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人的特性 (1). 人机系统是根据系统的目的和性质设计的。设计新的系统应先根据人的形态特征设计作业空间;再根据人的功能特性决定作业条件 。. 人的特性可分为:: 人的基本特性-------形态特性 功能特性 人的复杂特性-------人为失误 模糊性

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人的特性 (1)


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Presentation Transcript
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人机系统是根据系统的目的和性质设计的。设计新的系统应先根据人的形态特征设计作业空间;再根据人的功能特性决定作业条件。
  • 人的特性可分为::
  • 人的基本特性-------形态特性

功能特性

  • 人的复杂特性-------人为失误

模糊性

情绪

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例:笔杆的粗细与长度取决与人手的形状,其特定的结构则出于对人的功能作用特点的考虑。例:笔杆的粗细与长度取决与人手的形状,其特定的结构则出于对人的功能作用特点的考虑。
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2.1 人体测量学概述

概述

人体测量学(anthropometry)是研究用何种精密仪器与方法,测量产品设计时所需的人体各有关参量。以研究人的形态特征,确定个体之间和群体之间的差异,以及如何将这些人体参数应用于产品设计的学科。

人体参量包括:人体尺寸、体表面积、肢体容积、肢体重量与重心等

人体尺寸测量是借助人体各部分的尺寸和比例来研究人体的方法,是人机工程学的基础。

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工程人体测量 其总体是按一定特征而被划分的人群。
  • 不同的总体在体质上会有差异。设计人员必须知道自己所要研究的总体是什么,才能保证所测量的总体与所设计产品的未来使用者是“同一”的。也才能保证所设计的产品在尺寸上与使用者总体的人体尺寸相匹配。
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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;

日本HQL协会(Research Institute of Human Engineering for Quality Life)提出了人体测量和增进人类福址计划;

英国3D电子商务中心(The Centre for 3D Electronic Commerce)在网上开展了三维人体数据方面的商务活动。

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1. 分类

静态尺寸(构造尺寸)

人体的形态特征主要用静态尺寸表示

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动态尺寸(功能尺寸)

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。

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从实用角度来看,人体测量内容一般有以下三类:从实用角度来看,人体测量内容一般有以下三类:

形态的测量:

主要有人体长度测定;人体体型测定;人体体积和重量的测定;人体表面积测

生理的测定

主要内容有人体出力测定;人体触觉反应测定;任意疲劳测定等。

运动的测定

主要内容有动作范围测定;动作过程测定;体型变化测定;皮肤变化测定等。

henry dreyfuss
德雷夫斯(Henry Dreyfuss)发表的《人的测量》一书
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2. 被测者姿势

立姿

坐姿

特定姿势

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3. 测量基准面

矢状面

冠状面

水平面

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5. 人体测量技术

从技术发展来看,人体测量技术可以分为

普通测量技术

三维数字化人体测量技术

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(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。

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(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。

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手动接触式

美国佛罗里达Faro技术公司的FaroArm

非接触式(no contact)三维数字化测量仪

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)

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2.2 人体尺寸的基本概念

分布:分布就是指测量项目的各个值按照一定的频率出现。

分布曲线:以人体测量值为横坐标,以出现频率为纵坐标,得到的曲线就是分布曲线。

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如果分布曲线左右对称,像一个倒“U”,这样的分布就叫正态分布。人体尺寸数据因随机测量,基本符合或接近于正态分布;如果分布曲线左右对称,像一个倒“U”,这样的分布就叫正态分布。人体尺寸数据因随机测量,基本符合或接近于正态分布;
  • 正态分布:
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适应域

一个设计只能取一定的人体尺寸范围,这部分人只占整个分布的一部分“域”,称为适应域。

适应域可分为:

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

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人机工程学的几个统计函数:

(1)均值:就是算术平均值。

M=ΣX/N

均值表示测量数据集中趋向某个值。

(2)标准差:事物离散趋势的统计量

б=√∑(X-M)2/(N-1)

