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人机工学人机工学人机工学复习与拓展艺术设计学院工业设计翟建勇人机工学人机工学绪论人体工程学及其发展史人体工程学的研究内容人体工程学的研究方法复习人机工学人机工学人体工程学及其发展史什么是人体工程学？人体工程学的发展简史人体工程学在科学体系中的作用复习人机工学人机工学人体工程学人体工程学是研究空间环境和科学技术与人类之间关系规律的科学。跨越不同学科和领域，应用多种学科的原理、方法和数据发展起来的一门新兴的边缘学科。复习人机工学人机工学人体工程学欧洲Ergonomics工效学美国HumanFactors人类因素学HumanEngineering人类工程学EngineeringPsychology工程心理学日本人间工程学中国人机工程学、功效学、人机学、人体工程学复习人机工学人机工学人机工程发展历史原始时期——原始的人机关系19世纪末至一战——萌芽时期两次世界大战时期——初兴时期二战至20世纪60年代——迅猛发展20世纪70年代以后——两大特点人体工程学在我国人体工程学发展史复习人机工学人机工学早在石器时代，人类就学会选择石块打制成可供敲、砸、刮、割的各种工具，从而产生了原始的人机关系。原始时期复习人机工学人机工学19世纪末至一战从19世纪末到20世纪30年代，人们开始采用科学的方法研究人的能力与其所使用的工具之间的关系，从而进入了有意识地研究人体关系的新阶段。F•W•Taylor——铁铣研究F•B•Gilbreth&L•M•Gilbreth——砌砖研究H•Munsterberg——《心理学与工作效率》复习人机工学人机工学两次世界大战时期第一次世界大战期间，由于战争的需要，军事工业得到了飞速发展，武器装备变得空前庞大和复杂。此时，完全依靠选拔和训练人员，已无法使人适应不断发展的新武器的性能要求，事故率大为增多。人们在屡屡失败中逐渐认识到，只有当武器装备符合使用者的生理、心理特性和能力限度时，才能发挥其高效能，避免事故的发生。第二次世界大战期间，美国通过其“战争培训视觉教具部”生产工业培训电影457部，政府为军队购买了5.5万部电影放映机，花费在影片上的经费达10亿美元。在短短的6个月中，把1200名缺乏军事知识的普通老百姓，训练成海、陆、空各兵种作战部队，把800万名普通青年训练成为制造军火、船舶的技术工人。人机工学人机工学人机工学人机工学1949年，在默雷尔（Murrell）的倡导下，英国成立了第一个人体工程学科研究组，翌年2月16日在英国海军军部召开的会议上通过了人体工程学（Ergonomics）这一名称，正式宣告人体工程学作为一门独立学科的诞生。20世纪60年代以后，科学技术飞速发展，电子计算机应用的普及，工程系统的进一步复杂及其自动化程度的不断提高，宇航事业的空前发展，一系列新科学的迅速崛起，不仅为人体工程学注入了新的研究理论、方法和手段，而且也为人体工程学提出了一系列新的研究课题。如核电站等重要系统的可靠性问题、计算机的人机界面设计问题、宇航系统的设计问题等等，拓宽了人体工程学的研究领域和应用范围，促进了人体工程学的发展和进步。第二次世界大战后——20世纪60年代的发展情况人机工学人机工学20世纪60年代以后，科学技术飞速发展，电子计算机应用的普及，工程系统的进一步复杂及其自动化程度的不断提高，宇航事业的空前发展，一系列新科学的迅速崛起，不仅为人体工程学注入了新的研究理论、方法和手段，而且也为人体工程学提出了一系列新的研究课题。如核电站等重要系统的可靠性问题、计算机的人机界面设计问题、宇航系统的设计问题等等，拓宽了人体工程学的研究领域和应用范围，促进了人体工程学的发展和进步。20世纪60年代的发展情况人机工学人机工学人机工学人机工学20世纪70年代以后——两大特点在20世纪70年代，人体工程学形成了两大特点：一是人体工程学渗透到人们工作和生活的各个领域；二是人体工程学在高科技领域中得到了应用，自动化系统中人的监控制作用、人机信息交互、人工智能等都于人体工程学有着密切的关系。