最高。” 反映了这一时期人机学的学科思想。 人机学的学科思想至此完成了重大的转变：从以机器为中心转变为 以人为中心，强调机器的设计应适合人的因素。 3．向民用品等广阔领域延伸——人机学的发展和成 20世纪五、六十年代后，人机学的研究和应用，从军工迅速延伸到民 用品等广阔领域，主要有家具、家电、室内设计、医疗器械、汽车与民航 客机、飞船宇航员生活舱、计算机设备与软件、生产设备与工具、事故与 灾害分析等。 过于强调“机器适应人”也是不全面的。 加之系统论的渗入，人机学学科思想又有新发展，IEA的定义明确：

(完整版)人机工程学讲义2

(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。

达芬奇的图著名的人体比例图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。

人机工程学—第二章 人体测量及数据应用3

人机工程学—第二章 人体测量及数据应用3

坐姿两肘间宽 坐姿臀宽 肩宽 上肢最大前伸长 坐姿眼高 两臂展开宽 座面至中指指尖 举高
Ergonomics
S8=0.256H S9=0.203H S10=0.229H S11=0.462H S12=0.454H S13=0.032H S14=0.795H
第二章 人体测量及数据应用
Anthropometry and Application
人 体 各 部 分 的 活 动 范 围
人机工程学
Ergonomics
第二章 人体测量及数据应用
Anthropometry and Application
人 体 上 部 及 上 肢 固 定 姿 势 活 动 角 度 范 围
人机工程学
Ergonomics
第二章 人体测量及数据应用
Anthropometry and Application
第二章 人体测量及数据应用
Anthropometry and Application
2.3 常用的人体测量数据
一、我国成年人人体结构尺寸
参阅GB10000－88我国成年人人体尺寸国家标准，主要包括：
❖ 1. 人体主要尺寸
❖ 2. 立姿人体尺寸，见图2-8
人体头部尺寸
❖ 3. 坐姿人体尺寸，见图2-9 ❖ 4. 人体水平尺寸，见图2-10
人机工程学
Ergonomics
第二章 人体测量及数据应用
Anthropometry and Application D、仰卧的活动空间
图2-14 仰卧的活动空间
人机工程学
Ergonomics
第二章 人体测量及数据应用
Anthropometry and Application
人机工程学

人机工程学数据

人机工程学数据

1.6.3 人体尺寸特性－基本人体尺寸数据
3. 身高、体重、手长等是基本的人体尺寸数据
1.6.4 人体尺寸特性－人体尺寸比例关系不同
4. 人体尺寸之间具有线性相关关系，对不同种族、 国家的人群都是适用的；但关系式中的系数α和β，却 随不同种族、国家的人群而有所不同。
YXb
第二节 中国成年人的人体尺寸
1.6 人体尺寸特性
1.6.1 人体尺寸规律 1.群体的人体尺寸数据近似服从正态分布规律
1.6.2 人体尺寸特性－线性相关性(a)
2. 各人体尺寸之间一般具有线性相关性
YXb
1.6.2 人体尺寸特性－线性相关性（b）
YXb
Y ——人体尺寸数据； X ——身高、体重、手长等基本人体尺寸(之一)； α，β —— 常数 (对于特定的人体尺寸) 。
1.5 人体测量项目 1.5.1 人体测量项目－肩高
肩高：从地面到肩峰点的铅垂距离 测量方法：被测者足跟并拢，身体完全挺直站立， 肩部放松，上臂自然下垂 测量仪器：人体测高仪
1.5.2 测量项目－手宽
测量项目 手宽 在第l到第V掌骨头水平处，掌面桡尺两侧间的投 影距离。 测量方法 ： 被测者前臂水平，手伸直，四指并 拢，掌心朝上。 测量仪器 ： 人体测量直角规。
1.3 人体测量仪器
人体测量仪器包括： 1、人体测高仪 2、人体测量用直角规 3、人体测量用弯脚规 4、人体测量用角度针 5、人体测量用软尺
1.3.1 人体测高仪器－人体测高仪
人体测高仪
1.3.1 人体测量仪器－人体测量用直角规
人体测量用直脚规
1.3.2 人体测量仪器－人体测量用弯脚规
人体测量仪器
姿势修正量：人们正常工作、生活时，全身采取 自然放松的姿势所引起的人体尺寸变化。

