人體的人機(jī)學(xué)參數(shù)課件

1、第三章人體的人機(jī)學(xué)參數(shù)Chapter 3 parameters of ergonomics for human body感知特征(perception character)反應(yīng)時間(reaction time)應(yīng)激反應(yīng)(stress reaction)人體測量學(xué)(anthropometry).第三章人體的人機(jī)學(xué)參數(shù)Chapter 3 paramete31 人的感知特征和反應(yīng)時間 311人的感知(perception)特征直接或間接的外部刺激源作用人體，人體通過感受器官，感知刺激，并做出反應(yīng)。感知是生理分析器的工作結(jié)果，由感受器，傳遞神經(jīng)，大腦皮層三部分組成。感覺器官神經(jīng)中樞運(yùn)動器官有些可以直接

2、感知，有些則不能：如金屬內(nèi)部的結(jié)構(gòu)、機(jī)器內(nèi)部的故障等，需要儀器、計算機(jī)等進(jìn)行測試。 .31 人的感知特征和反應(yīng)時間 311人的感知(perc感知信息傳遞途徑.感知信息傳遞途徑.共同特征：一種感覺器官只能辨別一種刺激刺激本身必須在一定范圍，達(dá)到一定的強(qiáng)度連續(xù)刺激一段時間后產(chǎn)生適應(yīng)現(xiàn)象.共同特征：.312 人的反應(yīng)時間1調(diào)節(jié)時間的總周期T 調(diào)節(jié)作用的總時間； ti 信息在i 環(huán)節(jié)中停滯的時間 n 總的環(huán)節(jié)數(shù)量2刺激量和感覺量 E 感覺量 R 刺激量 K 比例常數(shù) C 積分常數(shù)3 感知時間tg調(diào)節(jié)功能的感知時間；tz反應(yīng)知覺時間；td動作的時間 tg=tz+td.312 人的反應(yīng)時間 tg=tz+t

3、d.感知時間的特點感知通道不同，感知時間不同運(yùn)動器官不同，感知時間不同刺激數(shù)不同，感知時間不同因性別、年齡而異，兒童、老人、婦女感知時間較長.感知時間的特點感知通道不同，感知時間不同.提高感知效果的措施合理選擇感知通道適應(yīng)人的心理和生理要求加強(qiáng)培訓(xùn).提高感知效果的措施.反應(yīng)時間的測量1 總反應(yīng)時間 ( reaction time)2 簡單反應(yīng)時間(simple reaction time)3 選擇反應(yīng)時間(choice reaction time)4 動作時間 (motion time).反應(yīng)時間的測量1 總反應(yīng)時間 ( reaction time32人體的應(yīng)激反應(yīng)應(yīng)激（Stress）：受到刺

4、激后會發(fā)生各種反應(yīng)，并在生理和心理上體現(xiàn)出來。321 應(yīng)激概念應(yīng)激為人對加在它身上的各種激源所引起的非特異性反應(yīng)的總和。精彩球賽心臟病工作，生活壓力壓抑Stressor（應(yīng)激源） strain（應(yīng)損）.32人體的應(yīng)激反應(yīng)應(yīng)激（Stress）：受到刺激后會發(fā)生322 應(yīng)激的表現(xiàn)情緒應(yīng)激；行為應(yīng)激；認(rèn)知應(yīng)激；工作應(yīng)激；生理應(yīng)激；.322 應(yīng)激的表現(xiàn)情緒應(yīng)激；.322 應(yīng)激的預(yù)防1改善工作的物理環(huán)境和物理條件2改善心理環(huán)境或要求3提高應(yīng)付應(yīng)激的能力，因勢利導(dǎo)，逆來順受，化險為夷.322 應(yīng)激的預(yù)防.33 人體尺寸人體尺寸是人體測量學(xué)工作者辛勤勞動的結(jié)晶，對工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計、作業(yè)空間設(shè)計以及各類機(jī)具設(shè)計都

5、有重要意義。我國于1988年12月10日發(fā)布了中國成人人體尺寸標(biāo)準(zhǔn)(GBl000-88)。由于我國幅員遼闊、人口眾多，人體尺寸的地域差異也較大，因此，該標(biāo)準(zhǔn)又分為全國統(tǒng)一人體尺寸標(biāo)準(zhǔn)和分區(qū)人體尺寸標(biāo)準(zhǔn)兩個系列 .33 人體尺寸人體尺寸是人體測量學(xué)工作者辛勤勞動的結(jié)晶，對主要尺寸： 身高，體重，上臂長，前臂長，大腿長，小腿長 立姿尺寸： 眼高，肩高，肘高，手功能高，會陰高，脛骨點高 .主要尺寸：.主要尺寸、立姿尺寸主要尺寸：1身高，2體重，3上臂長，4前臂長，5大腿長，6小腿長 立姿尺寸：1 眼高，2肩高，3肘高，4手功能高，5會陰高，6脛骨點高 .主要尺寸、立姿尺寸主要尺寸：立姿尺寸：.坐姿尺

