【正文】 98 兩臂展開寬 93 胸圍 90 手寬 94 足長(zhǎng) 94 腰圍 89 足寬 93 軀干長(zhǎng) 96 臀圍 102 頭長(zhǎng) 92 上臂圍 96 人體模型 設(shè)計(jì)用人體模型 試驗(yàn)用人體模型 試驗(yàn)用人體模型都是三維的，所以又稱模擬人，或虛擬人。根據(jù)試驗(yàn)要求的不同，有模擬人體全身的模擬人，以及模擬人體一部分的頭部模型、胸部模型。模擬人按人體尺寸不同，有相當(dāng)于 95%、 50%和 5%人體的模型，分別稱為 AM 95%模擬人 AM50%和 AM5%模擬人。 模擬人最初用于彈射座、降落傘等與飛機(jī)有關(guān)的試驗(yàn)中，后來開發(fā)了汽車撞車試驗(yàn)用模擬人。 試驗(yàn)用人體模型 虛 擬 人 虛擬人并不是真人，而是在電腦里合成的三維人體詳細(xì)結(jié)構(gòu)。要采集這些數(shù)據(jù)，先要選取一具尸體，將尸體冷凍，用精密切削刀將尸體橫向切削成薄片，每一次切片，都會(huì)利用數(shù)碼相機(jī)和掃描儀對(duì)已切片的切面進(jìn)行拍照、分析，之后將數(shù)據(jù)輸入電腦，最后由電腦合成三維的立體人類生理結(jié)構(gòu)。 “ 虛擬人數(shù)據(jù)集 ” 將廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、國(guó)防、航空 航天、體育、建筑、汽車、影視及服裝等人類活動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域。 目前，只有美國(guó)、韓國(guó)、中國(guó)掌握虛擬人的制作技術(shù) 國(guó) 家 時(shí) 間 性 別 切片數(shù) 切片厚度 美 國(guó) 1994 男 1878 1毫米 美 國(guó) 1998 女 5190 中 國(guó) 2022 女 8556 中、美虛擬人制作技術(shù)比較 第一階段是“ 虛擬可視人 ”即“幾何人階段”，把實(shí)體變成切片，然后在計(jì)算機(jī)中變成三維的，但沒有生理變化，在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用也是有限的； 第二階段是“ 虛擬物理人 ”，“虛擬物理人”可以模擬各種交通事故對(duì)人體的意外創(chuàng)傷的實(shí)驗(yàn)研究，以及防護(hù)措施的改進(jìn)，他是有功能的。比如說人的骨頭受到打擊會(huì)斷，血管受傷會(huì)出血。把所有對(duì)人體的研究成果通過計(jì)算機(jī)變成數(shù)字化，電腦中就會(huì)出現(xiàn)虛擬人，這個(gè)階段的物理人就不同于可視人，他會(huì)像真人一樣，骨頭會(huì)斷，血管會(huì)出血。 虛擬人發(fā)展的三階段 第三階段是“ 虛擬生物人 ”?！疤摂M生物人”可以用于研究人體疾病的發(fā)生機(jī)理，預(yù)測(cè)疾病發(fā)展規(guī)律，以及進(jìn)行各種新藥的篩選等。舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，在臨床上沒有經(jīng)驗(yàn)的外科醫(yī)生必須要跟著上級(jí)醫(yī)生做手術(shù)，有了“虛擬生理人”，就可以把過去手術(shù)的成功經(jīng)驗(yàn)變成計(jì)算機(jī)語(yǔ)言表現(xiàn)出來。年輕醫(yī)生可以在電腦上模擬無數(shù)次的手術(shù)，找出最成功的手術(shù)方式，這可以稱之為“電腦帶徒弟”。 設(shè)計(jì)用人體模型 根據(jù)人體測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和選擇，從而得到標(biāo)準(zhǔn)人體尺寸，利用塑料、密實(shí)纖維等材料，按照 1/ 1/5等設(shè)計(jì)中常用比例制成各個(gè)關(guān)節(jié)均可活動(dòng)的人體側(cè)視和三視模型 設(shè)計(jì)用人體模型通?？煞譃橐?