人机工程学 第二章 人体测量及数据应用

人机工程学 第二章 人体测量及数据应用
人机工程学
第二章 人体测量及数据应用
第二章 人体测量及数据应用(3)
第一节 人体测量简介 第二节 人体测量的数据处理 第三节 常用人体测量数据 第四节 人体各部分结构参数的计算中心 第五节 人体测量数据的应用
第一节 人体测量简介
人的特性可分为形态特征和机能特征
一、概念
1. 人体测量：指借助人体测量仪器，按照人体测量方法 ，对人体身体各方面数据特征（主要是尺寸）的度量。
均值
方差
标准差
百分位数
1.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的表现测量数据 的集中情况。对于有n个样本的测量值：x1，x2,...xn其 均值为：
X

X1 X2 Xn n
1 n
三、应用人体数据设计产品的步骤
在应用人体尺寸来设计产品（或设备）时，应先确定使用 对象并收集相应的统计数据，然后根据人体尺寸来确定产品（ 或设备）的尺寸。
例如：应用人体测量设计工作台时，可以遵循以下步骤： 1、分析任务，确定工作台有关的功能要求。 2、设立调查表，找出与工作台有关的其他人机工程值。 3、确定使用者和相应的数据，如性别、种族、使用者年龄。
二、人体（尺寸）差异因素
地区因素
1/4
性别因素
1/2
年龄因素
3/4
民族因素 E
F 时代因素
人体（尺寸）差异因素
1.民族因素 每个民族都有自己的人体数据，不能套用其他民族的
测量结果设计本民族的机具。
例如：美国按男子身高设 计的飞机，美国男子的适 应范围将为90％，对法国 人将为80％，对日本人将 为43％。泰国人为24％ 。设计时要考虑民族因素 和多民族的适应性。

第二章 人机工程学 人和环境的关系以及应用

第二章 人机工程学 人和环境的关系以及应用

我国是发展中国家，人口众多，可耕地相 对很少，城市高度发展，环境污染严重。因此：
在乡镇规划中：提出生态循环系统的综合治 理。 在城市规划中：提出生态城市的概念。 在建筑设计中：提出生态建筑的设想。 在室内设计中：提出绿色建材的综合利用， 创造健康、卫生、安全的人工环境。
二、环境构成
微观环境
人的需要得到满足以后，便构成了新的环境，又将 对人产生新的刺激作用。故满足人的需要是相对，暂 时的。环境、行为和需要的共同作用将进一步推动环 境的改变，推动建筑活动的发展。这就是下列环境行 为的基本模式：
环境
刺 激 作 用
作用
个体
需 要 欲 望 行为
目标
反 应
三、人的行为习性
抄 识 近 途 路 性
行为模式的分类
按 表 现 方 法
再现模式 按目的性 计划模式 预测模式 按 内 容 秩序模式 流动模式 分布模式 状态模式
数学模式 模拟模式 语言模式
再现模式
再现模式就是通过观察分析，尽可能忠实 地描绘和再现人在空间里的行为。这种模 式主要用于讨论、分析建成环境的意义， 人在空间环境里的状态。 比如我们观察分析人在餐厅中的就餐行为， 忠实记录顾客的分布情况和行动轨迹。就 可以看出餐厅的餐桌布置、通道大小，出 入口位置等是否合理。从而进一步改变建 成的环境。
人体外感官五觉效应即环境因素引起的物理刺激或化学刺激受到生理因素或环境信息引起的心理因素刺激后作出各种相应的心理反映3人的心理和环境的交互作用即使人不受当时外在环境的任何刺激当人们回忆往事时也会产生各种的心理活动并会作出相应的反应
第二章
Person and
人和环境
Environment
主要介绍人和环境交互作用的基 础和过程 主要介绍行为与环境，即人的行 为表现、特征、和规律 视觉与环境