6、寸坐姿尺寸：1坐高，2坐姿頸椎點高，3坐姿眼高，4坐姿肩高，5坐姿肘高，6坐姿大腿厚，7坐姿膝高，8小腿加足高，9坐深，10臀膝距，11坐姿下肢長.坐姿尺寸坐姿尺寸：.水平尺寸水平尺寸：1胸寬，2胸厚，3肩寬，4最大肩寬，5臀寬，6坐姿臀寬，7坐姿兩肘寬，8胸圍，9腰圍，10臀圍.水平尺寸水平尺寸：.功能尺寸:人體在工作位置上的活動空間尺寸，常用的功能尺寸包括: 站姿、坐姿、臥姿、跪姿等。.功能尺寸(立姿)稍息站立的輪廓頭部不動，上身自髖關(guān)節(jié)前彎、側(cè)轉(zhuǎn)的活動空間上身不動手臂的活動空間上身運(yùn)動手臂的活動空間.功能尺寸(立姿).功能尺寸(坐姿) 上身挺直和頭向前傾的輪廓 上身自髖關(guān)節(jié)前彎、側(cè)轉(zhuǎn)的活

7、動空間 上身不動手臂的活動空間 上身運(yùn)動手臂的活動空間 自髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)起腿的伸曲活動空間.功能尺寸(坐姿).功能尺寸(臥姿) 背朝下的身體臥姿輪廓 自肩關(guān)節(jié)手臂伸直的活動空間 腿自膝關(guān)節(jié)彎曲的活動空間.功能尺寸(臥姿).功能尺寸(跪姿) 上身挺直和頭向前傾的輪廓 上身自髖關(guān)節(jié)側(cè)轉(zhuǎn)的活動空間 上身不動，自肩關(guān)節(jié)手臂向前、兩側(cè)的活動空間 上身自髖關(guān)節(jié)向前、兩側(cè)手臂的活動空間.功能尺寸(跪姿).各大區(qū)均差和標(biāo)準(zhǔn)差（表3-11，p56）區(qū)域：東北華北區(qū)：黑，吉,遼，內(nèi)蒙，魯，京，津，冀西北：新疆，甘肅，青海，山西，陜西，西藏，寧夏，河南東南：安徽，江蘇，上海，浙江，華中：湖南，湖北，江西，華南：廣東

8、，廣西，福建，西南：貴州，四川，云南.各大區(qū)均差和標(biāo)準(zhǔn)差（表3-11，p56）.34 一些人體參數(shù)的理論計算341 人體測量學(xué)（anthropometry）方面人體體積 V=1.015W-4.937V體積(升) W 重量(kg)人體的比重人體的表面積B=0.02350H0.42246 W0.51456坐姿靜態(tài)人體尺寸坐高 S1=0.523H膝高 S2=3.11H雙手平舉水平距離 S12=1.032H.34 一些人體參數(shù)的理論計算341 人體測量學(xué)（ant342 生物力學(xué)方面參數(shù)估計1 人的各部分長度手掌長l1= 0.109H軀干體積l6= 0. 300H2 人的各部分體積手掌體積V1= 0.0

9、0566V軀干體積V6= 0.6132W3 人的各部分重量手掌重W1= 0.006W軀干重W6= 0.58046W4 人的各部分重心位置手掌的重心位置 R1= 0.506l1軀干的重心位置 R6= 0.660l6.342 生物力學(xué)方面參數(shù)估計1 人的各部分長度.5 人的各部分旋轉(zhuǎn)半徑以人體的各部分長度為基礎(chǔ)，已接近人身體中心的關(guān)節(jié)算起的旋轉(zhuǎn)半徑如下：手掌的旋轉(zhuǎn)半徑 R1= 0.578l1軀干的旋轉(zhuǎn)半徑 R6= 0.830l66 人體個部分轉(zhuǎn)動慣量人體的某一部分繞垂直于該部分縱軸的軸線（在關(guān)節(jié)上）的轉(zhuǎn)動慣量如下手掌的轉(zhuǎn)動慣量 I1= W1 R12軀干的轉(zhuǎn)動慣量 I6= W6 R62.5 人的各部