表示测量的数据相对于平均值的波动状态。

标准差和均值相反,它表示测量数据分离于某值 。

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(3)抽样误差

又称标准误差,即全部样本均值的标准差。

因样本数远小于总体数,相对与总体样本平均值存在误差

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(4)百分位

百分位就是分布的横坐标用百分比来表示所得到的位置。

适应域也可用百分位来表示,如适应域90%就是指百分位5%--95%之间的范围。百分位由百分比表示,称为“第x百分位”。如50%称为第50百分位。

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(5)百分位数

一种位置指标,一个界限值,以符号:PK表示

一个百分位数将总体或样本的全部观测值分为两部分:有K%的观测值等于和小于它,有(100-K)%的观测值大于它。

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百分位数是百分位对应的数值,人体尺寸中就是测量值。例如身高分布的第5百分位数为1543mm,有5%的人身高低于这个高度。百分位数是百分位对应的数值,人体尺寸中就是测量值。例如身高分布的第5百分位数为1543mm,有5%的人身高低于这个高度。
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Pk=L+i/fk(k*n/100-C)

PK------第K个百分位数;

L---- PK所在组的下限值;

i-----组距;

fK-----PK所在组的向上累计的频数。

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2.3 利用测量数据时需考虑的因素

1. 个体差异

(1)个体内部的差异:

生长过程中,人体的尺寸不断变化。这种变化是 由年龄、饮食、运动、环境等因素引起的。

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(2)个体间的差异:

性别、人种、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:(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。

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(3)长期变化:

这主要是由于生物进化的原因,在短期内没有影响。

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2. 作业需要

活动空间:尺寸较大

接触空间:尺寸较小

3. 着装影响

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4. 老年人
  • 视力下降
  • 身高降低
  • 行动缓慢
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2.4 人体测量部位

1.身高

2.立姿眼高

3.股高

4.臂长

7.前举臂长

8.骨盆宽

21.胸厚

22.胸阔

23.胸围

24.最大肩宽

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2.4 人体测量部位

5.前臂长

6.水平指尖距

9.立姿臀宽

10.坐姿最大臀宽

11.体重

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人体测量部位

12.坐高

13.肘坐面高

14.肩肘高

15.躯干高

16.坐面深

17.坐面高

18.臀膝长

19.膝盖高

20.腿长

25.瞳距

26.头宽(耳孔之上)

27.头围(眉间后脑最大围)

28.头厚(眉间后脑最大厚)

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人体测量部位

29.脚掌长

30.脚掌宽

31.腕宽

32.掌宽

33.掌长

34-38.各手指长

2 5 gb t 10000 1988
2.5 GB/T 10000—1988 《中国成年人人体尺寸》简介

1.GB/T 10000——1988的适用范围

  • 此标准提供了我国法定成年人(男18~60岁,女18~55岁)人体尺寸的基础数据,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。
  • 对于每项人体尺寸,按男、女各4个年龄段给出数据:
  • 男 18~60岁,18~25岁,26~35岁,36~60岁
  • 女 18~55岁,18~25岁,26~35岁,36~55岁
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2.人体尺寸的项目
  • GB/T 10000—1988国标列出7组、47项静态人体尺寸数据,分别是:
  • 人体主要尺寸6项 立姿人体尺寸6项
  • 坐姿人体尺寸11项 人体水平尺寸10项
  • 人体头部尺寸7项 人体手部尺寸5项
  • 人体足部尺寸2项
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3.人体尺寸分布状况的描述
  • 人们高矮胖瘦各不相同;任何一项人体尺寸,都有大、中、小的差异。要全面完整地显示中国成年人人体尺寸情况,就要描述清楚对于每一项人体尺寸,具有多大数值的人占多大的比例,这就叫人体尺寸的“分布状况”。
  • GB/T 10000—1988用两种方法描述人体尺寸的分布状况。
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(1)第一种方法:每项人体尺寸都给出7个百分位数(1)第一种方法:每项人体尺寸都给出7个百分位数
  • 这7个百分位数分别是:
  • 1、5、10、50、90、95和99百分位数。
  • 分别用符号P1、P5、P10、P50、P90、P95、P99来表示。
  • 其中前3个为小百分位数,后3个为大百分位数,50百分位数则称为中百分位数。
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例1 从表中可查得,中国成年男子(18~60岁)身高的95百分位数是P95=1775cm m,这就表示·中国成年男子(18~60岁)中有95%的人身高等于和小于1775cm,有(100-95)%=5%的人身高大于1775c m。
  • 例2 从表中可查得,中国成年女子(18~55岁)体重的5百分位数是P5=42kg,这就表示:中国成年女子(18~55岁)中有5%的人体重等于和小于42kg,有(100-5)%=95%的人体重大于42kg。
  • GB/T 10000 1988中的每一个数据表格都是用这7个百分位数表示的,所以这是该国标描述人体尺寸分布状况的主要方法,也是设计中通常采用的、比较方便的方法。
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(2)第二种方法:给出人体尺寸均值和标准差
  • 这是GB/T 10000—1988描述人体尺寸分布状况的补充方法,只对6个地区(华北和东北,西北,东南,华中,华南,西南)中国人的身高、体重、胸围3个人体尺寸,男18~60岁、女18~55岁各一个年龄段的人体尺寸给出了均值和标准差。人体尺寸的均值和标准差可用于人体尺寸的理论分析。
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2.6 人体各部分结构参数的计算