人机工程学人体测量学

人机工程学人体测量学

人机工程学
人机工程学
动态人体尺寸测量
动态人体尺寸测量是指被测者处于动作状态下所进行的人体尺寸 测量。动态人体尺寸测量的重点是测量人在执行某种动作时的身体动 态特征。
人机工程学
第二节 常用人体尺寸数据
2.1 我国成年的人体结构尺寸
我国1989年7月1日实施的GB 10000—88《中国成年人人体尺寸》， 适用于工业产品、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。标准中所列数值，代表从事工业生产的法定中国成 年人（男18～60岁，女18～55岁）。
人机工程学
人机工程学
人机工程学
人机工程学
人机工程学
人机工程学
1.4 人体测量常用工具
主要工具有：体重器、身高测量仪、卷尺、直脚规、 弯脚规等。
人机工程学
人体测量时的注意事项：
人机工程学
a.支撑面 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、稳固的和不可压缩的。
b.被侧者的衣着 要求被侧者裸体或穿着尽量少的内衣，例如只穿 内衣裤和背心，后者的情况下，在测量胸围时，男性应撩起背心，女性 应松去胸罩后进行进行测量。
标准中共列出47项我国成年人体尺寸基础数据，按男女性别分开， 且分三个年龄段：18～25（男、女），26～35（男、女），36～60 （男）、55（女），且分别给出这些年龄段的各项人体尺寸数值，为 了方便使用，各类数据表中的各项人体尺寸数值均列出其相应的百分 位数。现将GB 10000—88中的人体主要测量项目及尺寸摘录于图1—4 及表1—1中，可在实际设计时查阅。
人机工程学
a.人体主要尺寸
量 百分 分组 项 位数 目
男（18～60岁） 1 5 10 50 90 95 99

人机工程学2

人机工程学2
字母、数字的宽度和笔划粗细，采用下列比例可获得较好的认读效 果: 拉丁字母的高宽比为 5:3 ；数字的高宽比为3:2 ；笔划宽度与字 符高度之比为(1:8)～(1:6)。 照明情况和背景亮度对字符粗细有重要影响。低照度、字符与背景 的亮度对比较低、观察距离比较大、字符较小以及黑色字符臵于发光背 景上等情况，字符宜粗, 笔划宽对字符高的比值可取(1:5)～(1:6)；黑 底白字且亮度对比较大、照度较高及发光字母臵于黑色背景上等情况， 字符可细，笔划宽对字符高的比值可取为(1:10)～(1:12)，甚至更小, 一般情况则取折中数据，笔划宽对字符高的比值可取 l:8 左右。
2.3 指针仪表的设计
刻度线宽度对读数误差的影响
刻度值数字标注得好与不好的示例
2.3 指针仪表的设计
标数进级系统的选用原则: (1)最小刻度的标数进级应与读出精度相适应。 (2)当仪表刻度同时具有大刻度、中刻度、小刻度三级时,各级刻度的标 数进级系统应相互兼容。 例如: 大、中、小刻度可分别选用,10,20,30,… ； 0,5,10,15,… ； 0,1,2,3,… 的标数进级系统。 (3)同时使用多个仪表时, 相同功能的仪表的标数进级系统应当一致。 (4)带有小数的刻度标数,小数点前的 “0” 应该省略。
答：1、查阅表格得知西南地区男子身高均值lx=1647mm，东北地区男子身高均 值 lx=1693mm，标准差 S D 为56.7，变化系数K为1.036 2、P85 取“+” 3、 x西南 1647 （56 .7 1.036） 1705 mm
x东北 1693 （56 .7 1.036） 1751 mm 结论：在P85 时，东北区男子身高为1751mm，西南区男子身高为1705mm。
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人机工程学第一~二章

人机工程学第一~二章

6、观察分析法
7、系统分析评价法：将人-机-环境系统作为
综合系统 国际工效学联合会（IEA，International Ergonomics Association）提出
二、人机工程学的一般研究程序
1、确定目标
2、收集资料。注意（1）广泛收集 （2）具有连续性和准确性
（3）科学整理
3、血液再分配
安静时，内脏多 作业时，肌肉多 4、血液成分：安静时，血糖100mg/100ml
轻度作业，血糖稳定 强度较大作业，血糖降低 到50mg/100ml时，停止作业 乳酸：安静时，10~15mg/100ml 中等强度，略增加 大强度可达100~200mg/100ml
第三节 劳动强度等级的划分
一、能量代谢：人体内



的能量产生、转移或消 耗 分三种：基础代谢量， 维持生命所必须的 安静代谢量， 维持某一自然姿势时的 能量代谢量， 作业时的 三种代谢量的关系
基础代 维持体 作业所 谢量 位所增 增加的 加的代 代谢量 谢量
安静代谢量 能量代谢量
1、基础代谢量
一、研究任务
1、人的工作：肌肉工作、感知工作、智能工
作 2、主要任务：对人-机-环境研究，建立实用 方案，使人舒适、安全、健康，提高人的能 力，提高工效
二、研究范围
1、产品应遵循的人机工程学标准
2、人、机器的合理分工及相适应的问题 3、人在操作环境中的工作成效问题
系统反应时（System Reaction Time，SRT）
记忆负荷（Memory Load，ML） 4、人对环境的生理、心理反应，创造舒适、
安全、健康的作业环境 5、人-机-环境系统的组织原则