10、分旋轉(zhuǎn)半徑.343 勞動生理學(xué)方面labour physiology人體最大耗氧量 Vo2max=(56.592-0.398A)X10-31/(kg min)最大心跳速率 F max =2.09.2-0.74A(次/min)最大心臟排量 Q max=6.55+4.35Vo2max (l/min).343 勞動生理學(xué)方面labour physiolog35 人體測量參數(shù)的應(yīng)用351 測量數(shù)據(jù)的處理和選擇 在人體測量中所得到的測量值都是離散的隨機(jī)變量，因而可根據(jù)概率論與數(shù)理統(tǒng)計理論對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，從而獲得所需群體尺寸的統(tǒng)計規(guī)律和特征參數(shù)。 1. 均值.35 人體測量參數(shù)的應(yīng)用351 測量數(shù)

11、據(jù)的處理和選擇2.方差3.標(biāo)準(zhǔn)差4.抽樣誤差 抽樣誤差=標(biāo)準(zhǔn)誤差=全部樣本均值的標(biāo)準(zhǔn)差.2.方差. 5.百分位數(shù)PK 百分位數(shù)將群體或樣本的全部測量值分成兩部分,有K%的測量值等于和小于它,有(100-K%)的測量值大于它。 . 5.百分位數(shù)PK.百分位數(shù)計算方法（1）根據(jù)百分位變換系數(shù)計算百分位數(shù)P30=X= X0(SDK).百分位數(shù)計算方法P30=X= X0(SDK).（2）根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布表計算百分位數(shù)Z=(XX0)/SD標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布表.（2）根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布表計算百分位數(shù)Z=(XX0)/SD.百分?jǐn)?shù)的應(yīng)用（1）求某百分位數(shù)人體尺寸（2）求數(shù)據(jù)所屬百分率 .百分?jǐn)?shù)的應(yīng)用（1）求某百分位數(shù)

12、人體尺寸.例：若人身高均值為170mm,標(biāo)準(zhǔn)差為10mm，求百分位數(shù)為30%的人體身高。解： X0=170，SD=10，K=0.524 P30=X= X0(SDK) 即有30%的人身高小于等于164.76cm。另解：查正態(tài)分布表有標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)偏差Z=-0.524,由公式Z=(XX0)/SD得到X0=164.8 cm.例：若人身高均值為170mm,標(biāo)準(zhǔn)差為10mm，求百分位數(shù)為 (2)若人身高均值為170mm,求身高164.76cm的人體所屬百分率 同上例:求有多少百分?jǐn)?shù)的人身高小于等于164.76cm Z=(XiX)/SD=0.52 查正態(tài)分布表，p= 0.6985 即有30%左右的人身高小于等于

13、164. 76. (2)若人身高均值為170mm,求身高164.76cm的.352 用測量數(shù)據(jù)決定設(shè)備高度和工作高度353 用人體模型校核空間布置尺寸354 用人體的數(shù)學(xué)模型研究人機(jī)系統(tǒng).352 用測量數(shù)據(jù)決定設(shè)備高度和工作高度.用測量數(shù)據(jù)決定設(shè)備高度和工作高度 設(shè)備高度與人體身高的比例關(guān)系，以圖表的形式供設(shè)計時選擇和查用。.用測量數(shù)據(jù)決定設(shè)備高度和工作高度.設(shè)計參數(shù)與人體模板百分位數(shù)的關(guān)系人體尺寸百分位數(shù)的選擇I 型產(chǎn)品尺寸設(shè)計（雙限值設(shè)計）：手表帶長度、汽車駕駛座椅、II 型產(chǎn)品尺寸設(shè)計（單限值設(shè)計）IIA 型產(chǎn)品尺寸設(shè)計（大尺寸設(shè)計）：床的長度IIB 型產(chǎn)品尺寸設(shè)計（小尺寸設(shè)計）：書架高

14、度III 型產(chǎn)品尺寸設(shè)計（平均尺寸設(shè)計）：門把手、文具尺寸.設(shè)計參數(shù)與人體模板百分位數(shù)的關(guān)系人體尺寸百分位數(shù)的選擇.用人體模型校核空間布置尺寸 用賽璐珞或纖維板按一定比例作出人體平板模型，可以校核作業(yè)空間和操作空間的活動和配合關(guān)系。.用人體模型校核空間布置尺寸.人體模板用于工作系統(tǒng)設(shè)計.人體模板用于工作系統(tǒng)設(shè)計.人體模板用于小汽車駕駛室設(shè)計.人體模板用于小汽車駕駛室設(shè)計.人體模板用于工作系統(tǒng)設(shè)計.人體模板用于工作系統(tǒng)設(shè)計.354 用人體的數(shù)學(xué)模型研究人機(jī)系統(tǒng) 將人體用數(shù)學(xué)模型表示，通過對人-設(shè)備的工作姿勢，可以從理論上求出各種操縱姿勢的作業(yè)范圍，為合理布置人機(jī)系統(tǒng)提供前提條件。.354 用人體

