07基于人机系统适配理念的人体模板的设计

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1、文章编号：1009-0193(2001)04-0010-06基于人机系统适配理念的人体模板的设计彭莉，林丽(贵州工业大学机械工程与自动化学院，贵州贵阳550003)摘要：运用人体测量学、身体运动学等理论、成果，参照相应的国家标准，提出设计思想设计方法，研究设计出符合人机系统适配理念的整套设计用人体模板，为设计者进行人机系统适配设计提供有效的辅助工具。关键词：人机系统；适配；人体模板；设计中图分类号：TB18文献标识码：A 0引言现代设计中，如搞纯物质功能的创作活动，不考虑人机工程学的需求，那将导致创作活动的失败。因此，如何解决“产品”与人相关的各种功

2、能的最优化，创造出与人的心理和生理机能相协调的“产品”，这是当今设计中的新课题。人机工程学的原理和规律，将是设计师在设计前考虑的问题。人机工程学是研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的各种因素；研究人和机器及环境的相互作用；研究在工作中，家庭生活中和休假时怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒适等问题的学科。人机系统设计是人机工程学的一个重要组成部分，它是把人作为系统中的一部分，把人-机-环境三者作为一个系统进行研究。人机系统强调将人和机器作为相互联系的两个基本部分构成一个整体，人不再是被动地去适应机器，而是与机器共同完成一个系统目

3、标，从而可以获得系统的最高综合效能。然而，在设计时要考虑人机需要，则必然要对人机系统设计及相关设计标准有一定了解和掌握，这对一些设计者来说无疑是一难点，因此利用人机系统适配理念，设计出设计用人体模板必将对大多数工程设计人员有很大的指导和辅助作用。 1人机系统适配理念在人们日常生活或工作中，人-机（械）系统设计非常普通也非常重要，例如人们穿鞋、开车、看电视、使用电脑、操作机器等，均离不开人机学的考虑，人机系统适配就是如何使所设计的产品与人的各种因素及系统环境相适应，例如舒适、安全、省力、高效等等，使人机关系协调，人机系统达到整体优化［2］。人-机系统适

4、配（Fitness）是研究人机工程学的前沿课题，适配设计的研究，是以系统方法为主导，以人-机系统为导向的决策程序为基础，充分考虑人-机系统的特点，研究一种决策值界定程序，并应用于人-机系统的适配设计，推动人机系统科学化、自动化与资讯化。 2设计用人体模板人机工程学研究的核心问题是不同的作业中人、机器、环境三者间的协调，基础研究对象是人的生理、心理因素的反应如何使“机”与这些因素相适应，而这些常常难以发现或易于忽视。这样的例子在我们身边比比皆是，例如：我们在做电脑操作时，常是手臂向前悬空着来操作键盘和鼠标的。手臂的悬空形成了肩颈部的静态施力，造成疲劳，

5、而当操作员脱离靠背又手臂悬空时，体重就全部需要由脊柱来承担，其结果或者是腰背的疲劳酸痛，或者是腰肌放弃维持直坐姿势而塌腰驼背，或者是把手腕抵在桌沿而引发腕管综合症。如此等等，使得计算机操作员的作业姿势，大多不用打字教科书中推荐的正确姿势。这里问题的关键和前面类似，即如果书本推荐的正确姿势没有适当设计的桌椅的支持，就会是一种费力的姿势，而各种错误的姿势由于其省力而易于维持，便会成为人们事实上的作业姿势。还有无数由于没有很好的考虑人与机（械）、环境之间的适配关系，使以人为本的设计宗旨偏离了本来的出发点。在设计中考虑的“人的因素”提供人体尺度参数，应用人体

6、测量学、人体力学、生理学等学科的研究方法，对人体结构特征和肌能进行研究，提供人体各部分的尺寸、体重、体表面积、比重、重心以及人体各部分在活动时相互关系和可及范围等人体结构特征参数，提供人体各部分的发力范围、活动范围、动作速度、频率、重心变化以及动作时惯性等动态参数，分析人的视觉、听觉、触觉、嗅觉以及肢体感觉器官的肌能特征，分析人在劳动时的生理变化、能量消耗、疲劳程度以及对各种劳动负荷的适应能力，探讨人在工作中影响心理状态的因素，及心理因素对工作效率的影响等。人机工程学的研究，为设计全面考虑“人的因素”提供了人体结构尺度、人体生理尺度和人的心理尺度等数

7、据，这些数据可有效地运用到设计中去［3］。但是，这些应用，需要完备的人机工程学知识及设计实践积累，这就要求设计者要具备这种素质，而这一要求对一般的设计者来是说是很难达到的。发达国家解决这一问题的有效方法是使用人体模板间接地达到产品的人机要求。所谓人体模板，就是以人体测量尺寸为基础，考虑到人体各部位运动舒适要求，制作出的辅助设计用模型。目前，发达国家在人体系统设计中采用较多为二维人体模板，这种人体模板是根据人体测量数据进行处理和选择而得到的标准人体尺寸，利用塑料板或密实纤维板等材料，按照1∶1、1∶2、1∶5等设计常用比例，制成人体各个关节均可活动的人

8、体侧面模板。 3设计用人体模板设计3．1设计对象及设计比例由于中国人的人体尺度与欧美国家的人有较大差异，因