安全人机工程学教材

安全人机工程学教材

安全人机工程学教材第一章：人机工程学概述1.1 人机工程学的定义和目标1.2 人机交互的重要性1.3 人机工程学的基本原理和方法第二章：人机界面设计2.1 人机界面的定义和功能2.2 人机界面设计的基本原则2.3 人机界面设计的常见方法和工具第三章：用户认知与信息处理3.1 用户认知过程与心理模型3.2 用户信息处理的特点和限制3.3 如何优化人机交互过程中的信息传递与理解第四章：任务分析与用户建模4.1 任务分析的基本概念和方法4.2 用户建模的目的和步骤4.3 如何运用任务分析与用户建模提高系统安全性第五章：人机交互设计原则5.1 可用性与可控性的平衡5.2 反馈与确认的重要性5.3 设计易于学习与记忆的界面第六章：界面评估与测试6.1 界面评估的目的和基本原则6.2 如何进行用户测试和可用性测试6.3 如何根据测试结果改进人机界面设计第七章：安全人机工程学7.1 安全人机工程学的概述和意义7.2 安全人机界面设计的要求7.3 安全人机工程学在系统安全性方面的应用第八章：用户认证与授权8.1 用户认证与授权的概念和目的8.2 常见的用户认证与授权技术8.3 如何设计安全可靠的用户认证与授权系统第九章：错误处理与紧急情况响应9.1 错误处理的重要性与原则9.2 如何设计有效的错误提示与解决方案9.3 环境监测与紧急情况响应的设计考虑第十章：人机界面的可持续发展10.1 人机界面的可持续发展的概念和挑战10.2 设计绿色人机界面的方法与原则10.3 可持续发展对人机工程学的影响和意义附录：人机工程学案例分析通过对实际案例的分析，探讨人机工程学在安全设计、用户体验和系统可靠性方面的应用。