、二維人體模板和三維人體模型 主要應(yīng)用于設(shè)計(jì)機(jī)械、作業(yè)空間、家具交通運(yùn)輸設(shè)備等方面的輔助制圖、輔助設(shè)計(jì)、輔助演示或模擬測(cè)試等方面 人體模板作為一種有效的輔助設(shè)計(jì)手段，已被廣泛應(yīng)用于人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，人體模板的結(jié)構(gòu)。 人身保肢體上標(biāo)出的基準(zhǔn)線（見圖 1— 17中的細(xì)實(shí)線）用以確定關(guān)節(jié)角，這些角度可由人體模板相應(yīng)位置的刻度盤上讀出。頭部標(biāo)出的眼線相當(dāng)于正常視線，與眼耳平面成向下傾斜的15176。 角。鞋上標(biāo)出的基準(zhǔn)線表示人的腳底。 A、模板的基準(zhǔn)線 人體模板可在側(cè)視圖上演示關(guān)節(jié)的多種功能 ， 但不能演示側(cè)向外展和轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng) 。 人體模板上的關(guān)節(jié)有一部分涉及軸關(guān)節(jié) （ 肘 、手 、 頭 、 髖 、 腳 ） ， 有一部分是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)的關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu) （ 肩 、腰區(qū) 、 膝 ） 。 由于技術(shù)上的原因 ， 所用的腰區(qū)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu) （ P5） ， 沒有反映人體這一區(qū)域的全部生理作用 ， 因此背部的外形與人體實(shí)際的腰區(qū)弧線也不完全相符 ， 故不宜用作座椅靠背曲線的設(shè)計(jì) 。 B、模板的關(guān)節(jié) 圖 1— 17所示人體模板上帶有角刻度的人體關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍 （ 調(diào)節(jié)范圍 ） ， 包括健康人在韌帶和肌肉不超過負(fù)荷的情況下所能達(dá)到的位置 ， 見表 1— 18。 此處不考慮那些雖然可能但對(duì)勞動(dòng)姿勢(shì)來說已超出有生理意義的界限的運(yùn)動(dòng) 。 表 1— 17人體模板關(guān)節(jié)角的調(diào)節(jié)范圍 關(guān)節(jié)部位 人體關(guān)節(jié) 角度代碼 調(diào)節(jié)范圍 關(guān)節(jié)部位 人體關(guān)節(jié) 角度代碼 調(diào)節(jié)范圍 P1 腕關(guān)節(jié) α1 140176。 ～ 200176。 P5 腰關(guān)節(jié) α5 168176。 ～ 195176。 P2 肘關(guān)節(jié) α2 60176。 ～ 280176。 P6 髖關(guān)節(jié) α6 140176。 ～ 120176。 P3 頭 /頸關(guān)節(jié) α3 130176。 ～ 225176。 P7 膝關(guān)節(jié) α7 75176。 ～ 120176。 P4 肩關(guān)節(jié) α4 0176。 ～ 135176。 P8 腳關(guān)節(jié) α8 140176。 ～ 200176。 C、模板的活動(dòng)范圍 根據(jù)手在實(shí)際操作中的姿勢(shì)的不同 ， 可選擇使用以下四種手型模板 （ 見圖 1— 17） ： A型 三指捏在一起的手 。 B型 握住圓棒的手 ， 且手的橫軸位于垂直面 。 這是一種主要抓握形式 。 C型 握住圓棒的手 ， 且手的橫軸位于水平面 。 D型 伸開的手 。 D、手的姿勢(shì)的變化 在確定坐姿工作位置的尺寸和調(diào)節(jié)范圍時(shí) ， 應(yīng)盡可能地適應(yīng)絕大多數(shù)人的人體尺寸 ， 因此可按表 1— 18所列人體尺寸等級(jí) ， 制作或選用相應(yīng)的人體模板 。 目前我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)尚未列入人體尺寸等級(jí)，表 1— 18給予出了與我國(guó)人體尺寸較接近的日本的人體尺寸等級(jí)，使用時(shí)可加以適當(dāng)修正。 