由身高计算各部分尺寸

由体重计算体积和表面积

由身高、体重、体积计算生物力学参数

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2.7 使用人体尺寸的原则

  • 极限设计原则:

设计的最大尺寸参考人体尺寸的高百分位

设计的最小尺寸参考人体尺寸的低百分位

由人体身高决定的物体,如门、船舱口、通道、床、担架等,其尺寸应以第95百分位数为依据。

由人体某些部分的尺寸决定的物体,如取决于腿长的坐平面高度,其尺寸应以第5百分位数为依据。

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平均尺寸原则

设计中采用平均尺寸进行计算,多数专家不主张使用该原则。

可调原则

设计中优先采用可调式结构。调节范围:第5百分位到第95百分位

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2.8人体测量数据在产品设计中的应用

1应用人体尺寸百分位数通则

  • 1)满足度-----所设计的产品在尺寸上能满足特定使用者总体中多少人合适的使用它,通常以百分率表示。
  • 满足度的确定:根据设计该种产品所依据的:
  • A.使用者总体的人体尺寸的变异性;
  • B.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。
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变化范围小-----用一个尺寸规格覆盖整个变化范围;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------需用几个尺寸规格的产品覆盖整个变化范围。
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2 尺寸设计任务的分类

依据所使用的人体尺寸的设计界限值对设计任务分类。

设计界限值---设计时依据的极限值

(最大或最小)

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1)Ⅰ 型产品尺寸设计任务
  • 需要两个人体尺寸百分位数分别作为尺寸上限值与下限值。

如汽车驾驶座椅调节范围的确定、

自行车座垫高度调节范围的确定等

可取眼高的P95为上限值,

眼高的P5 为下限值。

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2)Ⅱ 型产品尺寸设计任务
  • 只需要一个人体尺寸百分位数作为尺寸上限值与下限值(又称单限值设计)。
  • 又分为ⅡA型与ⅡB型
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ⅡA 型产品尺寸设计任务
  • 只需要一个人体尺寸百分位数作为尺寸上限值的设计任务

又称大尺寸设计任务

如门的高度,只要考虑了高身材的人的需要,低身材的人使用必然不会发生问题。

可取P90为高度依据。

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ⅡB型产品尺寸设计任务
  • 只需要一个人体尺寸百分位数作为尺寸下限值的设计任务

又称小尺寸设计任务

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3)Ⅲ 型产品尺寸设计任务
  • 只需要第50人体尺寸百分位数(P50 )作为尺寸设计依据的设计任务 又称折衷尺寸设计任务

要求采用人体某项尺寸的算术平均值作为设计依据,如门把手的高度

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3 根据满足度来选择人体尺寸百分位数

1)对于Ⅰ 型产品尺寸设计任务

如产品涉及人身安全与健康,满足度应定为98%,可选 P99 和 P1 分别作为尺寸上限值与下限值的依据。

对于一般工业品满足度定为90%,可选 P95 和 P5 分别为作为尺寸上限值与下限值的依据。

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2)对于ⅡA 型产品尺寸设计任务

如产品涉及人身安全与健康,满足度应定为 98% 或 95%,可选 P99 或 P95 作为尺寸上限值的依据。

对于一般工业品满足度定为90%,可选 P90 作为尺寸上限值的依据。

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3)对于ⅡB 型产品尺寸设计任务

如产品涉及人身安全与健康,满足度应定为 98% 或 95%,可选 P2 或 P5 作为尺寸下限值的依据。

对于一般工业品满足度定为90%,可选 P10 作为尺寸下限值的依据。

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对于成年男女通用的产品尺寸设计任务
  • 可根据上述要求:

选用男性的P99 、P95或 P90 作为尺寸上限值的依据;

选用女性的P2 、P5 或 P10作为尺寸下限值的依据;

选用男性的P50 和女性P50的平均值作为折衷尺寸设计的依据。

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4 产品设计中人体尺寸数据的应用方法

在应用人体尺寸数据时,会遇到以下两个问题:

  • 第一,人体尺寸数据是在不穿鞋袜、只穿单薄内衣的规定条件下,并要求被测者保持挺直站立、正直端坐的标准姿势测量得到的,但人们在日常生活和工作中,既要穿鞋袜衣裤、也更适宜处于全身自然放松的状态下,与人体测量的标准条件并不一致,人体尺寸数据怎么用?
  • 第二,人有高、矮、胖、瘦,。那么公用产品、公共设施、公用空间设计时,该以什么样的人体尺寸为标准呢?应以身材高大者、矮小者、还是身材中等者为设计的依据?
  • 国家标准GB/T12985—1991《在产品设计中应用人体百分位的通则》对上述两个问题给出了处理的原则。对产品设计以外的室内外环境设计、公共设施设计、工作空间设计,这些原则也同样适用。
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一、尺寸修正量

设计产品尺寸时,人体尺寸百分位数只是作为一项基准值,必须作某些修正才能成为产品的功能尺寸。图:尺寸修正量的构成

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(一) 功能修正量
  • 为保证实现产品的某项功能而对作;为产品设计依据的人体百分位数所作的尺寸修正量。

功能修正量包含3方面数据示例如下:

1. 穿着修正量

1)穿鞋修正量:立姿身高、眼高、肩高、肘高、手功能高、会阴高等,男子: +25mm,女子:+20mm。

2)着衣着裤修正量:坐姿坐高、眼高、肩高、肘高等 +6mm;肩宽、臀宽等 +13mm;胸厚 +18mill;臀膝距 +20mm。

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注意两点:
  • 1) 上面只是GB/T12985—1991所举的一些数据示例,而设计中可能遇到的问题远不止这些。例如,穿秋衣或冬装引起的胸围、腰围等围度的变化,戴帽子戴手套(冬、夏)引起的变化,冬季高寒地区穿马靴引起的变化等,这些GB/T12985—1991中没有列出的数据,就需要设计工作者根据问题的具体情况,通过实际测量、实验等方法研究确定。
  • 2) GB/T12985—1991提供的上述数据示例,适合于工作或劳动时穿平跟鞋、春秋季(或冬季室内有取暖条件)穿夹衣夹裤的“一般情况”。倘若不是这种一般情况,例如城市女性穿高跟、半高跟鞋,寒冷地区冬季人们穿较厚的衣裤、鞋帽等情况下,也需要设计者通过实际测量等方法自行解决穿着修正量问题。
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2.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。
  • 立姿身高、眼高、肩高、肘高等,—10mm;
  • 坐姿坐高、眼高、肩高、肘高等,—44mm。
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3.操作修正量(即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),在按按钮时, —12mm;在推滑板推钮、扳拨扳钮开关时—25mm;在取卡片、票证时,—20mm,等。
  • 与上面的“两点注意”所说的类似,操作远不限于“上肢前展操作”这一种情况;操作有用上肢的、也有用下肢的;用上肢时有在前方操作的,也有在其他各种方向操作的;有直臂操作的,也有屈臂操作的;有主要手指操作的,也有要用手掌、全手甚至手臂操作的;还有各种操作用力形式、用力大小、动作幅度、作业体位的,等等。例如,有时需要用手掌按压的较大的蘑菇形总开关按钮,有时需要抓握住握柄推合或拉断电闸、水闸开关,有时需要用脚踩踏油门或刹车,等等,这些操作修正量的数据在GB/T12985—1991中没有列出。事实上国标中也不可能给出所有各种操作修正量的数据。所以,更多“操作修正量”数据,同样需要设计工作者根据实际情况,通过研究实测来加以确定。
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(二)心理修正量
  • 心理修正量 为消除空间压抑感、恐惧感或为追求美观等心理需要而作的修正量。
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例如,对于3~5m高的平台上的护栏,其高度只要略高于人们重心的高度,就能在正常情况下防止平台上人员的跌落事故。但对于更高的平台,人们站在栏杆旁边时,会产生恐惧心理,甚至导致脚下发软、发酸,手心和腋下出冷汗,因此有必要把栏杆高度进一步加高。这项附加的加高量就是心理修正量。例如,对于3~5m高的平台上的护栏,其高度只要略高于人们重心的高度,就能在正常情况下防止平台上人员的跌落事故。但对于更高的平台,人们站在栏杆旁边时,会产生恐惧心理,甚至导致脚下发软、发酸,手心和腋下出冷汗,因此有必要把栏杆高度进一步加高。这项附加的加高量就是心理修正量。
  • 又如工程机械驾驶室、厂房内吊重天车操纵室、岗站岗亭的内空间、坦克舱室等处所,倘若其空间大小刚刚能容下人们完成必要的操作或活动,是不够的,因为这样会使人们在其中感到局促和压抑;为此应该放出适当的余裕空间。这余裕空间就是心理修正量。
  • 又如鞋的内底长度应该比人脚长度放一点余量,以防止穿着行走时的“顶痛”,这部分余量还属于功能修正量。但若嫌放了这点余量的鞋还不够美观,再增加一个造型美观需要的“超长度”,那就是心理修正量了。
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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。普通工程机械驾驶室能给出的余裕空间虽然也不能太大,但坦克舱室里的余裕空间只能更小,因为尽可能地降低坦克高度,对坦克的安全性和机动性太重要了。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。普通工程机械驾驶室能给出的余裕空间虽然也不能太大,但坦克舱室里的余裕空间只能更小,因为尽可能地降低坦克高度,对坦克的安全性和机动性太重要了。
  • 再以客轮客舱、大学生宿舍和礼堂剧院这三种室内空间来对比,三者的心理空间尺寸修正量显然依次一个比一个应该大得多。研究心理修正量的常用方法是:设置场景,记录被试者的主观评价,综合统计分析后得出数据。
  • 各种尺寸修正量有正值也有负值,总的尺寸修正量是各修正量的代数和:

尺寸修正量=功能修正量十心理修正量

=(穿着修正量+姿势修正量+操作修正量) +心理修正量

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例1设计计算公共汽车顶棚扶手横杆的高度,并对比“抓得住”与“不碰头”两个要求是否相容。如互不相容,如何解决?例1设计计算公共汽车顶棚扶手横杆的高度,并对比“抓得住”与“不碰头”两个要求是否相容。如互不相容,如何解决?
  • 解 1)按乘客“抓得住”的要求设计计算。
  • 属于ⅡB型男女通用的产品尺寸设计(小尺寸设计)问题,根据上述人体尺寸百分位数选择原则及下表1所列,应该有

G1 ≦ J10女+Xx1(2—1)

  • 式中
  • G1——由“抓得住”要求确定的横杆中心的高度;
  • J10女——女子“上举功能高”的10百分位数(参看下图、表)(男、女共用,应取女子的小百分位数人体尺寸,不涉及安全问题,取P10女即可),由下表 (GB/T13547—1992)查得; J10女=1766mm(18-55岁);
  • Xx1——女子的穿鞋修正量,设取Xx1=20mm。
  • 代入数值得: G1 ≦ 1766mm+20mm=1786mm (2—2)
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2) 按乘客“不碰头”的要求设计计算。
  • 属于ⅡA型男女通用的产品尺寸设计(大尺寸设计)问题,根据上述人体尺寸百分位数选择原则及,应该有
  • G2≥ H99男+Xx2+r (2—3)

式中G2——由“不碰头”要求确定的横杆中心的高度;