参考资料提供相关的学术文献、经典著作和实践案例，供读者深入了解和学习人机工程学的相关知识和技术。

该教材将介绍人机工程学的基本概念、设计方法和应用技术，并特别关注安全人机工程学的理论和实践。

读者将通过学习本教材，了解如何将人机交互过程中的安全性纳入设计考虑，并掌握评估与测试人机界面安全性的方法。

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• 人体测量的基本知识及人在系统中的功能 • 常用的人体尺寸测量数据及其在设计中的应用 • 感觉机能及其特征 • 神经系统机能及其特征 • 运动系统的机能及其特征
2.1 人体测量的基本知识及人在系统中的功能
一、人体测量的 基本知识
1 概述：
人体测量学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。
只需要第50百分位数（P50）作为产品尺 寸设计的依据
说明 又称双限制设计 又称单限制设计 又称大尺寸设计 又称小尺寸设计 又称平均尺寸设计
2.2 常用 的人体尺 寸测量数 据及其在 设计中的 应用
二、人体测量数 据的应用
② 选择人体尺 寸百分位数
产品类型
Ⅰ型产品尺寸设 计
产品重要程度
涉及人的健康、 安全的产品一般 工业产品
表“小”身体，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 均大于此值。
第95百分位数代表“大”身体 ，是指有95%的人群身材尺寸均小于此值， 而有5%的人群身材尺寸大于此值。
百分位数表示人体尺寸的等级，即表示在某一身体尺寸范围内，使用者中 有百分之几大于或小于给定位。例如，我国成年人身高的百分位数为 1583mm．它表示该年龄组男性中身高等于或小于1583mm者占5％，大于此数 者占95％。设计范围越大，制成设备和工具的适用度就越高，可使用的人数就 越多。
感”、“高度恐惧感”等心理感受，或者为了 满足人们“求美”、“求奇”等心理需求，在 产品最小功能尺寸上附加一项增量，成为心理 修正量。
⑤ 产品功能尺寸的设定
A.最小功能尺寸=人体尺寸百分位数+功能修正 量
B.最佳功能尺寸=人体尺寸百分位数+功能修正 量+心理修正量
2.2 常用的人体尺寸测量数据及其在设计中的应用
• 动作负荷分析法：在一定时间下，采用电子计算机来分析操作者的操 作状况，进而推断他的工作负荷程度。也可用单位时间的负荷率标示 他的全工作负荷。
• 频率分析法：对人机中的机械使用频率和操作者的操作动作频率进行 分析，从而作为调整操作人员负荷量得依据。
• 危象分析法：对事故或近似事故的危象进行分析，有助于识别容易诱 发错误的情况，也方便找出系统中存在的问题。
2.2 常用的人体尺寸测量数据及其在设计中的应用
四、其他国家成年人人体尺寸
不同国家的人体尺寸由于地理、社会、经济等条件的不同，具 有很大的差异。如，就身高而言，成年男子身材较高（均值为 1780mm）的英国与身材较矮（均值为1651）的日本比较，身高尺 寸相差129mm。 所以，在制造各种与人体尺寸有关的出口工业产品时，必须考虑到 产品出口国家的人体测量数据。
产品类型 Ⅰ型产品尺寸设计 Ⅱ型产品尺寸设计 Ⅱ A型产品尺寸设计 Ⅱ B型产品尺寸设计 Ⅲ 型产品尺寸设计
产品类型定义
需要两个人体尺寸百分位数作为尺寸上限 值和下限值的依据
只需要一个人体尺寸百分位数作为尺寸上 限值和下限值的依据
只需要一个人体尺寸百分位数作为尺寸上 限值的依据
只需要一个人体尺寸百分位数作为尺寸下 限值的依据
2.2 常用 的人体尺 寸测量数 据及其在 设计中的 应用
1、人体主要尺寸（表2-1） 2、立姿人体尺寸
3、坐姿人体尺寸
一、常用的人体尺 寸测量数据
2.我国成年人人体结构 尺寸
4、人体水平尺寸
1、立姿的活动空间
一、
2.2 常用
的人体尺
寸测量数
据及其在
设计中的
应用
一、常用的人体尺 寸测量数据
2、 坐姿的活动空间
2.我国成年人在工作位 置上的活动空间尺度
注：以我国成年男子第 95百分位数身高
（1775mm）为基准。
2.2 常用 的人体尺 寸测量数 据及其在 设计中的 应用
1、单腿跪姿的活动空间
2、仰卧的活动空间
一、常用的人体尺 寸测量数据
2.2 常用 的人体尺 寸测量数 据及其在 设计中的 应用
二、人体测量数 据的应用
项目 站姿高
坐姿高 站姿眼高 坐姿眼高
肩宽 胸宽 胸厚 腹厚 立姿臀宽 坐姿臀宽 肩高 两肘间宽 肩-肘
尺寸修正量
25—38 3 36 3 13 8 18 23 13 13 10 20 8
修正原因
鞋高 裤厚 鞋高 裤厚 衣 衣 衣 衣 衣 衣 衣
手臂弯曲时，肩肘部 衣物压紧
二、人体测量数据的应用
④ 确定心理修正量 为了克服人们心理上产生的“空间压抑
5. 人体测量中的主要统计函数
1、均值。
2、方差：描述测量数据在中心位置（均值）上下波动程度差异的值叫做 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。方差是 标准差的平方