15、的數(shù)學(xué)模型研究人機(jī)系統(tǒng).人體數(shù)學(xué)模型研究人機(jī)系統(tǒng).人體數(shù)學(xué)模型研究人機(jī)系統(tǒng).人體側(cè)面數(shù)學(xué)模型構(gòu)成圖.人體側(cè)面數(shù)學(xué)模型構(gòu)成圖.人體數(shù)學(xué)模型研究人機(jī)系統(tǒng)的步驟操作對象的布置形式人體數(shù)學(xué)模型結(jié)構(gòu)操縱姿勢的定義用人體數(shù)學(xué)模型求作業(yè)范圍.人體數(shù)學(xué)模型研究人機(jī)系統(tǒng)的步驟.SAMMIE: Loughborough 大學(xué)的人體CAD軟件.SAMMIE: Loughborough 大學(xué)的人體CAD軟Human factor solution from IBM.Human factor solution from IBMManneQuinPro Product from Nexgen Ergonomics Inc

16、.ManneQuinPro Product from Ne36 人體測量361 測量的種類和內(nèi)容形態(tài)測量：人體長度、人體體型、重量等生理測量：出力測定，觸覺反應(yīng)，人體疲勞等運(yùn)動測量：動作范圍，動作過程，體形變化，皮膚變化等靜態(tài)測量：被測者靜止?fàn)顟B(tài)下的測量動態(tài)測量：被測者運(yùn)動狀態(tài)下的測量，是連續(xù)和活動的。.36 人體測量361 測量的種類和內(nèi)容形態(tài)測量：人體靜態(tài)測量 動態(tài)測量.靜態(tài)測量 362 體形和人體測量基本概念1體形肥胖型：身體肥滿（腹部和臀部），臉圓胖，骨骼細(xì)小，肌肉柔軟圓滑，力量較弱，身體比重小。瘦長型：長頭小臉，手、足、身軀細(xì)長，動作敏捷，行走步伐大，如竹竿形象。標(biāo)準(zhǔn)型：身體勻稱，四

17、方臉，骨骼較硬，力量強(qiáng)而有力，肌肉發(fā)達(dá)而強(qiáng)勁，豐滿而不肥胖，結(jié)實而不瘦長。.362 體形和人體測量基本概念1體形.2姿態(tài)立姿：挺胸直立，頭部以眼耳平面定位，眼睛平視前方，肩部放松，上肢自然下垂。坐姿：挺胸坐在腓骨頭高度的平面上，頭部以眼耳平面定位，眼睛平視前方，手放在大腿上。.2姿態(tài).3測量基準(zhǔn)面矢狀面或正中面、額狀面、水平面沿身體的中心線把身體分成左右兩半的平面叫做正中面，平行于正中面的一切平面叫做矢狀面。額狀面、沿身體的左右方向?qū)⑸眢w切為前后兩個部分的彼此平行的一切平面叫做額狀面，獲冠狀面。橫切于直立身體并且垂直于正中面和額狀面的一切平面叫做水平面，或橫斷面。冠狀軸矢狀軸.3測量基準(zhǔn)面冠狀

18、軸矢狀軸.矢狀軸、額狀軸、垂直軸過關(guān)節(jié)中心，垂直于額狀面的軸叫做矢狀軸或縱軸過關(guān)節(jié)中心，垂直于矢狀面的軸叫做額狀軸或縱軸通過關(guān)節(jié)中心，垂直于水平面的軸叫做垂直軸。冠狀軸矢狀軸.矢狀軸、額狀軸、垂直軸冠狀軸矢狀軸.363 測量方法1. 普通測量法2.攝影法3.三維數(shù)學(xué)測量法.363 測量方法1. 普通測量法.普通測量法中常用的人體測量儀器人體測高儀，人體測量用彎腳規(guī)，人體測量用直腳規(guī)，此外，還有人體測量三腳平行規(guī)，坐高椅，量足儀，軟卷尺以及醫(yī)用磅秤等。.普通測量法中常用的人體測量儀器人體測高儀，.攝影法.攝影法.三維數(shù)字化人體測量法.三維數(shù)字化人體測量法.小結(jié)人的感知特征和反應(yīng)時間人體的應(yīng)激反應(yīng)測量方法主要人體尺寸參數(shù)等統(tǒng)計量計算人體測量學(xué)的應(yīng)用.小結(jié).Any Questions?.Any Questions?.練習(xí)列舉感知信息傳遞途徑列舉應(yīng)激的類型和預(yù)防方法列舉人體主