第二章人体测量及数据应用

均值为：
XX1X2n Xn1 ni n1Xi
2.方差
描述测量数据在中心位置(均值)上波动程度 差异的值叫均方差，通常称为方差。
S 2 n 1 1 x 1 x 2 x 2 x 2 x n x 2 n 1 1 n n 1 x n x 2
（4）在上肢上，将挠骨侧称为挠侧， 将尺骨侧称为尺侧。
（5）在下肢上，将胫骨侧称为胫侧， 将腓骨侧称为腓侧。
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。
5.基本测点及测量项目
头部测点
测 （16个） 点
躯干和四肢部位测点
（22个）
头部测量项目
测 量
（12项）
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。
2.人体测量学：是指测量人体各部分尺寸或比例来研究人体的形态特 征的方法。
形态测量
人体体形尺寸 体积 重量 表面积
人体测量 数据的种类
生理测量
人体出力范围 人体感觉反应
人体疲劳
运动测量
人体的活动过程 和活动范围的大小
例如：人体尺寸增长过程：男20岁、女18岁
身高的增长，在22岁之前呈上升趋势，30岁以后呈下 降趋势。
成年人：身高随年龄增长而收缩；体重、肩宽、腹围、 臀围、
由于食物结构的改变，体育活动的开展，卫 生知识的普及，当代年轻人的身材比老一辈要 高。
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。
（2）正中矢状面 在矢状面中，把通过人体正中 线的矢状面称为正中矢状平面。正中矢状平面将人体分 成左、右对称的两个部分。
（3）冠状面 通过铅垂轴和横轴的平面及与其平 行的所有平面都称为冠状面。冠状面将人体分成前、后 两个部分。
（4）水平面 与矢状面及冠状面同时垂直的所有 平面都称为水平面。水平面将人体分成上、下两个部分。
需要求该尺寸 所处的x 百i 分率 P时，可按下列步骤
求得：
①计算出正态分布表中的 z值 z(xi x)/
②根据Z查正态分布表求出概率数值p ③计算百分率P。P＝0.5+p
例2：若一名男性职工的身高为1700mm，求有百分之多 少的男性职工超过他的身高？
已知： xi 170m 0 m x168.285mm 8.18m 3 m
求： xi 170m0 m 所处的百分率Ｐ 解：①计算ｚ：
z(xix)(17801 .8 1063.28)58 0.144
②查正态分布表：
表2 正态分布表
Z = 0.144
z
0
1
2
3
4
5
0.0 0.0000 0.0040 0.0080 0.0120 0.0130 0.0199 0.1 0.0398 0.0438 0.0478 0.0517 0.0557 0.0597 0.2 0.0793 0.0832 0.0871 0.0910 0.0948 0.0987 0.3 0.1179 0.1217 0.1255 0.1293 0.1331 0.1368
P95（第95百分位数）表示“大”身材，是指有95％的人 群身材尺寸小于此值，而有5％的人群身材尺寸大于此值。
5.百分率的计算
在一般的统计方法中，并不一一罗列出所有百分位 数的数据，而往往以均值u和标准差σ来表示。虽然人 体尺寸并不完全是正态分布，但通常仍可使用正态分布 曲线来计算。因此，在人机工程学中可以根据均值u和 标准差σ来计算:
同样，中国人比较含蓄已经成为外国人对中国人的典型描述， 针对中国文化的这一特点，在设计时，线形不宜过于强硬，尽 量随和、流畅、圆润、稳重.