3、标准差：说明测量值对均值的波动情况。是反映样本内各个变数与平 均数差异大小的一个统计参数。标准差能反映一个数据集的离散程度。
• 相关分析法：分析中，常需要两种变量——自变量和因变量，用这一 方法可分析这两种变量中是否存在关系。如，对人的体重和身高进行 分析，便可以用身高的有关数据来描述体重。
2.1 人体测量的基本知识及人在系统中的功能
二、人在系统中 的功能
1. 人是系统中的重要环节
完整：运动系统、消化系统、呼吸系统、泌尿系统、生殖系统、循环 系统、内分泌系统、感觉系统和神经系统等九个子系统。
与外界联系：感觉系统、神经系统和运动系统。
2.
如：①一切操作装置都应设在人的肢体活动所能及的范围之内， 其高低位置必须和人体相应部位的高低位置相适应；②设备的布置应 尽可能设在人操作方便、反应最灵活的范围之内，从而减少人体疲劳 和提高人机系统的效率。
1、我国成人男 女上肢功能尺寸
测量项目
立姿双手上举高 立姿双手功能上举高 立姿双手左右平展宽 立姿双臂功能平展宽
立姿双肘平展宽 坐姿前臂手前伸长 坐姿前臂手功能前伸长
坐姿上肢前伸长 坐姿上肢功能前伸长
坐姿双手上举高 跪姿体长 跪姿体高 俯卧体长 俯卧体高 爬姿体长 爬姿体高
男（18—60岁） P5 P50 P95
Ⅱ A型产品尺寸 设计
涉及人的健康、 安全的产品一般 工业产品
Ⅱ B型产品尺寸 设计
涉及人的健康、 安全的产品一般 工业产品
Ⅲ 型产品尺寸设 计
成年男、女通用 产品
一般工业产品 一般工业产品
百分位数的选择依据 | 满足度
上限值：P99 &下限值：P1 98%
上限值：P95 &下限值：P5 90%
上限值：P99 和 P95 或95%
1971 2108 2245 1869 2003 2138 1579 1691 1802 1374 1483 1593 816 875 936 416 447 478 310 343 376 777 843 892 673 730 789 1249 1339 1426 592 626 661 1190 1260 1330 2000 2127 2257 364 372 383 1247 1315 1384 761 798 836
2.2 常用的 人体尺寸测 量数据及其 在设计中的 应用
2、主要人体尺寸的应用原则（表2-4）
3、人体尺寸的应用方法
①确定所设计产品的类型：在涉及人体尺寸的产品设计中，设定 产品功能尺寸的主要依据是人体尺寸百分位数，而人体尺寸百分 位数的选用又与所设计产品的类型密切相关。
在GB/T 12985-91标准中，依据产品使用者人体尺寸的设计上 限值（最大值）和下限值（最小值）对产品尺寸设计进行了分类。
⑥• 分 析 法•
瞬间操作分析法：由于生产过程是连续的，人机之间信息传递也是连续 的，因此要对此进行分析很难，只能用统计学中的的随机取样法，每隔 一段时间进行信息的测定，进而统计推理出有用的资料。
知觉与运动信息分析法：外界信息→感官→神经中枢→大脑处理→ 产生反应信号→经过肢体语言操作机械→通过机械反馈给操作者， 对这一过程进行分析，用信息传递理论阐明人机的信息传递。
例如，A、B两组各有6位学生参加同一次语文测验，A组的分数为95、85、 75、65、55、45，B组的分数为73、72、71、69、68、67。这两组的平均数都 是70，但A组的标准差为17.08分，B组的标准差为2.16分，说明A组学生之间的 差距要比B组学生之间的差距大得多。
一个较大的标准差，代表大部分的数值和其平均值之间差异较大；一个较小的 标准差，代表这些数值较接近平均值。
上限值：P90 90%
99%
下限值：P1 和 P5
99%
或95%
下限值：P10 90%
P50 通用
男性的上限值：P99 、P95或 P90 通用 女性的下限值：P1 、 P5或 P10 通用
2.2 常用的 人体尺寸测 量数据及其 在设计中的 应用
二、人体测量数 据的应用
③确定功能修正 量（考虑有关人 体尺寸时，必须 给衣服、鞋、帽 留下适当的余量， 也就是在人体尺 寸上增加适当的 着装修正量。）
4.人体测量的主要仪器
1、人体测高仪：主要测量身高坐高、立姿和坐姿的眼高以及伸手向上所及的高度等立姿 和坐姿的人体各部位高度尺寸。 2、人体测量用直角规：测量两点之间的直线距离，特别适合测量距离较短的不规则部位 的宽度或直径，如耳、脸、手、足等部位。 3、人体测量用弯角规：用于不能直接以直尺测量的两点间距离的测量，如测量肩宽、胸 厚等部位。
2.2 常用的人体尺寸测量数据及其在设计中的应用
三、人体身高在设计中的应用方法
人体尺度主要决定了人机系统的操纵是否方便和舒适。因此， 各种工作面的高度和设备高度，如操纵台、仪表盘、操纵件的安装 高度以及用具的设置高度等，都要根据人的身高来确定。
以身高为基准确定工作面的高度、设备和用具的设置高度的方 法，通常是把设计对象归成各种典型的类型，并建立起设计对象的 高度与人身高的比例关系，以供设计使用。 注意设备及用具的高度与身高的关系 Q:测量一下上课课桌的高度，椅子的高度。它们符合这个比例关系 吗？给出你认为最舒适的高度。