人机工学人机工学人体工程学在我国我国的人体工程学研究起步较晚，但发展较快。1984年，国家科工委成立了军用人—机—环境系统工程标准化技术委员会，1985年建立中国人类工效学标准化技术委员会，至1988年已制订有关国家标准22个。1989年成立中国人类工效学学会。目前在我国人体工程学已应用于许多部门，如铁路、冶金、汽车运输、工程机械、机床设计、航天航空、医药等，并取得了不少可喜成绩。人机工学人机工学人体工程学的研究内容作为一门研究人—机—环境三者之间关系的学科，人体工程学的研究重点自始至终都是围绕人本身的。从这个角度出发，我们可以将人体工程学划分为：对人类肌体生理特征的研究对人类认知特征的研究对人类行为特征的研究对人体适应特殊环境的能力和极限的研究人机工学人机工学人人的生理需求、心理需求、行为特点和技能限度生理需求：饮食、呼吸、运动、居住等生理需要心理需求：人都希望生活得愉快一点，工作的安全、舒适一点，劳动的轻巧方便一点，休息、消遣时得到美好的精神享受行为特点和技能限度：人的行为特点受到人体自然形态的影响人机工学人机工学机一切人造的工具和相关的附属设备人造工具：日常生活中使用的各类简单工具、器具和工业生产中的复杂机器设备。例：公交车是大量运输的重要交通工具，作为“机”来研究时，不能从单一方向研究其人机关系。与公交车相关的公路、车站、路标也都得统一研究，统筹设计。人机工学人机工学环境向物质生活提供原材料和动力资源的大自然，向产品生产提供市场需求、文化观念、政策法令规范的社会环境和工业生产、环艺设计、展示、服装等不同领域设计、研究的具体环境内容。根据不同的研究对象，需分析其特定环境。人机工学人机工学人体工程学的研究方法•测量方法•模型工作方法•调查方法人机工学人机工学测量方法1尺度测量4体积测量2动态测量5肌肉疲劳测量3力量测量6其它生理变化的测量人机工学人机工学有关人的模型设计用人体模型实验用人体模型人机工学人机工学设计用人体模型根据人体测量数据进行处理和选择，从而得到标准人体尺寸，利用塑料、密实纤维等材料，按照1/1、1/5等设计中常用比例制成各个关节均可活动的人体侧视和三视模型。设计用人体模型通常可分为一、二纬人体模板和三纬人体模型。主要应用于设计机械、作业空间、家具交通运输设备等方面的辅助制图、辅助设计、辅助演示或模拟测试等方面。人机工学人机工学人机工学人机工学人机工学人机工学人机工学人机工学实验用人体模型试验用人体模型都是三维的，所以又称模拟人，或虚拟人。根据试验要求的不同，有模拟人体全身的模拟人，以及模拟人体一部分的头部模型、胸部模型。模拟人按人体尺寸不同，有相当于95%、50%和5%人体的模型，分别称为AM95%模拟人AM50%和AM5%模拟人。模拟人最初用于弹射座、降落伞等与飞机有关的试验中，后来开发了汽车撞车试验用模拟人。人机工学人机工学人机工学人机工学虚拟人虚拟人并不是真人，而是在电脑里合成的三维人体详细结构。要采集这些数据，先要选取一具尸体，将尸体冷冻，用精密切削刀将尸体横向切削成薄片，每一次切片，都会利用数码相机和扫描仪对已切片的切面进行拍照、分析，之后将数据输入电脑，最后由电脑合成三维的立体人类生理结构“虚拟人数据集”将广泛应用于医学、国防、航空航天、体育、建筑、汽车、影视及服装等人类活动相关领域。目前，只有美国、韩国、中国掌握虚拟人的制作技术人机工学人机工学调查方法调查工作的原则是：在较短的时间内，花费较少的人力、物力、获取最有效的信息。设计师应认真选择调查对象、调查渠道和调查方法常用的调查方法有：观察法、询问法、问卷法人机工学人机工学1.人体测量的基本知识2.常用的人体测量数据3.人体测量中的主要统计函数4.人体各部分结构参数的计算5.人体测量数据的应用人体测量与数据应用人机工学人机工学旅美华人赵实先生测量了达芬奇《维特鲁威人》素描作品发现，圆形方形的边长与太阳、月亮的运转周期有对应关系。其中圆形周长26.4英寸，与太阳平均自转周期26.4天吻合，而方形四边总长28英寸意指月亮绕地球公转周期28天完全吻合。