  • H99男——男子身高的99百分位数 (男、女共用,应取男子的大百分位数人体尺寸,又因涉及人身安全问题,故取P 99男),由表查得: P 99男=1814mm(18~60岁);
  • Xx2——男子的穿鞋修正量,设取Xx2 =25mm;
  • r——横杆的半径,设取r=15mm。代入数值得到
  • G2 ≥1814mm+25mm+15mm=1854mm (2—4)
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3) 两个要求是否相容,及如何解决?
  • 式(2—2)要求横杆中心低于1786mm,式(2—4)又要求横杆中心高于1854mm,两者互不相容,即不可能同时满足两方面的要求。
  • 因此要通过设计来想办法协调和解决问题。但本问题是很容易找到解决办法的:横杆还可以比1854mm再略高一些,确保更多高个子的安全;在横杆上每隔0.5m左右挂一条带子,带子下连着手环,手环可以比1786mm再略低一些,让更多小个子也抓得着。
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产品功能尺寸的设定
  • 尺寸修正量和人体尺寸百分位数的选择,是产品尺寸设计中应用人体尺寸的两个基本要素。把握好这两个要素,就能合理设定产品的功能尺寸。
  • 所谓功能尺寸,是指为保证产品实现某项功能所确定的基本尺寸。这里所说的功能尺寸基本限于人机工程范围中与人体尺寸有关的尺寸;而且通常也有别于标注在加工制作图样上的尺寸。例如,沙发座面高度的功能尺寸,是指有人坐在上面、被压变形后的高度尺寸;枕头高度的功能尺寸,是指被睡眠者的头压下以后的高度尺寸,等等。
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产品的功能尺寸又可分为两种:产品最小功能尺寸和产品最佳功能尺寸。它们的设定公式如下:产品的功能尺寸又可分为两种:产品最小功能尺寸和产品最佳功能尺寸。它们的设定公式如下:
  • 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=相应百分位数的人体尺寸+功能修正量十心理修正量

=产品最小功能尺寸+心理修正量

2 g g
例2 确定客轮层高功能尺寸的最小值G最小和最佳值G最佳

解 1)确定客轮层高功能尺寸的最小值

  • G最小= H95男+X功能

式中

H95男——男子身高的95百分位数, H95=1775mm;

  • X功能——功能修正量。在本问题中,可认为由穿鞋修正量(25mm)和考虑行走中的略有起伏等因素所需的最小余裕量(设取90mm)两部分构成,
  • X功能=25mm+90mm:115mm。
  • 于是得到 G最小= 1775mm+115mm=1890mm

2)确定客轮层高功能尺寸的最佳值

  • G最佳=G最小+X心理
  • 式中 X心理——心理修正量,在本问题中设取X心理=115mm。
  • 于是得:G最佳=1890mm+115mm=2005mm
  • 试仿照此例题,确定火车卧铺铺长的最小功能尺寸和最佳功能尺寸。
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产品目标—适用人群---确定满足度---主要尺寸设计界限值----主要功能尺寸产品目标—适用人群---确定满足度---主要尺寸设计界限值----主要功能尺寸
  • 最佳功能尺寸----在设计时为了方便、舒适地实现产品的某项功能而设定的产品尺寸

最佳功能尺寸=

最小功能尺寸+心理修正量

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2.8 人体测量数据在产品设计中的应用步骤
  • 在产品设计中正确使用人体测量数据应遵循以下5个基本步骤:
  • 1.识别所有与产品设计相关的人体尺寸;
  • 2.确定预期的用户人群;
  • 3.选择一个合适的预期目标用户的满足度;
  • 4.获取正确的人体测量数据表并找出需要的基本数据;

5. 确定各种影响因素,并对从表中得到的基本数据予以修正。

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1.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(如椅子和凳子)的产品而言,这类人体相关部位的尺寸就特别重要。
  • 其它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)。
  • 这里还提供了设计细节中的关键人体测量数据的选择依据
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几类产品的人体测量学相关尺寸