男 人體尺寸等級(jí) 小 中 大 女 人體尺寸等級(jí) 小 中 大 百分位 5 50 95 百分位 5 50 95 身高 (不穿鞋 ) (mm) 1560 1650 1740 身高 (不穿鞋 ) (mm) 1450 1535 1920 表 1— 18 人體尺寸等級(jí) 目前設(shè)計(jì)中應(yīng)用比較廣泛的是坐姿側(cè)視人體模板。這種模板主要用于輔助工程制圖、輔助設(shè)計(jì)、輔助演示或模擬測(cè)試。使用時(shí)，根據(jù)需要，可將選定的人體模板放置于實(shí)際的作業(yè)空間或設(shè)計(jì)圖樣的相關(guān)位置上，用以確定人體有關(guān)部位在縱平面內(nèi)的可及范圍。例如，對(duì)于坐姿安裝工作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，借助于人體模板，即可方便地得到適合不同人體尺寸等級(jí)的人在生產(chǎn)區(qū)域中的工作面高度、坐平面高度、腳踏板高度這樣一組相互關(guān)聯(lián)的尺寸數(shù)據(jù)，進(jìn)而為工作臺(tái)、座椅、腳踏板的設(shè)計(jì)提供了可靠依據(jù)（見圖 1— 18）。 顯然，借助于人體模板亦可演示操作形態(tài)，校核、測(cè)試設(shè)計(jì)的可行性與合理性（見圖 1— 19）。在小汽車、載重汽車、拖拉機(jī)等駕駛室的設(shè)計(jì)中，均可利用人體模板演示座椅、操縱裝置、顯示裝置與人體操作姿勢(shì)的配合是否處于最付佳狀態(tài)，校核駕駛室空間尺寸 以及各種裝置的安裝位置是否合適。 圖 1— 19 汽車駕駛室人體模板演示 討論：自行車設(shè)計(jì)要涉及的人體尺寸。 ①首先我們來看自行車是怎樣使用的，其使用過程。 準(zhǔn)備工作 跨騎、滑行 騎行 下車 自行車設(shè)計(jì)中的一些尺度的確定往往是以人體測(cè)量尺寸為參照來進(jìn)行的。我們?cè)O(shè)計(jì)定位的使用人群是 18歲以上的成年人，車是兩輪的人力的、單人騎乘的自行車。 自行車的形式有許多種。 討論：自行車設(shè)計(jì)要涉及的人體尺寸。 ②自行車設(shè)計(jì)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求 對(duì)零部件的安全要求是：在正常的騎行、搬運(yùn)和維修時(shí)，凡騎行者的手、腿等可觸及之處，都不應(yīng)有外露的銳邊。經(jīng)組裝后，凡長(zhǎng)度大于 8毫米的外露突出物，應(yīng)有保護(hù)措施。 每輛自行車應(yīng)裝有兩個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)，一個(gè)制動(dòng)前輪，一個(gè)制動(dòng)后輪，制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)操作靈活。 討論：自行車設(shè)計(jì)要涉及的人體尺寸。 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定： 自行車在做干態(tài)（晴好天氣）制動(dòng)時(shí)，應(yīng)滿足試驗(yàn)速度為每小時(shí) 25公里，使用的車閘兩個(gè)車閘或單用后閘，制動(dòng)距離兩個(gè)車閘為 7米，單用后閘為 15米； 在做濕態(tài)（雨雪天氣）制動(dòng)時(shí)，應(yīng)滿足試驗(yàn)速度為每小時(shí) 16公里，使用兩個(gè)車閘，制動(dòng)距離為 9米，單用后閘，制動(dòng)距離為 19米。 討論：自行車設(shè)計(jì)要涉及的人體尺寸。 車閘（制動(dòng)系統(tǒng)） 自行車應(yīng)裝有制動(dòng)系統(tǒng)，或保證符合上述要求的裝置。只有一個(gè)制動(dòng)閘時(shí)，應(yīng)裝在后輪上 。有兩個(gè)獨(dú)立的制動(dòng)閘時(shí)，則一個(gè)裝在前輪上，另一個(gè)裝在后輪上。 