赵实认为，这绝不是偶然的巧合，而是作为天文学家、哲学家和艺术巨匠的达芬奇以艺术形式表达对世界的一种思考。人体测量人机工学人机工学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。人体测量的基本知识人机工学人机工学人体形态测量数据人体构造尺寸测量数据人体功能尺寸测量数据人体生理参数测量（人体静态时各部的尺寸数据）（人体在某种运动状态下的各部尺寸数据）人机工学人机工学常用的人体测量数据GB10000一88是1989年7月开始实施的我国成年人人体尺寸国家标准。该标准根据人机工程学要求提供了我国成年人人体尺寸的基础数据，它适用于工业产品设计、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。该标准共提供了七个类共47项人体尺寸基础数据，标准中所列出的数据，是代表从事工业生产的法定中国成年人(男18—60岁，女18—55岁)人体尺寸，并按男、女性别分开列表。人机工学人机工学测量分类立姿站姿人机工学人机工学立姿被测者挺胸宜立，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，自然伸直腿部，左、右足后跟并拢，前端分开，使两足大致呈45。夹角，体重均匀分布于两足。人机工学人机工学身高上臂长前臂长大腿长手长头最大宽眼高肘高臀高头最大长形态面长头全高臀宽踝膝高髋胸肩高胸宽肩宽最大肩宽人机工学人机工学胸厚胸围腰围臀围人机工学人机工学立姿——人的结构尺寸总结头最大长、头最大宽、头全高、形态面长、身高、眼高、肩高、肘高、髋高、臀高、手功能高、上臂长、前臂长、手长、大腿长、小腿长、肩宽、最大肩宽、胸宽、臀宽、胸厚、胸围、腰围、臀围、臂展、手最高点高（26个数据）、人机工学人机工学坐姿被测者挺胸坐在被调节到腓骨头高度的平面上。头部以眼耳平面定位，眼睛平视前方。左、右大腿大致平行，膝弯屈大致成直角，足平放在地面上，手轻放在大腿上人机工学人机工学头顶—坐高坐姿颈椎点高坐姿肩高坐姿眼高坐姿肘高坐姿大腿厚小腿加足高坐姿膝高坐深臀膝距坐姿下肢长坐高人机工学人机工学坐姿两肘间宽坐姿臀宽人机工学人机工学坐姿——人的结构尺寸坐高、坐姿眼高、坐姿颈椎高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿+足高、坐深、臀膝距、坐姿下肢长、坐姿两肘间宽、坐姿臀宽（13个数据）人机工学人机工学人体测量中的主要统计函数1.均值2.方差3.标准差4.百分位数人机工学人机工学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池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：人机工学人机工学一组学生的身高分别为：160cm，158cm，165cm，166cm，175cm，167cm，170cm；求这组学生身高的平均值：平均值=≈1600+1580+1650+1660+1750+1670+170071658.6mm例：人机工学人机工学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。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。对于均值为x的n个样本测量值：x1,x2,...xn,其方差s2的定义为：方差S2=1n-1[(x1-x)2+(x2-x)2+…+(xn-x)2]=1n-1∑ni=1（xi—x）2人机工学人机工学例：一组学生的身高分别为：160cm，158cm，165cm，166cm，175cm，167cm，170cm；求这组数据的方差S2S2=17—1[（160—166)2+（158—166)2…（170—166)2]=33.1人机工学人机工学标准差1n-1∑ni=1（xi—x）2S=[]1/2方差的平方根S就是标准差人机工学人机工学一组