汽车

  • 静态:坐高(挺直)、坐姿眼高、肩宽、胸高、前臂长、臀宽以及手和脚的各部位尺寸
  • 动态:功能极限尺寸(臂和脚)、最佳视角
  • 自行车
  • 静态:手宽、脚宽、前臂宽、臀宽、胯宽
  • 动态:臂的功能极限尺寸、腿的机能极限尺寸
  • 计算机终端
  • 静态:坐姿眼高、指宽
  • 动态:最佳视角、手指的功能极限尺寸(键盘输入)、臂的功能极限尺寸(触摸屏)
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手持式计算器
  • 静态:手掌宽、手掌长、手长
  • 割草机
  • 静态:肘高和指尖高(立姿)、前臂宽
  • 办公桌椅
  • 静态:体重,肘的高度、膝高、臀宽(坐姿)、股骨长度、腰的高度、膝盖的高度
  • 立体声听筒
  • 静态:耳长、耳宽、耳廓凸出程度
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设计细节中关键人体测量数据的选择依据
  • 通道入口

应取允许95%的男性通过的高度,其余5%的高个可低下头通过

  • 应急出入舱口

其宽度应允许99%的男性通过,应考虑通行者的穿着,这里的宽度如取平均值,会使50%的人无法通行

  • 控制板(非紧要的)

各旋钮间隔应允许90%的男性使用,如带手套操作,各旋钮间距应留得更大

  • 仅允许旋凿进入的孔眼

其孔径应取最小,只有1%的男性手指可通过,设计应确保不让人的手指插入这样的孔眼

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2. 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。
  • 人体测量数据是否取得合适取决于被调查的用户和预期用户群体之间的相似性。
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3. 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满足合适地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所依据的:

A. 目标用户总体的人体尺寸的变异性;

B. 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----用几个尺寸规格的产品覆盖整个变化范围。
  • 自然,对于每一项设计我们总希望能够完美地适应所有人员。但在实际上这是不可能的。出于经济的考虑,我们常常确保其90%的满足度。然而,若可能的话,设计师应尽量取到95%~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,以限制人员的尺寸大小等。
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4.获取正确的人体测量数据表并找出需要的基本数据(主要尺寸的设计界限值)4.获取正确的人体测量数据表并找出需要的基本数据(主要尺寸的设计界限值)
  • 针对国内市场的产品可主要依据国家标准GB10000-88《中国成年人人体尺寸》,该标准提供了我国成年人共7类47项人体尺寸基本数据。
  • 由于人种、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:(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。
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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%。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%。
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5. 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,我们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。下面提供了在采用基本的人体测量学数据后,由于上述因素所必须考虑的一般调整量。
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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、特种服装或携带氧气瓶、太平斧,甚至扛担架的救援人员通过。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、特种服装或携带氧气瓶、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。
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对于可调节的尺寸:
  • 如汽车驾驶座椅、保险带长度和限位装置,自行车座垫高度等调节范围的确定,其调整幅度应能适应90%的人员。如果产品可以调节,那末要实现满足90%预期用户的调节范围应从相关人体尺寸数值的第5个百分位和第95个百分位中确定。提供可调性很合理,这样,用户可以根据个人的需要调节产品的尺寸。一旦由用户调节到合适程度,产品更易使用(如双目镜和汽车),更舒适(如办公椅和立体耳机)。
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2.9 人体测量学的应用

人体测量学对人类的发展具有重要的研究和应用价值,主要体现以下方面:

体质变异研究;

生长发育研究;

为建立适应我国国民体型的原型提供依据;

在工业、国防、医学、法医、教育、体育、建筑、美术等领域有广泛的应用;

虚拟环境;

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人体测量学的应用

随着计算机技术和网络技术的发展,人体测量技术也将呈现新的面貌:

智能化

网络化

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人体身高尺寸在设计中的应用方法
  • 以身高为基准确定工作面高度、设备和用具高度------将设计对象归类成若干典型的类型,建立设计对象的高度与人体身高的比例关系,以供设计人员选择和查用
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2.10 身体形态----活动状态的表现
  • 动状态:上下肢频繁运动和躯体相应移动的状态。如搬运作业等体力劳动
  • 静状态:指躯干保持不动,身体各部位没有大幅度运动或很少大幅度运动的状态。 如控制台的操纵作业和汽车驾驶