手閘 A、閘把位置 前、 后 閘 把安裝在車把兩側(cè)的具體位置可根據(jù)我國(guó)的使用習(xí)慣 :前閘把在右、后閘把在左。 B、握閘尺寸 從閘把外表面量到車把、或車把把套、或其他防護(hù)物外表面的最大握閘尺寸 d(見圖 2)，在 A和 B二點(diǎn)之間不應(yīng)超過 90 mm， B和 C二點(diǎn)之間不應(yīng)超過 100 mm。 討論：自行車設(shè)計(jì)要涉及的人體尺寸。 討論：自行車設(shè)計(jì)要涉及的人體尺寸。 車把 把橫管的總寬度應(yīng)在 350~700mm之間。處于最高位置時(shí)的把套上端面和處于最低位置時(shí)的鞍座面之間的垂直距離不應(yīng)超過 400 mm。 把橫管末端應(yīng)裝有把套或把蓋，它們應(yīng)能承受 70N的拉脫力。 討論：自行車設(shè)計(jì)要涉及的人體尺寸。 車把穩(wěn)定性 車把經(jīng)正確調(diào)整后，應(yīng)在正前方位置的左右兩側(cè)各不小于60。的范圍內(nèi)轉(zhuǎn)向靈活，軸承處不應(yīng)出現(xiàn)緊點(diǎn)、僵呆或松弛現(xiàn)象。 當(dāng)騎行者坐在鞍座上，雙手握住車把把套并盡量往后靠時(shí)，自行車和騎行者的總重量至少應(yīng)有 25%壓在前輪上。 討論：自行車設(shè)計(jì)要涉及的人體尺寸。 腳蹬腳踩面 腳蹬 的腳踩面應(yīng)安裝可靠，相對(duì)于腳蹬部件應(yīng)無松動(dòng)。 自行車直放不騎人，一只腳蹬處于最低位置且腳踩面與地面平行，如果只有一個(gè)腳踩面的話，該腳踩面要朝上，自行車應(yīng)能向一側(cè)傾斜 25。而腳蹬上的任何零部件不觸及地面。 討論：自行車設(shè)計(jì)要涉及的人體尺寸。 足趾間隙 不裝足尖套的自行車，其腳蹬到前輪胎或泥板之間的間隙 (在輪胎或泥板轉(zhuǎn)到任意角度時(shí) )至少應(yīng)為 89 mm。間隙的測(cè)量方法是從兩腳蹬的中心線分別向前平行于自行車的縱軸線，量到輪胎或泥板旋轉(zhuǎn)弧線的最近距離，取其小者，見圖 3。 自行車的前叉設(shè)計(jì)得可裝前泥板的，其足趾間隙必須以裝上泥板后的情況進(jìn)行測(cè)量。 鞍座與限制尺寸 鞍座 、鞍座架和其他鞍座附件的任何部分，從鞍座面與鞍管軸線之交點(diǎn)算起，都不能超過鞍座面以上 125 mm。 相關(guān)的人體尺寸 ①手掌的寬度； ②手在握把時(shí)，手指有效的抓握寬度； ③整個(gè)手臂的長(zhǎng)度； ④手在握把時(shí)的長(zhǎng)度（這與把的形狀有關(guān)）； ⑤肩寬； ⑥坐姿兩肘間寬； ⑦坐姿下肢長(zhǎng)； ⑧坐姿肩高； ⑨會(huì)陰高； ⑩腳寬； ⑾坐姿臀部寬（坐骨結(jié)節(jié)的寬度）； ⑿臀部至膝蓋的距離； ⒀在坐姿狀態(tài)下腳的活動(dòng)范圍； ⒁在騎乘過程中膝蓋的活動(dòng)范圍； ⒂手握車把時(shí)的活動(dòng)范圍。 人體測(cè)量數(shù)據(jù)在載人航天領(lǐng)域的應(yīng)用 載人航天器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （ 1） 活動(dòng)空間 關(guān)系到人的生理和心理 飛行時(shí)間 最小空間 /人 （ m3） 1~2天 1~2月 Breeze 提出 航天器艙內(nèi)分為四類功能區(qū)：工作區(qū)、公共區(qū)、個(gè)人區(qū)、服務(wù)區(qū) 功能區(qū) 一般占總空間的比例 工作區(qū) 40% 公共區(qū) 25% 個(gè)人區(qū) 20% 服務(wù)區(qū) 15% （ 2）失重對(duì)結(jié)構(gòu)布局的影響 在設(shè)計(jì)上必須注意解決航天員空間定向所需要的方位標(biāo)志，使航天員能夠識(shí)別前后、左右和上下方位 （ 3）工作臺(tái)（站）安排 一般應(yīng)根據(jù)活動(dòng)發(fā)生的先后次序和流程進(jìn)行設(shè)計(jì)和安排，避免人員往來、物質(zhì)傳遞和環(huán)境因素之間的相互干擾，以利于提高工作效率 （ 4）艙門和舷窗 艙門設(shè)計(jì)要考慮：尺寸；通行流量；操作要求 舷窗：數(shù)量、形狀、位置、視野及光學(xué)要求等