2. 地区因素 一个国家由于地区不同，人体数据也有所差异。
我国身材较高的地区为河北、山东、辽宁、吉林等 省；中等身材的地区为浙江、江苏、湖北等省；较 矮身材的地区为四川、云南、贵州、等省。
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
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 第五节 人体测量数据的应用
第一节 人体测量简介
人体测量学是人机工程学的重要组成部分。进行产品设计时，为使人 与产品相互协调，必须对产品同人相关的各种装置作适合于人体形态、 生理以及心理特点的设计，让人在使用过程中，处于舒适的状态以及 方便地使用产品。因此设计师应了解人体测量学，生物力学方面的基 本知识，并熟悉有关设计所必需的人体测量基本数据的性质、应用方 法和使用条件。
求某百分位数值
求数据所属的百分率
1）求某一百分位数的人体尺寸
当已知某项人体测量尺寸的均值为 ，x
标准差为 ，需要求任一百分位的人体测
量尺寸x时，可用下式计算：
xi x(k)
求1－50％之间的数据，式中取“－”号； 求50－99％之间的数据，式中取“＋”号。
表1 百分位数与变换系数k之间的关系
百分比{%} 1 5 10 50
百分位数Pk是一种位置指标、一个界值。一个 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）%大于 它。
P5（第5百分位数）表示“小”身材，是指有5%的人群身 材尺寸小于此值，而有95％的人群身材尺寸大于此值；
P50（第50百分位数）表示“中”身材，是指大于和小于此 值的人群身材尺寸各为50％；
k 2.326 1.645 1.282 0.000
百分比{%} 80 90 95 99
k 0.842 1.282 1.645 2.326
例1：已知某一男性职工人群，其身高尺寸的均值
x16标8.2准85m 差m
81.83mm
求
P
和
5
P的95 人体测量尺寸。
解：已知 x168.285mm 81.83mm 求 P5 、 P95 的人体尺寸
z0.14 p0.0557 z0.15 p0.0597
0 .050 9 .07 557 插值计算 pxi 17 00 .0 055710 40 .057
③计算百分率P P=0.5+0.057＝0.557 答：身高在1700mm以上的有44.3％，身高在 1700mm以下的有55.7％
例2：已知某一职工人群，其身高尺寸的均值
3.标准差 SD()
它是方差的平方根，表明一系列测量值对均值的
波动情况
1
SD
n11in1
xi2
22 nx
SD(小) 反映正态分布曲线陡，数据集中 SD(大) 反映正态分布曲线缓，数据分散
4.百分位数
人体测量的数据常以百分位数Pk来表示人体尺 寸等级，最常用的是以第5%、第50%、第95%三 种百分位数来表示。
1.人体主要尺寸：GB10000－88给出身高、体重、上臂 长、前臂长、大腿长、小腿长共六项人体主要尺寸数据。
2.立姿人体尺寸：该标准提供成年人立姿人体尺寸有眼高 、肩高、肘高、等六项人体尺寸数据。
动作范围 动作过程 形体变化 皮肤变化
静态尺寸
形态数据类型
形形态态数数据据类类型型
动态尺寸
人体的构造尺寸
人体的功能尺寸
人在工作姿势下或在某种操作 活动状态下测量的尺寸
二、测量方法
1. 普通测量法 2.摄影法，见图2-2 3.三维数学测量法，见图2-3
图2-2 摄影测量法
图2-3 3D全身人体扫描系统
设计要考虑地区因素及地区适应性。
3. 性别因素
对于大多数人体尺寸（平均身高），男性比女性高 100mm左右；
同整个身体相比，女性的手臂和腿较短，躯干和头 占的比例较大，肩较窄，骨盆较宽；
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。
4.年龄因素
采用人体尺寸时，必须判断对象适合那些年龄组，要 注意不同年龄组尺寸数据的差异。
三、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。
一组数据：欧洲居民每隔10年身高增加1-1.4cm；
美国城市男性青年在1973—1986年的13年间身高 增加2.3cm；日本男性青年在1934—1965年的31年 间身高增加5.2cm，体重增加4.0kg，胸围增加 3.1cm（日本政府非常重视下一代的发展，在学校每天都有政府提供的牛奶和牛
初乳，日本颁布了《学校午餐法》，目前，日本中小学生营养午餐的普及率高达
按照统计规律，任何一个测量项目（如身高）都有 一个概率分布和累计概率。累计概率从0—100%,有若 干个百分比值。
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
虽然人体的尺寸是千变万化的，但也有一定的分布规 律，人体尺寸不完全遵循正态分布规律，但近似于正态 分布，通常可借助正态分布曲线的概率分配来计算。以 人体测量尺寸为横坐标，将各值出现的频数为纵坐标， 可做出相对频数正态分布曲线图。
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。
P 5 1. 2 6 8 5 . 8 8 1 1 . 6 8 3 1 4. 6 5 m 4 5m 3 P 9 1 5. 2 6 8 5 . 8 8 1 1 . 6 8 3 1 4. 8 8 5 m 6 2m 2